放射治疗环境中的成像器制造技术

一种成像器，包括：成像器元件阵列，其被配置为基于成像器所接收的辐射来生成图像信号；以及电路，其被配置为执行图像信号的读出，其中电路被配置为抗辐射。一种成像器，包括：成像器元件阵列，其被配置为基于成像器所接收的辐射来生成图像信号；以及读出和控制电路，其耦合到成像器元件阵列，其中读出和控制电路被配置为与治疗射束源的操作同步地执行信号读出。

Imager in radiotherapy environment

【技术实现步骤摘要】
放射治疗环境中的成像器
本申请的领域涉及放射治疗，并且更具体地涉及用于放射治疗环境的成像器。
技术介绍
放射疗法的趋势是针对大分割(hypo-fractionated)治疗方案和在线自适应制定(onlineadaptiveplanning)。这种治疗可以仅以1-5个部分(fraction)递送整个剂量。这些治疗方案使得准确定位患者非常重要。而且，实际治疗期间的监督需要不断验证患者的位置。一种在治疗期间监测患者移动和患者位置的技术利用成像器和千伏(kV)X射线。这要求成像器和X射线源在治疗过程期间处于伸展(extended)位置(即，从其存储或非使用位置伸展)。治疗射束生成大量的散射辐射。因此，辐射治疗环境中的任何设备(诸如伸展成像器)都可以接收高剂量的辐射。虽然X射线源对散射辐射不敏感，但成像器对其敏感。成像器具有复杂的电子器件，其随着时间的推移可能会因高剂量辐射而退化或损坏。成像器可能无法耐受大于10-12kRad的总剂量。另外，来自治疗射束的散射辐射可能在kV成像器上生成图像伪影。治疗射束是脉冲的，其中占空比约为1:500(或0.2％，对应于5μs脉冲宽度和2.5ms脉冲周期)。因此，剂量及相关联的散射辐射以短而离散部分递送。该散射辐射剂量在由kV成像器输出的图像上产生线伪影。线伪影因为它们使图像处理变得困难而是不期望的。线伪影还因为它们可能导致基于图像的算法输出的结果不准确而是不期望的。例如，如果用于患者定位(该定位基于来自kV成像器的图像)的基于图像的算法接收具有线伪影的图像作为输入，则该算法可能由于存在于图像中的线伪影而输出而不准确的患者位置。
技术实现思路
在一些实施例中，提供了一种成像器(例如，kV成像器)，其被设计为抗辐射。这允许成像器在整个治疗期间从其存储位置或非使用位置伸展，并且使得能够在治疗期间使用成像器获取的图像对患者位置进行监测或甚至对患者或目标进行跟踪。在一个实现方式中，对于指定成像器寿命(例如，至少4年)，包括成像器中的读出和控制电路的每个电气部件被配置为耐受最小80kRad，更优选地，最小90kRad，甚至更优选地，最小100kRad。与当前成像器相比较，本文中所描述的具有抗辐射设计的成像器是有利的。市场上的当前成像器可以耐受大约12-15kRad的辐射暴露。如果在治疗期间将成像器留在伸展位置，则由于它可能接收的大量的散射辐射，寿命会显著缩短。与使用辐射屏蔽的成像器相比，本文中所描述的具有抗辐射设计的成像器也是有利的。来自治疗辐射的散射辐射在其中具有大量的高能成分。屏蔽高能辐射可能需要将厚且重的材料结合到成像器的设计中。移动成像器的机器人臂还可能需要被设计为与由于辐射屏蔽所导致的该附加负载一起工作。在一些实施例中，本文中所描述的具有抗辐射设计的成像器不需要任何辐射屏蔽。在其他实施例中，这种成像器可以可选地包括辐射屏蔽，以屏蔽由治疗射束的递送产生的至少一些辐射。这种屏蔽可以提高成像器的寿命。在一些实施例中，本文中所描述的成像器的读出与治疗射束脉冲同步以显著减少或消除线伪影和带伪影。在没有这种同步的情况下，线伪影和带伪影会出现在由成像器输出的图像中的随机位置。这会使得通过例如使用软件算法来去除伪影变得非常困难。在基于来自成像器的图像来实时跟踪患者或目标位置的情况下，使用软件算法对所有图像执行实时校正不太可能或非常困难。本文中所描述的读出同步允许成像器产生没有线伪影的图像(例如，读取时间(read-time)图像)。此外，在一些实施例中，可以在治疗射束脉冲期间暂停成像器的信号读出，以进一步改善成像器输出的图像的质量。成像器可以包括：成像器元件阵列，其被配置为基于成像器所接收的辐射来生成图像信号；以及电路，其被配置为执行图像信号的读出，其中该电路被配置为抗辐射。可选地，该电路被配置为耐受至少100kRad的辐射。可选地，该电路被配置为耐受至少500kRad的辐射。可选地，成像器被配置为甚至在成像器已经暴露于由具有100kRad和600监测单位(Mu)/min的参数的高达18MV治疗射束产生的辐射之后仍保持完全功能。可选地，该电路包括读出和控制电路，其耦合到成像器元件阵列，其中读出和控制电路抗辐射。可选地，该电路包括栅极驱动器，其中栅极驱动器抗辐射。可选地，成像器的电路包括商业部件，该商业部件不以抗辐射部件进行销售，但经测试满足一定的抗辐射性要求。可选地，成像器的电路包括商业部件，其以抗辐射进行销售。可选地，成像器的电路包括被定制设计为满足一定抗辐射性要求的部件。可选地，成像器还包括辐射屏蔽。可选地，电路包括读出和控制电路，其耦合到成像器元件阵列，其中读出和控制电路被配置为与治疗射束源的操作同步地执行信号读出。可选地，读出和控制电路被配置为相对于治疗射束脉冲在预先确定的时间或预先确定的时间段内开始图像帧的信号读出。可选地，读出和控制电路被配置为当治疗射束源正在递送治疗射束脉冲或多个治疗射束脉冲时，暂停信号读出。可选地，读出和控制电路被配置为在治疗期间在治疗射束源没有在递送治疗能量时，对成像器的一条或多条线执行信号读出，并且当治疗射束源正在递送治疗能量时，暂停对成像器的另一条线的信号读出。可选地，治疗射束源被配置为在射束保持周期内保持治疗射束脉冲或多个治疗射束脉冲的递送关闭。可选地，射束保持周期足够长以允许成像器重置成像器元件阵列，接收成像剂量，以及读出图像信号。可选地，该电路包括布局，其被配置为提供抗辐射性。可选地，该电路包括无边晶体管、封闭布局晶体管(ELT)、其间具有保护环的至少两个晶体管、或者前述的任何组合。可选地，成像器元件阵列被配置为基于由闪烁体层提供的光信号来生成图像信号。可选地，成像器元件阵列被配置为基于转换层提供的电荷来生成图像信号。可选地，成像器元件阵列被配置为基于光子计数来生成图像信号。成像器的一些实施例可以包括：成像器元件阵列，其被配置为基于成像器所接收的辐射来生成图像信号；以及电路，其耦合到成像器元件阵列，其中该电路被配置为与治疗射束源的操作同步地执行信号读出。可选地，该电路被配置为相对于治疗射束脉冲在预先确定的时间或在预先确定的时间段内开始图像帧的信号读出。可选地，该电路被配置为当治疗射束源正在递送治疗射束脉冲时，暂停信号读出。可选地，电路被配置为在治疗会话期间在治疗射束源没有在递送治疗能量时，对成像器的一条或多条线执行信号读出，并且在治疗射束源正在递送治疗能量时，暂停对成像器的另一条线的信号读出。可选地，治疗射束源被配置为在射束保持周期内保持治疗射束脉冲的递送关闭。可选地，射束保持周期足够长以允许成像器重置成像器元件阵列，接收成像剂量，以及读出图像信号。可选地，该电路被配置为抗辐射。可选地，该电路包括读出和控制电路，其耦合到成像器元件阵列，其中读出和控制电路是抗辐射的。可选地，电路包括栅极驱动器，其中该栅极驱动器本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种成像器，包括：/n成像器元件阵列，其被配置为基于所述成像器所接收的辐射来生成图像信号；以及/n电路，其被配置为执行图像信号的读出，其中所述电路被配置为是抗辐射的。/n

