KR20190092530A

KR20190092530A - 방사선 치료 시스템 및 방법

Info

Publication number: KR20190092530A
Application number: KR1020197020060A
Authority: KR
Inventors: 이완 코우리카우; 토마스 흐미엘레프스키; 제임스 에프 뎀프시
Original assignee: 뷰레이 테크놀로지스 인크.
Priority date: 2016-12-13
Filing date: 2017-12-13
Publication date: 2019-08-07
Also published as: JP2023029992A; RU2019121943A; WO2018112085A1; US20240165427A1; EP4338677A3; JP2020501662A; CA3046091A1; AU2017378315A1; CN118141398A; US11000706B2; EP3827883A2; BR112019012061A2; EP3554635A1; EP4338677A2; EP3827883B1; US20210220676A1; US20180161602A1; EP3827883A3; EP3554635B1; JP2023164855A

Abstract

시스템은 환자의 영상화를 위한 영상화 등중심을 가지는 진단 품질 CT 스캐너 및 진단 품질 CT 스캐너에 인접하여 위치된 방사선 치료 장치를 포함하고, 방사선 치료 장치는 방사선 치료 빔 소스를 지지하며 진단 품질 CT 스캐너의 영상화 등중심과 분리된 방사선 치료 등중심을 가지는 갠트리를 포함한다. 시스템은 영상화 및 방사선 치료를 위해, 진단 품질 CT 스캐너와 방사선 치료 장치 사이에 환자를 이동시킴으로써 환자를 위치시키도록 구성된 침상을 포함한다.

Description

방사선 치료 시스템 및 방법

관련 출원에 대한 상호 참조

본 출원은 2016년 12월 13일자로 출원된 "Radiation Therapy Systems And Methods"라는 명칭의 미국 가출원 제62/433,745호에 대해 우선권을 주장하며, 이는 본 명세서에 참조로서 인용된다.

본 개시 내용은 방사선 빔의 시준 또는 형상화를 포함하여 방사선 치료를 수행하기 위한 시스템, 방법 및 컴퓨터 소프트웨어에 관한 것이다. 시준기는, 예를 들어 정확한 의료 방사선 치료를 제공하기 위한 목적으로 방사선 빔을 형상화하는 데 사용될 수 있다. 방사선 치료 시스템, 방법 및 소프트웨어는 또한 영상화를 포함할 수 있으며, 예를 들어, CT 영상화가 방사선 치료를 하기 전에 수행될 수 있거나 MRI 영상화가 방사선 치료를 하는 동안 수행될 수 있다.

방사선 치료를 수행하는 것과 관련된 시스템, 방법 및 소프트웨어가 개시되어 있다. 일부 구현예는 환자를 영상화하기 위한 진단 품질 CT 스캐너(diagnostic-quality CT scanner)를 포함할 수 있으며, 진단 품질 CT 스캐너는 영상화 등중심(imaging isocenter)을 갖는다. 이러한 구현예는 또한 진단 품질 CT 스캐너에 인접하여 위치한 방사선 치료 장치를 포함할 수 있다. 방사선 치료 장치는 방사선 치료 빔 소스를 지지하고 진단 품질 CT 스캐너의 영상화 등중심으로부터 분리된 방사선 치료 등중심을 갖는 갠트리(gantry)를 포함할 수 있다. 또한, 침상은 영상화 및 방사선 치료를 위해, 진단 품질 CT 스캐너와 방사선 치료 장치 사이에서 환자를 이동시킴으로써 환자를 위치시키도록 구성될 수 있다. 일부 구현예는 동일 평면 방사선 치료만을 하도록 구성된 시스템을 포함할 수 있다.

일부 변형예에서, 방사선 치료 장치는 캔틸레버형이 아닐 수 있다. 갠트리는 링 갠트리(ring gantry)일 수 있으며, 소스를 평면 내의 다른 위치로만 이동시키도록 구성될 수 있다. 또한 침상은 회전하지 않도록 구성될 수 있다.

일부 변형예에서, 방사선 치료 빔 소스는 선형 가속기일 수 있고, 선형 가속기는 갠트리 주위로 이격된 구성 요소들로 분할될 수 있고, 선형 가속기 구성 요소들 사이에서 적어도 하나의 RF 도파관을 이용할 수 있다.

일부 변형예에서, 진단 품질 CT 스캐너는 RT 시뮬레이션을 위해 설계될 수 있거나, PET/CT 스캐너일 수 있다.

일부 구현예에서, 시스템은 치료 계획을 재최적화하기 위해 진단 품질 CT 영상을 이용하도록 구성된 제어 시스템을 포함할 수 있다. 재최적화는 환자가 침상에 있는 동안, 치료 직전에 수행될 수 있다.

특정 구현예에서, 갠트리는 침상 움직임에 직각으로 이동하도록 구성될 수 있다. 또한, 갠트리는 치료 전에 환자에게 방사선 치료 등중심을 위치시키는 것을 용이하게 하기 위해, 적어도 8cm의 범위에 걸쳐서 이동되도록 구성될 수 있다.

또 다른 구현예에서, 시스템은 방사선 빔을 시준하기 위한 시준 시스템을 더 포함할 수 있다. 시준 시스템은 복수의 잎을 가지는 제1 다엽 시준기 및 복수의 잎을 가지는 제2 다엽 시준기를 포함할 수 있고, 방사선 빔이 제2 다엽 시준기를 통과하기 전에 제1 다엽 시준기를 통과하고, 타겟을 타격하기 전에 제2 다엽 시준기를 통과하도록 구성된다.

일부 구현예에서, 제1 다엽 시준기의 잎 및 제2 다엽 시준기의 잎은 서로 독립적으로 움직이도록 구성될 수 있다. 제1 다엽 시준기 및 제2 다엽 시준기 중 적어도 하나는 이중 포커싱형(double focused)일 수 있다.

특정 구현예에서, 제1 다엽 시준기가 초점 포인트를 가질 수 있고 제2 다엽 시준기가 초점 포인트를 가질 수 있으며, 제1 다엽 시준기의 초점 포인트는 제2 다엽 시준기의 초점 포인트와 상이할 수 있다. 제1 다엽 시준기 및 제2 다엽 시준기의 초점 포인트를 상이하게 하는 것이 제1 다엽 시준기와 제2 다엽 시준기 사이의 반음영(penumbra)의 일치를 향상시킬 수 있다. 제1 다엽 시준기의 초점 포인트는 또한 유효 소스 포인트에 있을 수 있고, 제2 다엽 시준기의 초점 포인트는 유효 소스 포인트로부터 벗어날 수 있다.

제1 다엽 시준기 및 제2 다엽 시준기는, 제1 다엽 시준기 및 제2 다엽 시준기의 잎의 폭보다 얇은 빔을 시준하도록 더 구성될 수 있다. 제1 다엽 시준기의 잎은 또한 서로 바로 인접하도록 구성될 수 있고, 제2 다엽 시준기의 잎은 또한 서로 바로 인접할 수 있다.

또 다른 구현예에서, 시스템은 방사선 치료 장치와 진단 품질 CT 스캐너의 사이의 방사선 차폐부를 더 포함할 수 있다. 방사선 차폐부는 방사선 치료 장치와 마주하는 진단 품질 CT 스캐너의 외부 덮개의 일부를 덮거나 대체하는 고 원자 번호 재료를 포함할 수 있다.

일부 구현예에서, 방사선 치료 장치는 선형 가속기(linac)일 수 있고, 시스템은 선형 가속기의 적어도 하나의 구성 요소에 대한 RF 차폐부를 더 포함할 수 있다.

다른 구현예에서, 시스템은 방사선 치료 장치, CT 스캐너, MRI, CT 침상, PET/CT 침상, 및 MRI 침상을 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 시스템을 장착하도록 구성된 적어도 하나의 다용도 기초판을 더 포함할 수 있다. 적어도 하나의 다용도 기초판은 방사선 치료 장치를 제거하지 않고 CT 가이던스와 MRI 가이던스 사이에서 시스템이 변환되도록 할 수 있다.

