【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術總地涉及輻射裝置和方法，尤其涉及調節可用于輻射療法和其它工業的輻射束的多葉準直器和方法。
技術介紹
多葉準直器(MLC)寬泛地用于輻射療法機器中，用于支持包括強度調制輻射療法(IMRT)和弧形療法等各種治療。常規的多葉準直器包括布置成兩個相對的排或陣列的單級的多個束阻擋葉。一排中的每個葉能夠相對于相對排中的葉縱向地移動。在操作中，各個葉中的每一個被定位成阻擋輻射束的穿過葉所占據的體積的部分。所有葉的組合定位限定一個或多個孔隙，未被阻擋的輻射束穿過所述孔隙，并且孔隙限定在等中心點處指向處理場的輻射束的形狀。為了減少單級MLC中的輻射泄漏，發展了各種葉設計，包括“舌榫”設計，其中臺階、波或類似的幾何結構設置在葉側面，以使得當從輻射源觀察時葉材料在葉之間相互重疊。盡管舌榫設計可以減少葉側面之間的泄漏，但是當MLC處理場組合時其不利地導致不期望的劑量不足的效應。一些常規的MLC與一對或兩對準直卡爪組合使用以減少抵接的葉端之間的泄漏。與MCL和準直卡爪的組合相關聯的一個問題是，輻射系統的體積變大并且使得患者和移動裝備之間的間隙減小。期望提供能夠以高分辨率對束進行定形以使定形的束與目標體積盡可能緊密地相符的MLC。一般地，如果可使束阻擋葉更薄，則MLC將提供更高的束定形分辨率。然而，減少葉的寬度以提高MLC的分辨率具有限制并且對MLC構造和操作造成了難題。對于使用例如螺旋葉驅動系統的MLC而言，細長的驅動螺桿易于以標度隨著較小的螺桿直徑而顯著惡化的方式遭遇到桿扭曲問題。還可能需要具有較小直徑的電動機。專利技術概述本專利技術提供了能夠顯著地減少各種泄漏效應并...
【技術保護點】
【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】2010.08.23 US 12/861,368閱讀下面的詳細說明，將更佳地理解這些以及其它各種特征和優點，其中:圖1為示出包括依照本發明的一些實施方案的多級MLC的輻射系統的示意圖；圖2為依照本發明的一些實施方案的示例性的多級MLC的剖視圖；圖3為依照本發明的一些實施方案的示例性的多級MLC的等距視圖；圖4為依照本發明的一些實施方案的示例性的多級MLC的部分的剖視圖；圖5為依照本發明的一些實施方案的示例性的多級MLC的等距剖切圖；圖6A-6B為依照一些實施方案的示例性的多級MLC的部分的剖視圖；圖7A示意性地示出了示例性的MLC葉控制方法，其中在不同級處抵接的葉端在偏離于葉移動方向的位置處靠近；圖7B示意性地示出了示例性的MLC葉控制方法，其中在不同級處抵接的葉端彼此之間不實體接觸；圖8A-8C示出了現有技術的束定形方法；圖9A-9C示出了依照本發明的一些實施方案的示例性的束定形方法；圖10A-10C示出了依照本發明的其它一些實施方案的示例性的束定形方法；以及圖11為依照一些實施方案的示例性的多級MLC的側面剖視圖。發明詳述 描述了多級MLC的各個實施方案。應當理解的是，本發明不限于本文描述的特定實施方案，并且當然可以改變。結合特定實施方案描述的方案不一定局限于該實施方案并且可在任何其它實施方案中實現。例如，盡管結合X射線輻射治療機描述了各個實施方案，應當理解，本發明還能夠實現于其它的電磁裝置和模態中。還應當理解的是，本文所使用的術語僅為了描述特定實施方案的目的，而不意在限制，因為本發明的范圍將由隨附權利要求連同賦予這些權利要求的全部范圍的等同方案限定。另外，參照附圖來描述各個實施方案。應當注意，附圖不是按標度繪制的，僅意在便于具體實施方案的說明。附圖不意在窮盡的說明或對本發明范圍的限制。[0026]為了方便結合附圖來描述相對位置、方向或空間關系，本文可以使用諸如“上部”、“上方”、“上面”、“正上方”、“在...上”、“下面”、“下方”、“底部”、“較高”、“較低”或類似的術語等各種相對術語。例如，當輻射源位于等中心點上面并且多級MLC位于它們之間時，為了易于描述一些實施方案可以使用術語“級”或者“上級或下級”。相對術語的使用不應當被解釋為暗示在制造或使用時必要的定位、取向或結構或其部分的方向，并且不應被解釋為限制本發明的范圍。