本发明专利技术提出一种既能用于断层放疗又可用于动态调强放疗的多叶准直器及其控制方法，该多叶准直器包括：多对叶片，每一对中的两个叶片的内端沿叶片的纵向彼此相对；导轨框，导轨框内设有彼此平行的多条导轨，多对叶片分别可移动地设在多条导轨中；多个直线电机，多个直线电机分别与叶片一一对应地相连以驱动叶片沿导轨移动；传感器，传感器用于检测叶片的位置和速度；以及控制器，控制器与直线电机和传感器相连相连。由此，本发明专利技术的多叶准直器可以与断层放疗加速器配合使用，也可以和普通动态调强放疗加速器配合使用，因此拓宽了多叶准直器的使用范围，减小医院对设备的投入，从而间接减轻了患者的经济负担。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及医疗设备
，特别是涉及一种。
技术介绍
体外射线放射治疗的根本目的在于，在肿瘤靶区形成有效剂量，同时减少邻近的正常组织剂量。最初采用少量的圆形、方形等基本形状调制射束，但是对于绝大多数肿瘤靶区这种方法极有可能导致正常组织辐照过量。后来出现了适形放疗技术(ConformalRadiotherapy)，其根本目的在于实现剂量分布与肿瘤形状相适应。其中三维适形放疗技术(3-Dimensional Conformal Radiotherapy, 3DCRT),采用多个射野方向，并且保证各个射野方向靶区与射束形状相适应。三维适形放疗技术的应用，提高了肿瘤的控制率。临床数·据显示，在治疗计划划定靶区中，30%以上的肿瘤具有凹面，对此3DCRT技术无能为力。后来出现了调强放疗技术(IntensityModulated Radiotherapy, IMRT),其主要原理可概括如下调制入射射束的强度，从不同投射角度投照实现X射线的剂量积累，提高射束与肿瘤靶区的空间适形度，同时避开关键组织器官。实现调强放射治疗技术的一个关键功能部件是多叶准直器(Multi-leafCollimator, MLC,又称多叶光栅、多叶光阑)。是由一组或多组成套重金属合金(如钨合金)叶片构成，其主要作用是通过叶片的机械运动变化组合形成医疗计划所需要的X射线视野。多叶准直器作为实现调强放疗的关键执行部件，以其通用性和独特的凹形剂量投照分布能力，现已广泛应用于现代直线加速器，并取得了广泛的临床应用。以叶片的运动形式划分，多叶准直器可划分为两大类连续多叶准直器和二元(或开关式)多叶准直器。采用多叶准直器实现调强放疗的技术中，最常见是固定射野调强放疗法，临床上固定射野放疗方法能在几个固定射野，通过叶片移动阻挡射束形成射野，完成投照。典型的多叶准直器叶片成对相向排列，由计算机控制叶片移动，形成不规则射野，从而达到肿瘤适形，避开正常组织器官的目的。固定射野放疗法主要包括是静态调强放疗(SegmentalIMRT)和动态调强放疗(Dynamic IMRT)方式。静态调强放射治疗是由逆向治疗计划系统根据临床要求计算得到各个射野角度所需的强度分布，通过多叶准直器将每个照射野分成若干个子野，每个子野内的强度是均勻的。动态调强的技术特点是滑移窗(Sliding Window),即一对相对叶片向同一方向运动，并在运动过程中不断相对叶片各自的速度，当跟随叶片速度小于前进叶片时，滑移窗窗口宽度逐渐边宽，反之则减小，通过叶片位置和速度控制形成变化的子野形状的扫过靶区，实现射野强度调制。弧形调强放疗(IntensityModulated Arc Therapy, IMAT)最早由 Cedric Yu 在1995年首次提出，最初的设想是采用多弧叠加的方式实现计划剂量分布，其特征在于在治疗过程中，多叶准直器随机架旋转改变射野形状实施投照。但是由于当时缺乏可用的计划软件与之配套，因而早期发展较缓。而单弧调强治疗方式(Single-Arc IMRT)的概念在于，机架旋转一周即可完成治疗，因而速度更快，典型的技术应用包括Varian公司的RapidArc和Elekta公司的VMAT。单弧治疗方式治疗速度快，但治疗计划和剂量优化算法复杂限制了其适用范围。从硬件上讲，传统的固定射野动态调强放疗和单弧调强放疗方式没有本质的区别，两项技术的不同点在于投照过程中，机架是连续旋转还是仅仅停留在离散的几个角度值。因此，采用固定射野调强放疗方式和单弧调强方式，在多叶准直器上没有区别。以下行文中，用于动态调强的多叶准直器指代用于动态调强放射治疗和弧形调强放射治疗中采用的多叶准直器。T.R. Mackie于1993年提出了另一种调强放疗实现方式一断层放疗系统，它采用类似于CT扫描的扇形束射线，叶片随机架旋转往复运动实现调强投照，其特征在于二元气动准直器的应用，改变了原有的治疗模式，面向断层逐层实施放射治疗。最早的商用断层放疗系统是NOMOS公司的Peacock步进式放疗系统(Segmental Tomotherapy),采用了MIMiC 二元气动多叶准直器，后来发展到TomoTherapy公司的螺旋断层放疗系统(HelicalTomotherapy)0相比弧形调强放疗而言，断层放疗系统的优势在于，能提供更加灵活和准确的射线剂量分布。 在上述多叶准直器应用中，单个多叶准直器仅能实现二元开关运动状态或连续运动状态之一，因此多叶准直器适用面窄，无法根据治疗计划改变放射治疗方式，增加了医院投入，从而间接加重了患者负担。