본 명세서에 통합되어 본 명세서의 일부를 구성하는 첨부 도면은 본 명세서에 개시된 청구 대상의 특정 양태를 나타내며, 설명과 함께 개시된 구현과 관련된 원리의 일부를 설명하는 것을 돕는다. 도면에서,
도 1은 본 개시 내용의 특정 양태에 따른 방사선 소스를 구비한 예시적인 갠트리 및 시준 장치를 이용하는 예시적인 방사선 치료 장치를 도시하는 단순화된 도면이다.
도 2는 본 개시 내용의 특정 양태에 따른 예시적인 다엽 시준기 및 개구를 생성할 수 있는 방식의 단순화된 도면이다.
도 3은 본 개시 내용의 특정 양태에 따른 예시적인 이중 적층(double-stacked)된 시준 장치의 단순화된 도면이다.
도 4a 및 도 4b는 본 개시 내용의 특정 양태에 따른 이중 적층된 시준 장치가 방사선 빔을 시준할 수 있는 방식의 단순화된 도면이다.
도 5는 본 개시 내용의 특정 양태에 따른 예시적인 이중 적층된 시준 장치의 단순화된 등각 도면이다.
도 6은 본 개시 내용의 특정 양태에 따른 예시적인 이중 적층된 시준 장치의 단순화된 도면이다.
도 7은 본 개시 내용의 특정 양태에 따른 계단형(stepped) 잎 설계를 이용하는 예시적인 이중 적층된 시준 장치의 단순화된 도면이다.
도 8은 본 개시 내용의 특정 양태에 따른 추가적인 구동 하드웨어를 갖는 예시적인 이중 적층된 시준 장치의 단순화된 도면이다.
도 9는 본 개시 내용의 특정 양태에 따른 추가적인 가이드 하드웨어를 구비한 예시적인 이중 적층된 시준 장치의 단순화된 도면이다.
도 10은 본 개시 내용의 특정 양태에 따른 예시적인 잎 조립체의 단순화된 도면이다.
도 11은 본 개시 내용의 특정 양태에 따른 선형 가속기가 갠트리 주위에 이격된 구성 요소로 분할되는 예시적인 방사선 치료 장치의 단순화된 도면이다
도 12는 본 개시 내용의 특정 양태에 따른 방사선 치료 시뮬레이션을 위해 설계된 예시적인 "기성품(off-the-shelf)" 진단 품질 CT 스캐너의 단순화된 도면이다.
도 13은 본 개시 내용의 특정 양태에 따른 CT 스캐너에 인접하게 위치한 예시적인 방사선 치료 장치의 단순화된 도면이다.
도 14는 본 개시 내용의 특정 양태에 따른 결합 CT/RT 시스템에 대한 예시적인 배치의 단순화된 도면이다.
도 15는 본 개시 내용의 특정 양태에 따른 측방향으로 이동하도록 구성된 예시적인 방사선 치료 장치의 단순화된 도면이다.
도 16은 본 개시 내용의 특정 양태에 따른 예시적인 분할 MRI 설계 및 다용도 기초판(들)과 결합된 RT 시스템의 단순화된 도면이다.

방사선 빔(106)을 방출할 수 있는 방사선 소스(104)를 지지하는 갠트리(112)를 포함하는 예시적인 방사선 치료 장치(101)가 도 1에 도시되어 있다.

시준 장치(102)는 방사선 빔(106)의 경로 내에 위치될 수 있으며, 방사선 빔(106)이 타겟(108)을 향해 이동할 때 방사선 빔(106)을 선택적으로 감쇠시키도록 구성될 수 있다. 방사선 소스(104)는 예를 들어 방사성 동위 원소, 중 이온 가속기, 전자 또는 광자 빔을 생성하기 위한 선형 가속기 등일 수 있다. 본 개시 내용의 기술은 방사선 빔이 이용되는 임의의 분야에서 사용될 수 있지만, 본 명세서에 기술된 실시예는 의료 환자(P)를 타겟(108)으로 도시한다.

도 2는 다엽 시준기[Multi-Leaf Collimator(또는 MLC)]로 알려진 특정한 유형의 시준 장치를 도시한다. 도시된 예시적인 MLC(200)는 가동 잎의 제2 뱅크(204)에 대향하는 가동 잎의 뱅크(202)를 포함한다. 이러한 장치에서, 각각의 잎(206)은 치료를 위해 원하는 형상으로 빔을 시준하도록 하는 개구(212)의 형성을 가능하게 하기 위해 독립적으로 조정 가능하다.

MLC(200)의 각각의 잎은 폭(208) 및 높이(110)(높이는 도 1에 도시됨)를 갖는 것으로 설명될 수 있다. 높이(110)는 또한 잎의 "두께"로 설명될 수 있으며, MLC(200)에 의한 빔(106)의 감쇠량을 결정하는 데 중요하다. 감쇠량은 또한 MLC의 잎이 만들어지는 재료에 의해 영향을 받기 때문에 텅스텐, 텅스텐 합금, 탄탈, 탄탈 합금, 납, 납 합금 등과 같은 고 감쇠 재료가 사용된다.

본 개시 내용에 의해 고려되는 예시적인 시준 시스템이 도 3에 도시되어 있으며 다중 "적층된(stacked)" MLC를 포함한다. 예를 들어, 도시된 실시예는 제1 MLC(302) 및 제2 MLC(304)를 포함한다. MLC들은 이들의 감쇠 값들이 방사선 빔(106)에 대해 가산적(additive)이도록 적층된다. 제1 MLC(302)는 제2 MLC(304)보다 방사선 소스(104)에 더 근접하게 위치되어, 방사선 빔(106)은 제2 MLC(304)를 통과하기 전에 제1 MLC(302)를 통과한다. 본 명세서에 도시된 실시예는 2개의 적층된 MLC를 도시하지만, 본 개시 내용의 일반적인 교시에 따라 추가의 MLC가 추가(예를 들어, 3개의 적층)될 수 있는 것으로 고려된다.

시준 장치가 방사선 소스(104)에 근접하게 위치하는 것이 일반적이지만, 본 개시 내용은 시준 장치를 타겟 또는 환자에 더 가깝게 이동시키는 실시예를 고려한다. 예를 들어, 본 개시 내용의 바람직한 구현예는 타겟/환자에 의해 점유되는 바람직한 보어(bore) 또는 체적을 제한하지 않으면서 가능한 한 타겟에 근접하게 시준 장치를 이동시킨다. 하나의 바람직한 구현예에서, 타겟(108)에 가장 근접한 시준 장치의 에지(edge)[즉, 방사선 소스(104)로부터 가장 먼 제2 MLC(304)의 에지]는 등중심으로부터 60cm 미만, 바람직하게는 등중심으로부터 약 50cm이다. 이러한 설계는 조립 동안 시준 장치를 위치시키는 것을 용이하게 하고 빔 반음영을 감소시키는 것으로 고려된다.

도 4a 및 도 4b는 예시적인 이중 적층 MLC 시스템과 함께 빔이 어떻게 시준될 수 있는지에 대한 단순화된 도면이다. 양 도면에 도시된 바와 같이, 제1 MLC(302) 및 제2 MLC(304)의 잎은 잎의 폭의 절반, 또는 잎의 폭의 약 절반만큼 오프셋된다. 제1 MLC(302) 및 제2 MLC(304)의 잎은 서로 독립적으로 이동될 수 있다. 도 4a에서, 제1 MLC(302)의 하나의 잎과 제2 MLC(304)의 하나의 잎은 빔(106)이 통과할 수 있는 최소 개구(잎의 폭에 상응하는 차원에서)를 생성하도록 수축될 수 있다. 결과적으로, MLC의 잎은 제1 및 제2 다엽 시준기 각각의 잎의 폭보다 얇은 빔의 시준을 허용하는 방식으로 오프셋된다.

하나의 특정 구현예에서, 이러한 빔의 폭은 제1 MLC(302) 및 제2 MLC(304) 둘 다에서 잎의 폭이 약 8.3mm일 때 4.15mm일 수 있다. 도 4b는 MLC들 중 하나의 2개의 잎이 수축되고 다른 MLC의 중첩 잎이 수축될 때, 방사선 빔(106)이 통과할 수 있는 두 번째로 작은 개구, 예를 들어 8.3mm의 폭을 갖는 빔이 생성되는 것을 도시한다.

하나의 구현예에서, MLC는 적층되고, 각각의 MLC 내의 잎은 대략 동일한 폭이고, 제1 MLC(302)의 잎은 제2 MLC(304)의 잎으로부터 그 폭의 약 절반만큼(도 4에 도시된 바와 같이) 오프셋된다. 이러한 구현예에서의 MLC 잎은 여전히 대략적으로 동일한 해상도를 달성하면서도 전형적인 MLC의 약 2배 폭이 되도록 설계될 수 있다. 예를 들어, 등중심에서 5mm 해상도를 달성하기 위해, 전형적인 단일 MLC는 약 2.5mm의 폭을 필요로 하고, 오프셋을 갖는 이중 적층 설계에서 잎은 약 5mm의 폭을 가지며 동일한 해상도를 달성할 수 있다. 이러한 설계는 기계 가공을 용이하게 하고 잎에 연결되거나 잎과 결부되는 장비에 더 많은 재료를 제공하는 데 바람직할 수 있다.