如說明書和隨附的權利要求書中所使用的，除非上下文明確指出，否則單數形式“一”、“一個”和“所述”包括多個指代物。例如，對于“方向”的指代包括該方向的相反方向以及與該方向平行的多個方向。方向包括兩個線性的和弧形的軌道。如本文所使用的，術語“支撐體”可以包括單個支撐體部件或由多個主體部件構成的支撐體組件。在束阻擋葉的平面中使用的術語“平面”包括平面型和曲線形或柱形的平面。—般地，本發明提供了包括在兩個或更多個不同的級或平面中的兩組或更多組束阻擋葉的多級MLC。兩組或更多組葉可以布置為將一組疊置在另一組之上并且平行以使所有的葉可以沿基本相同的方式行進。兩組或更多組葉還可布置為偏移以使一組中的每個葉可以沿大致橫向于葉行進方向的方向偏離不同組中的葉。圖1為包括依照本發明的一些實施方案的示例性的多級MLC的輻射系統100的簡化圖示。輻射系統100包括輻射源102，輻射源102被配置為生成諸如光子、電子、質子或其它類型的輻射物的束103·。例如，在X射線輻射療法中，輻射源102可以包括當被高能電子束撞擊時能夠生成X射線輻射物的目標。輻射系統100可以包括諸如主準直器104和任選的輔準直器106的束定形構件以在其朝向等中心點108行進而遠離輻射源102時大致限制束的范圍。多級MLC 110可以布置在輻射源102和等中心點108之間以進一步調節朝向等中心點108投射的束103的形狀和/或強度。MLC 110以及任選的輔準直器106可以繞通過源102和等中心點108的軸線旋轉，通過軸承105促進。輻射源102、主準直器104、軸承105、輔準直器106和MLC 110可封閉在或附接到諸如機架的結構，該結構可繞諸如通過等中心點108的水平軸線109的軸線旋轉。因此，在一些實施方案中，輻射系統100能夠將處理束從各個角度傳送到等中心點平面108中的目標，并且在圍繞目標掃過或跨過束角度時能夠通過MLC 110來動態地調節束的形狀和/或強度。輻射系統100還可以包括為簡化本發明的說明而在圖1中未示出的其它各種構件。例如，輻射系統100可以包括用于提供均勻劑量分布的矯平過濾器、用于監控束的參數的離子腔室以及用于處理場的模擬的現場照明系統，等等。輻射系統100還可以任選地包括能夠沿X方向和/或y方向移動的一對或兩對準直卡爪(下卡爪、上卡爪)，以便提供束的矩形定形。在一些實施方案中，輻射系統100可以包括與本發明的多級MLC結合的準直卡爪對中的一個。在一些實施方案中，輻射系統100不需要準直卡爪；包括本發明的多級MLC可有效地替換上下卡爪。下文將更加詳細說明，本發明的多級MLC的設計和控制能夠顯著地降低各種泄漏效應，從而不需要額外的準直卡爪。更換常規的準直卡爪為優點，因為其減小了輻射系統的體積并且提高了患者和移動裝備之間的間隙。圖2是依照一些實施方案的示例性的多級MLC 210的剖視圖。為了簡化說明，在圖2中示出了在兩個不同的級或平面處的兩組束阻擋葉。將理解的是，三組或更多組葉能夠布置在三個或更多個不同的級處。如圖所示，兩組或更多組220、230能夠疊置且平行地布置。在每組中，多個葉可與布置在兩排或兩個陣列中，形成多對相對的葉。一排中的一對的每個葉能夠相對于相對的排中的所述一對的另一葉縱向地移動。在一些實施方案中，兩組或更多組220、230能夠布置為使得在不同級處的葉可以沿相同的方向行進。例如，兩組或更多組220、230可以被布置為使得MLC 210中的所有的葉能夠在使用時沿例如大致橫向于束方向的X方向行進。MLC的葉能夠由支撐體212支撐，支撐體212可以包括諸如框架、盒、滑架或其它支撐結構。在一些實施方案中，在不同組220、230中的所有的MLC葉能夠由單個滑架(單滑架)支撐。支撐所有的MLC葉的單個滑架能夠由諸如動力致動機構沿MLC葉行進方向驅動。在一些實施方案中，MLC 210可以包括兩個滑架，每個滑架均支撐MLC葉的部分或者每個滑架均支撐葉級。圖3示出了包括兩個滑架312、314的示例性的兩級MLC 310。一個滑架312可以將MLC葉的一半支撐在所有級的相同側上，并且另一滑架314將另一半支撐在相對側上。各種支撐一半MLC葉的兩個滑架312、314能夠通過動力致動機構330沿著MLC葉行進方向獨立地移動。滑架312、314可以在軌道316上行進。多種布置和軌道以及動力致動器的類型可用于支撐滑架并使滑架移動。