技术实现思路
本专利技术旨在至少在一定程度上解决上述技术问题之一或至少提供一种有用的商业选择。为此，本专利技术的一个目的在于提出一种可适用于断层放疗加速器和动态调强放疗加速器的多叶准直器。本专利技术的另一个目的在于提出一种该多叶准直器的控制方法。根据本专利技术实施例的用于断层放疗和动态调强放疗的多叶准直器，包括多对叶片，每一对中的两个叶片的内端沿所述叶片的纵向彼此相对；导轨框，所述导轨框内设有彼此平行的多条导轨，所述多对叶片分别可移动地设在所述多条导轨中；多个直线电机，所述多个直线电机分别与所述叶片一一对应地相连以驱动所述叶片沿所述导轨移动；传感器，所述传感器用于检测所述叶片的位置和速度；以及控制器，所述控制器与所述直线电机和所述传感器相连相连，用于控制所述直线电机移动所述叶片。由此，根据本专利技术实施例的多叶准直器可以与断层放疗加速器和动态调强放疗加速器配合使用，因此拓宽了多叶准直器的使用范围，减小医院对设备的投入，从而间接减轻了患者的经济负担。另外，本专利技术实施例的多叶准直器既能克服二元气动多叶准直器噪音过大的问题，而且减少了普通旋转电机所需要的传动机构，因此提高了工作可靠性。另外，根据本专利技术上述实施例的用于断层放疗和动态调强放疗的多叶准直器还可以具有如下附加的技术特征根据本专利技术的一个实施例，所述传感器为光栅尺。根据本专利技术的一个实施例，还包括信号处理器，所述信号处理器分别与所述传感器和所述控制器相连，所述传感器检测到的叶片的速度信号经所述信号处理器处理后传输给所述控制器；根据本专利技术的一个实施例，还包括适于与加速器相连的加速器接口，所述加速器接口包括断层放疗加速器接口和动态调强放疗加速器接口。根据本专利技术的一个实施例，还包括与所述控制器相连的治疗计划系统接口。根据本专利技术的一个实施例，所述控制器为全闭环伺服驱动器。 根据本专利技术的一个实施例，所述直线电机通过传动杆驱动所述叶片运动。根据本专利技术另一方面实施例的用于断层放疗和动态调强放疗的多叶准直器的控制方法，包括如下步骤 I)将治疗计划指令输入到所述控制器；2)所述控制器根据所述治疗计划指令控制所述直线电机以驱动所述叶片；以及3)通过所述传感器检测所述叶片并将检测到的信号传输到所述控制器以形成反馈。根据本专利技术的一个实施例，所述治疗计划指令包括叶片的位置指令和速度指令，则所述控制器控制所述直线电机以一定速度且在一定位置范围内驱动所述叶片往复运动。根据本专利技术的一个实施例，所述治疗计划指令包括叶片的位置指令，则所述控制器控制所述直线电机驱动所述叶片到指定位置。本专利技术的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本专利技术的实本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于断层放疗和动态调强放疗的多叶准直器，其特征在于，包括：多对叶片，每一对中的两个叶片的内端沿所述叶片的纵向彼此相对；导轨框，所述导轨框内设有彼此平行的多条导轨，所述多对叶片分别可移动地设在所述多条导轨中；多个直线电机，所述多个直线电机分别与所述叶片一一对应地相连以驱动所述叶片沿所述导轨移动；传感器，所述传感器用于检测所述叶片的位置和速度；以及控制器，所述控制器与所述直线电机和所述传感器相连相连，用于控制所述直线电机移动所述叶片。
【技术特征摘要】
1.一种用于断层放疗和动态调强放疗的多叶准直器，其特征在于，包括 多对叶片，每一对中的两个叶片的内端沿所述叶片的纵向彼此相对； 导轨框，所述导轨框内设有彼此平行的多条导轨，所述多对叶片分别可移动地设在所述多条导轨中； 多个直线电机，所述多个直线电机分别与所述叶片一一对应地相连以驱动所述叶片沿所述导轨移动； 传感器，所述传感器用于检测所述叶片的位置和速度；以及 控制器，所述控制器与所述直线电机和所述传感器相连相连，用于控制所述直线电机移动所述叶片。2.根据权利要求I所述的多叶准直器，其特征在于所述传感器为光栅尺。3.根据权利要求2所述的多叶准直器，其特征在于还包括信号处理器，所述信号处理器分别与所述传感器和所述控制器相连，所述传感器检测到的叶片的速度信号经所述信号处理器处理后传输给所述控制器。4.根据权利要求I所述的多叶准直器，其特征在于还包括适于与加速器相连的加速器接口，所述加速器接口包括断层放疗加速器接口和动态调强放疗加速器接口。...
【专利技术属性】
技术研发人员：张震，叶佩青，王鹏，周东，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：
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