CN101309726A - 用于调制放射束的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

一种通过利用放射束的旋转来照射治疗区域以进行强度调制放射治疗的设备和方法。该系统包括准直装置，该准直装置包括枢转衰减叶片的二维阵列，该叶片在机架绕患者旋转时被暂时放置在放射束通道内。该叶片可在第一位置和第二位置之间独立移动。通过控制每个叶片对放射束进行衰减的时间来调制放射束强度。

Description

用于调制放射束的方法和设备
相关申请
本申请要求2005年2月28日提交的美国临时专利申请No.60/657,013的优先权，这里作为参考引入该专利申请的全部内容。
背景技术
强度调制放射治疗(“IMRT”)涉及将放射束的尺寸、形状和强度改变为适合于患者肿瘤的尺寸、形状和部位。IMRT在不伤害周围正常组织的同时精确地瞄准肿瘤。一般而言，利用配置有放射源和线性加速器(“直线加速器”)的放射治疗系统来施行IMRT。从线性加速器出来的放射束通过多叶准直器(“MLC”)以改变该束的尺寸、形状和强度。
在开发出线性加速器之前，放射治疗仪采用钴-60(“Co-60”)作为放射源。Co-60放射治疗仪采用20世纪50年代以来就有的简单可靠技术。Co-60放射源安装在放射治疗仪中。为了将剂量传送到患者，以与线性加速器的方式相类似的方式通过夹板(jaw)对来自Co-60源的放射束进行准直。还可采用照野成形挡块来进一步使放射束成形。Co-60的特性稳定而且可预测，但是与线性加速器相比，通常需要较长的治疗时间。因为Co-60放射的能量通常比线性加速器的能量低，故Co-60放射治疗仪通常仅用于治疗相对表层的疾病，例如头部和颈部的疾病。还没有利用MLC对Co-60放射治疗仪进行改型，且Co-60放射治疗仪当前还不能进行基于MLC的IMRT。
发明内容
MLC的发展已经改善了放射疗法治疗的进行。MLC将放射束限定为聚焦在患者肿瘤的大小、形状和位置上。MLC还对放射束进行调制，从而使得传送到肿瘤周围的正常组织和器官的放射量最少。
MLC包括多个放射阻挡器，称之为叶片。MLC中的每个单独叶片可独立定位，从而允许使用者产生有限数量的不规则形状的照野。在放射阻挡叶片的相对阵列的端部之间引导放射束，从而将放射束成形为与肿瘤或目标区域的形状紧密匹配，同时使正常组织和器官免受直接的放射束。
用于调制放射束的其他方法和装置包括利用多个放射束片段。这些方法和装置在放射束进入患者之前利用定位在放射束通道内的架子中的衰减叶片或遮蔽器。肿瘤暴露至成切片形式的放射中，可通过叶片将每个切片选择性地分成片段。然而，该方法和装置的缺点基于以下事实，即利用机架的一个旋转仅仅能治疗两个组织区域切片。尽管切片可以为任意的厚度，但是通过选择尽可能薄的治疗切片可获得更高的分辨率。随着治疗切片的厚度的减小，治疗患者花费的时间将增加，这是因为需要更多的治疗切片以治疗整个目标区域。
大多数现代的线性加速器包括最初并非为IMRT设计的传统MLC。传统MLC技术基于MLC设计、束的数量以及治疗时间而提供有限的剂量一致性。IMRT仪要求严格的位置和速度误差，这些受到当前准直器技术的限制。因此，需要一种提高剂量一致性和分辨率的用于动态IMRT仪的改进准直器系统和方法。
本发明提供基于Co-60或线性加速器的IMRT仪内的多切片准直放射治疗。这是一种通过利用放射束的单次旋转来照射治疗区域(包括多个患者CT切片)以进行IMRT的系统和方法。该系统包括准直装置，该准直装置包括枢转叶片的二维阵列，在机架绕患者旋转时这些叶片暂时位于放射束通道内。枢转叶片的二维阵列定位在二维阵列的二元调制槽缝内。叶片可独立地在第一状态和第二状态之间移动。通过控制每个叶片在槽缝内出现以使放射束衰减的时间来对放射束的强度进行调制。在本发明中，在单次机架旋转中同时照射多个切片。
在一个实施例中，本发明提供一种放射疗法治疗系统，其包括准直器，该准直器包括多个叶片组件。该叶片组件中的每个叶片组件包括：支承结构；由支承结构支承且从支承结构延伸的多个构件；以及多个叶片，每个叶片由该构件中的一个构件支承，并适于在被致动之后在第一位置和第二位置之间移动。叶片组件的布置形成二维阵列，可操作准直器来以多个切片的形式对患者进行放射。
