优化放射治疗的系统和方法技术方案

一种放射治疗系统和方法，用于在放射治疗过程中对目标器官进行X射线辐射成像。该系统包括：(a)可构造为向目标器官传递X射线束的X射线束源；(b)会聚所述射线束且将其成形为光子同时作用于目标器官上的锥形X射线光子束的光学装置；(c)可附于所述目标器官上的多种高Z纳米颗粒，该高Z纳米颗粒吸收所述X射线辐射，并发出X射线荧光(XRF)光子；(d)检测从患者体内射出的所述XRF光子的至少一个XRF检测器；(e)控制所述放射治疗过程的控制装置。所述X射线束可聚焦于所述目标器官内所述高Z纳米颗粒的浓度使得其以所需方式发出所述XRF光子的部分，当发出的所述XRF光子减少时，所述X射线束可通过移动而重新聚焦于所述目标器官内以所需方式发出所述XRF光子的部分上。需方式发出所述XRF光子的部分上。需方式发出所述XRF光子的部分上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】优化放射治疗的系统和方法


[0001]本专利技术涉及放射治疗系统和方法。本专利技术尤其涉及增强和优化放射治疗效果的系统和方法。

技术介绍

[0002]肿瘤的放射治疗，尤其癌性肿瘤的放射治疗利用X射线、伽马射线、电子束或质子等高能粒子或波破坏或损伤癌细胞。此类治疗在使用高辐射水平时，会对非肿瘤区域内的细胞造成损害，从而对患者造成长时间的负面影响。然而，当将辐照水平限制于低剂量时，又无法产生治疗效果。
[0003]目前，虽然已存在各种用于在降低对目标细胞周围健康组织造成损害的同时保持较高治疗剂量的辐射传递系统和方法，但是仍然需要能够在实现更大放射治疗作用的同时对患者具有更小负面作用的改良系统和方法。
[0004]因此，本专利技术的目的在于提供一种在提高和优化放射治疗效果的同时最大程度减小对目标器官周围健康组织的损害的系统和方法。

技术实现思路

[0005]根据本专利技术一些实施方式，提供一种放射治疗系统，用于在对目标器官进行放射治疗的过程中，对该目标器官进行X射线辐射成像。该放射治疗系统包括：
[0006](i)可构造为向目标器官传递X射线束的X射线束源；
[0007](ii)会聚所述射线束且将其成形为光子同时作用于目标器官上的锥形X射线光子束的光学装置；
[0008](iii)可附于所述目标器官上的多种高Z纳米颗粒/至少一种高Z基准标记物，该高Z纳米颗粒/至少一种高Z基准标记物吸收所述X射线辐射，并发出X射线荧光(XRF)光子；
[0009](iv)检测从患者体内射出的所述XRF光子的至少一个XRF检测器；以及
[0010](v)通过控制部件(i)～(iv)当中的至少一者而控制所述放射治疗过程的控制装置，
[0011]其中，所述X射线束可聚焦于所述目标器官内所述高Z纳米颗粒的浓度使得其以所需方式发出所述XRF光子的部分，
[0012]当发出的所述XRF光子减少时，所述X射线束可通过移动而重新聚焦于所述目标器官内以所需方式发出所述XRF光子的部分上。
[0013]此外，根据一些实施方式，所述光学装置包括将所述X射线束会聚于所述目标器官上的至少一个会聚透镜。
[0014]此外，根据本专利技术一些实施方式，所述至少一个XRF检测器可移动。
[0015]此外，根据本专利技术一些实施方式，该放射治疗系统还包括将从患者体内射出的所述XRF光子会聚至所述至少一个XRF检测器上的至少一个会聚透镜。
[0016]此外，根据本专利技术一些实施方式，所述至少一个XRF检测器选自点状检测器、一维
