[发明专利]辐射调制器

说明书

技术领域

本发明总体涉及辐射束调制器，以及总体涉及提供调制辐射束的可调节物理调制器。

背景技术

在过去数十年中，放疗和肿瘤诊断领域发展巨大。外部射线束放疗加速器、短程治疗和其它专业放疗设备的性能迅速改进。治疗辐射束的质量和适应性得到了巨大发展，包括新靶和滤波器，改进的加速器，通过新辐射器、准直器、扫描系统和束补偿技术提高的束整形灵活性。而且引入了改进的剂量测定和几何处理修正方法。另外，现在可获得能够生物优化发送射线束的强度分布的先进处理计划系统。

强度调制放疗(IMRT)是一种非常新的方法，其中可通过调制入射治疗束的强度分布获得靶体中的任意剂量分布。与采用均匀射束的常规技术不同，IMRT可发送与靶体即肿瘤体一致的几乎任意形状的剂量分布，同时使相邻器官免受风险并提供健康的组织。

已经开发了各种成形强度调制束(IMB)的技术，该技术通常可分别划分为静态和动态注量发送技术。在静态注量技术中，通过静态滤波器或者相似结构处理靶体的固定强度调制获得各个IMB，其有时称为分步拍摄技术。在动态注量发送技术中，由连续变化的强度剖面包围靶。

现在用于IMRT的最常用临床注量调制技术采用多叶准直器(MCL)。在该技术中，由多对设置为垂直于束方向的相对钨叶片准直束。MLC对不规则静电场是理想的，但是受到动态应用中由于增加的处理时间和叶片位置的限制以及叶片速度和加速度的机械限制而产生缺陷的破坏。螺旋体层放疗为动态MLC的特殊情况，其中每个叶片仅仅具有两个位置，入或者出。因为当患者轴向移动通过场时辐射源围绕患者旋转，所以该体层放疗技术与计算机体化层析X射线摄影(CT)类似。动态MLC和体层放疗的主要缺点在于较长的总处理时间。

还可通过扫描束治疗实现强度强度调制，其中对靶扫描狭窄的、常常为高斯形状的束。截至目前，由于所要求的当前系统提高的成本，该形式在临床应用上受到一定程度的局限。另外，束分辨率受限于低能电子和光子。但是，这是高能电子和光子以及轻离子的现有技术状态。

IMRT的静态注量调制技术包括采用物理调制器，其中整个靶同时被预定的IMB剖面包围。可通过以厚度剖面对应于期望传输剖面的金属块截取束而实现IMB。同时全场辐射与剂量段的顺序发送相比产生较高的监视单元效率和较低的全体剂量。但是，因为传统物理调制器对每个束需要人工形成不同的块形状和人工交换束间的该不同块，所以截至目前固定的物理调制器的临床应用有限。

因此努力开发一种更灵活的物理调制器。开发了一种技术，其中机器自动将两种密度的金属立方体设置为某种模式，以提供期望的强度调制器剖面。尽管这允许更灵活的调制器设计，但是调制器剖面交换的总时间仍然太长而不能实际应用。此外，固态金属块不可避免地意味着限制。

Xu等人[1]提出一种可再成形的调制器，其中钨粉、石蜡和硅粘合剂的混合物由一组活塞成形为期望的强度调制器剖面。而且，在束外成形，因此调制器没有动态功能。此外，重新成形调制器首先需要在获得目标厚度分布之前成形为均匀的厚度，这一点延长了总的重新成形时间。由Xu等人提出的调制器还存在稳定性问题，意味着在放疗期间特别是当调制器处于非水平位置和/或受到辐射支架和调制器旋转所造成的力时成形的衰减材料可能不希望地变形。

Mark Carol[2]公开了一种以在整个肿瘤体上空间调制的预定常数束强度的辐射束进行保形放疗的装置。该装置包括壳体，其具有多个从壳体的顶部延伸至壳体的底部的隔室。每个这样的隔室具有可充气气球并且与具有水银的加压箱接触。当对特定气球放气时，水银被从箱推至和气球相关的隔室内。因此，当对气球充气时，水银被从相关的隔室推至箱内。通过改变每个隔室为空或者充满水银的时间完成束调制。

发明内容

本发明克服了现有技术设置的这些及其它不足。

本发明的总体目标在于提供一种可调节辐射调制器。

本发明的另一个目标在于提供一种可不首先从工作位置移动调制器而调节的辐射调制器。

本发明的目标还在于提供一种辐射调制器，其厚度分布剖面的厚度可具有处于最大厚度和最小厚度之间的任意厚度。

本发明的特别目标在于提供一种辐射调制器技术，该技术可用于任何中性粒子辐射类型，例如光子、中子、介子(π₀)等等的强度调节，以及可用于带电粒子例如电子和轻离子的能量或者范围调节。

本发明的这些及其它目标由附加的专利权利要求书限定的发明满足。