CN104436444A - 用于放射治疗装置的准直仪 - Google Patents

Abstract

一种用于放射治疗装置的准直仪，包括具有形成块的前沿的正面和限定块的后沿的至少一个主背面的辐射衰减材料块，其中，所述背面或每个背面在块的深度方向上是基本上平面的且不平行于正面。该准直仪可形成放射治疗装置的一部分，并且描述了此类装置的操作方法。

Description

用于放射治疗装置的准直仪

技术领域

本发明涉及准直仪，特别地但并非排它性地涉及用于放射治疗装置的准直仪。

背景技术

放射疗法是用于肿瘤和其它损伤（lesion）的治疗的一种形式，其涉及到朝着损伤指引致电离辐射束。该辐射损害肿瘤组织并引起其减小或消除。然而，该辐射对损伤周围的健康组织也是有害的；虽然健康组织略微不那么易受致电离辐射的影响，但也采取措施以在可能的程度上限制健康组织的暴露。

一个此类措施是通过诸如由安装在可旋转构台上而将辐射源安装在相对于损伤可移动的治疗头中来从多个径向方向（radial direction）朝着损伤指引射束。因此，损伤（或其一部分）基本上始终都保持在射束中，而射束周围的健康组织的每个单个区段仅被短暂地暴露于射束。这样，递送到损伤的剂量可以是被递送到远离损伤的健康组织的剂量的多倍。

另一措施是使射束准直，从而限制其横向范围并避免健康组织的不必要照射。用于放射治疗设备的现代准直仪称为“多叶准直仪”，并且包括邻近钨叶片的阵列，其中的每一个是狭窄的，从而提供高分辨率，但是是深的（在射束的方向上），从而提供射束的有效衰减。每个叶片可移动进入和离开射束，在很大程度上独立于其周围的那些，使得单个叶片的尖端可以根据需要来定义可变形状。通常将在射束孔的相对侧提供两个此类叶片“组”，从而允许在该孔内限定基本上任何形状的场。在作为EP-A-0314214公开的我们的较早申请中公开了多叶准直仪（MLC）的示例。

然而存在对可以由多叶准直仪提供的衰减的限制。特别地，规则控制相对叶片之间的最小距离，从而防止叶片卡住或被损坏。此外，虽然将一个叶片伸展，使得其尖端碰触或非常紧密地接近确切相对叶片的尖端可能是可允许的，但那些尖端通常是圆形的，从而在病人处提供小的半影，并且因此将存在来自其之间的间隙的漏泄。由于这些原因，通常存在与多叶准直仪串联的“块状准直仪”，采取能够在横穿叶片的移动方向的方向上延伸或收缩的相当大的钨块的形式。因此，其可以覆盖在限定场的外部的区域，在那里需要覆盖孔的整个宽度。

通常，将存在一对块状准直仪，射束的一个任一侧，该块状准直仪或每个块状准直仪是基本上正方形或矩形的，如在将准直的辐射束的方向上看到的。

该块确实强加相当大的重量负担。该准直仪通常被容纳在辐射源中，其将绕着病人旋转，以便允许从各种径向方向将射束指向损伤。因此，此重量方面的减少将是有益的。我们较早的申请EP2153448Al描述了这样做的一个此类方式。

要求准直仪块是具有约8cm厚的实心钨材料。这强加显著的重量负担。相应地，移动明显更大质量的准直仪块所需的机制将相应地本身更重。这两者都增加治疗头的总质量，这又引起放射治疗装置的结构偏转更多，导致用于补偿控制***的进一步复杂化。应牢记的是大多数临床加速器将治疗头放置在长臂的末端处，其被安装在可旋转支撑上，使得可以使治疗头绕着病人旋转。在该臂的末端处的附加质量引起臂在将随着治疗头在病人周围的弧中穿过而改变（相对于治疗头）的方向上变形。本发明因此寻求提供一种能够在相比于常规装置而言减少质量的同时提供辐射束的必要阻挡的装置。

