[发明专利]记忆合金驱动辐射调制器

说明书

技术领域

本发明涉及电离辐射调制技术，特别是由记忆合金驱动的动态物理调制技术和装置。

背景技术

辐射调制是有效利用电离辐射的重要技术。被广泛使用的辐射治癌，为了争取肿瘤的最大疗效和对正常组织的最小损伤，必须将辐射剂量尽可能地控制在治疗靶区内，这就需要对射束进行调制。对于放射治疗最常用的光子辐射(X线、γ线)治疗，需要根据三维剂量分布的要求改变射束的强度分布，即对射束的强度进行调制，称调强放疗。对于带电粒子辐射治疗，如电子、质子、离子射线治疗，需要根据三维靶区的要求改变射束的射程分布，即对射束的能量进行调制，称调能放疗。光子辐射治疗一直是放射治疗的主要形式，调强技术正在迅速发展成放疗技术的主流。

迄今实现调强的主要方法是使用多叶准直器。它通过多组成对的准直器叶片运动，将射野分割为多数子野单元并控制其开闭，从而改变各单元的积分通量达到调强效果。叶片由各自电机驱动，程控运行，使调强放疗可以全程精确地自动化操作，这是多叶准直器调强的主要优点，符合现代放疗精准化和规范化的要求，被各国放疗中心普遍接受。多叶准直器调强被视为调强放疗的主流形式。但是，多叶准直器调强实际是注量调制，并非强度调制。受单元开闭动作的限制，大量子野被遮闭，辐射利用率低，照射时间长，辐射防护恶化，设备消耗增加，还存在叶片间漏射等问题，这些都是多叶准直器调强的固有缺点，致使调强放疗成为一种代价高昂的选择。

另一种调强方式是使用补偿板(或调强板)，通称物理调强。调强板是置于射野中的在二维分布上的变厚度衰减物实体。它通过衰减物厚度的变化，使射线相应衰减，调制射野强度。这种调强是辐射通量调制，在射野内同时实现二维强度调制，因而效率高，照射时间短，设备消耗低，且便于剂量验证。但是，调强板是静态的，需要为每个射野(通常5至9野)加工相应的调强板，并在每次治疗中依次安装与更换。这些操作难于满足现代放疗精准化、规范化要求。尽管物理调强优点突出，但加工与操作不便造成实施困难，迄今全世界只有个别放疗中心采用。

调强板数控加工和多板一体技术有利于物理调强的实施，但并未消除其操作不便的根本缺点。以一组活塞塑型可变形混合物的技术，使调强板可调，但尚不能实现动态调强，且存在稳定性问题。一种通过压力调节注入低密度液体以改变毛细管内汞柱高度的方法能够实现稳定的动态调强，但射线在毛细管壁的吸收或透射都会使放射剂量分布变坏。此技术的发明者还提出了以放射低衰减棒组没入汞池，调节棒的高度改变汞液厚度实现调强，虽然免除了管壁影响，但棒的形状和运动的非发散性使射线半影增加，剂量分布变差，且驱动结构也比较复杂，实施不易。

显然，需要一种既具有高效调强性能又能实现全自动化操作的新的调强技术方案和装置。

发明内容

为了消除多叶准直器调强的效率低下和叶间漏射等固有缺点，同时完全避免静态物理调强的加工与更换等困难，消除物理调强技术的上述缺点，本发明设计一种记忆合金驱动的动态物理调制器，既能实现射野强度的高效调制，又属程控运行，实现全自动化操作，并能获得较好的调强品质。

本发明采用的技术方案包括：

1.液态调制：用液体取代固体做射线衰减材料。利用液态调制体形状的可塑性使静态的固体调强变成动态的液体调强，完全免除了静态调强板的加工与更换困难问题。

2.固液界面整体塑型：用射线透明的固体材料制成长棱柱体占位棒。紧密组合的占位棒阵列端面与调强液密接形成固液界面。各占位棒轴向受控位移，形成调强液塑型。由于是调强液整体塑型，没有调制单元间的分割，不存在叶间漏射或子野间衰减而造成的放射剂量不均匀。

3.射野发散模拟：占位棒的形状、位置以及移动方向都按照放射野的发散特性参数确定。采用发散模型可以减小半影，改善调强照射剂量分布品质。

4.记忆合金驱动：占位棒的轴向位移采用记忆合金驱动。记忆合金驱动效率高、体积小、功耗低、可靠性高，适于组成大阵列程序控制运行。

5.子野内集成设计：调制子野的调制单元和驱动机构的全部器件集成在子野本身的空间内，组成简单、紧凑的调制器结构。

本发明所述动态物理调制器，能够实现射野场的高效能、全自动调制。采用动态物理调制器做调强放疗或调能治疗，照射时间短、设备利用率高、调制品质好，能够满足现代放疗对精准和操作规范化要求，有利于调制放疗的推广。

附图说明

下面结合附图对本发明进一步说明。

图1是医用电子直线加速器配备辐射调制器侧视图。

图2是外置式调制器结构示意图。