[实用新型]在辐照系统中使用的调制器

说明书

技术领域

本实用新型总体涉及一种放射治疗和照射系统，尤其涉及通过一个或多个位于辐射场中的衰减叶来调制辐射束的强度。

背景技术

用于放射治疗的医疗设备利用高能量辐射来治疗肿瘤组织。其剂量以及剂量的布局必须精确控制，以保证肿瘤接收足够的辐射而被破坏，并且对周围和邻近的称为危及器官(OAR)的非肿瘤组织的危害最小。

放射治疗典型地使用患者体外的辐射源，通常为辐射性同位素如钴-60或者高能X射线源如线性加速器。该外部源生成准直射束，射向患者的肿瘤部位。然而，外部源放射治疗在辐射束路径中除肿瘤组织以外还不期望地辐射到大量的OAR。在保持对肿瘤组织给定剂量的辐射的同时，通过将外部辐射束以多种机架角度投射于患者使射束会聚在肿瘤部位，可以降低对健康组织的照射的负面效应。这减小了整个治疗期间对健康组织的总剂量。

还可通过将辐射束严格地准直至垂直于辐射束轴的肿瘤的总横截面来降低对健康组织的照射。已有用于产生这种环形准直的多个系统，如带有多叶准直器的系统。该多叶准直器(MLC)可根据机架角度控制辐射束的宽度和偏置，以使肿瘤组织可被精确地瞄准。

准直只是将辐射束成形的一种方式。附加地或可选地，该辐射束可在空间上衰减。准直器控制辐射束的轮廓；衰减器控制照射于组织的辐射束的强度。更技术性地说，准直器阻挡辐射以生成总体为二元的空间强度分布(二元：通过或阻挡)，而衰减器或射束调制器，典型地通过选择性衰减而产生对射束强度的连续空间调制。

例如，强度调制放射治疗(IMRT)目的是照射靶并保护健康组织，尤其是危及器官(OAR)。强度调制通过多叶准直器实现，或者通过衰减调制器实现。所希望的强度图通过分段来近似：形成由MLC连续成形的孔径段的序列。

使用放射治疗的逆向计划，医师规定所需的靶剂量和敏感结构的耐受性，而优化软件探索出多种可能以确定机器设置，以准确地传送所规定的辐射剂量。照射是根据方位的离散集合、或根据连续的弧传送的。

为在给定场内调制辐射束强度，射束从概念上被划分为多个小射束段，一般称为笔形束或细束。细束由其在辐射场中的各自位置和射束相对于患者的方位来进行索引。在患者处由细束产生的剂量分布被计算和／或测量。优化IMRT的量以选择细束的相应强度，排列成强度图，以实现患者处最优的累积剂量分布。由于每个细束的独立照射是繁琐的，因此细束被分组成场段，其分别合并了统一的段强度。该段的连续照射接近强度图所规定的优化强度。直接的方法除细束强度外还优化场形状，同时可将传输约束合并在优化过程中。

准直器可配置成通过阻挡场孔径之外基本上所有的辐射来定义辐射场。典型地，所希望的辐射场通过级联准直器来产生。第一、第二和第三准直器根据与辐射源各自的接近程度来命名。固定尺寸的静态第一准直器定义最大场尺寸。第二准直器是可移动的，并可操作以大致生成尺寸和位置可变的矩形场。更精细的场成形进一步由第三准直器来完成，典型地为直径可变的圆锥(有时称为圆柱形)准直器或多叶准直器。连续的级联准直器相重叠以防止辐射在准直器之间的泄漏。

多叶准直器通过调整对向的(opposing)各叶的前端之间的空间来调节场孔径。所生成的场可在辐射过程中或辐射之间调节。各MLC叶的后端与第二准直器(典型为夹片)重叠。

尽管准直器阻挡了场外的辐射，但射束强度可由覆盖整个场的物理调制器来调制。该调制器在空间上合并设计成特定的强度图的可变衰减属性。简单调制器如楔子(wedge)，一般不在自身的IMRT上提供足够的质量。

实用新型内容

本实用新型试图提供一种新型设备和方法，用于通过配置成衰减辐射场中部分射束的可移动叶来调制辐射场中辐射束的强度，如下所述。

根据本实用新型的实施例，提供了用于辐照系统的多叶调制器，其在辐射场中发射辐射束，该调制器包括多个可置换叶，将这些可置换叶配置成衰减辐射场中的部分辐射束、以及用于通过附接至叶的射线可穿透的构件来置换叶的装置。该置换是根据从优化的衰减图获取的相应运动轨迹，以获取所希望的剂量分布。给定位置中叶的衰减与该位置中叶的停留时间成正比、或与该位置中叶的速度成反比。

应当注意，在该描述中，附接至叶的构件称为射线可穿透的。该术语不仅包括允许射束通过而基本无衰减的构件，还包括有限的(小的)衰减，即明显小于叶的衰减，如不高于叶衰减的10％，更优选地为不高于叶衰减的5％，最优选地为不高于叶衰减的1％。这种小的衰减可合并在叶运动轨迹的计算中。