도 5는 이중 적층 MLC(302 및 304)를 도시하는 도 3의 예시적인 시준 시스템의 등각도이다. 예시적인 시준 시스템이 가산적인 빔 감쇠 영향을 갖도록 배열된 다중 MLC를 포함하기 때문에, 개별 MLC 각각의 잎은 표준 단일 MLC 시준 시스템의 잎과 비교하여 감소된 높이 또는 두께를 가질 수 있다. 예로서, 2개의 MLC가 이용되는 경우, 각각의 MLC 내의 잎은 동일한 재료로 제조된 전형적인 단일 MLC에서의 잎의 높이의 대략 절반일 수 있다. 이러한 것은 개별 잎의 무게를 감소시킬 수 있어, 개별 잎을 제어하기 쉽고, 보다 신속한 이동을 가능하게 하여, 전체 치료 시간을 단축시킬 수 있다. 또한, 시준기가 포커싱형 또는 이중 포커싱형이도록(바람직하게는 아래에서 더 설명되는 바와 같이) 설계되면, 빔에 노출된 MLC의 에지는 더 큰 감쇠를 가질 것이고, MLC 각각의 잎은 높이가 더 감소될 수 있다.

도 4에 도시된 빔 시준 특성부 및 본 명세서에 설명된 빔 감쇠의 중요성을 고려해 볼 때, 본 개시 내용의 바람직한 구현예는 제1 MLC(302) 및 제2 MLC(304)에 대해 동일하거나 대략적으로 동일한 잎 높이를 이용한다. 제1 MLC(302) 및 제2 MLC(304) 모두는 방사선 빔(106)을 성형하는 역할을 하기 때문에, 바람직하게는 제1 MLC(302) 및 제2 MLC(304) 모두는, 예를 들어 의료 방사선 치료를 위해, 방사선 빔(106)을 완전히 감쇠시키기에 충분한 잎 높이로 각각 설계된다. 하나의 특정 구현예에서, 제1 MLC(302) 및 제2 MLC(304) 모두의 잎은 17.5gm/cc 이상의 밀도의 텅스텐 합금(예를 들어, 5:5:90 Cu:Ni:W)으로 설계되고 각각은 약 5.5cm 두께를 갖는다. 바람직한 예시적인 시준 시스템은 제1 MLC(302)의 각각의 뱅크에 34개의 잎을 포함할 수 있고, 제2 MLC(304)의 각각의 뱅크에 35개의 잎을 포함할 수 있지만, 각각의 뱅크에서 상이한 해상도 및 잎의 수를 고려할 수 있다.

본 개시 내용의 기술과 함께 사용되는 MLC는 도면에 도시된 바와 같이(선형 잎 움직임 및 둥근 잎 단부를 갖는 것들 같은 비-포커싱 시준기를 이용하는 것과는 대조적으로), 이중 포커싱형인 것이 바람직하다. MLC는 잎의 모든 빔 한정 표면이 방사선 소스로 역방향 투영(project back)될 때 이중 포커싱형이다. 예를 들어, 도 1을 참조하면, 방사선 빔(106)은 방사선 소스(104)로부터 밖으로 확산된다. 예시적인 시준 시스템은 아크를 따라 수축하는 만곡된 잎을 사용하기 때문에(예를 들어, 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이), 잎의 에지는 수축하면서 항상 방사선 소스(104)로 역방향 투영되는 라인을 나타낸다. 이러한 설계로, 잎의 전체 두께는 빔이 시준 장치를 통과할 때 빔(106)을 감쇠시킬 것이고, 잎이 얼마나 많이 수축되었는지 여부에 관계없이 적은 반음영으로 더 날카로운 빔 에지를 제공한다.

빔(106)을 시준하는 4개의 잎 표면 모두가 방사선 소스로 역방향 투영될 때, 시준 시스템은 이중 포커싱형이다. 도 5는 방사선 소스(104)로부터의 거리에 따라 잎의 폭이 증가함에 따라, MLC가 빔(106)을 상이한 차원에 포커싱할 수 있는 방식을 도시한다. 도 5에서, 예를 들어, MLC(302)의 상부에서의 잎의 폭이 가장 얇다. 폭은 MLC(302)의 잎의 하부에서 더 크고, 제2 MLC(304)에서의 잎의 상부에서 더욱 더 크며, MLC(304)에서 잎의 하부에서 가장 크다. 이러한 설계는 또한 도 6에 도시되어 있다.

하나의 구현예에서, 잎 설계의 포커싱은 의도적으로 약간 탈초점화(defocused)된다. 예를 들어, 잎 표면은 실제 방사선 소스의 1 내지 2 센티미터 위 또는 아래 포인트로 투사하도록 설계될 수 있다. 이러한 약간의 탈초점화는 빔 반음영에 작은 영향만을 가지면서, 잎 사이의 공간(즉, 잎 사이의 간격)을 통한 방사선 누출을 상당히 감소시킬 수 있다.

다른 구현예에서, 제1 MLC(302) 및 제2 MLC(304)는 상이한 초점 포인트를 갖는다. 따라서, MLC가 이동하는 아크들은 어떤 포인트에서 교차하지만 그들의 경계 내에서 서로간에 충분한 여유 공간을 갖도록 설계될 수 있다. 제1 다엽 시준기 및 제2 다엽 시준기가 소스로부터 상이한 거리에 있더라도, 제1 다엽 시준기와 제2 다엽 시준기 사이의 반음영의 일치를 개선하기 위해 초점 포인트들을 상이하게 하는 것이 선택될 수 있다. 예를 들어, 제1 MLC의 초점은 유효 소스 포인트에 위치될 수 있고 제2 MLC의 초점은 유효 소스 포인트로부터 벗어날 수 있다. 이러한 예시적인 설계는 하부 MLC의 반음영을 증가시켜 상부 MLC의 반음영과 더 잘 일치시키고 제1 MLC 및 제2 MLC에 의해 형성된 빔 에지의 더 양호한 선량 일치를 제공한다.

종래의 비-포커싱 MLC의 경우, 빔 개구 외부의 방사선 누출을 방지하기 위해 시준기 죠(jaw)가 필요하다. 종래의 MLC의 둥근 잎 단부는 완전히 폐쇄된 경우에도 방사선의 차단에 열악하므로, 폐쇄된 잎 단부들은 이들이 종종 종래의 시준기 죠에 의해 차단되는 위치로 이동된다. 이중 포커싱형 잎의 사용은 합리적인 두께(잎 교차 위치의 오프셋을 가짐)의 인접한 적층 MLC가 전송을 차단시키기에 충분할 정도로 잎 단부 누출 및 반음영을 제한하여, 종래의 시준기 죠가 필요하지 않도록 한다. 따라서, 본 개시 내용은 시준기 죠를 포함하지 않는 시준 시스템을 고려한다.

본 개시 내용의 바람직한 구현예는 이중 포커싱형 MLC를 이용하지만, 단일 포커싱형 또는 비-포커싱형 MLC가 또한 이용될 수 있거나, 포커싱 유형의 혼합이 다중 적층 MLC 전반에 사용될 수 있다는 것이 고려된다.

포커싱형 구현예에서 제1 MLC(302) 및 제2 MLC(304)의 잎의 폭을 비교할 때, 잎 폭은 방사선 소스(104)로부터의 거리에 따라 계속적으로 증가한다는 것이 위에 언급되었다. 즉, 본 개시 내용의 바람직한 구현예는 제2 MLC(304)에서와 같이 제1 MLC(302)에서 대략적으로 동일한 폭을 갖는 잎 설계를 포함한다. 이러한 방식으로 기술될 때, "대략적으로 동일한 폭"은 제1 MLC(302)에서의 잎의 하부 폭이 제2 MLC(304)에서의 잎의 상부 폭과 거의 동일하다(즉, 약간 작다)는 것을 의미한다. 다른 말로 표현하면, 제1 MLC 및 제2 MLC의 포커싱형 잎은 거의 동일한 폭을 갖는 것으로 생각될 수 있으며, 이 동일한 폭은 포커싱형 설계를 제공하는 데 필요한 바에 따라(예를 들어, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이) 제1 MLC 및 제2 MLC의 포커싱형 잎이 방사선 소스(104)로부터 더 멀리 연장됨에 따라 잎을 따라서 추가되는 작은 추가 폭을 포함한다.

바람직한 구현예는 제1 MLC(302) 및 제2 MLC(304)의 잎 폭이 거의 동일한 잎 설계를 이용하지만, 본 개시 내용은 잎 폭이 적층된 MLC간에 상이할 수 있는 설계를 고려한다.