阵列检测器及二维阵列检测器。
[0017]此外，根据本专利技术一些实施方式，所述点状检测器选自电离室型检测器、闪烁检测器及半导体检测器。
[0018]此外，根据本专利技术一些实施方式，所述二维阵列检测器为伽玛相机。
[0019]此外，根据本专利技术一些实施方式，所述高Z纳米颗粒选自原子数至少为22个的金属元素。
[0020]此外，根据本专利技术一些实施方式，所述高Z纳米颗粒选自钛(Z＝22)，钒(Z＝23)，铬(Z＝24)，锰(Z＝25)，铁(Z＝26)，钴(Z＝27)，镍(Z＝28)，铜(Z＝29)，锌(Z＝30)，镓(Z＝31)，锗(Z＝32)，砷(Z＝33)，硒(Z＝34)，溴(Z＝35)，铷(Z＝37)，锶(Z＝38)，钇(Z＝39)，锆(Z＝40)，铌(Z＝41)，钼(Z＝42)，锝(Z＝43)，钌(Z＝44)，铑(Z＝45)，钯(Z＝46)，银(Z＝47)，镉(Z＝48)，铟(Z＝49)，锡(Z＝50)，锑(Z＝51)，碲(Z＝52)，碘(Z＝53)，铯(Z＝55)，钡(Z＝56)，镧(Z＝57)，铈(Z＝58)，镨(Z＝59)，钕(Z＝60)，钷(Z＝61)，钐(Z＝62)，铕(Z＝63)，钆(Z＝64)，铽(Z＝65)，镝(Z＝66)，钬(Z＝67)，铒(Z＝68)，铥(Z＝69)，镱(Z＝70)，镥(Z＝71)，铪(Z＝72)，钽(Z＝73)，钨(Z＝74)，铼(Z＝75)，锇(Z＝76)，铱(Z＝77)，铂(Z＝78)，金(Z＝79)，铊(Z＝81)，铅(Z＝82)，铋(Z＝83)，铀(Z＝92)。
[0021]此外，根据本专利技术一些实施方式，所述高Z纳米颗粒优选选自铥(Z＝69)和铒(Z＝68)。
[0022]此外，根据本专利技术一些实施方式，所述高Z纳米颗粒包括至少一种非金属元素。
[0023]此外，根据本专利技术一些实施方式，所述至少一种非金属元素选自硅酮、碳、卤素、氧以及氢。
[0024]此外，根据本专利技术一些实施方式，所述高Z纳米颗粒具有纳米级金属有机骨架化合物(nMOF)的形式。
[0025]此外，根据本专利技术一些实施方式，所述至少一种高Z纳米颗粒包括氧化铪(HfO2)。
[0026]此外，根据本专利技术一些实施方式，可至少使用高Z纳米颗粒A和高Z纳米颗粒B这两种不同的高Z纳米颗粒，所述高Z纳米颗粒A可附于对第一种细胞具有亲和力的分子上，所述高Z纳米颗粒B可附于对第二种细胞具有亲和力的分子上，其中，所述高Z纳米颗粒A可产生的XRF辐射可与所述高Z纳米颗粒B可产生的XRF辐射相区分。
[0027]此外，根据本专利技术一些实施方式，在所述放射治疗过程中，当所述高Z纳米颗粒B可产生的XRF辐射减小且/或所述高Z纳米颗粒A可产生的XRF辐射增大时，所述X射线束必须重新聚焦。
[0028]此外，根据本专利技术一些实施方式，所述第一种细胞为健康细胞，所述第二种细胞为非健康细胞。
[0029]此外，根据本专利技术一些实施方式，所述至少一个X射线检测器通过实时监测所述放射治疗，在整个放射治疗过程中持续提供所述高Z纳米颗粒在所述目标器官内的分布。
[0030]此外，根据本专利技术一些实施方式，该放射治疗系统还包括通过对所述放射治疗过程进行模拟而最大程度提高治疗精确度的模拟系统，该模拟系统独立于所述放射治疗系统操作。
[0031]此外，根据本专利技术一些实施方式，所述模拟系统包括X射线源，至少一个X射线检测器以及可附于所述目标器官上的多种高Z纳米颗粒。