在另一实施例中，本发明提供一种放射疗法治疗系统，该系统包括机架、准直器和控制器。准直器由机架支承，并包括多个叶片组件。每个叶片组件包括：支承结构；由支承结构支承且从支承结构延伸的多个构件；多个叶片，每个叶片由该构件中的一个构件支承，并适于在被致动之后移动；以及多个致动器，每个致动器由该构件中的一个构件支承，且联接到该叶片中的一个叶片上。叶片组件的布置形成二维阵列，并且可操作该控制器以选择性地指示致动器移动该叶片，从而提供对放射束的时间和空间调制。
在另一实施例中，本发明提供一种对患者进行放射疗法治疗的方法。该方法包括以下操作：将患者放置在放射疗法治疗系统中，该系统包括放射源和可操作成绕患者旋转的机架；对放射源产生的放射束进行时间和空间调制；以及在机架的单次旋转期间向患者传送多个放射切片。
在又一实施例中，本发明包括放射疗法治疗系统，该系统包括准直器；以及用于向患者传送多放射切片的装置，该传送装置由准直器支承。
本发明通过利用IMRT或将IMRT结合到低成本的Co-60放射治疗仪中而使得临床Co-60IMRT成为可能。本发明可适合于现有的Co-60放射治疗仪或基于线性加速器的放射治疗仪。
通过考虑详细描述和附图，本发明的其他方面将更加清楚。
附图说明
图1为放射疗法治疗系统的透视图。
图2为根据本发明一个实施例的多叶准直器，该多叶准直器可用于图1所示的放射治疗处理系统。
图3为图2的多叶准直器的侧视图。
图4A至图4B示出了图2的多叶准直器的叶片。
图5A-C示意性示出了图2和图6-8的多叶准直器的叶片阵列。
图6为图2的多叶准直器的另一结构的侧视图。
图7为图2的多叶准直器的另一结构的侧视图。
图8为图2的多叶准直器的另一结构的侧视图。
图9示意性示出了利用图2的多叶准直器进行放射传送的方法。
具体实施方式
在详细说明本发明的所有实施例之前，应理解的是，本发明的应用不限于在以下描述中所阐述或以下附图中所示出的部件的结构和布置的细节。本发明能够具有其他的实施例，并能够以各种方式实施或实现。而且，应理解的是，这里使用的用语和术语是为了描述的目的，而不应被认为是限定性的。这里使用的“包括”、“包含”或“具有”及其变形旨在包括列在其后的物项和所述物项的等同物，以及其他的物项。除非另有说明或限定，宽泛地使用术语“安装”、“连接”、“支承”和“联接”以及它们的变形，这些术语包括直接和间接的安装、连接、支承和联接。此外，“连接”和“联接”并不局限为物理的或机械的连接或联接。
尽管这里在附图的描述中可能提到方向参照，例如上、下、向下、向上、向后、底、前、后等，但是这些参照是为了方便而相对于附图(如通常所观察的那样)作出的。不应从字面上理解这些方向，这些方向也不以任何形式限制本发明。此外，这里使用诸如“第一”、“第二”和“第三”的术语是为了描述的目的，而不是想要表示或暗示相对的重要性或显著性。
此外，应理解的是，本发明的实施例包括硬件、软件和电子元件或模块，为了描述的目的，可能将这些硬件、软件和电子元件或模块示出和描述为如同大部分元件是仅通过硬件实现。然而，本领域技术人员在阅读本详细描述之后应理解的是，在至少一个实施例中，可通过软件来实现本发明基于电子的方面。这样，应注意到的是，可采用多个基于硬件和软件的装置以及多个不同的结构部件来实现本发明。此外，如在以下段落中所描述的那样，附图所示的具体机械结构旨在举例示出本发明的实施例，而其他的可选机械结构是可行的。
图1示出了可为患者14提供放射治疗的放射疗法治疗系统10。通常，放射被导向至患者14的特定区域或部位，该特定区域或部位称之为并示出为目标18。放射疗法治疗系统10包括机架22。尽管图中所示的机架22为环形机架，即，该机架延伸了整个360°的弧度以形成整个环形或圆圈，但是也可采用其它类型的安装布置。例如可采用C式机架或部分环形机架。也可采用能够相对于患者将放射源定位在各种旋转和/或轴向位置处的任何其它框架。
机架22支承放射源26。放射源26可包括可操作成产生光子放射束34的线性加速器30或Co-60源。也可采用其它的放射源；例如，钴-60放射源，或者能够传送有利于患者的治疗或诊断的放射的任何其它源。放射源26也可包括调制装置38，可操作该调制装置38来改变或调制放射束34。调制装置38提供改变或调制传送到患者14的光子放射强度所需的调制。这种调制有时称为强度调制放射治疗(“IMRT”)。
调制装置38可包括图2所示的准直装置42。准直装置42包括一组夹板46，它们限定和调节放射束34可通过其中的孔隙48的大小。夹板46包括上夹板50和下夹板52。上夹板50和下夹板52可运动，从而调节孔隙48的大小。下夹板52还可为单一切片调节所述束34的宽度。