发明内容

本发明提供了一种用于放射治疗装置的准直仪，包括用于移动进入和离开治疗辐射束的辐射衰减材料块，其具有深度和当其在使用中移动进入射束时形成块的前沿的正面及与该正面相对的一个、两个或更多主背面，该（多个）主背面当在使用中其移动进入射束时基本上一起限定块的后沿，该主背面或每个主背面在块的深度方向上是基本上平面的且不平行于正面。此类装置使得与常规块状准直仪相比能够减小准直仪的尺寸和因此的重量，如下面将进一步描述的。

可存在单个背面，或者可存在两个背面，其在与正面相对的块中一起形成凹面V状。该背面或每个背面是基本上平面且不平行于正面。这些装置两者都是简单的且使得块状材料和因此的重量的显著节省能够被实现；单个背面或“楔形”实施例使得与具有两个背面（或凹面V状实施例）的类似实施方式相比实现更大的重量节省，如下面将解释的。

在凹面形状中具有三个或更多背面的实施例在技术上是可行的，但这些制造起来更加复杂且在重量节省方面提供很小的附加益处。

该背面或每个背面与正面之间的角度被适当地确定，从而与MLC的叶片在其随着准直仪块的轨迹而在定位极点之间移动时所采取的轨迹匹配，所述准直仪块的轨迹取决于MLC叶片和准直仪块的移动速度；相应地，此角度可在10和80度之间，并且可在30和60度之间。

可存在从正面通往至背面（其中仅存在一个背面）的两个侧面；这在发起块状准直仪和MLC叶片的移动时提供安全裕度。该侧面可以基本上是平行的。

准直仪可具有顶和底面（如在被准直的辐射束的方向上看到的），并且这些面可以是平面的；在其是平面的程度上，这些面可以是基本上平行的。另外或替换地，可如在我们的EP2153448A1中所述地对这些面进行成形，从而提供附加的重量节省；特别地，其正面处的准直仪块的边缘（前沿）可以具有比在前沿后面的至少一个区域（即朝向（多个）背面，在块的前和后沿之间）更大的厚度。

可设想的是准直仪块可以是在放射治疗装置中可安装的，使得其可在横穿正面的方向上来回移动。可将准直仪块成形和配置成从而通过以辐射束的标称点源为中心的弧可移动，如在本领域中已知的。

在其它方面，本发明还提供了包括此类准直仪的放射治疗装置以及操作此类放射治疗装置的方法。

附图说明

现在将参考附图作为示例来描述本发明的实施例，在所述附图中：

图1是根据本发明的准直仪的一个实施例的等角视图；

图2是在多叶式准直仪的叶片底层且示出由辐射源产生的辐射束的图1的准直仪的侧视图；

图3是图示出如何控制图1的实施例的移动从而与多叶式准直仪的相对叶片之间的间隙的轨迹匹配的示意图，以及

图4a和b是根据本发明的准直仪的第一和第二实施例的示意性顶视图。

具体实施方式

本发明以MLC的叶片移动为根据。在一个特定装置中，其中MLC叶片能够跨由主要准直仪边缘形成的孔的整个宽度行进，我们已认识到不需要具有跨孔延伸达其整个长度（即在平行于准直仪块的移动方向—‘移动方向’—的方向上）的准直仪块，因为辐射漏泄的主源（其衰减是准直仪块的主要目的）在叶片的侧面之间而不是通过相对叶片尖端之间的“间隙”。当叶片尖端在辐射束外面（即完全跨孔延伸，使得叶片尖端之间的“间隙”在主要准直仪边缘的半影内且因此被屏蔽于辐射源）时，同样地不存在辐射漏泄，并且不要求准直仪块衰减任何辐射漏泄。相应地，准直仪块只需要在移动方向上深到足以在其跨射束朝着主要准直仪边缘移动的同时覆盖叶片尖端。假设叶片从孔的中心在两个主要准直仪边缘之间移动，可向准直仪块的后沿中提供（或切割）凹面V状，其方式为此V状的边缘与MLC叶片随着MLC叶片移动且随着准直仪块穿过那里移动而将采取的轨迹匹配，并且考虑到MLC叶片和准直仪块的移动速度—该移动速度可以是其最大速度，和/或可考虑到其加速度和/或减速度。根据MLC叶片的V的哪一侧被最后使用和其接下来将使用哪一侧，控制***可以确定叶片接下来行进至哪个主要准直仪边缘。

