CN112088034A - 水箱装置 - Google Patents

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Abstract

一种水箱装置，其用于和放射治疗***一起使用，包括：底部、侧壁、端壁和顶壁，该底部、该侧壁、该端壁和该顶壁共同限定了箱结构，其中在顶壁中靠近一个端壁的位置限定了孔，直立的边缘围绕该孔；传感器安装体，其固定在箱结构内，并且具有辐射传感器能够安置于箱结构内的固定位置以检测位于相对于侧壁、顶壁和底壁等距的点处的辐射的构造。

Description

水箱装置
技术领域
本发明涉及一种水箱装置，该水箱装置适用于在放射治疗***中进行校准测量。本发明还扩展到使用这种箱以进行测量的方法。
背景技术
图像引导放射治疗(Image Guided Radiotherapy，IGRT)使用对患者的成像和放射治疗***的精密控制来提供一定剂量的受控制的和靶向的放射线，例如X射线，以***。磁共振成像(MRI)已经被提出作为成像***。由于MRI***中的技术要求，患者必须被定位在尺寸相对受限的孔中，通过该孔投射辐射束。尽管经常对放射治疗***进行校准对于精确控制很有用，但孔的受限的尺寸使这一点变得困难。
已经提出了在水箱中进行辐射测量，以更好地了解辐射源的输出。文献JP2004129678公开了一种用于IMRT(Intensity Modulated Radiotherapy，调强放射治疗)测量的水体模装置，该水体模装置设置有水箱，该水箱具有：箱体部分，其用水填充并且水平延伸；和入口部分，其与具有水的箱体部分连通，并且该入口部分的上端垂直地延伸到箱体部分的最上部分上方。在箱体部分中布置有传感器，以测量辐射出的辐射剂量，并且还设置有用于将传感器定位在箱体部分内的期望点处的定位装置。该定位装置安置于箱的外部。
在要执行常规校准的情况下，如果***可以在相对较短的时间内轻松且快速地安装和拆卸以对***的使用的干扰尽可能少，这会是很有用的。本发明旨在解决这样问题，例如辐射输出的测量，特别是在包括MRI引导***的***中的辐射输出的测量。
发明内容
本发明的一个方面提供了一种水箱装置，其用于和放射治疗***一起使用，包括：底部、侧壁、端壁和顶壁，该底部、该侧壁、该端壁和该顶壁共同限定了箱结构，其中在顶壁中靠近一个端壁的位置限定了孔，直立的边缘围绕该孔；传感器安装体，其固定在箱结构内，并且具有辐射传感器能够安置于所述箱结构内的固定位置以检测位于相对于侧壁、顶壁和底壁等距的点处的辐射的构造。
传感器安装体可以包括从所述底部延伸的壁，该壁包括一个或多个孔，辐射传感器通过该一个或多个孔安装在固定位置。
底部、侧壁、端壁和顶壁具有基本恒定的厚度。
一个或多个聚合物块可以设置为安置于顶壁的顶部。聚合物块可以包括一种或多种聚合物和其它材料，使得在辐射束中，该块的特性基本上与水的特性匹配，即，“固体水”。
该装置还可以包括安装板，箱结构可以通过该安装板安装在放射治疗***的承载患者的躺椅上。该安装板可以包括能够接合在躺椅上的指引构造中以将箱结构保持在躺椅上的预定位置的结构。
该装置还可以包括连接至传感器安装体的辐射传感器。该辐射传感器可以是放射量测定器，例如包括Farmer型电离室的传感器。
辐射传感器检测辐射的点与传感器安装体和端壁间隔开，使得当装置放置在放射治疗***的辐射束中时，由辐射束产生的辐射场的周边包括与传感器安装体、端壁、侧壁、底部和顶壁间隔开的该点。
本发明的另一个方面提供了一种检测来自放射治疗***的辐射的方法，包括：将放射量测定器传感器连接至装置的传感器安装体；在所述箱结构中填充水，直到水位处于直立的边缘内，并且该水位高于所述顶壁；将所述装置定位在放射治疗***中，使得辐射检测点基本位于放射治疗***的辐射束的等中心的位置；基于穿过顶壁和底部定向的辐射束来测量辐射；以及基于穿过侧壁的定向的辐射束来测量辐射。