准直装置42还包括多个叶片组件54，可操作这些叶片组件54以在第一和第二位置之间移动从而提供强度调制。每个叶片组件54都包括可在所述第一和第二位置之间移动的叶片58。该多个叶片组件54和夹板46在放射束34到达目标18之前对放射束34的强度、大小和形状进行调制。通过致动器62(诸如马达、气压缸、继电器、液压缸等)独立地控制夹板46，使得可根据治疗参数来调节孔隙48的大小。可通过计算机66、控制器或类似装置来控制致动器62。
通常，放射束切片的厚度由相邻叶片组件54之间的空间限定。可通过将下夹板52闭合至将限定比相邻叶片组件54之间的空间窄的切片厚度的位置，而改变切片的厚度。该多个叶片组件54限定多个放射束切片，并允许该多个放射束切片穿过目标18。用于传送多切片放射治疗的一种技术在于，每个叶片组件54将提供治疗切片，仅仅直到到达由相邻叶片组件54治疗的区域为止。例如，当机架22绕目标18旋转时，叶片组件54被依次致动以传送其治疗切片。可选地，可致动所有(或指定的一些)叶片组件54来传送治疗切片。另一种传送多切片放射治疗的技术针对延伸目标18而形成。每个叶片组件54都传送放射切片以治疗整个目标18区域，如以下参照图9所述。
放射疗法治疗系统10还可包括检测器70(图1)、支承患者14的躺椅74、以及驱动系统78，可操作该检测器70来检测放射束34，可基于计算机66所提供的指令来操作该驱动系统78从而操纵躺椅74的位置。线性加速器30或Co-60源以及检测器70还可作为计算机X射线断层(CT)系统运行从而产生患者14的CT图像。线性加速器30向患者14的目标18发射放射束34。目标18以及周围的组织吸收一些放射。
可通过呈扇形几何形状、多切片几何形状或锥形束几何形状的放射束34获得CT图像。此外，可通过传送兆伏级能量或千伏级能量的线性加速器30或Co-60源获得CT图像。还应指出的是，所获得的CT图像可从放射疗法治疗系统10或其它的图像获取装置，诸如其它的CT扫描仪、MRI系统和PET系统获得。例如，先前获得的患者14的CT图像可包括所关注的指定区域和/或危险区域。新近获得的患者14的CT图像可由先前获得的CT图像提示以有助于在新近的CT图像中识别所关注的区域和/或危险区域。
在一些实施例中，放射疗法治疗系统10可包括x射线源和CT图像检测器。该x射线源和CT图像检测器以与线性加速器30或Co-60源以及检测器70类似的方式运行，以获得图像数据。该图像数据发送到计算机66，并在计算机66中进行处理从而生成患者身体组织和器官的截面图像或“切片”。
如图2所示，计算机66包括用于运行各种软件程序和/或通信应用程序的操作系统82。具体而言，计算机66可包括便于计算机66与放射疗法治疗系统10或者诸如激光定位系统或其它计算机的有助于放射治疗过程的其它装置之间的通信的软件程序或程序86。计算机66可包括适于医务人员或技术人员访问的合适输入/输出装置。计算机66可包括通常的硬件，诸如处理器、I/O界面、以及存储装置或存储器。计算机66还可包括诸如键盘和鼠标的输入装置。计算机66还可包括诸如显示器的输出装置。此外，计算机66可包括诸如打印机和扫描仪的外围设备。
根据本发明的一个实施例，如图2所示，准直装置42包括多个叶片组件54或叶片组。相邻叶片组件54之间的空间限定了用于放射束34的通道90(参见图3)。这里仅仅描述一个叶片组件54，不过应指出的是，该描述适用于每个叶片组件54。叶片组件54包括适于支承多个叶片58的支承结构或框架94。叶片58通常定位成彼此相邻，但是可包括相邻叶片58之间的空间。此外，叶片58的侧面可成角度或成锥形，例如采用榫槽布置，从而减少相邻叶片之间潜在的放射泄漏。准直器42和/或叶片组件54可包括具有放射衰减材料(参见图3)的主准直器60，该放射衰减材料适于使放射束34衰减并限定切片厚度。放射衰减材料可包括钨、钨合金或其它合适材料。放射衰减材料60定位在叶片58上方，并能定位成比图3所示更加靠近放射源26。应指出的是，衰减材料60布置成相对于放射源26发散。例如，衰减材料60通常跟随图2所示的叶片组件的发散度。