【技术特征摘要】
20180803 US 16/054,5431.一种成像器，包括：
成像器元件阵列，其被配置为基于所述成像器所接收的辐射来生成图像信号；以及
电路，其被配置为执行图像信号的读出，其中所述电路被配置为是抗辐射的。


2.根据权利要求1所述的成像器，其中所述电路被配置为耐受至少100kRad的辐射，并且可选地，所述电路被配置为耐受至少500kRad的辐射。


3.根据权利要求1或2所述的成像器，其中所述成像器被配置为甚至在所述成像器已经暴露于由具有100kRad和600Mu/min的参数的高达18MV治疗射束所产生的辐射之后仍保持是全功能的。


4.根据权利要求1、2或3所述的成像器，其中：
所述电路包括读出和控制电路，其耦合到所述成像器元件阵列，其中所述读出和控制电路是抗辐射的；
所述电路包括栅极驱动器，并且其中所述栅极驱动器是抗辐射的；
所述成像器的所述电路包括未以抗辐射被销售、但已经被测试为满足一定的抗辐射性要求的商业部件；
所述成像器的所述电路包括以抗辐射被销售的商业部件；和/或
所述成像器的所述电路具有被定制设计为满足一定的抗辐射性要求的部件。


5.根据权利要求1-4中任一项所述的成像器，还包括用于保护所述成像器的辐射屏蔽。


6.根据权利要求1-5中任一项所述的成像器，其中所述电路包括读出和控制电路，其耦合到所述成像器元件阵列，其中所述读出和控制电路被配置为与治疗射束源的操作同步地执行信号读出。


7.根据权利要求6所述的成像器，其中所述读出和控制电路被配置为相对于治疗射束脉冲在预先确定的时间或在预先确定的时间段内开始对图像帧的所述信号读出。


8.根据权利要求6或7所述的成像器，其中所述读出和控制电路被配置为：当所述治疗射束源正在递送治疗射束脉冲或多个治疗射束脉冲时，暂停所述信号读出。


9.根据权利要求6、7或8所述的成像器，其中所述读出和控制电路被配置为：在所述治疗射束源没有递送治疗能量时的治疗会话期间，执行对所述成像器的一条或多条线的信号读出，并且在所述治疗射束源正在递送治疗能量时，暂停对所述成像器的另一条线的信号读出。


10.根据权利要求6、7、8或9所述的成像器，其中所述治疗射束源被配置为在射束保持周期内保持治疗射束脉冲或多...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·莫尔夫，M·阿姆斯图兹，
申请(专利权)人：瓦里安医疗系统国际股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH