治疗部位强度调制的最优化方法和系统技术方案

一种对发送至待辐照的的治疗部位的射线输出进行控制的方法和系统，其中，在射线发射装置，尤其是放射治疗装置中，确定通过射线束对目标进行放射治疗。输入目标上待辐照的治疗部位，然后分成多段。在放射源与目标之间布置平板或一准直器以在多段之下提供通孔。产生和使用射线束来放射治疗一段。重复此操作直至每段均被放射治疗过。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种射线发送方法和装置，尤其是涉及一种确定放射治疗的有效过程的系统和方法。众所周知，射线发射装置是用做诸如治疗患者的放射治疗装置。放射治疗装置通常包括桥架(gantry)，在治疗处理过程中它可以绕旋转的水平轴旋转。在桥架中设置有产生用于治疗的高能射线束的线性加速器，这种高能射线束可以是电子射线或者光子束(X射线)。在治疗中，此射线束对准位于桥架旋转的等角点的患者的治疗区域。为了控制向目标发射的射线，在放射源与目标之间的射线轨迹中通常设置射线束屏蔽装置，例如平板装置和/或准直器。平板装置的一个例子是可以用来限定射线束的通孔的一组四块板。射线束屏蔽装置在目标上限定待以预定量的射线辐照的治疗部位。准直器是包括多个叶片(如5个叶片)的射线束屏蔽装置。这些叶片定位成使射线束准确地指向待放射治疗的部位。在这些叶片提供准确方向的同时，还可泄漏少量不需要的射线。此泄漏发生于叶片之间。由放射治疗装置发送的射线由肿瘤学家规定及认可。但是，在正常情况下，放射设备的实际操作是由治疗师来进行的。当治疗师执行由肿瘤学家规定的放射治疗的实际操作时，射线发射装置被编程而进行具体的治疗。当对治疗编程时，治疗师必须考虑实际的射线输出，并必须根据平板装置区通孔把发送剂量调节至目标的靶深度，以达到规定的放射治疗。可以根据已知的计算来做此种调节，但是通常治疗师必须手动调节，而这会导致误差。在放射治疗方面，计算错误会导致剂量过低而无效，或者过高而产生危险，大的误差(如小数点的错位)会导致死亡。因此，本专利技术的目的在于提供一种有效和准确地实施放射治疗的方法和相应系统。同时，还提供有一种可减小放射治疗时间和降低射线泄漏的系统。根据本专利技术，控制从放射源发送至目标的射线输出。本专利技术从限定在目标上辐照的治疗部位开始。该治疗部位分为多段。每段具有确定的参数。每段按如下方式单独地进行放射治疗(1)在放射源与目标之间限定通孔；(2)产生射线束。通孔位于这些段其中之一的上方。此通孔可把射线束限定到该段的确定参数。射线束具有从放射源至目标的基本无损耗的束通路。此射线束用来辐照各段之一。对每段进行这种治疗，直至要治疗的部位被辐照。附图说明图1是包括根据本专利技术构成的治疗控制台的放射治疗装置的示意图。图2是更详细地表示放射治疗装置各部分和治疗单元各部分的框图。图3是待放射治疗部位的三维示意图。图4是待放射治疗部位的另一个三维示意图。图5是本专利技术的处理流程图。图6是段最优化的处理流程图。图7A-C是用于各段最优化处理的矩阵。以下主要参照一种系统说明本专利技术，该系统用于把X射线辐射发送至患者身上的待治疗部位，并利用位于来自放射源的束通路中的至少一个可动平板或夹板来限定该治疗部位。本专利技术可以用于控制任何类型能量的例如电子(非X射线)发送至任何类型的目标(不仅仅是病人)，只要发送至该治疗部位的能量剂量可以检测或测算。图1示出了普通类型的放射治疗装置2，其中采用了平板4、在机壳9内的控制单元和治疗单元100。放射治疗装置2包括桥架6，在治疗过程中它能绕旋转的水平轴8旋转。平板4固定在桥架6的凸块(如辅助夹具)上。为了产生治疗所需的高能射线，在桥架6上安装了线性加速器。从线性加速器和桥架6发射的射线束的轴指定为10。电子、光子或任何可检测到射线均可以用于治疗。在治疗过程中，射线束对准目标13(如待治疗的患者，该患者位于桥架旋转的等角点)的待治疗部位12。桥架6的旋转轴8、目标上待治疗区域的旋转轴14和束轴10最好都相交于等角点。被辐照的患者的区域通称为治疗部位。在监视单元(MU)中规定用于治疗部位的射线量。平板4基本上不透过发送的射线。它们安装在放射源与患者之间，把射线束适当地限定为治疗部位的形状。人体的部位(如健康的细胞组织)因而受到尽可能小的辐射，最好一点也不受到辐射。在本专利技术的优选实施例中，桥架可以旋转，从而可以形成不同的射线束角和射线分布，而不必移动患者。根据本专利技术此特征是必须的。本专利技术还可按恒定的射线发送率和固定角度的射线束(不可旋转的桥架)来使用。放射治疗装置2还包括中央治疗处理或控制单元100，该单元通常远离放射治疗装置2而设置。放射治疗装置2通常位于另外的房间中以保护治疗师不受辐射。治疗单元100包括输出装置，例如至少一个图像显示单元或监视器70，和输入装置，例如键盘19。也可以通过数据载体例如数据存储装置、或者校验和记录或自动设定(set-up)系统102来输入数据，以下将说明。治疗处理单元100一般由治疗师操纵，治疗师实施由肿瘤学家规定的放射治疗的实际操作。利用键盘19或其它输入装置，治疗师向治疗单元100的控制单元76输入用于限定待向患者发送的射线的数据(例如根据肿瘤学家的处方)。程序也可通过其它输入装置例如数据存储装置、通过数据传输或者利用自动设定系统102输入。可以在监视器70的屏幕上在治疗之前、之中和之后显示各种数据。图2更详细地示出了放射治疗装置2的各部分和治疗单元100的各部分。射线束1产生于加速器20。加速器20包括电子枪21、波导22和真空管壳或导向磁体23。起动系统3产生注入器起动信号并供给注入器5。根据这些注入器起动信号，注入器5产生注入器脉冲，这些脉冲被提供给加速器20内的电子枪21，用于产生X射线束1。用于产生X射线束1的电子被波导22加速及导向。为此目的，设置了高频源，用于产生提供给波导22的电磁场的射频信号。由注入器5注入并由电子枪21发射的电子由在波导22内的该电磁场加速，并做为将产生X射线束1的电子存在于与电子枪21相对的一端。然后，这些电子进入导向磁体23，并从这里被引导从而沿轴10通过窗口7。通过靶15之后，这些电子产生X射线束1，并且此射线束1穿过屏蔽块50的通道51，与平整滤过器(flattening filter)17相遇。接着，X射线束1被送入测量室60，并在其中确定辐照剂量。最后，在射线束1的通路设置孔板装置4。孔板装置4包括一对夹板41和42。如上所述，这只是可用于本专利技术的射线束屏蔽装置的一个例子。本专利技术也可采用其它类型的装置，只要存在限定辐照的治疗部位形状的孔板装置即可。平板装置4包括一对孔夹板41和42以及与夹板41和42垂直设置的另一对孔夹板(未示出)。为了与待辐照的治疗部位尺寸匹配，每块孔夹板可以在驱动单元43的驱动下相对于轴10移动，如图2所示。驱动单元43包括与夹板41和42连接的电机，该电机由电机控制器40控制。位置传感器44和45也分别与夹板41和42连接，用于检测其位置。这只是这种系统的一个例子。本专利技术也可采用其它类型的系统，只要存在限定辐照治疗部位形状的射线束屏蔽装置而且设置有探测治疗部位尺寸的传感器即可。例如，可以用包含许多(如60)辐射保护叶片的多叶片准直器来代替平板。在优选实施例中，采用准直器作为束屏蔽装置。电机控制器40与剂量控制单元61连接，剂量控制单元61包括剂量控制器，而且与用于为射线束提供设定值以实现给定的等剂量曲线的中央处理器18连接。通过测量室60来测量射线束的输出。对应于设定值与实际值之间的偏差，剂量控制单元61向起动系统3提供信号，这样就改变了脉冲重复频率，以使射线束输出的设定值与实际值之间的偏差最小。在这种放射治疗装置中，通常希望在不辐照健本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种对从放射源发送至目标的射线输出进行控制的方法，包括如下步骤：确定在目标上辐照的治疗部位；把该治疗部位分成多段，多段中的每一段具有确定的参数；对每段单独地放射治疗，这种治疗包括如下步骤：在放射源与目标之间限定一个通孔，该通 孔置于各段之一上，该通孔能把射线束限定为各段之一的确定参数；和产生射线束，该射线束在从放射源至目标的射线束通路上基本无损耗，用该射线束辐照各段之一；其中，重复治疗直至每段均已被辐照过。