如图3更加清楚示出，叶片组件54包括从框架94沿着大致向下的方向延伸的壁或构件98。构件98包括第一端102和第二端106。构件98在第一端102附近包括多个孔隙110(参见图2)，每个孔隙都适于接收一个叶片58(以下将描述)的至少一部分。构件98在第二端106附近包括适于沿着与所述构件98大致垂直的方向延伸的唇部114。该唇部114延伸了构件98的长度，并包括多个槽118。每个槽118都适于接收一个叶片58的至少一部分。框架94、构件98以及唇部114可由钢或其它合适材料构成。
叶片组件54还可包括联接至框架94和构件98的多个叶片引导件122。叶片引导件122布置在第一端106附近，并沿着构件98的长度与相邻叶片引导件122之间存在空间。每个叶片引导件122都包括适于接收一个叶片58的至少一部分的凹部126。叶片引导件122包括适于接收叶片58的轴130，使得叶片58绕轴130枢转。
每个叶片58都适于绕其相应的轴130从第一位置134枢转至第二位置138。例如，叶片58可从第一位置134(关闭位置)枢转至第二位置138(打开位置)，或者枢转至第一位置134和第二位置138之间的位置。叶片58可由钨、钨合金或其他合适的材料构成。
通过诸如弹簧或其它弹性装置的偏压装置142朝向例如关闭位置的第一位置134偏压叶片58。偏压装置142联接至框架94，并沿着与构件98大致平行的方向延伸。偏压装置142在叶片58上施加大致向下的力，使得叶片58绕轴130枢转至第一位置134(关闭位置)。叶片58的位置受独立致动器146(诸如马达、气压缸、螺线管、液压缸等)控制，从而允许或阻碍放射线的通过。在该结构中，致动器146为具有由空气压力移动的活塞的气压缸。在其它的结构中，致动器146可包括机电装置或液压装置来移动叶片158。
如图2和图3所示，致动器146包括活塞148，该活塞148沿着大致平行于构件98的方向运动，从而向叶片58施加向上引导的力。该力压缩偏压装置142，并沿朝向第二位置138或第一位置134与第二位置138之间的位置的方向移动叶片58。活塞148作用在叶片58上的向上力使通道90打开，并允许放射束34通过通道90。根据准直装置42中的每个叶片58的位置对放射束34进行调制。
每个致动器146都由计算机66控制。计算机66通过软件程序86接收与患者的治疗方案相关的输入，该治疗方案包括放射剂量的处方。计算机66对该治疗方案进行处理，以确定在机架22绕患者14旋转时，每个叶片58和相应的致动器146的位置和正时。例如在图2和图3所示的结构中，计算机66指示一个致动器146运动某一距离，并在预定时间段内保持在某一位置，使得相应的叶片58可从第一位置134运动到第二位置138，从而允许放射束34基于指定剂量和机架位置通过相应的通道90。
参照图3、图4A和图4B，叶片58包括第一部分150，该第一部分150包括轴线158，当叶片58定位在叶片引导件122的轴130上且处于第二位置138时，该轴线158大致平行于构件98延伸。第一部分150包括第一端162和第二端166(参见图4B)。第一端162包括孔隙170和延伸件174，该孔隙170适于接收叶片引导件122的轴130，该延伸件174沿着大致垂直于第一部分150的轴线158的方向延伸。
第一部分150包括大致定向成平行于轴线150的上表面178以及大致定向成平行于轴线150的下表面182。在叶片58处于第二位置138时，下表面182与构件98接触或基本接触。下表面182包括一长度186，并延伸超过构件98的唇部114。每个叶片58的下表面182的长度186可彼此相对变化。上表面178包括一长度194，其通常小于叶片58的下表面182的长度186。每个叶片58的上表面178的长度194可彼此相对变化。第一部分150还包括连接上表面178和下表面182的表面198。表面198定向成与轴线158成角度202。该角度202可以在约10度到约75度的范围内。表面198包括从至少一部分表面198向外延伸的构件206。构件206适于在叶片58处于第一位置134时被接收在相邻叶片组件54的唇部114的槽118中。
叶片58的第一部分150包括前表面210和后表面214。叶片58包括联接至前表面210的前构件218和联接至后表面214的后构件222。这里将相对于前表面210进一步描述前构件218，而不进一步讨论后构件222，不过，应指出的是，后构件222类似地相对于后表面214布置。
