一种多叶衰减器及其放射治疗系统技术方案

一种多叶衰减器及其放射治疗系统，该放射治疗系统包括：用于产生向着靶的放射束的放射源，用于改变放射源相对于靶的相对位置的方位改变器；和多叶衰减器，包括：包括各自空间变化的衰减特性的衰减叶，和与方位改变器通信的定位器，每个衰减叶都具有叶长度、叶厚度、叶中心和叶方向，叶方向是沿叶厚度与叶中心相交的直线；放射束包括一个或多个束分部，束分部是由衰减叶的一个截获的束的部分；靶包括一个或多个靶分部，靶分部是截获了所述束分部的相应一个的靶的部分；每个衰减叶都用于通过沿叶长度的叶厚度的选择性衰减来调制相应的束分部的强度，且定位器用于根据相应的靶分部和放射源的位置改变相对于放射源的叶中心位置和叶方向中的至少一个。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及带有放射保护的立体定向放射治疗，且特别地涉及利用旋转衰减 器的用于立体定向放射治疗的系统。
技术介绍
用于放射治疗的医疗设备以高能辐射治疗肿瘤组织。剂量和剂量的分布必须精 确地控制，以保证肿瘤接收到充分的放射以被破坏，且保证对于被称为处于危险中的器官 (OAR)的周围和邻近的非肿瘤组织的破坏被最小化。放射治疗典型地使用患者体外的放射源，所述放射源典型地为放射性同位素，例 如钴60，或高能χ射线源，例如直线加速器。外部源产生导向到患者体内肿瘤部位的准直 束。然而，外部源放射治疗不合需要地在放射束的路径内连同肿瘤组织一起照射了相当大 体积的0AR。通过将外部放射束以多种“机架”角投射到患者体内且使得束会聚在肿瘤部位 处，可降低对健康组织的照射的不利效果，同时维持肿瘤组织内给定剂量的放射。健康组织 的特定体积单元(element)沿放射束的路径改变，降低了在整个治疗期间对于健康组织的 每个这样的单元的总剂量。健康组织的照射也可以通过将放射束紧密地准直到肿瘤的垂直于放射束轴的一 般横截面而减少。存在多种系统用于产生这样的周向准直，例如带有多叶准直器的系统。该 多叶准直器(MLC)可根据机架角控制放射束的宽度和偏移，使得肿瘤组织可以被精确地瞄 准。准直仅是调制放射束的一个方式。补充或替代地，放射束可以被衰减。准直器控 制了放射束的轮廓，衰减器控制在组织处照射的放射束的强度。更具技术性的措辞是，准直 器阻挡放射以创建大体二元的空间强度分布，而衰减器典型地通过选择性衰减产生束强度 的连续空间调制。例如，强度调制放射治疗(IMRT)旨在照射靶区的同时保护健康组织，特别是处于 危险中的器官(OAR)。强度调制通过多叶准直器或通过衰减调制器来实施。希望的强度图 通过分割来近似形成由MLC依序成形的一系列孔径分部。这些孔径(以及各个相关的强度)可以在照射期间连续修改，从而产生一般所谓 的动态IMRT。动态调制可通过连续照射同时改变方位和/或孔径连同各相关的强度来实 现。已描述了单弧IMRT。过程涉及将束围绕靶区旋转一圈或两圈的弧，同时MLC孔径 和相关的强度被连续修改。虽然旋转速度低，大约每分钟一转，但调制性能受到为每个方位 增量分配的短时间间隔的限制。可应用于单弧IMRT的理论解决方法已在Brahme et al “Solutionof an integral equation encountered in rotation therapy", Phys. Med. Biol. ,27, (1982), No. 10，1211-12 中描述。对于每个方位中的平行束流剖面图给出了解析表达，用于获得均 勻的靶剂量同时保护中枢器官，而靶和器官是同心圆。扩展到非同心圆的表达在Bortfeld4et al “Single-ArcIMRT ？，，，Phys. Med. Biol.，54，(2009)N9-N20 中可见。束调制可通过 “滑动窗”MLC技术实现，以此空间地控制连续曝光时间。IMRT也能够通过也称为衰减调节器的补偿器实施。补偿器使用二维衰减模式， 该二维衰减模式通过空间选择性的衰减来调制束强度。此情况的例子在“Compensators An alternative IMRT delivery technique，，，Sha X. Chang et al, Journal of applied Clinical Medical Physics, Vol 5, No. 3 (2004)中描述。IMRT通过二维衰减调制器消除分割。分别为治疗所选择的5至7个方位的每个制 造衰减调制器。在每个定向的照射前，将相应的衰减调制器布置到适当的位置。使用二维 衰减调制器的单弧IMRT相当昂贵，因为必须为每个患者制造大的调制器组，且以高速度将 其替换/移动是复杂的。
