专利名称：物理楔定位的制作方法
技术领域：
本发明大体上涉及一种系统和方法，用于使用射束调制来进行放射治疗或诊断，例如但不限于，强度调制放射治疗(IMRT)或诊断，本发明特别地涉及用于调制放射射束的物理楔的定位。
背景技术：
射线放射设备在放射治疗或诊断中被公知和使用。典型地，放射治疗设备包括机架，其可在治疗处理过程中围绕水平旋转轴旋转。线性加速器位于机架内，用于产生治疗用的高能放射射束。所述高能放射射束可以是电子放射或光子(X射线)射束。同样也可采 用其他放射射束源。在治疗过程中，放射射束典型地对准机架旋转的等中心(isocenter)。放射治疗计划的目的是将最大化到靶体积的剂量的同时，保护对放射敏感的健康器官。经常通过将X射线吸收器放在射束路径上，使X射线束强度在治疗区域上发生变化。这允许靶体积被设置在高射束强度的区域中，而周围的放射敏感的组织则通过被放在低强度区域中得到保护。用于射束调制的一种公知设备为楔(楔状吸收器)，用于例如对来自外部光子束的剂量分布成形。它可被用于所有主要产商的放射治疗机。楔的最基本形式为物理楔，由例如铅或不锈钢之类的金属制成。所述物理楔被放置在射束路径上，并横跨治疗区域地，指数级地减少射束强度。楔的“脚尖”(即，楔上厚度最小的地方)提供了最高射束强度的区域，因为该部分的射束衰减最小。外部物理楔被安装在机器头的外侧。可交换一系列标准楔角度，典型地为15°，30° ,45°和60°。60°的单内楔被称为通用楔，其还被用于以下方面所述楔被安装在机器头内部，并且通过利用由所需的楔角确定的权重对60°的楔形野与开放野进行组合获得小于60°的楔角。例如,30°等价楔通过在一半时间内利用60°楔来进行照射以及在一半时间内利用开放野来照射而获得。由于将楔放置到位较慢，因此在楔移动过程中射束是关闭的。楔到射束内位置的移动和后续到射束外位置的移动是方向相反的。由于楔在静止时才能正确运作，如果在楔运动过程中施加放射，那么所递送的将是未补偿放射。“全向”楔通过组合加权正交楔形野来实施楔取向。“超全向”楔通过组合加权的“全向”楔与开放野来实施期望角度和取向的楔合(wedging)。然而，物理楔具有一些缺陷。靶体积处的主射束强度被减少；因此，治疗时间增加了。而且，治疗野外射束的散射会导致额外剂量的辐射递送到靶体积之外。其还向射束引入空间能量依赖性(即，透射能力)，影响跨治疗野吸收放射处的深度。需要额外的时间和人力进行设计、确认、制造、安装/移除、以及存储零件。此外，只有限定数目的楔角可以使用。非物理楔合是通过在野内以确定楔角的受控速度和剂量率来移动例如，准直器颚件的均匀衰减对象而实施的。非物理“超全向”楔可通过采用四个可移动颚件的布置和开放野，来产生所需角度和方向的楔合，但是，相应的野被适当地加权。[0009]对顺序辐射野的组合的实施可能是慢而麻烦的。例如，典型的颚件速度在几厘米/秒范围内。颚件覆盖野宽所需的时间大概在几秒的量级内。弧治疗也是一种辐射方法，其中，靶到放射源的方向在放射期间连续变化。弧治疗野包括但不限于在应用放射时，通过角度弧段连续旋转放射射束机架而递送的治疗。射束孔径和强度等级可针对各弧段进行修改。典型的弧段在几度的量级，而相关时间增量(increment)在一秒的量级。