[0032]此外，根据本专利技术一些实施方式，该放射治疗系统通过产生所述目标器官的三维诊断图像而实现精确治疗。
[0033]此外，根据本专利技术一些实施方式，所述模拟系统与该放射治疗系统可在治疗过程中互换使用，以最大程度提高治疗精确度。
[0034]此外，根据本专利技术一些实施方式，提供一种在目标器官放射治疗过程中对目标器官进行X射线辐射成像且通过对所述放射治疗进行模拟而最大程度提高治疗精确度的混合式放射治疗系统。该混合式放射治疗系统包括：
[0035](a)可构造为向目标器官传递X射线束的X射线束源；
[0036](b)将所述射线束成形为光子同时作用于目标器官上的锥形X射线光子束的光学装置；
[0037](c)可附于所述目标器官上的多种高Z纳米颗粒，该多种高Z纳米颗粒吸收所述X射线辐射，并发出X射线荧光(XRF)光子；<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种放射治疗系统，用于在对目标器官进行放射治疗过程中对所述目标器官进行X射线辐射成像，其特征在于，该放射治疗系统包括：(i)X射线束源，能够构造为向目标器官传递X射线束；(ii)光学装置，用于会聚所述射线束且将所述射线束整形为锥形X射线光子束，所述锥形X射线光子束的光子同时作用于所述目标器官上；(iii)多种高Z纳米颗粒/至少一种高Z基准标记物，能够附于所述目标器官上，该高Z纳米颗粒/至少一种高Z基准标记物吸收所述X射线辐射，并发出X射线荧光光子；(iv)至少一个X射线荧光检测器，用于检测从患者体内射出的所述X射线荧光光子；和(v)控制装置，用于通过控制部件(i)～(iv)当中的至少一者而控制所述放射治疗过程，其中，所述X射线束能够聚焦于所述目标器官内的一部分上，所述部分中的所述高Z纳米颗粒的浓度使得所述X射线荧光光子以所需方式发出，当发出的所述X射线荧光光子减少时，所述X射线束能够通过移动而重新聚焦于所述目标器官内的用于以所需方式发出所述X射线荧光光子的所述部分上。2.如权利要求1所述的放射治疗系统，其特征在于，所述光学装置包括将所述X射线束会聚于所述目标器官上的至少一个会聚透镜。3.如权利要求1所述的放射治疗系统，其特征在于，所述至少一个X射线荧光检测器可移动。4.如权利要求1所述的放射治疗系统，其特征在于，还包括至少一个会聚透镜，用于将从患者体内射出的所述X射线荧光光子会聚至所述至少一个X射线荧光检测器。5.如权利要求1
‑
4当中任何一项所述的放射治疗系统，其特征在于，所述至少一个X射线荧光检测器选自点状检测器、一维阵列检测器及二维阵列检测器。6.如权利要求5所述的放射治疗系统，其特征在于，所述点状检测器选自电离室型检测器、闪烁检测器及半导体检测器。7.如权利要求6所述的放射治疗系统，其特征在于，所述二维阵列检测器为伽玛相机。8.如权利要求1所述的放射治疗系统，其特征在于，所述高Z纳米颗粒选自原子数至少为22的金属元素。9.如权利要求8所述的放射治疗系统，其特征在于，所述高Z纳米颗粒选自原子数为22的钛，原子数为23的钒，原子数为24的铬，原子数为25的锰，原子数为26的铁，原子数为27的钴，原子数为28的镍，原子数为29的铜，原子数为30的锌，原子数为31的镓，原子数为32的锗，原子数为33的砷，原子数为34的硒，原子数为35的溴，原子数为37的铷，原子数为38的锶，原子数为39的钇，原子数为40的锆，原子数为41的铌，原子数为42的钼，原子数为43的锝，原子数为44的钌，原子数为45的铑，原子数为46的钯，原子数为