该方法可以包括以从顶壁到底部的辐射方向为方向测量辐射，以从第一侧壁到第二侧壁的辐射方向为方向测量辐射，以从底部到顶壁的辐射方向为方向测量辐射，以从第二侧壁到第一侧壁的辐射方向为方向测量辐射。在检测点位于在端壁之间延伸的轴线上的情况下，这可以相当于将源定位在围绕该轴线的0°、90°、180°和270°的位置。
该方法还可以包括将聚合物块放置于顶壁，以及基于穿过聚合物块、顶壁和检测点(例如，基于位于0°的位置的源)定向的辐射束来测量辐射。可选地，聚合物块可以与其中一个侧壁相邻地放置，以及基于在相应的方向上(例如，基于源以及90°或270°的位置)定向的辐射束进行辐射测量。
根据以下描述，本发明的其它方面将变得显而易见。
附图说明
现在将通过示例并参考附图来描述本发明，其中：
图1示出了水箱装置的示意性侧视图；
图2示出了图1的水箱装置的示意性俯视图；
图3示出了图1和图2中所示类型的水箱装置的透视图；
图4示出了包括聚合物块的水箱装置的示意性侧视图；以及
图5示出了放射治疗***。
具体实施方式
图1和图2示出了水箱装置的视图。视图不是按比例的，也没有表明相对比例。该装置包括水箱100，该水箱100具有由底板102、侧板104、端板106和顶板108限定的壁。在顶板108中与一个端板106相邻的位置限定了孔110，该孔110被直立的边缘112围绕。边缘112可以由端板106、侧板102和顶板108的向上的延伸形成。底板102、侧板104、端板106和顶板108可以具有恒定的厚度，并且可以具有例如诸如1.5cm的有机玻璃(PMMA)的丙烯酸玻璃的材料。
孔110和边缘112意味着箱100可以由水填充至位于顶板108上方的水位114，由此确保在顶板108下方的箱的容积是完全充满的。
在箱100内设置有支撑壁116，该支撑壁116从底板102向上延伸，以限定传感器安装体。在支撑壁116中限定有孔118，辐射传感器120可以通过孔118安置在箱100内。辐射传感器可以包括Farmer型电离室，并且可以通过线缆122连接到静电计(未图示)，以提供辐射剂量测量。
传感器120被安装为，使得传感器120的测量点124位于适合于在放射治疗***中进行的剂量测量的预定位置。在图1和图2所示的装置中，测量点位于在端板106之间延伸的箱100的中心轴线Y-Y上。箱的尺寸被设置为，使得测量点124与侧壁106、底部102和顶板108都是等距(d)的。因此，穿过顶板108、一个或另一个侧板102、或底板102进入水箱的辐射束B将通过相同量的水到达测量点124。
测量点也与支撑壁116和端板106间隔开足够的距离D'、D”，以使得从围绕轴线Y-Y的任何径向(X-X)位置进入的发散束B在到达测量点124之前都不会与支撑壁116或端板106相交。可以选择距离D'和D”，以允许在水箱中限定包括束B的周边的测量体积126。
图3示出了水箱100的透视图。支撑壁118包括多个孔或切口118，多个孔或切口118允许传感器120可移除地安装在箱100中，但是被牢固地保持在适当的位置以进行测量。孔的形状可允许传感器被***到传感器的测量位置并通过诸如锁定环和轴环(未图示)的任何合适的固定装置固定在适当位置，并且允许在测量完成时将传感器从水箱中移除。类似地，孔110和边缘112的尺寸被选择为允许传感器120的***和移除。
图4示出了与图1的视图相当的视图，但是，还包括定位于顶板108上的聚合物块128。聚合物块由聚合物材料制成，该聚合物材料可选地包括添加剂，使得聚合物材料以与等体积的水基本相同的方式使X射线束衰减。这种聚合物材料被称为“固体水”。块128的厚度d与测量点到顶板108的间隔d相当。因此，基于位于适当的位置的块128以及通过顶板108的束方向+Z进行的测量的水衰减基本上是在没有位于合适位置的块128的情况下(图1)的相应的测量的水衰减的两倍。比较这两个测量值可能对校准传感器120有用。
图5示出了包括放射治疗装置6和磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，MRI)装置4的***2。
该***包括用于在装置中支撑患者的患者支撑件或躺椅10。躺椅10沿水平的平移轴线(标记为“I”)是可移动的，因此倚靠在躺椅上的患者可以被移入文献WO2009/007737中描述的放射治疗和MRI装置。