发明内容本发明寻求提供一种改进的楔合方法和装置，以下详细说明。根据本发明的实施例，提供了一种用于对朝向靶的放射射束进行调制的方法，包 括当以放射射束对靶辐射时，通过弧段旋转放射射束机架，当通过所述弧段旋转时，将物理楔放置在放射射束的射束路径上，以修改放射射束的射束孔径和射束强度中的至少一种，并在与所述弧段相关的时域增量期间，修改物理楔的楔角和楔取向中的至少一种，其中，所述时域增量包括五个顺序的子增量，其被定义为I)预定位——其中，楔在治疗野外安置，2)接近——其中，楔朝向所需的楔合位置移动，3)楔合——其中，楔位于所需位置4)清除——其中，楔从所需的楔合位置移走，以及5)后定位——其中，楔在野外安置。根据本发明的一个实施例，例如当楔不在射束路径中时，通过围绕与楔相交的旋转轴来旋转楔而修改楔取向。旋转楔后，楔可被移动通过接近、楔合和清除子增量。根据本发明的一个实施例，维持恒定射束强度和恒定移动速度(移动是指接近和清除子增量的组合)。根据本发明的一个实施例，所述方法包括使用两个虚拟的正交楔表示所述楔，并将与所述正交楔分别相关的偏差进行组合，以获得由于运动而导致的楔偏差。根据本发明的一个实施例，还提供了一种用于对朝向靶的放射射束进行调制的调制系统，包括用于支撑并为物理楔取向的旋转台，所述旋转台具有与所述物理楔相交的旋转轴；能够操作用于将旋转台移入到和移出放射射束的射束路径的移动器；以及用于与旋转台和移动器通信的控制器。根据本发明的一个实施例，所述移动器能够操作为在基本相同的方向上将旋转台移入到和移出射束路径。根据本发明的一个实施例，放射源可用于向靶发射放射射束。
参照下列详细描述，并结合附图，可更全面地理解和领会本发明，其中图I为根据本发明的实施例的、用于对朝向靶的放射射束进行调制的系统的简化说明；图2为根据本发明的实施例的、用于对朝向靶的放射射束进行调制的方法的简化流程图；以及[0027]图3为根据本发明的实施例的时域增量的简化图解，其中，所述时域增量包括五个顺序的子增量。
具体实施方式
现参照图I，其示出了根据本发明的实施例的、用于对朝向靶的放射射束进行调制的系统。所述系统可仅包括用于调制的元件，或者也可包括能够操作为用于向靶发射放射射束12的放射源10。根据本发明的实施例，所述调制系统包括用于支撑并为物理楔16取向的旋转台14。所述旋转台14可以是例如转盘，其具有与所述物理楔16相交的旋转轴18(例如，垂直 于图表平面并位于楔16的中央；在另一个实施例中，旋转轴18可以选择性地偏离中心，如19所示)。移动器20，例如但不限于线性致动器，可被操作用于将旋转台14移入到和移出放射射束12的射束路径。控制器22与旋转台14、移动器20以及放射源10通信。根据本发明的实施例，所述移动器20能够操作为在基本相同的方向上将旋转台14移入到和移出射束路径。取向改变器24，例如但不限于机架和/或转盘，可被操作用于改变射束和靶之间的相对取向。现参照图2，其示出了根据本发明的实施例的、用于对朝向靶的放射射束进行调制的方法的流程图。当以放射射束向靶辐射时，通过弧段来旋转放射射束机架(101)。当通过所述弧段旋转时，将物理楔放置在放射射束的射束路径中，以修改放射射束的射束孔径和/或射束强度(102)。在与所述弧段相关的时域增量期间，修改物理楔的楔角和/或楔取向(103)。所述时域增量包括五个顺序的子增量，其被定义为(见图3):I)预定位一其中，所述楔在治疗野外安置；2)接近——其中，所述楔朝向所需的楔合位置移动；3)楔合——其中，所述楔位于所需位置；4)清除——其中，所述楔从所需的楔合位置移走；以及5)后定位一其中，所述楔在野外安置。定义移动——接近和清除的连结(组合)。移动时间-移动的总时间。理想定位——零移动时间的定位。