一個或多個滑架的使用可以提供如下優點:單個葉及其行進能夠更短，并且因此具有更佳的容差控制、較低的成本、較輕的重量，并且能夠裝配到較小的蓋或類似結構中。葉和滑架的組合速度可以為處理規劃優點。在一些實施方案中，本發明的多級MLC不需要可移動的一個或多個滑架(無滑架)。如圖3所示，MLC葉318中的每個能夠由相關聯的驅動電動機320驅動地移動。驅動電動機320能夠緊固到諸如一個或多個滑架312、314的支撐體并且與位置反饋器件、計算機和運動控制器(未示出)耦合。在操作時，驅動電動機320接收來自計算機和運動控制器的信號并且移動以基于處理計劃將各個葉318相對于束方向定位。葉的定位操作以阻擋或調節穿過由葉所占據的體積的輻射束。所有葉的組合定位可以限定一個或多個孔隙，未被阻擋的輻射束穿過孔隙，并且孔隙可以限定投射到可位于等中心點平面中的目標的輻射束的形狀。返回圖1，投射到等中心點平面108上的輻射束103的形狀具有在束邊界112處的階梯式或條形分辨率。階梯式分辨率是MLC 110的各個葉的寬度和葉相對于發射束并使束分開的等中心點108和輻射源102的位置的函數。通常，如果MLC 110的葉較薄，則階梯式分辨率將較高。較高的階梯式分辨率還能夠通過將MLC 110定位為更靠近等中心點108來提供。在MLC分辨度和各種輻射泄漏效應的說明中，可以使用術語葉的“長度”、“寬度”、“高度”、“側面”和“端”。本文所使用的葉的“長度”是指平行于葉移動方向的葉尺寸。葉的“寬度”是指橫向于葉移動方向和輻射束方向的葉的尺寸。葉的“高度”是指沿著束方向的葉的尺寸。葉的“側面”是指與一排中的鄰近葉相鄰的表面。葉的“端”是指沿著長度插入到場中的葉的表面。圖4示出依照一些實施方案的葉布置的一些細節的多級MLC 410的部分的剖視圖。如圖所示，第一組和第二組葉420、430可與布置在兩個不同的級處。在一些實施方案中，第一組和第二組420、430可被布置成使得一組中的每個葉(例如，第一組420中的葉422)可以沿著橫向方向 或橫向于葉移動方向的方向偏離于另一組中的葉(例如，第二組430中的葉432)。例如，在一些實施方案中，第一組420或第二組430中的葉可以偏離第二組430或第一組420中的葉大致半葉。可選地，在一些實施方案中，第一組420和第二組430被布置成使得在一級中兩個相鄰葉之間的間隙(例如，第一組420中的葉422、424之間的間隙)大致位于另一組中的葉(第二組430中的葉432)的中部。在不同級處葉的偏離布置提供也是在等中心點處偏離的葉突起。因此，在一些實施方案中，第一組420和第二組430中的葉被布置為彼此偏離以提供在等中心點平面處突出的近似半葉寬度的突起偏離。這提供了基本上使MLC分辨度加倍或者將階梯式分辨率提高至與具有相同物理寬度的葉的單級MLC的分辨度相比為一半的等同效果。在一些實施方案中，MLC可以包括三級或更多級的三組或更多組葉，這些葉可被布置成使得一級中的每個葉偏移例如在等中心點處突出的葉寬度的1/3或1/n，其中η為MLC的組數。在具有偏移葉布置的實施方案中，在一級處的葉的數量可不同于在另一級處的葉的數量。例如，在兩級MLC中，在上級的葉陣列可以包括除下級的葉陣列以外的一個或多個葉以確保由對稱MLC場的側面處的至少一個單葉覆蓋。在一級的的組中的葉可具有基本相同的截面。例如，在一些實施方案中，一組中的葉可具有相同的梯形截面。可以為諸如矩形形狀、斜梯形或具有階形或波形側邊的梯形的其它的葉的截面形狀。可選的截面模式也是可能的，諸如梯形、矩形、梯形、矩形等等。本文所描述的截面形狀不是指為葉提供支撐和引導的截面中的額外的詳細特征，諸如附加的鉤或凸片形狀。由于輻射束從源發散，所 以在不同級處的葉的物理寬度可以不同，以便在等中心點處提供相同的投射寬度分辨度。例如，在更靠近源的一組中的葉可以具有比更遠離源的一組中的葉的截面更窄的截面。在一些實施方案中，第一組和第二組中的葉可被布置為傾斜或傾向于源或者基本上聚焦到大致位于源處的虛擬聚合點上。聚焦的葉布置可以提高在等中心點處束定形的品質。葉側表面可以為平坦的。在一些實施方案中，相鄰的葉側表面可以形成從近似10微米至100微米的范圍內的間隙或間距以有利于葉之間的相對移動。葉側間隙可以在一級處基本相同。