技术实现思路
本专利技术旨在提供利用旋转衰减器的用于立体定向放射治疗系统，如更详细地在下 文中描述。束分部的强度调制通过相应的衰减器实现，所述相应衰减器的位置根据放射方 位单独地控制。本专利技术涉及用于通过根据放射方位单独控制位置的相应衰减器来进行束分部强 度调制的装置。本专利技术利用了如下几何观察结论即当径向矢量(从原点发出的矢量)遵 循空间中的轨迹时，径向矢量的成比例变体亦遵循成比例的轨迹，例如当轨迹是围绕中心 具有旋转半径的圆时，则成比例的轨迹是具有平行的成比例的旋转半径的成比例的圆。因 此，定向为向着对象的束，该对象的位置通过在放射源处发出的径向矢量表示，能够通过位 于成比例矢量上的点处的衰减器来衰减，使得比例因子小于一(1)。沿径向矢量的衰减器厚 度和衰减器材料确定了衰减特性。因此，根据本专利技术的实施例提供用于与一种放射治疗系统一起使用的多叶衰减 器，所述放射治疗系统包括用于产生向着靶的放射束的放射源；以及用于改变放射源相 对于靶的相对位置的方位改变器，所述多叶衰减器包括包括各自空间变化的衰减特性的各衰减叶，和与方位改变器通信的定位器，所述 各衰减叶的每个都具有叶长度、叶厚度、叶中心和叶方向，其中叶方向是沿叶厚度与叶中 心相交的直线，其中放射束包括一个或多个束分部，其中各束分部是由衰减叶中的一个截 获的束的部分，且其中靶包括一个或多个靶分部，其中各靶分部是截获了相应一个束分部 的靶的部分，其中衰减叶的每个都用于通过沿叶长度的叶厚度的选择性衰减来调制相应的 束分部的强度，且其中定位器用于根据相应的靶分部和放射源的位置改变相对于放射源的 叶中心位置和叶方向中的至少一个。根据本专利技术的实施例，放射束被导向向着结合了各器官分部的器官，其中各器官 分部是截获了相应的束分部的器官的部分，器官分部具有器官分部中心，且其中定位器用 于将衰减叶的每个都布置为使得从各叶的中心和相应的器官分部中心到放射源的距离通 过比例因子相关联。根据本专利技术的实施例，叶方向通常与放射源和相应的器官分部中心相交。根据本专利技术的实施例，方位改变器用于围绕靶的旋转轴旋转所述靶，且叶方向通 常平行于与放射源和靶的旋转轴相交的最短的直线。5根据本专利技术的实施例，定位器用于通过布置两个叶部分而布置衰减叶中的任何衰 减叶。根据本专利技术的实施例，方位改变器用于围绕靶的旋转轴旋转所述靶，定位器包括 平行于靶的旋转轴的定位器旋转轴，且定位器用于将两个叶部分布置在围绕平行于靶的旋 转轴的各自的定位器旋转轴的各自的公共半径圆形轨迹上。根据本专利技术的实施例，放射源是静止的，放射束通常是水平的，且靶旋转轴通常是 垂直的。根据本专利技术的实施例，对于每个衰减叶，衰减模式关于叶中心对称，且衰减模式对 应于衰减叶的空间变化的衰减特性。根据本专利技术的实施例，衰减模式包括根据相应的器官分部的形状成形的充分 (substantial)衰减区域，且定位器用于将充分衰减区域布置在放射源和相应的器官分部 之间，以保护该相应的器官分部免受相应的束分部照射。根据本专利技术的实施例，在充分衰减区域外部的衰减模式在双向上(bi-laterally) 随着到叶中心的距离单调增加。根据本专利技术的实施例，所述各叶是高衰减叶，以将放射束充分限制为仅在各叶之 间通过且在各叶之间被准直。根据本专利技术的实施例也提供了一种放射治疗系统，所述放射治疗系统包括用于 产生向着靶的放射束的放本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于与一种放射治疗系统一起使用的多叶衰减器，所述放射治疗系统包括：用于产生向着靶的放射束的放射源，以及用于改变所述放射源相对于所述靶的相对位置的方位改变器，所述多叶衰减器包括：包含各自空间变化的衰减特性的各衰减叶，和与所述方位改变器通信的定位器，每个所述衰减叶都具有叶长度、叶厚度、叶中心和叶方向，其中所述叶方向是沿所述叶厚度与叶中心相交的直线，其中所述放射束包括一个或多个束分部，其中束分部是由所述衰减叶的一个截获的束的部分，且其中所述靶包括一个或多个靶分部，其中靶分部是截获了所述束分部的相应一个的所述靶的部分，其中每个所述衰减叶都用于通过沿叶长度的叶厚度的选择性衰减来调制相应的束分部的强度，且其中所述定位器用于根据相应的靶分部和所述放射源的位置改变相对于所述放射源的叶中心位置和叶方向中的至少一个。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：摩西艾因高尔，
申请(专利权)人：摩西艾因高尔，
类型：实用新型
国别省市：IL[以色列]