楔运动坐标系——射束坐标系。开放野——相同时域增量的预定位和后定位。偏移的开放野——一个时域增量的后定位和之后一个时域增量的预定位。根据本发明的一个实施例，通过围绕与楔相交的旋转轴来取向(旋转)楔，从而修改楔取向(104)。楔的旋转发生在偏移的开放野期间，即，楔不在射束路径中之时(105)。然后，取向后的楔移动通过接近、楔合和清除子增量(106)。由于楔移动发生在辐射期间，有限的移动时间内沉积的剂量会导致与理想定位剂量的偏差。偏差可通过缩短所述移动时间和/或结合偏差降低方法的方式来降低(107)。此类方法的一个例子基于“全向”楔原理,其陈述了在给定取向中的楔与正交楔的加权组合的、相对于积累注量的等价。相应地，楔可用两个虚拟的正交楔来表示，并且可将与所述正交楔相关的相应偏差进行组合，以获得由于运动导致的楔偏差。对于移动楔，所述正交的虚拟楔可分别选择为垂直于和平行于楔运动。在被以空间均匀和时域恒定的射束强度辐射的同时，对于在移动期间的恒定速度的楔移动来说，与所述垂直和平行楔相关的偏差的估算如下移动期间垂直楔所产生的累积注量等于静止的垂直楔与开放野各在一半移动时间内产生的累积注量的组合(108)。由于移动时间总计将楔合时间和开放野时间每个减少一半的移动时间，因此随之而来的是，无关移动时间，垂直楔并不导致剂量偏差。因此总偏差被减少为平行虚拟楔所产生的偏差。根据本发明另一个实施例，对于接近和清除增量，维持恒定的移动速度(包括方向)，以及空间均匀且时域恒定的射束强度(109)。移动期间平行楔所产生的累积注量是空间均匀的，并且因此，等于在时隙内累积的开放野注量，其中，所述时隙持续时间依赖于所述开放野的剂量率、楔衰减轮廓、以及移动时间(110)。然后，与平行楔相关的偏差可被计算，并通过与为理想定位选择的相应开放野时间以及楔合时间相关地修改开放野时间和楔合时间得以校正。定义下述参数R =时隙持续时间与时域增量的比A =理想定位的楔合时间与开放野时间的比，并且A’ =有限移动时间即有限R的相应比。A’通过与理想定位有关的下述条件得出(a)时间增量=楔合时间+开放野时间
权利要求1.ー种用于对朝向靶的放射射束进行调制的调制系统，包括 能够操作用于改变射束和靶的相对取向的取向改变器； 用干支撑并为物理楔取向的旋转台，所述旋转台具有与所述物理楔相交的旋转轴；能够操作用于在辐射期间将所述旋转台移入到放射射束的射束路径和移出放射射束的射束路径的移动器；以及 与所述旋转台、所述移动器、所述取向改变器和计时器中的至少ー种通信的控制器。
2.如权利要求I所述的系统，其中，所述移动器能够操作用于在基本相同的方向将所述旋转台移入到和移出射束路径。
3.如权利要求I所述的系统，进一歩包括能够操作用于朝向靶发射放射射束的放射源。
4.如权利要求I所述的系统，其中，所述旋转轴与所述物理楔的中心相交。
5.如权利要求I所述的系统，其中，所述旋转轴与所述物理楔的中心不相交。
专利摘要一种用于对朝向靶的放射射束进行调制的方法，包括当利用放射射束向靶辐射时，通过弧段来旋转放射射束机架，当通过所述弧段旋转时，将物理楔放置在放射射束的射束路径上，以修改放射射束的射束孔径和射束强度的至少一中，并在与所述弧段相关的时域增量期间，修改物理楔的楔角和楔取向的至少一种。
文档编号A61N5/10GK202409870SQ201120537090
公开日2012年9月5日 申请日期2011年11月15日 优先权日2010年11月15日
发明者摩西·艾因-高尔 申请人:摩西·艾因-高尔