图1是准直仪块2的一个实施例的等角示意图，其具有前或正面4、采用由两个基本上平面的面（在图中仅一个、6a是可见的）形成的V状凹面切口的形式的主背面6。准直仪具有两个基本上平面的侧面（在图中仅一个8a是可见的）以及到顶部10和底部（不可见）的基本上平面的面。准直仪在使用中在箭头M的方向上移动。正面4与V状的顶点之间的在方向M上的距离S提供安全裕度，如下面将描述的。请注意，图1示出了V状切口的任一侧的两个小的背表面；此类装置在权利要求的范围内，条件是这些表面的宽度（平行于正面4且横穿M轴）仅形成块2的整个宽度的较小比例，并且应相应地解释词语“主”。

图2是侧视图，示出了多叶式准直仪的相对叶片14a、14b下面的准直仪块2，在相对叶片的尖端之间具有间隙16；参考图1中的方向M，在图2中，方向M垂直于图的平面。MLC叶片在图2中向左或右可移动。辐射束B（由例如线性加速器产生）被主要准直仪（未示出）成形，从而具有由点线所示的轮廓。如图2中所示，MLC叶片被完全缩回到辐射束B的一侧，使得间隙在射束B的外面，并且因此MLC和准直仪2组合地提供辐射的完全屏蔽。

现在参考图3，此顶视图示出了随着MLC叶片从中心线20朝着由主要准直仪创建的辐射孔20的一侧移动而MLC叶片14a'、14a"、14a"'、14b'、14b"、14b"'的连续位置（在区域18a、18b之间示出了孔，在该区域中辐射被主要准直仪（未示出）完全屏蔽）。随着MLC叶片移动，其尖端之间的间隙16也是如此；将此移动与准直仪块2的同时移动组合，线22a将间隙16相对于准直仪块2的背面6的轨迹示为单个矢量线，其中，背面6的角度足以确保完全屏蔽（即确保准直仪块2屏蔽可能通过间隙16的辐射）。在其中MLC叶片14a、14b的移动速度大约与准直仪块2的速度相同的情况下画出线22a，使得线22a与中心线20处于约45度的角（其对应于背面6与方向M的角）。线22b图示出其中MLC速度略微较慢的情况，使得与中心线20的角度和因此的背面6与方向M的角度被减小。本领域的技术人员将容易地理解适合于不同类型的MLC和准直仪块移动装置的几何结构。在大多数商售MLC/准直仪装置中，10与80度之间的角将是可行的，并且30与60度之间的角表示装置的移动能力和使得准直仪块的重量实现明显减小之间的良好折中。

将认识到的是上述装置采取MLC叶片和准直仪块的恒定移动速度。当然，在实践中，这些元件通常由诸如钨之类的密致材料制成，其具有相当大的惰性，并且因此在实践中，该装置必须适应元件的所需加速度和减速度。这可以由适当编程的控制器提供以适当地控制MLC叶片和/或准直仪块的移动，然而，在前、正面4与背面6之间提供准直仪块2的长度S的简单方法提供适当的安全裕度，因此确保惯性效果不允许间隙16在其朝着“停泊”位置（在主要准直仪的半影18b后面）移动的同时是未被屏蔽的。这在其中MLC叶片在相反方向上朝着半影18a移动的情况下适用。

现在参考图4，图4a在平面图中示出了图1至3的准直仪块2（但是在图1中没有V状切口的任一侧的两个小的背表面）；如上文所解释的，此V状准直仪块对应于其中MLC叶片从辐射束的中心线20移动到孔20的一侧的情况。还可能使MLC叶片从孔20的一侧移动至另一侧。在这种情况下，将认识到准直仪块2"的形状可以更简单，即“楔形”，如图4b中所示。图4b的准直仪块2"如在前述实施例中一样提供有相同的安全裕度S，然而，移动速度被调整以提供与前述实施例的情况相同的准直仪块2"的总长（在M方向上）—意味着与第一实施例相比，存在材料和因此重量的显著节省，如由图4b中的阴影区域A所指示的。