47的银，原子数为48的镉，原子数为49的铟，原子数为50的锡，原子数为51的锑，原子数为52的碲，原子数为53的碘，原子数为55的铯，原子数为56的钡，原子数为57的镧，原子数为58的铈，原子数为59的镨，原子数为60的钕，原子数为61的钷，原子数为62的钐，原子数为63的铕，原子数为64的钆，原子数为65的铽，原子数为66的镝，原子数为67的钬，原子数为68的铒，原子数为69的铥，原子数为70的镱，原子数为71的镥，原子数为72的铪，原子数为73的钽，原子数为74的钨，原子数为75的铼，原子数为76的锇，原子数为77的铱，原子数为78的铂，原子数为79的
金，原子数为81的铊，原子数为82的铅，原子数为83的铋，原子数为92的铀。10.如权利要求9的放射治疗系统，其特征在于，所述高Z纳米颗粒优选选自原子数为69的铥和原子数为68的铒。11.如权利要求1、8
‑
10当中任何一项所述的放射治疗系统，其特征在于，所述高Z纳米颗粒包括至少一种非金属元素。12.如权利要求11所述的放射治疗系统，其特征在于，所述至少一种非金属元素选自硅酮、碳、卤素、氧以及氢。13.如权利要求1、8
‑
12当中任何一项所述的放射治疗系统，其特征在于，所述高Z纳米颗粒具有纳米级金属有机骨架化合物的形式。14.如权利要求1、8
‑
10当中任何一项所述的放射治疗系统，其特征在于，所述至少一种高Z纳米颗粒包括氧化铪。15.如权利要求1、8
‑
14当中任何一项所述的放射治疗系统，其特征在于，可至少使用高Z纳米颗粒A和高Z纳米颗粒B这两种不同的高Z纳米颗粒，所述高Z纳米颗粒A能够附于对第一种细胞具有亲和力的分子上，所述高Z纳米颗粒B能够附于对第二种细胞具有亲和力的分子上，所述高Z纳米颗粒A能够产生的X射线荧光辐射能够与所述高Z纳米颗粒B能够产生的X射线荧光辐射相区分。16.如权利要求15所述的放射治疗系统，其特征在于，在所述放射治疗过程中，当所述高Z纳米颗粒B能够产生的X射线荧光辐射减小且/或所述高Z纳米颗粒A能够产生的X射线荧光辐射增大时，所述X射线束必须重新聚焦。17.如权利要求15或16所述的放射治疗系统，其特征在于，所述第一种细胞为健康细胞，所述第二种细胞为非健康细胞。18.如权利要求1、3
‑
7当中任何一项所述的放射治疗系统，其特征在于，所述至少一个X射线检测器通过实时监测所述放射治疗，在整个所述放射治疗过程中持续提供所述高Z纳米颗粒在所述目标器官内的分布。19.如权利要求1
‑
18当中任何一项所述的放射治疗系统，其特征在于，还包括模拟系统，用于通过对所述放射治疗过程进行模拟而最大程度提高治疗精确度，该模拟系统独立于所述放射治疗系统操作。20.如权利要求19所述的放射治疗系统，其特征在于，所述模拟系统包括X射线源，至少一个X射线检测器以及能够附于所述目标器官上的多种高Z纳米颗粒。21.如权利要求18
‑
20当中任何一项所述的放射治疗系统，其特征在于，该放射治疗系统通过产生所述目标器官的三维诊断图像而实现精确治疗。22.如权利要求19
‑
21当中任何一项所述的放射治疗系统，其特征在于，所述模拟系统与该放射治疗系统可在治疗过程中互换使用，以最大程度提高治疗精确度。23.一种混合式放射治疗系统，用于在对目标器官进行放射治疗过程中对所述目标器官进行X射线...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿萨夫，
申请(专利权)人：会聚RNR有限公司，
类型：发明
国别省市：