본 개시 내용의 바람직한 구현예에서, 제1 MLC(302)의 잎들은 서로 바로 인접하거나 접촉하고, 제2 MLC(304)의 잎들은 서로 바로 인접하거나 접촉한다. 이러한 구현예에서, 제1 MLC(302) 및 제2 MLC(304) 모두에서의 인접한 잎들 사이의 간격은 잎들 사이의 방사선 누출을 최소화하면서도 여전히 상대적인 움직임을 허용하는 방식으로 최소화된다. 이러한 유형의 구현예는, 예를 들어 도 4, 도 5, 및 도 6에서 설명된다.

MLC의 잎은 독립적으로 움직일 수 있기 때문에, 약간의 방사선이 지나갈 수 있는 작은 간격이 반드시 필요하다. 본 개시 내용의 시준 시스템은 제1 MLC(302)의 잎과 제2 MLC(304)의 잎이 바람직하게 배치되어 잎들 사이의 간격이 정렬되지 않아, 방사선 빔(106)이 제1 MLC(302)의 잎 간격을 통해 그리고 곧바로 제2 MLC(304)의 잎 간격을 통해 전송되지 않을 수 있도록 고려한다. 대신에, 제1 MLC(302)의 잎은 제2 MLC(304)의 잎으로부터 바람직하게 오프셋되어, 빔이 MLC들 둘 다의 잎 사이의 간격을 통과하여 이동하는 직선 경로가 없다. 예를 들어, 도 4, 도 5, 및 도 6 를 참조하라.

예시적인 실시예에서, 제1 MLC(302)와 제2 MLC(304)의 잎 사이 간격 사이에서 가장 큰 분리를 제공하기 위해, 제1 MLC(302)와 제2 MLC(304)의 잎은 그 폭의 약 50%만큼 오프셋된다. 잎 폭의 50% 미만의 오프셋이 본 개시 내용에 의해 고려되지만, 오프셋이 이용되는 것이 바람직하며, 바람직하게는 잎 폭의 10%보다 크다.

오직 하나의 MLC를 갖는 통상적인 시준 시스템에서, 잎이 서로 정합하거나 맞닿는 위치에서 잎의 복잡한 기계 가공을 통해 잎 사이의 누출을 방지해야 한다. 예를 들어, 텅(tongue) 및 그루브(groove) 또는 계단형(stepped) 설계가 현저한 빔 누출을 허용할 수 있는 선형 잎 사이 간격을 차단하기 위해 사용될 수 있다. 본 개시 내용의 시준 시스템은 직선 에지형 잎이 이용되더라도, 시준 시스템을 통한 누설 경로가 이전에 기술된 제1 MLC(302)와 제2 MLC(304) 사이의 잎의 중첩 또는 오프셋에 의해 차단될 것이기 때문에 이러한 추가 기계 가공을 제거할 수 있는 능력을 고려한다. 바람직한 구현예는 추가적인 기계 가공 또는 잎 사이 간격을 차단할 특성부가 없는, 단순한 직선 에지형 잎을 포함한다. 이러한 설계는 또한 보다 균일한 잎 에지 및 감소된 빔 반음영으로 이어질 수 있다.

현재 기술된 시준 시스템의 대안적인 실시예에서, 다중 MLC 및 잎 오프셋을 가지지만, 누설 경로를 더 감소시키고 MLC의 높이를 감소시킬 수 있도록 잎의 정합 표면이 기계 가공될 수 있다. 텅 및 그루브 설계 등과 같은 비선형 표면의 임의의 구성이 유익한 것으로 입증될 수 있다. 도 7에 도시된 예시적인 실시예에서, 잎의 정합 표면에 계단이 기계 가공된다. 도 7은 제1 MLC(302)에 대응하는 제1 부분 잎 뱅크(702) 및 제2 MLC(304)에 대응하는 제2 부분 잎 뱅크(706)를 도시한다. 도시된 실시예에서, 잎은 폭(709) 및 높이(704, 708)를 갖는다. 예시적인 실시예에서, 부분 잎 뱅크(702)의 잎 높이(704) 및 부분 잎 뱅크(706)의 잎 높이(708)는 동일하고 약 5.5cm이다. 그러나 잎 뱅크 각각의 높이가 동일할 필요는 없다.

도 7에 도시된 예시적인 잎 정합 표면 기계 가공은, 제1 MLC(302) 및 제2 MLC(304) 모두의 잎에 포함되는 계단(step) 특성이다. 단순화된 설명을 위해, 높이(704) 및 높이(708)는 동일하고, 모두 변수 "H"와 같다고 가정할 것이다. 도 7의 예에서, 입사 방사선 빔(106)이 잎 뱅크(702)의 전체 높이(704) 및 잎 뱅크(706)의 전체 높이(708)를 통과해야 하는 경로(710)와 같은 전송 경로가 존재할 것이며, 2 x H의 두께를 통해 최대 빔 감쇠를 나타낸다. 그러나, H + 1/2 H = 3/2 H의 전체 잎 두께만을 통과한 결과 감소된 감쇠를 나타낼 경로들(712 및 714)과 같은 잎 사이 간격들을 만날 전송 경로들도 있다. 그럼에도 불구하고, 3/2 H의 감쇠 두께는 "계단"특성이 없는 이중 적층 시준 시스템에서 마주칠 수 있는 단지 1 H의 두께보다 더 크다. 따라서, 계단 특성은, 계단 특성 없는 MLC에 의해 관찰된 동일한 감쇠를 달성하기 위해, MLC(302) 및 MLC(304)에서의 잎의 전체 높이의 33% 감소를 허용한다. 따라서, 이러한 특성은 요구되는 재료의 양 및 잎의 중량을 감소시켜서 MLC 속도 및 성능을 향상시키는 데 사용될 수 있다. 예로서, MLC들(302, 304) 각각에 대한 잎 높이는 약 3.7cm일 수 있다.

오프셋을 갖는 이중 적층 설계에서, 잎 오프셋은 빔(106)이 개구(212)의 에지에서의 위치에서 통상적인 재료의 양의 단지 약 절반에 의해 감쇠가 달성될 수 있을 것이다. 또는, 계단 특성이 이용되면, 방사선 빔(106)은 보다 적은 재료에 의해 감쇠될 것이다[예를 들어, 도 7의 경로(716) 참조하라].

본 명세서에 설명된 예시적인 MLC 조립체는 또한 잎을 지지하고 구동하기 위한 기계적 구조, 잎의 위치를 조작하기 위한 서보 모터, 및 원하는 빔 형상 및 감쇠를 달성하기 위한 제어 시스템을 포함할 수 있다. 도 8은 구동 링크(802) 및 잎 구동 모터 조립체(804)를 구비한 예시적인 시준 시스템의 추가 도면이다. 제어 시스템, 인코더, 전원 케이블 등과 같은 다수의 다른 관련 시스템은 도시되지 않았지만 포함될 수도 있다.

도 9는 상부 잎 지지 가이드(902), 중간 잎 지지 가이드(904) 및 하부 잎 지지 가이드(906)를 포함하는 예시적인 시준 시스템의 잎을 지지하고 구동하기 위한 추가 구조를 도시한다. 하나의 실시예에서, 잎은 그 상부 및 하부 표면에 탭을 포함하며, 이는 잎 지지 가이드의 그루브 내를 타고 이동할 수 있다(예를 들어, 도 6을 참조하라). 또한, 가이드 압력 조절 판(908)은 잎의 부드럽고 느슨하지 않은 이동을 보장하기 위해 포함될 수 있다. 하나의 특정 구현예는 또한 잎의 움직임을 더 가이드하고 과도한 요동을 피하기 위해 로드(910)를 포함할 수 있다.

이제 도 10을 참조하면, 잎 조립체(1002)의 설계를 위한 하나의 구현예는 감쇠 재료(1006)와는 별도로 프레임(1004)을 이용한다. 이러한 설계에서, 잎 지지 가이드와 결합할 잎 조립체(1002)의 프레임(1004) 부분은 감쇠 재료(1006)의 재료와는 상이한 재료로 제조될 수 있다. 감쇠 재료(1006)는 전형적으로 방사선 감쇠를 위한 텅스텐 합금 또는 다른 고밀도 재료이지만, 프레임(1004)은 다른 재료, 예를 들어 스테인레스 강으로 제조될 수 있다. 감쇠 재료(1006)는 프레임(1004)에 삽입되는 것으로 설계될 수 있으며, 두 재료는 접착, 소결 또는 용접과 같은 다수의 방법을 사용하여 함께 고정될 수 있다. 바람직하게는, 프레임(1004)은 잎 조립체(1002)의 전체적인 감쇠 특성의 변화를 피하기 위해 잎 조립체(1002)의 감쇠 에지(1008)까지 연장되지 않는다.