前构件218包括与叶片58的第一部分150的上表面178大致共面的上表面226。例如，前构件218的上表面226大致平行于叶片58的轴线158。前构件218还包括与叶片58的第一部分150的下表面182大致共面的下表面230。例如，前构件218的下表面230大致平行于叶片58的轴线158。前构件218还包括连接上表面226和下表面230且与叶片58的第一部分150的表面198大致共面的表面234。在叶片58的其他结构中，前构件218的上表面226、下表面230以及表面234可延伸超过第一部分150的相应的上表面178、下表面182和表面198，使得前构件218的上表面226、下表面230以及表面234分别不与第一部分150的上表面178、下表面182和表面198共面。
如图4A和图4B所述，叶片58示出为包括三个部件，第一部分150、前构件218和后构件222，然而，在某些结构中，叶片58构造为单个部件。叶片58由钨、钨合金或其他合适的材料构成。
该多个叶片组件54产生如图5A-5C所示的放射通道90的阵列250(子束)(beamlets)。放射通道90的阵列250提供对放射源60的时间和空间调制。通道90的阵列250能以多个切片的形式给予患者14放射治疗。单个叶片组件54的相邻叶片58的通道90限定单个切片254。图5A-5C示出了阵列250中的呈垂直列形式的单个切片254以及呈列形式的叶片组件54。具体而言，图5A示出了每个叶片58处于第一位置134(即关闭位置)的叶片组件54的阵列。图5B示出了每个叶片58处于第二位置138(即打开位置)的叶片组件54的阵列。图5C示出了叶片组件54的阵列，其中一些叶片58处于第一位置134，一些叶片58处于第二位置138。
图6示出了准直装置42的另一独立结构。准直装置42包括多个叶片组件270或叶片组。相邻叶片组件270之间的空间限定用于放射束34的通道274。这里仅描述一个叶片组件270，不过应指出的是，该描述适用于每个叶片组件270。叶片组件270包括适于支承多个叶片282的支承结构或框架278。叶片282定位成彼此大致相邻，但是相邻叶片282可间隔有空间。
叶片组件270包括从框架278沿着大致向下的方向延伸的壁或构件286。构件286包括第一端290和第二端294。构件286在第一端290附近包括致动器298，该致动器298适于使叶片282从第一位置302(例如打开位置)移动到第二位置306(例如关闭位置)，或移动到第一位置302和第二位置306之间的位置。框架278和构件286可由钢或其他合适的材料构成。
叶片282包括大致平行于构件286延伸的轴线310。叶片282包括在叶片282处于第一位置302时大致定向成平行于轴线310和构件286的第一表面314。在叶片282处于第一位置302时，该第一表面314与构件286接触或基本接触。第一表面314的长度为318，该长度318延伸超过构件286的第二端294。每个叶片282的第一表面314的长度318可彼此相对变化。叶片282还包括大致定向成平行于轴线310和构件286并与第一表面314相对的第二表面322。第二表面322的长度为326，该长度326通常小于叶片282的第一表面314的长度318。每个叶片282的第二表面332的长度326可彼此相对变化。第二表面322适于与相邻叶片组件270的构件286接触或基本接触。叶片282还包括连接第一表面314和第二表面322的第三表面330。该第三表面330定向为相对于轴线310成角度334。
通过诸如弹簧或其它弹性装置的偏压装置338朝向例如关闭位置的第二位置306或与相邻构件286基本接触的第二表面322偏压叶片282。通过致动器298控制叶片282的位置。在该结构中，致动器298为具有由空气压力移动的活塞的气压缸。在其它的结构中，致动器298可包括机电装置或液压装置来移动叶片282。如图6所示，致动器298包括活塞442，该活塞442沿着大致平行于构件286的方向运动，从而向叶片282施加向下引导的力，该力压缩偏压装置338，并沿朝向第一位置302或第一位置302与第二位置306之间的位置的方向移动叶片282。活塞442作用在叶片282上的向下的力使通道274打开和允许放射束34通过通道274。在准直装置42的这种结构中，基于每个叶片282的位置对放射束34进行调制。