因為在一級處的葉可以覆蓋在另一級的葉側之間的輻射泄漏(間隙泄漏)，所以本發明的多級MLC的葉側需要極少或不需要如常規MLC中的“舌榫”設計。在一些實施方案中，葉可以具有梯形截面，并且葉可以被布置成使得葉側表面基本上聚焦到大致位于輻射源處的虛擬聚合點上。該布置可以提供最少的葉側半影。該布置還能夠消除或最小化“舌榫效應”，因為在葉級處基本上不存在從輻射源觀察到的葉之間的葉材料重疊。在輻射源具有有限尺寸而不是理論點的實際情形下，輻射可被認為是從該有限源內的各個“像素”發出，并且葉側表面可能不被視為從每個源像素完全地聚焦，并且在葉級的葉重疊材料可貢獻來自于那些像素中的一些像素的輕微的舌榫效應。不是理想地聚集到源上，諸如小的臺階、波形或極少散焦的傾斜的實際折中可證明是間隙泄漏和舌榫效應之間的更佳平衡。葉端可以為圓形、平坦的或者為其它各種構造。由于輻射源的幾何突出效應，更靠近源的葉端的半影將趨向于比更遠離源的葉端的半影大。為了處理規劃目的，期望葉端具有近似相同的半影。對于大致圓形的葉端，可利用較大的葉端半徑來部分地減輕上葉的更壞的半影。由于通過葉材料(例如鎢)傳輸，較大的半徑減少了半影。較大的葉端半徑可需要較高的葉。因此，在一些 實施方案中，上級葉的高度大于下級葉的高度以確保在整個葉行進范圍內近似恒定的半影。在一些實施方案中，上級葉的高度和下級葉的高度基本相同，但是上級葉設有具有較大半徑的端部。圖5較詳細地示出了在示例性的MLC 510中上級葉的端部。MLC 510包括由諸如葉盒516的支撐體支撐的上級葉512和下級葉514。上級葉512和下級葉514可具有基本相同高度(如圖所示的“H”)的主部。上級葉512的端部518可具有例如向上或向下延伸或者既向上又向下延伸的一個或兩個“齒”部或突起520a、520b以允許增加上級葉512的葉端半徑。延伸的半徑能夠減少上級葉512的半影，而基本上不會增加上級葉主體的重量或高度。由于封裝容積和葉重量約束，期望不使葉主體重量增加而超過屏蔽所需的重量。齒延伸部520a、520b可位于葉盒516的外部并且使用其它不需要的空間。得到的上級葉512可具有在側視圖中為“蘑菇”形狀的端部518。如果需要進一步減少上級和下級之間的不相等的葉端半影，則下葉端的半徑能夠減少至葉高度所允許的最大半徑以下。葉可由各種適合的輻射衰減次阿里構成。為了總體提高現有的束限制器件的泄漏性能，MLC的所有級的組合衰減率應當為近似2.5十分之一值層(“TVL”)或更大。由于在一級處的葉應當基本上減少在另一級處的葉間隙的局部泄漏。通常，在多級MLC中的一級處能夠被允許的葉間隙泄漏與常規的單級MLC相比較大，因為在另一級處的葉能夠減少間隙泄漏。因為在處理場的規定邊界處的小區域可僅由單葉覆蓋，所以葉高度應當為1.5TVL或更大以充分地起作用。在一些實施方案中，本發明的多級MLC能夠提供由所有在等中心點處具有相同寬度分辨度的葉定形的處理場。通過實施例的方式，使用布置在兩個級處的322個各個葉，能夠提供具有l/2cm的投影葉寬度(l/4cm的偏移分辨度)的40X40cm2的處理場。作為另一實施例，使用162個各個葉，能夠提供具有Icm的投影葉寬度(l/2cm的偏移分辨度)的40X40cm2的處理場。將理解的是，能夠基于具體應用通過包括不同數量的各個葉的本發明的多級MLC來提供具有不同寬度分辨度的不同尺寸的處理場。在一些實施方案中，本發明的多級MLC可以提供由等中心點處的不同寬度分辨度的葉定形的處理場。在更加需要精度的處理場的中央部分中可以提供更精細的分辨度(例如，l/4cm)。這可以降低MLC成本并且與具有較大數量的葉的MLC相比提高了 MLC的可靠性，允許在整個處理場內具有精細的分辨度。在實施方案中，葉寬度的過渡可以是逐漸的。例如，在一級處的葉的寬度可以隨著距處理場的中心的距離而逐漸增加。一級處的每個葉可具有物理上不同的寬度尺寸。可選地，每個MLC級可以包括葉部分，以使葉寬度的過渡是不連續的。可通過將過渡葉放置到一個或兩個級上的特定位置處...
【專利技術屬性】
技術研發人員：S·普林斯，S·曼斯菲爾德，
申請(專利權)人：瓦里安醫療系統公司，
類型：
國別省市：
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