当然，将理解的是在不脱离本发明的范围的情况下可对上述实施例进行许多改变。例如，虽然在图4a中被示为对称的，但两个主背面可以具有不同的长度，从而适应MLC叶片在不同方向上的不同移动速度，并且V状的顶点可以是中心，如所示，或者其可以向一侧或其它侧偏移。在存在超过两个主背面的情况下，这些将如前面那样限定块的背表面中的凹面下陷，这些背面可对称地或不对称地布置。如前所述，在某些应用中使准直仪块的深度（即到图4的平面中）改变可能是有利的，诸如通过使得前沿（邻近于正面4）较厚，或者通过使块的轮廓（profile）在其前沿与后沿之间，如在EP2153448Al中所述。另外或替换地，该块可具有材料的卷材（web），具有比块的其余部分更小的厚度，其被抵靠着（多个）背面设置，从而适合于第一实施例中的V状空间，或者呈递（render）其在图4a中的外观或图4b中的第二实施例的外观，是基本上矩形的。此卷材可以具有与块的其余部分相同的材料，并且可与之成一整体，并且对捕捉任何杂散或散射辐射有用；可将其垂直地设置在块上的任何位置处（即如在图1中的垂直方向上所示）。虽然上文描述了不同的变体或替换布置，但应理解的是本发明的实施例可以以任何适当的组合来结合此类变体和/或替换。

Claims (15)

1.一种用于放射治疗装置的准直仪，包括用于移动进入和离开治疗辐射束的辐射衰减材料块，其具有深度和当其在使用中移动进入射束时形成块的前沿的正面及一个、两个或更多主背面，该一个、两个或更多主背面当在使用中其移动进入射束时一起限定块的后沿，该主背面或每个主背面在块的深度方向上是基本上平面的且不平行于正面。

2.根据权利要求1所述的准直仪，包括单个主背面，其中，所述块具有单个侧面。

3.根据权利要求1所述的准直仪，包括形成凹面V状的两个主背面，其中，V的每个面不平行于正面。

4.根据前述权利要求中的任一项所述的准直仪，其中，所述背面或每个背面与正面成在10°与80°之间的角。

5.根据前述权利要求中的任一项所述的准直仪，其中，所述背面或每个背面与正面成在30°与60°之间的角。

6.根据权利要求1或3中的任一项或权利要求4或5所述的准直仪，当从属于权利要求1或3中的任一项时，其中，所述块具有两个侧面，每个从正面通往至（多个）背面。

7.根据权利要求6所述的准直仪，其中，所述两个侧面是基本上平面的和/或相互平行的。

8.根据前述权利要求中的任一项所述的准直仪，其中，所述块具有顶和底面，该顶和底面中的至少一个是基本上平面的。

9.根据权利要求8所述的准直仪，其中，所述顶和底面基本上平行至其两个都为平面的程度。

10.根据前述权利要求中的任一项所述的准直仪，被布置成在放射治疗装置中是可安装的，从而在横穿正面的方向上来回可移动。

11.一种放射治疗装置，包括：

射束源和关联的主要准直仪，其限定用于射束的矩形孔，该孔具有长尺寸和短尺寸；

多叶式准直仪，具有跨短方向可移动的叶片，并且具有足够将每个叶片的尖端从孔的一侧传送至另一侧的移动范围；以及

根据前述权利要求中的任一项所述的块状准直仪，在与长尺寸对准的方向上可移动。

12.根据权利要求11所述的放射治疗装置的操作方法，其中，叶片和准直仪块的移动被控制从而与在辐射束方向上的准直仪块的所述背面或背面的轮廓匹配。

13.根据权利要求12所述的方法，其中，叶片和/或准直仪块的移动被控制从而引起移动叶片和/或准直仪块的加速度和/或减速度。

14.一种基本上如前文所述且参考附图的图1至3和图4a或图2和4b的准直仪。

15.一种基本上如前文所述且参考附图的放射治疗装置。