每个致动器298都由计算机66控制。计算机66通过软件程序86接收与患者的治疗方案相关的输入，该治疗方案包括放射剂量的处方。计算机66对该治疗方案进行处理，以确定在机架22绕患者14旋转时，每个叶片282和相应的致动器298的位置和正时。例如在图6所示的结构中，计算机66指示一个致动器298沿着轴线310运动某一距离，并在预定时间段内保持在某一位置，使得相应的叶片282从第二位置306运动到第一位置302，从而基于指定剂量和机架位置使通过相应的通道274的放射束34衰减。
该多个叶片组件270产生如图5A-5C所示的放射通道274的阵列250(子束)。放射通道274的阵列250提供对放射源26的时间和空间调制。通道274的阵列250能以多个切片的形式给予患者14放射治疗。单个切片254包括在每个叶片组件270的相同对应位置处的每个叶片282的通道274。例如，单个切片254由每个叶片组件270的第一叶片282的通道274限定。图5A-5C示出了阵列250中的呈水平行形式的单个切片254以及呈列形式的叶片组件270。具体而言，图5A示出了每个叶片282处于第二位置306的叶片组件270的阵列。图5B示出了每个叶片282处于第一位置302的叶片组件270的阵列。图5C示出了叶片组件270的阵列，其中一些叶片282处于第一位置302，一些叶片282处于第二位置306。
图7和图8示出了准直装置42的另一结构。在该结构中，准直装置42包括多个叶片组件450。相邻叶片组件450之间的空间限定用于放射束34的通道454。每个叶片组件450或叶片组包括适于支承多个叶片462的支承结构或框架458。叶片462定位成大致彼此相邻，但是相邻叶片462可间隔有空间。
叶片组件450包括从框架458沿着大致向下的方向延伸的壁或构件466。构件466包括第一端470和第二端474。构件466在第二端474附近包括适于沿着大致垂直于构件466的方向延伸的唇部478。如图8所示，唇部478可延伸构件466的长度，并且在一些结构中包括多个槽482。每个槽482都适于接收一个叶片462的至少一部分。框架458、构件466以及唇部478可由钢或其他合适的材料构成。
叶片组件450包括联接至框架458的轴486。每个叶片462都适于绕其相应的轴486从第一位置490枢转至第二位置494。例如，叶片462可从第一位置490(关闭位置)枢转至第二位置494(打开位置)，或者枢转至第一位置490和第二位置494之间的位置。叶片462可由钨、钨合金或其它合适材料构成。
在一些结构中，叶片组件450可包括联接至框架458和构件466的多个叶片引导件498(图8)。叶片引导件498布置在第一端470附近，并沿着构件466的长度与相邻叶片引导件498之间存在空间。每个叶片引导件498都包括适于接收一个叶片462的至少一部分的凹部502。叶片引导件498适于在叶片462从第一位置490运动至第二位置494或者第一位置490与第二位置494之间的任何位置时对叶片462的位置进行支承和引导。
叶片462包括在叶片定位在第二位置494时大致平行于构件466延伸的轴线506。叶片462包括在叶片定位在第二位置494时大致定向成平行于轴线506和构件466的第一表面510。第一表面510与构件466接触或基本接触。第一表面510延伸超出构件466的第二端474。叶片462还包括大致定向成平行于第一表面510的第二表面514。每个叶片462的第一表面510和第二表面514的长度可彼此相对变化。叶片462还包括连接第一表面510和第二表面514的第三表面518。该第三表面518定向为相对于轴线506成角度522。
在一些结构中，第三表面518可包括从表面518的至少一部分向外延伸的构件526或第二叶片引导件。构件526适于在叶片462处于第一位置490时被接收在相邻叶片组件450的唇部482的槽502中。构件526适于在叶片462从第一位置490运动至第二位置494或者第一位置490与第二位置494之间的任何位置时对叶片462的位置进行支承和引导。
通过诸如弹簧或其它弹性装置的偏压装置530朝向例如关闭位置的第一位置490对叶片462进行偏压。通过独立的致动器534控制叶片462的位置。在该结构中，致动器534包括拉式螺线管538，并可包括超过一个的拉式螺线管。螺线管538包括联接至叶片462的连杆542或柱塞。连杆542可在叶片462的第一表面510的附近联接至叶片462。拉式螺线管538操作成在产生磁场时利用连杆542朝向第二位置494(例如朝向构件466)向叶片462施加作用力或拉动叶片462。磁场的产生使得叶片462打开用于通过放射束34的通道454。在解除磁场后，偏压装置530向叶片462施加作用力，并朝向第一位置490(例如朝向相邻叶片组件450的构件466)推动叶片462。基于每个叶片462的位置对放射束34进行调制。