도 1과 관련하여 전술한 바와 같이, 예시적인 방사선 치료 장치(101)는 방사선 빔(106)을 방출할 수 있는 방사선 소스(104)를 지지하는 갠트리(112)를 이용할 수 있다. 도 11은 방사선 소스(104)가 선형 가속기이고 선형 가속기가 갠트리(112) 주위에 이격된 구성 요소(1102)로 분할되는 방사선 치료 장치(101)의 구현예를 도시한다. 이러한 구성은 선형 가속기 구성 요소(1102) 사이에서 RF 도파관(1104)을 이용할 수 있으며, 방사선 치료 장치(101)의 최대 직경의 전체적인 감소로 이어질 수 있다. 대안적인 구현예에서, 다중 방사선 소스가 갠트리(112) 주위에 포함될 수 있다.

예시적인 갠트리(112)는 큰 보어(bore)를 가지면서 가능한 한 컴팩트하며, 예를 들어, 보어는 80cm보다 크게 설계될 수 있다. 하나의 구현예에서, 보어는 110cm이다.

본 명세서에서 고려되는 갠트리의 하나의 구현예는 적어도 하나의 방사선 치료 빔 소스를 지닐 수 있고 동일 평면 빔의 전달을 허용하는 방식으로 치료 중에 빔 소스를 재배향하는 데 사용되는 링 갠트리(ring gantry)이다. 용어 링 갠트리가 본 명세서에서 사용되는 경우, 갠트리는 반드시 순전히 링 형상일 필요는 없는 것으로 고려된다. 원형 모양에서 벗어나거나, 그 구조에 단절(들)을 포함하는 갠트리도 고려된다.

본 명세서에서 논의된 방사선 치료 장치는 전술한 유익한 시준 장치의 실시예 및 개념 중 임의의 것을 이용할 수 있다. 이러한 장치는 매우 적은 전송, 적은 반음영 빔을 가지며, 고품질의 치료 계획을 제공할 수 있다. 결과적으로, 본 개시 내용은 동일 평면 방사선 치료만 하도록 구성된 방사선 치료 시스템의 실시예를 고려한다. 예를 들어, 본 명세서에 개시된 방사선 치료 장치는 비 동일 평면 치료를 허용하는 방식으로 빔 소스(들)를 위치시키거나 빔이 켜져있는 동안 환자 침상을 이동시키도록(예를 들어, TomoTherapy의 나선형 전달) 구성될 수 있지만, 특정 구현예는 대안적으로 빔 소스(들)를 단일 평면 내의 다른 위치로만 이동시키고 동일 평면 방사선 치료만 제공하도록 구성될 것이다. 도 1 및 도 11에 도시된 것처럼 링 갠트리는 그러한 구현예에 이용될 수 있다. 또한, 본 개시 내용의 방사선 치료 장치는 캔틸레버형일 수 있고 방사선 치료 장치와 관련된 침상은 회전 가능할 수 있는 것으로 고려되지만(비 동일 평면 치료를 허용하기 위해), 특정 구현예에서 환자 침상은 회전하도록 구성되지 않고 방사선 치료 장치가 캔틸레버형이 아닌 경우에도 시스템은 고품질 치료 계획을 전달할 수 있다. 본 명세서에서 사용되는 캔틸레버형이란 용어는 방사선 빔이 장치로부터 방출되는 위치를 주 회전 구조 밖으로 연장시키는 암 또는 다른 구조의 포함을 의미한다. 이러한 캔틸레버형 장치는 전형적으로 주어진 평면 내에서만 이동하는 빔 소스로부터 환자에게 비 동일 평면 치료를 가능하게 하기 위해 회전하는 침상과 함께 사용된다. 본 개시 내용과 관련하여 "캔틸레버형(cantilevered)" 장치의 경우, 방사선 빔이 방출되는 위치는, 예를 들어 침상이 회전하여 비 동일 평면 빔의 전달을 가능하게 하기 위해 실질적으로 연장되어야 한다. 빔 방출 위치가 비 동일 평면 치료를 가능하게 하기에 충분하지 않은 작은 거리만 연장되는 방사선 치료 장치는 캔틸레버형으로 고려되지 않는다.

본 명세서에 개시된 방사선 치료 장치의 실시예는 소스가 이동하는 동안(예를 들어, 갠트리의 회전 중에) 방사선 치료 빔 소스가 방사선 빔을 방출하는 아크 치료(또한 VMAT이라고도 함)를 수행하는 데 사용될 수 있다. 그러나, 상술한 시준 장치 개념을 이용하는 특정 유익한 실시예는 방사선 치료 장치가 아크 치료를 하도록 구성되지는 않지만 그럼에도 불구하고 단시간 내에 고품질의 치료 계획을 전달할 수 있도록 설계될 수 있다.

본 개시 내용은 개시된 방사선 치료 시스템과 관련하여 진단 품질 CT 스캐너의 사용을 고려한다. 진단 품질 CT 스캐너는 전형적으로 단일 또는 다중 슬라이스 검출기 능력을 가지며 축 방향 또는 나선형 데이터 획득 및 영상 재구성이 가능한 '슬립 링 기술(slip-ring technology)'에 기초하여 연속적으로 회전하는 CT 시스템이다. 이들은 수십 내지 수백 개의 영상 슬라이스를 획득하도록 구성된 다중 소스 및 검출기 배열을 가질 수 있다. 이들은 종종 병원 또는 클리닉의 진단 X-선 부서에서 사용되며, 전형적으로 환자 주위를 회전하는 팬(fan) 빔 형상의 킬로 볼트 에너지 X-선을 사용한다. 진단 품질 CT 스캐너는 방사선 치료 환자의 치료 계획에 사용하기 위해 고품질 CT 영상을 획득하기 위해 종종 사용된다. 고품질의 CT 영상은 향상된 선량 계산을 위해 조직 밀도에 대한 Hounsfield 수치의 교정을 허용한다.

진단 품질 CT 스캐너는 콘 빔 X-선 CT를 생성하기 위해 수축 가능한 X-선 튜브 및 평면 패널 영상기(flat panel imager)를 사용할 수 있는 콘 빔 CT 시스템과 구별된다. 콘 빔 CT(일명 CBCT)에 의해 생성된 CT 영상화 데이터는 표준 CT 유닛보다 낮은 영상 품질, 낮은 연조직 대비도, 장기 움직임의 아티팩트, 및 영상화된 조직의 전자 밀도를 정확하게 반영하지 않는 Hounsfield 수치로부터 어려움을 겪는다. 진단 품질 CT 스캐너는 또한 낮은 연조질 대비도로 화질이 좋지 않은 영상으로 이어지는 메가 볼트 CT 영상을 생성하기 위해, 평면 패널 영상기를 사용하여 메가 볼트 방사선 치료 빔을 영상화 소스로서 사용할 수 있는 메가 볼트 시스템과 또한 구별된다.

본 명세서에서 이용되는 진단 품질 CT 스캐너의 특정 구현예는 큰 보어(예를 들어, 70cm 내지 90cm)를 가질 것이다. 하나의 구현예에서, 진단 품질 CT 스캐너는 방사선 치료 및 치료 고정 장비와 호환 가능한 침상을 포함하는 방사선 치료 시뮬레이션을 위해 설계된 "기성품(off-the-shelf)" 유닛일 수 있다. 이러한 스캐너(1201)의 하나의 예가 도 12에 도시되어 있다. 대안적으로, 진단 품질 CT 스캐너는 양전자 방출 단층 촬영(PET) 스캐너에 인접한 CT 스캐너를 갖는 PET/CT 스캐너일 수 있다.

진단 품질 CT 스캐너는 아래에서 논의된 유익한 용도를 위해 본 명세서에서 논의된 임의의 방사선 치료 장치에 인접하여 위치될 수 있다. 하나의 구현예(도 13에 도시됨)에서, CT 스캐너(1201)는 본 명세서에서 전술한 바와 같이 링 갠트리를 이용하여 방사선 치료 장치(101)에 인접하게 위치될 수 있다. "인접한"이란 간단히 근접하여 있음을 의미하고, 장치가 접촉되거나, 약간 분리되거나, 함께 결합되는 것을 고려한다. 그러나, CT 및 방사선 치료 장치는 바람직한 구현예에서 별도의 갠트리를 갖는 것으로 의도된다.