【技术特征摘要】
US 1996-6-28 6708551.一种对从放射源发送至目标的射线输出进行控制的方法，包括如下步骤确定在目标上辐照的治疗部位；把该治疗部位分成多段，多段中的每一段具有确定的参数；对每段单独地放射治疗，这种治疗包括如下步骤在放射源与目标之间限定一个通孔，该通孔置于各段之一上，该通孔能把射线束限定为各段之一的确定参数；和产生射线束，该射线束在从放射源至目标的射线束通路上基本无损耗，用该射线束辐照各段之一；其中，重复治疗直至每段均已被辐照过。2.如权利要求1所述的方法，还包括改变来自射线束的射线输出的步骤。3.如权利要求1所述的方法，其中利用至少一块平板来限定通孔，该平板能阻挡来自放射源的射线。4.如权利要求1所述的方法，其中多段是静态段。5.如权利要求1所述的方法，还包括采用矩阵把治疗部位分成多段的步骤。6.如权利要求5所述的方法，还包括将矩阵组织成特定顺序的步骤。7.如权利要求1所述的方法，其中利用多叶片准直器限定通孔，该多叶片准直器能阻挡来自放射源的射线。8.如权利要求7所述的方法，其中采用最优化过程来分割治疗部位。9.如权利要求1所述的方法，其中至少各段之一是矩形。10.一种对从放射源发送至目标的射线输出进行控制的方法，该放射源能产生射线束，...

【专利技术属性】
技术研发人员：拉蒙AC赛奥奇，
申请(专利权)人：西门子医疗系统公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]