每个致动器534都由计算机66控制。计算机66通过软件程序86接收与患者的治疗方案相关的输入，该治疗方案包括放射剂量的处方。计算机66对该治疗方案进行处理，以确定在机架22绕患者14旋转时，每个叶片462和相应的致动器534的位置和正时。例如在图7和图8所示的结构中，计算机66指示一个螺线管538在预定时间段内产生磁场或解除磁场，使得相应的叶片462从第一位置490运动到第二位置494，基于指定剂量和机架位置使通过相应的通道454的放射束34衰减。
该多个叶片组件450产生如图5A-5C所示的放射通道454的阵列250(子束)。叶片组件450的阵列250能以多个切片254的形式对患者14进行放射治疗。放射通道454的阵列250提供对放射源26的时间和空间调制。单个切片254包括在每个叶片组件450的相同对应位置处的每个叶片462的通道454。例如，单个切片254由每个叶片组件450的第一叶片462的通道454限定。图5A-5C示出了阵列250中的呈水平行形式的单个切片254以及呈列形式的叶片组件450。具体而言，图5A示出了每个叶片462处于第一位置490的叶片组件450的阵列。图5B示出了每个叶片462处于第二位置494的叶片组件450的阵列。图5C示出了叶片组件450的阵列，其中一些叶片462处于第一位置490，一些叶片462处于第二位置494。
在准直装置42的一些结构中，相应叶片组件54、270和450的每个叶片58、282和462可采用传感器558或多个传感器。传感器558可检测偏压装置142、338和530的变形量，从而确定叶片58、282和462是否已被打开、已经被关闭、正在打开或正在关闭。传感器558还可定位成检测活塞和/或致动器的运动，从而确定叶片58、282和462是否已被打开、已被关闭、正在打开或正在关闭。
图9示意性示出了利用本发明的准直装置42进行放射传送的方法。准直装置42包括多个叶片组件550(每个叶片组件550均由每行中的一个阴影框表示)，每个叶片组件550都包括多个叶片554。叶片组件550以多行的形式定向，且一行叶片组件550相对于相邻行的叶片组件550偏移。叶片组件550可以采用上述的叶片组件54、270或450的形式。同样，叶片554可采用上述的叶片58、282或462的形式。每个叶片组件550都限定与放射源成不同发散度的放射通道。
可调节叶片组件550之间在机架旋转轴线上的距离(S)、放射切片的宽度(w)以及机架每次旋转中躺椅行进的距离(D)，从而实现切片之间的交汇效应最小的最佳放射传送。螺距(pitch)为躺椅在机架完整旋转期间在旋转轴线上相对于轴向束宽度的行进距离。通过选择合适的切片之间的间距(S)以及切片宽度(w)，如果将距离D设置为等于w，则可将放射传送具有一个实螺距和小于1的虚螺距的延伸长度。由于这样避免了叶片组件550的不同发散度产生的交汇效应，故该用于传送放射的方法可使剂量波动最小。例如，对于三切片的准直器，如果躺椅每次旋转所行进的距离(D)设置为等于所选的叶片宽度(w)，且如式1所限定地选择切片间距(S)，
S＝22/3×w    式1
则将产生虚螺距为1/3的传送(即患者的每个位置都将由三个准直切片中的每个切片进行照射)。这适用于超出远侧叶片组件550的切片。
图9所示的实施例可用于延长了的目标距离。每个叶片组件550都提供穿过整个目标区域的治疗切片。在该实施例中，下夹板52发生运动以限定允许照射患者14的叶片组件550，所选的叶片组件550在机架22旋转时向目标18传送放射切片。
上述各种结构的任何一种结构中的准直装置42可以与Co-60放射治疗仪一起使用，以提供强度调制放射治疗。而且，基于线性加速器的IMRT机器可使用较小的剂量或更短的治疗时间。而且还允许使用重叠照野(移位患者)或偏移单元来治疗较大的区域。180度的准直器旋转可用来提高旋转平面内的分辨率。可包括榫槽连接来降低叶片之间的泄漏。而且，多切片准直放射治疗可作为针对特定部位(例如，头部和颈部)的专用单元的可行选择，这代表着放射科的相当一部分工作量。