결합된 CT/RT 시스템에서, 진단 품질 CT 스캐너는 영상화 등중심을 가지며, 방사선 치료 장치는 영상화 등중심과 분리된 방사선 치료 등중심을 갖는다. 분리되었다는 것은, 예를 들어, 침상이 영상화와 치료 사이에서 환자를 움직여야하는 것과 같이, 등중심들이 상당히 이격되어 있음을 의미하는 것으로 이해된다. 하나의 구현예에서, 등중심들이 서로 약 80cm 떨어져 있다. 바람직한 구현예에서, CT 스캐너 및 방사선 치료 장치는 서로에 대해, 또한 치료실에 대해 고정된 위치에 있으며, 이는 그들이 이동될 수 없는 방식으로(마치, 예를 들어, 그들이 레일이나 턴테이블에 있는 것처럼) 장착된다는 것을 의미한다.

도 13의 CT 및 RT 시스템은 침상이 먼저 CT에 들어가고, 이어서 RT 장치에 들어가도록 배치된 것으로 도시되어 있지만, 배치는 역전될 수 있는 것으로 고려된다.

결합된 CT/RT 시스템의 전형적인 실시예에서, CT 시스템 및 RT 시스템은 일반적으로 하나의 시스템에서 다른 시스템으로 이동하기 위해 침상이 한 방향으로 환자를 이동시킬 수 있도록 서로 정렬된다. 예를 들어, RT 시스템이 보어를 갖는 갠트리(예를 들어, 링 갠트리)를 포함할 때, CT 및 RT 시스템의 보어는 일반적으로 정렬된다. RT 시스템의 전체 높이가 CT 시스템의 높이보다 큰 경우, 이는 플랫폼상에서 CT 시스템을 높이거나 치료실의 바닥에서 피트(pit)를 사용하여 RT 시스템을 낮춤으로써 해결될 수 있다[시스템의 보어 및 바닥에 있는 피트(1504)를 도시한 종단에서 바라본 RT 시스템(101)의 도 15의 도면을 참조하라; 피트는 또한 도 14에서 볼 수 있다].

결합된 CT/RT 시스템은 진단 품질 CT 스캐너와 방사선 치료 장치 사이에서 환자를 이동시킴으로써 영상화 및 방사선 치료 모두를 위해 환자를 위치시키도록 구성된 침상을 이용할 수 있다.

침상은 결합된 CT/RT 시스템을 위해 특별히 설계될 수 있다. 하나의 구현예에서, 침상은 위아래로 움직이고, 시스템의 보어(들)를 통해 이동하도록 설계될 수 있지만, 상술한 바와 같이 회전하지 않도록 구성될 수 있다. 대안적으로, 기성품 CT 시뮬레이터 침상이 사용되어 CT/RT 시스템에 가능한 한 가깝게 위치될 수 있으므로 두 등중심들 모두를 통해 연장될 수 있다. 또 다른 구현예에서, 다중 등중심 시스템에서 사용하기 위해 설계된 기성품 PET/CT 스캐너 침상이 사용될 수 있다. 본 명세서에서 "기성품(off-the-shelf)" 시스템이라는 용어가 사용되는 경우, 이는 사용 준비가 되어있는 구성으로 구입되거나 사소한 수정만으로 사용될 수 있는 시스템을 의미한다.

고려된 방사선 치료 전달 시스템에 관해 전술한 원리는 본 개시 내용의 결합된 CT/RT 시스템에도 적용된다. 예를 들어, 결합된 시스템은 동일 평면 방사선 치료만을 하도록 구성될 수 있다. 예시적인 실시예에서, 방사선 빔 소스는 평면 내에서만(예를 들어, 링 갠트리상의) 이동할 수 있고, RT 장치는 캔틸레버형이 아닐 수 있으며, RT/CT 침상은 회전하도록 구성되지 않을 수 있다.

결합된 CT/RT 시스템은 방사선 치료 직전에 치료 침상에서 환자의 진단 품질 CT 영상을 획득할 수 있는 능력을 가지며, 이는 다수의 이점을 제공할 수 있다. 이점 중 하나로서, 환자는 치료 전의 영상화 및 치료 자체에 대해 정확히 동일한 방식으로 위치되어, 환자의 신체가 영상화와 치료 사이에서 상이한 방식으로 위치되거나 지지될 때 발생할 수 있는 치료 오류를 감소시킬 것이다.

결합된 CT/RT 시스템에 대한 다른 이점은 그의 제어 시스템 및 관련 소프트웨어의 사용을 통해 실현된다. 예를 들어 치료 계획을 재최적화하고 진단 품질 CT 영상화를 기반으로 온-테이블(on table) 적응 치료를 수행하도록 시스템을 구성할 수 있다.

이 기능의 하나의 구현예에서, 치료 침상은 환자를 CT 영상화를 위한 위치로 이동시킬 수 있다. 수신된 영상화가 진단 품질이기 때문에, 시스템은 변형 가능한 영상 정합을 효과적으로 적용하여 원래의 치료 계획을 현재의 CT로 변형시킬 수 있다. 그 후, 시스템은 원래의 계획에서 분할된 조직 및 타겟을 현재의 CT 스캔에 오토컨투어링(autocontoring)하는 것을 허용할 수 있다. 현재 스캔의 CT 수치는 전자 밀도로 변환되어 환자를 치료하기 전에 정확한 선량 전달 예측을 계산할 수 있다. 그리고 나서, 현재 계획에 대한 선량 분포의 품질이 평가될 수 있고, 계획이 최적이 아닌 경우(예를 들어, 종양/타겟에 대한 선량이 너무 낮거나 치명적인 구조에 대한 선량이 너무 높음), 치료 계획은 그 지점에 대한 선량 분포를 개선하도록 재최적화될 수 있다. 그리고 나서, 침상은 치료를 위해 환자를 RT 등중심으로 이동시킬 수 있다. 이러한 방식으로, 시스템은 원래의 치료 계획이 생성된 이후에 변경되었을 수 있는 환자 또는 환자 설정에 관련된 조건에 적응할 수 있고 개선된 계획을 전달할 수 있다. 이러한 적응 치료/재최적화는 선량 분포 및 환자 결과를 현저하게 개선할 수 있다. 하나의 구현예에서, 시스템은 치료 계획을 재최적화하기 위해 진단 품질 CT 영상을 이용하도록 구성될 수 있고, 환자가 침상에 있는 동안 치료 직전에 그렇게 하도록 구성될 수 있다.

따라서, 제어 시스템 및 소프트웨어의 기능은 CT 영상 획득, 변형 가능한 영상 정합, 자동 조직 분할/컨투어링, 선량 계산, 치료 계획 최적화 및 방사선 치료 전달을 포함하지만 이에 한정되지는 않는다.

도 14는 결합 CT/RT 시스템에 대한 예시적인 배치의 추가적인 도면을 포함한다. RF 차폐부는 본 명세서에 개시된 CT/RT 시스템의 특정 실시예에 포함될 수 있다. 예로서, 방사선 치료 빔 소스가 선형 가속기인 경우, 다양한 선형 가속기 구성 요소로부터의 RF 방사선은 실내 또는 환자 내의(예를 들어, 맥박 조정기, ICD 등) 장치와 간섭할 수 있다. 간섭을 줄이기 위한 한가지 방법은 선형 가속기 구성 요소(1102)에 대한 컨테이너에서 RF 차폐부를 이용하는 것이다. 이러한 컨테이너의 예는 도 14에서 볼 수 있고, 이는 본 양수인에게 양도된 미국 특허 제8,836,332호 및 제9,446,263호에 상세히 논의되어 있으며, 이는 본 명세서에 참조로서 인용된다.

결합된 CT/RT 시스템의 실시예는 방사선 치료 빔 소스로부터 메가 볼트 방사선의 산란에 의해 야기되는 스캐너 구성 요소의 손상을 방지하기 위해 CT 스캐너의 구성 요소에 대한 차폐부를 또한 포함할 수 있다. 하나의 구현예는 진단 품질 CT 스캐너와 방사선 치료 장치 사이에 차폐부를 이용할 수 있다. 다른 구현예는 핏(fit)을 형성하여 X-선 CT 스캐너의 보호되지 않은 구성 요소로부터 방사선을 흡수 또는 산란시키기 위해 고 원자 번호 재료로 방사선 치료 유닛을 향한 CT 스캐너의 외부 덮개를 덮거나 대체할 수 있다. 예를 들어, 차폐 재료는 수 센티미터의 납 또는 1센티미터의 텅스텐일 수 있다.

특정 실시예에서, 선택된 치료 침상은 제한된 자유도를 가질 수 있다. 예를 들어, 침상은 보어의 내외 및 상하로의 이동만이(통상적인 기성품 CT 시스템의 경우와 같이) 가능할 수 있다. 이러한 측방향 이동의 부족은 타겟이 환자의 세로축의 측면에 있거나 정중면(midsaggital plane)으로부터 멀어지면 방사선 치료를 위해 환자를 위치시키는 데 문제를 일으킬 수 있다. 다수의 설계가 이 제한을 극복할 수 있다고 고려된다. 예를 들어, 기성품 CT 침상은 측면 운동이 가능한 플랫폼상에 장착될 수 있다. 대안적으로, 침상은 추가적인 자유도를 포함하도록 변경되거나 재설계될 수 있다. 도 15에 도시된 실시예에서, 방사선 치료 장치(101)[여기서 선택적 피트(1504)의 내부에 도시됨]는 침상 및 그의 보어 내에 위치된 환자에 대해 그 자체가 측방향으로 이동하도록 시프트되도록 구성될 수 있다. 하나의 실시예에서, 갠트리는 치료 전에 환자에게 방사선 치료 등중심을 위치시키는 것을 용이하게하기 위해, 적어도 8cm의 범위에 걸쳐서 침상 움직임에 직각으로 이동하도록 구성될 수 있다.

본 명세서에 기재된 방사선 치료 장치는 또한 본 개시 내용의 양수인에게 양도된 다수의 추가 특허 및 출원(예를 들어, 미국 특허 제9,446,263호)에 논의된 바와 같이 MRI와 함께 사용하도록 구성될 수 있다. 도 16은 방사선 치료 장치(101)를 둘러싸고 지지부(1606)에 의해 연결되는 자석 절반부(1602 및 1604)를 구비한 분할 MRI 설계를 이용하는 이러한 구성의 예를 도시한다.

시스템은 MRI 가이던스 또는 X-선 CT 가이던스와 함께 설치되도록 설계될 수 있으며, 다용도 기초판 또는 다중 다용도 기초판을 통해 상이한 유형의 가이던스 사이의 변환을 용이하게 하도록 설계될 수도 있다(예를 들어 도 16을 참조하라). 기초판(들)은 단단히 장착하고 정렬하기에 충분한, 시스템 아래의 영역의 적어도 일부를 덮는다. 하나의 예시로서, 베이스 플레이트는 예를 들어, 1) RT 장치, 2) CT 스캐너 또는 MRI, 및 3) CT 침상, PET/CT 침상 또는 MRI 침상을 수용하기 위한 다수의 드릴 패턴(drill patterns)으로 설계될 수 있다. 이와 관련하여 시스템은 방사선 치료 장치 자체를 제거하거나 방해하지 않으면서 CT 가이던스에서 MRI 가이던스로 변환될 수 있다.

본 명세서에서 설명된 청구 대상, 예를 들어 다엽 시준기를 위한 제어 시스템의 하나 이상의 양태 또는 특성부는, 디지털 전자 회로, 집적 회로, 특수 설계된 주문형 집적 회로(ASIC), 현장 프로그램 가능한 게이트 어레이(FPGA) 컴퓨터 하드웨어, 펌웨어, 소프트웨어 및/또는 이들의 조합으로 실현될 수 있다. 이러한 다양한 양태 또는 특성부는, 특별한 또는 일반적인 목적일 수 있으며, 데이터 및 명령을 수신하고 데이터 및 명령을 전송하기 위해 결합된, 적어도 하나의 프로그램 가능한 프로세서를 포함하는 프로그램 가능한 시스템상에서 실행 가능하고 및/또는 해석 가능한 하나 이상의 컴퓨터 프로그램, 저장 시스템, 적어도 하나의 입력 장치, 및 적어도 하나의 출력 장치로의 구현을 포함할 수 있다. 프로그램 가능한 시스템 또는 컴퓨팅 시스템은 클라이언트 및 서버를 포함할 수 있다. 클라이언트 및 서버는 일반적으로 서로 멀리 떨어져 있고 전형적으로 통신 네트워크를 통해 상호 작용한다. 클라이언트와 서버의 관계는 각각의 컴퓨터상에서 실행되고 서로 클라이언트-서버 관계를 갖는 컴퓨터 프로그램에 의해 발생한다.

프로그램, 소프트웨어, 소프트웨어 애플리케이션, 애플리케이션, 구성 요소 또는 코드로 지칭될 수 있는 이러한 컴퓨터 프로그램은 프로그램 가능한 프로세서를 위한 기계 명령을 포함하며, 높은 수준의 절차 언어, 객체 지향 프로그래밍 언어, 기능적 프로그래밍 언어, 논리적 프로그래밍 언어, 및/또는 어셈블리/기계 언어로 구현될 수 있다. 본 명세서에 사용된 바와 같이, "기계 판독 가능 매체"(또는 "컴퓨터 판독 가능 매체")라는 용어는 예를 들어 자기 디스크, 광학 디스크, 메모리, 및 프로그램 가능한 논리 장치(PLD)와 같은 임의의 컴퓨터 프로그램 제품, 기구 및/또는 장치를 의미하며, 기계 판독 가능 신호로서 기계 명령을 수신하는 기계 판독 가능 매체를 포함하는, 프로그램 가능한 프로세서에 기계 명령 및/또는 데이터를 제공하기 위해 사용된다. 기계 판독 가능 신호"(또는 "컴퓨터 판독 가능 신호")라는 용어는 기계 명령 및/또는 데이터를 프로그램 가능한 프로세서에 제공하는 데 사용되는 임의의 신호를 의미한다. 기계 판독 가능 매체는 예를 들어 비일시적 반도체 기억 장치 또는 자기 하드 드라이브 또는 임의의 등가 저장 매체와 같이 비일시적으로 그러한 기계 명령을 저장할 수 있다. 기계 판독 가능 매체는, 대안적으로 또는 추가적으로, 예를 들어 프로세서 캐시 또는 하나 이상의 물리적 프로세서 코어와 관련된 다른 랜덤 액세스 메모리와 같은 일시적인 방식으로 그러한 기계 명령을 저장할 수 있다.

사용자와의 상호 작용을 제공하기 위해, 본 명세서에서 설명된 청구 대상의 하나 이상의 양태 또는 특성부는 사용자에게 정보를 디스플레이하기 위한 예를 들어 음극선관(CRT) 또는 액정 디스플레이(LCD) 또는 발광 다이오드(LED) 모니터와 같은 디스플레이 장치 및 사용자가 컴퓨터에 입력을 제공할 수 있는 키보드 및 예를 들어 마우스 또는 트랙볼과 같은 포인팅 장치를 갖는 컴퓨터상에서 구현될 수 있다. 다른 종류의 장치 또한 사용자와의 상호 작용을 제공하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들어, 사용자에게 제공되는 피드백은 예컨대, 시각 피드백, 청각 피드백 또는 촉각 피드백과 같은 임의의 형태의 감각 피드백일 수 있고, 사용자로부터의 입력은 이에 한정되는 것은 아니지만 음향, 음성 또는 촉각 입력을 포함하는 임의의 형태로 수신될 수 있다. 다른 가능한 입력 장치는 터치 스크린 또는 단일 또는 다중 포인트 저항 또는 용량성 트랙패드와 같은 다른 터치 감지 장치, 음성 인식 하드웨어 및 소프트웨어, 광학 스캐너, 광학 포인터, 디지털 영상 캡처 장치 및 관련 해석 소프트웨어 등을 포함하지만 이에 한정되는 않는다.

전술한 설명 및 청구범위에서, "적어도 하나의" 또는 "하나 이상의"과 같은 문구 뒤에 요소 또는 특성부의 결합된 목록이 따를 수 있다. "및/또는"이라는 용어가 또한 둘 이상의 요소 또는 특성부의 목록 내에 기재되어 있을 수 있다. 사용된 문맥에 의해서 암시적 또는 명시적으로 달리 반대로 기술되지 않는 한, 그러한 문구는 목록화된 요소 또는 특성부의 임의의 것을 개별적으로 또는 달리 인용된 요소 또는 특성부와 조합된 인용된 요소 또는 특성부의 임의의 것을 의미한다. 예를 들어, "A 및 B 중 적어도 하나"; "A 및 B 중 하나 이상"; 및 "A 및/또는 B"의 문구는 각각 "A 단독, B 단독, 또는 A 및 B 함께"를 의미하기 위한 것이다. 유사한 해석이 3개 이상의 품목을 포함하는 목록에도 적용된다. 예를 들어, "A, B, 및 C 중 적어도 하나"; "A, B 및 C 중 하나 이상"; 및 "A, B, 및/또는 C"의 문구는 각각 "A 단독, B 단독, C 단독, A 및 B 함께, A 및 C 함께, B 및 C 함께, 또는 A 및 B 및 C 함께"를 의미하기 위한 것이다. 전술한 그리고 청구범위 내의 "~를 기초로 하는"이라는 용어의 이용은 "적어도 부분적으로 ~를 기초로 하는"을 의미하기 위한 것이고, 그에 따라 인용되지 않은 특성 또는 요소가 또한 가능하다.