***2还包括MRI装置4，该MRI装置4用于产生定位于躺椅10上的患者的实时图像。MRI装置包括初级磁体16，该初级磁体16用作产生用于磁共振成像的初级磁场。由磁体16产生的磁场线基本平行于中心平移轴线I延伸。初级磁体16包括一个或多个线圈，该一个或多个线圈的轴线平行于平移轴线I延伸。如图所示，一个或多个线圈可以是单个线圈或不同直径的多个同轴线圈。初级磁体16中的(一个或多个)线圈布置为，使得磁体16的中心窗口没有线圈。磁体16还可以包括一个或多个有源屏蔽线圈，该一个或多个有源屏蔽线圈用于在磁体16外部产生相对于初级磁场场强近似相等且极性相反的磁场。***2的更敏感的部分，例如加速器，被定位在磁体16外部的该区域中，在该区域中，磁场被至少消除至第一级。MRI装置4还包括两个梯度线圈18、20，这两个梯度线圈18、20产生叠加在初级磁场上的梯度磁场。这些线圈18、20在产生的磁场中产生梯度，该梯度允许质子的空间编码，由此它们的位置可以根据发生共振的频率(拉莫尔频率)来确定。梯度线圈18、20围绕与初级磁体16共同的中心轴线定位，并且沿着该中心轴线彼此移位。该位移在两个线圈18、20之间产生间隙或窗口。在初级磁体16还包括线圈之间的中心窗口的实施例中，两个窗口彼此对准。
RF***以不同的频率朝向患者发送无线电信号，并检测在这些频率下的吸收，由此可以确定患者中质子的存在和位置。例如，RF***可以包括：单个线圈，其既发送无线电信号又接收反射信号；专用的发送线圈和接收线圈；或多元件相控阵线圈。控制电路(未图示)控制各种线圈16、18、20和RF***的运行，信号处理电路接收RF***的输出，以生成由躺椅10支撑的患者的图像。
***2还包括放射治疗***6，该放射治疗***6将一定剂量的辐射传送到由躺椅10支撑的患者。至少包括辐射束发生器30(例如，X射线源)的放射治疗装置6的大部分被安装在机架或底盘28上。机架28是具有躺椅10可以延伸到其中的孔的环形结构，并且在将躺椅10***治疗区域时，机架28由一个或多个机架/底盘电机驱动，持续地围绕躺椅10旋转。辐射检测器(未图示)也安装在机架28上与辐射束发生器30相对的位置，并且机架的旋转轴线位于辐射检测器和辐射束发生器30之间。机架28被布置为使得机架28可以在任何方向上旋转超过360度，设置有滑环以允许动力被提供到安装在机架28上的部件。
设置有安装板40，该安装板40具有接合在位于躺椅10上的指引构造42中的结构。安装板409配置为将箱100保持在合适的位置。箱44的尺寸设置为使得箱可以装配在MRI***4的孔44中。通过将箱44安装在躺椅10上并使躺椅前进，使得水箱100位于孔44内，测量点124可以被放置在由发生器30产生的束B的等中心的位置。
通过将箱以这种方式定位在孔中，一系列的测量可以被进行，以允许对发生器30的校准，由此可以实现束的控制，以实现最佳的放射治疗。为了进行有效的校准，在围绕箱的不同径向位置对发生器进行一系列测量是有用的。例如，可以在以下情况下进行一系列的四个测量：发生器垂直地定位于顶板108的上方(+Z，0°)；发生器水平地定位穿过第一侧板104(+X，90°)；发生器垂直地定位于底板102的下方(-Z，180°)；以及发生器水平地定位穿过另一侧板104(-X，270°)。在每个位置，束B都将在填充有水的箱100中通过相同的距离d，因此当从每个方向辐射时，束B可提供与在等中心124处接收到的剂量相当的指示。
传感器120可以通过进行两次测量来校准，一次测量不具有块128，另一次具有块128。两次测量之间的变化将提供传感器信号随着通过水的束路径的长度的变化的指示，因此可以允许确定剂量。
在使用中，传感器120可以被固定到安装壁116，箱100可以被固定到躺椅10。然后，可以将水填充到水箱中，直到边缘112中的水位114处于顶板108上方，从而确保箱100完全充满。然后，躺椅可以前进以将测量点124定位在等中心点处，并使用位于不同的旋转位置的源进行测量。可以在这些测量之前、期间或之后使用固体水块128进行校准。当测量完成时，箱100可以从孔44中取出并排空水，移除传感器，以及从躺椅10上移除箱和安装板40，使得***处于准备使用的状态。这样的一系列测量可以每天进行一次，例如在当天的第一次使用之前进行，这些测量被提供给控制***，以向躺椅上的患者提供受控剂量的辐射。
在本发明的范围内可以做出各种改变。例如，上述箱围绕测量点具有正方形的截面，这允许进行四个测量。箱的精确截面并不重要，只要可以保持测量点关于测量方向的等距定位即可。箱的总容积和外部尺寸可以根据孔的尺寸或***的任何其它物理限制而变化。传感器可以是用于进行测量的任何合适的传感器。

Claims (13)

1.一种水箱装置，其用于和放射治疗***一起使用，所述水箱装置包括：
底部、侧壁、端壁和顶壁，所述底部、所述侧壁、所述端壁和所述顶壁共同限定了箱结构，其中在所述顶壁中靠近一个端壁的位置限定了孔，直立的边缘围绕所述孔；
传感器安装体，其固定在所述箱结构内，并且具有辐射传感器能够安置于所述箱结构内的固定位置以检测位于相对于所述侧壁、所述顶壁和所述底壁等距的点处的辐射的构造。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述传感器安装体包括从所述底部延伸的壁，所述壁包括一个或多个孔，所述辐射传感器通过所述一个或多个孔安装在所述固定位置。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其特征在于，所述底部、所述侧壁、所述端壁和所述顶壁具有基本恒定的厚度。
4.根据权利要求1、2或3所述的装置，其特征在于，还包括一个或多个聚合物块，所述一个或多个聚合物块安置于所述顶壁的顶部，或者与其中一个所述侧壁相邻安置。
5.根据前述任一权利要求所述的装置，其特征在于，还包括安装板，所述箱结构能够通过所述安装板安装在放射治疗***的承载患者的躺椅上。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，所述安装板包括能够接合在所述躺椅上的指引构造中以将所述箱结构保持在所述躺椅上的预定位置的结构。
7.根据前述任一权利要求所述的装置，其特征在于，还包括连接至所述传感器安装体的辐射传感器。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述辐射传感器检测辐射的点与所述传感器安装体和端壁间隔开，使得当所述装置放置在放射治疗***的辐射束中时，由所述辐射束产生的辐射场的周边包括与所述传感器安装体、所述端壁、所述侧壁、所述底部和所述顶壁间隔开的所述点。
9.根据权利要求7或8所述的装置，其特征在于，所述辐射传感器是放射量测定器。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于，所述放射量测定器包括Farmer型电离室。
11.一种检测来自放射治疗***的辐射的方法，包括：
将放射量测定器传感器连接至根据权利要求1所述的装置的所述传感器安装体；
在所述箱结构中填充水，直到水位处于所述直立的边缘内，并且所述水位高于所述顶壁；
将所述装置定位在所述放射治疗***中，使得辐射检测点基本位于所述放射治疗***的辐射束的等中心的位置；
基于穿过所述顶壁和所述底部定向的所述辐射束来测量辐射；以及
基于穿过所述侧壁定向的所述辐射束来测量辐射。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，包括以从所述顶壁到所述底部的辐射方向为方向测量辐射，以从第一侧壁到第二侧壁的辐射方向为方向测量辐射，以从所述底部到所述顶壁的辐射方向为方向测量辐射，以从所述第二侧壁到所述第一侧壁的辐射方向为方向测量辐射。
13.根据权利要求11或12所述的方法，其特征在于，还包括将聚合物块放置于所述顶壁或与所述侧壁相邻放置，并且基于穿过所述聚合物块、相应的顶壁或侧壁、以及所述辐射检测点定向的所述辐射束来测量辐射。
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