在权利要求中阐述了本发明的各种特征和优点。

Claims (24)

1.一种放射疗法治疗系统，包括：
准直器，该准直器包括多个叶片组件，所述叶片组件具有
支承结构，
由所述支承结构支承且从所述支承结构延伸的多个构件，以及
多个叶片，每个叶片由所述构件中的一个构件支承，并适于
在致动时在第一位置和第二位置之间移动，
其中，所述叶片组件的布置提供了二维阵列，所述准直器可
操作用于以单独子束的总和的形式传送放射。
2.根据权利要求1所述的系统，还包括联接到所述叶片和所述构件的致动器，所述致动器可操作用于选择性地致动所述叶片以在第一位置和第二位置之间移动。
3.根据权利要求2所述的系统，还包括机架和控制器，该控制器可操作用于基于放射治疗方案和所述机架的位置选择性地指示所述致动器，以使所述叶片在所述第一位置和所述第二位置之间移动。
4.根据权利要求1所述的系统，其中，所述第一位置和所述第二位置中的一个位置为关闭位置，并且所述第一位置和所述第二位置中的一个位置为打开位置。
5.根据权利要求1所述的系统，其中，当所述叶片处于所述第一位置和所述第二位置中的一个位置时，所述叶片可操作用于阻挡放射，并且当所述叶片处于所述第一位置和所述第二位置中的一个位置时，所述叶片产生用于通过放射的通道。
6.根据权利要求1所述的系统，还包括用于将所述叶片偏压至关闭位置的装置。
7.根据权利要求1所述的系统，其中，所述准直器还包括定位在所述叶片上方的衰减材料。
8.根据权利要求1所述的系统，其中，所述叶片在所述阵列中垂直布置。
9.根据权利要求8所述的系统，其中，所述叶片组件中的每个包括多个叶片，并且其中所述叶片组件和所述叶片的布置提供了二维阵列，以提供对放射束的时间和空间调制。
10.根据权利要求1所述的系统，其中，所述叶片包括从该叶片向外延伸的构件，并且其中所述构件在所述叶片处于关闭位置时接合相邻叶片组件的槽。
11.根据权利要求1所述的系统，其中，所述叶片可操作用于在所述第一位置和第二位置之间枢转。
12.根据权利要求1所述的系统，其中，所述叶片组件中的每个定向成多行，并且其中一行叶片组件相对于相邻行的叶片组件偏移。
13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述叶片组件的偏移布置在单行的叶片组件之间提供间隙。
14.一种放射疗法治疗系统，包括：
机架；
准直器，该准直器由所述机架支承，所述准直器包括多个叶片组件，每个叶片组件包括
支承结构，
由所述支承结构支承且从所述支承结构延伸的多个构件，
多个叶片，每个叶片都由所述构件中的一个构件支承，并适于在致动时移动，
多个致动器，每个致动器都由所述构件中的一个构件支承，
并且联接到所述叶片中的一个叶片上，而且
其中，所述叶片组件的布置提供了二维阵列；和
控制器，该控制器可操作用于选择性地指示所述致动器以移动所述叶片，以便提供对放射束的时间和空间调制。
15.根据权利要求14所述的系统，其中，所述控制器基于放射治疗方案和所述机架的位置指示致动器以移动相应的叶片。
16.根据权利要求14所述的系统，其中，所述致动器适于致动所述叶片，并在第一位置和第二位置之间移动所述叶片。
17.根据权利要求16所述的系统，其中，所述第一位置和所述第二位置中的一个位置为关闭位置，并且所述第一位置和所述第二位置中的一个位置为打开位置。
18.根据权利要求14所述的系统，其中，所述叶片组件中的每个包括多个叶片，并且其中所述叶片组件和所述叶片的布置提供了二维阵列，所述准直器可操作用于以多个切片的形式向患者传送放射。
19.根据权利要求14所述的系统，其中，所述叶片布置成相对于由所述机架支承的放射源在所述阵列中发散。
20.根据权利要求14所述的系统，其中，所述叶片在所述阵列中垂直布置。
21.根据权利要求14所述的系统，其中，所述叶片可操作用于进行枢转。
22.一种放射疗法治疗系统，包括：
准直器；以及
用于向患者传送多个放射切片的装置，该传送装置由所述准直器支承。
23.根据权利要求22所述的系统，还包括机架，并且其中在单次机架旋转期间所述多个放射切片被传送至患者。
24.根据权利要求22所述的系统，其中，所述传送装置包括多个叶片，所述多个叶片可操作用于在第一位置和第二位置之间枢转。
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