본 명세서에서 설명된 청구 대상의 양태는, 원하는 구성에 따라, 시스템, 기구, 방법, 컴퓨터 프로그램 및/또는 물품으로 구현될 수 있다. 첨부 도면에 도시된 및/또는 본 명세서에서 설명된 임의의 방법 또는 논리 흐름은, 바람직한 결과의 달성을 위해서, 도시된 특정 순서, 또는 순차적 순서를 반드시 필요로 하지 않는다. 전술한 설명에서 기술된 구현예는 본원에서 설명된 청구 대상에 따른 모든 구현예를 나타내는 것이 아니다. 그 대신, 그러한 구현예는 단지 설명된 청구 대상과 관련된 양태에 따른 일부 예이다. 비록 몇몇 변형예가 앞서서 구체적으로 설명되었지만, 다른 변형 또는 부가가 가능하다. 특히, 추가적인 특성부 및/또는 변형이 본 명세서에서 기술된 것에 더하여 제공될 수 있다. 전술한 구현예는, 개시된 특성부의 다양한 조합 및 하위 조합 및/또는 전술한 추가적인 특성부의 조합 및 하위 조합에 관한 것일 수 있다. 또한, 전술한 장점은, 임의의 기재된 청구항을 임의의 또는 모든 장점을 달성하는 프로세스 및 구조에 적용하는 것으로 제한하기 위한 것은 아니다.

또한, 항목의 표제는, 이러한 개시 내용으로부터 제기될 수 있는 임의의 청구항에서 기술된 본 발명(들)을 제한하거나 특성화하지 않을 것이다. 구체적으로, 그리고 예로서, 비록 표제가 "기술분야"를 지칭하지만, 청구항은 소위 기술분야를 설명하기 위해서 이러한 표제 하에서 선택된 언어에 의해서 제한되지 않아야 한다. 또한, "배경기술"에서의 용어에 관한 설명은, 기술이 이러한 개시 내용에서의 임의의 발명(들)에 대한 종래 기술이라는 것을 인정하는 것으로 해석되지 않아야 한다. "발명의 내용"도 제기된 청구항에서 기술된 발명(들)의 특성화로서 간주되지 않아야 한다. 또한, 이러한 개시 내용에 대한 일반적인 임의의 언급 또는 단수형의 "발명"이라는 단어의 사용은, 이하에서 기술된 청구항의 범위에 대한 어떠한 제한도 암시하지 않는다. 다수의 발명이 이러한 개시 내용으로부터 제기되는 다수의 청구항의 제한에 따라 기술될 수 있고, 그에 따라 그러한 청구항은, 그에 의해서 보호되는, 본 발명(들) 및 그 균등물을 규정한다.

Claims

시스템이며,
환자의 영상화(imaging)를 위한 진단 품질 CT 스캐너(diagnostic-quality CT scanner)로서, 영상화 등중심을 가지는 진단 품질 CT 스캐너;
상기 진단 품질 CT 스캐너에 인접하여 위치된 방사선 치료 장치로서, 방사선 치료 빔 소스를 지지하며 상기 진단 품질 CT 스캐너의 상기 영상화 등중심과 분리된 방사선 치료 등중심을 가지는 갠트리(gantry)를 포함하는 방사선 치료 장치; 및
영상화 및 방사선 치료를 위해, 상기 진단 품질 CT 스캐너와 상기 방사선 치료 장치 사이에 상기 환자를 이동시킴으로써 환자를 위치시키도록 구성된 침상(couch)
을 포함하고,
동일 평면 방사선 치료만을 하도록 구성된, 시스템.
제1항에 있어서,
상기 방사선 치료 장치는 캔틸레버형이 아닌, 시스템.
제1항에 있어서,
상기 갠트리는 링 갠트리(ring gantry)인, 시스템.
제1항에 있어서,
상기 갠트리가 상기 소스를 평면 내의 상이한 위치로만 이동시키도록 구성된, 시스템.
제1항에 있어서,
상기 침상이 회전하도록 구성되지 않는, 시스템.
제1항에 있어서,
상기 방사선 치료 빔 소스는 선형 가속기이고, 상기 선형 가속기는 상기 갠트리 주위로 이격된 구성 요소들로 분할되고 상기 선형 가속기 구성 요소들 사이에서 적어도 하나의 RF 도파관을 이용하는, 시스템.
제1항에 있어서,
상기 진단 품질 CT 스캐너가 RT 시뮬레이션을 위해 설계된, 시스템.
제1항에 있어서,
상기 진단 품질 CT 스캐너가 PET/CT 스캐너인, 시스템.
제1항에 있어서,
진단 품질 CT 영상을 이용하여 치료 계획을 재최적화하도록 구성된 제어 시스템을 더 포함하는, 시스템.
제9항에 있어서,
재최적화가 상기 환자가 상기 침상에 있는 동안, 치료 직전에 수행되는, 시스템.
제1항에 있어서,
상기 갠트리가 침상 움직임에 직각으로 이동하도록 구성되는, 시스템.
제14항에 있어서,
상기 갠트리가 치료 전에 상기 환자에게 상기 방사선 치료 등중심을 위치시키는 것을 용이하게 하기 위해, 적어도 8cm의 범위에 걸쳐서 이동되도록 구성되는, 시스템.
제1항에 있어서,
상기 방사선 빔을 시준하기 위한 시준 시스템을 더 포함하고, 상기 시준 시스템이:
복수의 잎을 가지는 제1 다엽 시준기; 및
복수의 잎을 가지는 제2 다엽 시준기로서, 상기 방사선 빔이 상기 제2 다엽 시준기를 통과하기 전에 제1 다엽 시준기를 통과하고, 타겟을 타격하기 전에 상기 제2 다엽 시준기를 통과하도록 구성되는 제2 다엽 시준기
를 포함하고,
상기 제1 다엽 시준기의 상기 잎 및 상기 제2 다엽 시준기의 상기 잎이 서로 독립적으로 움직이도록 구성되며, 상기 제1 다엽 시준기 및 상기 제2 다엽 시준기 중 적어도 하나가 이중 포커싱형(double focused)인, 시스템.
제13항에 있어서,
상기 제1 다엽 시준기가 초점 포인트를 가지고 상기 제2 다엽 시준기가 초점 포인트를 가지며, 상기 제1 다엽 시준기의 상기 초점 포인트가 상기 제2 다엽 시준기의 상기 초점 포인트와 상이한, 시스템.
제13항에 있어서,
상기 제1 다엽 시준기 및 상기 제2 다엽 시준기의 초점 포인트를 상이하게 하는 것이 상기 제1 다엽 시준기와 상기 제2 다엽 시준기 사이의 반음영(penumbra)의 일치를 향상시키는, 시스템.
제13항에 있어서,
상기 제1 다엽 시준기의 상기 초점 포인트가 유효 소스 포인트에 있고, 상기 제2 다엽 시준기의 상기 초점 포인트가 상기 유효 소스 포인트로부터 벗어나는, 시스템.
제13항에 있어서,
상기 제1 다엽 시준기 및 상기 제2 다엽 시준기가, 상기 제1 다엽 시준기 및 상기 제2 다엽 시준기의 상기 잎의 폭보다 얇은 빔을 시준하도록 더 구성되는, 시스템.
제13항에 있어서,
상기 제1 다엽 시준기의 상기 잎이 서로 바로 인접하고, 상기 제2 다엽 시준기의 상기 잎이 서로 바로 인접하는, 시스템.
제1항에 있어서,
상기 방사선 치료 장치와 상기 진단 품질 CT 스캐너의 사이의 방사선 차폐부를 더 포함하는, 시스템.
제19항에 있어서,
상기 방사선 차폐부가 상기 방사선 치료 장치와 마주하는 상기 진단 품질 CT 스캐너의 외부 덮개의 일부를 덮거나 대체하는 고 원자 번호 재료를 포함하는, 시스템.
제1항에 있어서,
상기 방사선 치료 장치가 선형 가속기(linac)이고, 상기 시스템이 상기 선형 가속기의 적어도 하나의 구성 요소에 대한 RF 차폐부를 더 포함하는, 시스템.
제1항에 있어서,
방사선 치료 장치, CT 스캐너, MRI, CT 침상, PET/CT 침상, 및 MRI 침상을 포함하는 그룹으로부터 선택된 적어도 하나의 시스템을 장착하도록 구성된 적어도 하나의 다용도 기초판을 더 포함하는, 시스템.
제22항에 있어서,
상기 적어도 하나의 다용도 기초판이 상기 방사선 치료 장치를 제거하지 않고 CT 가이던스와 MRI 가이던스 사이에서 상기 시스템이 변환되도록 하는, 시스템.