[发明专利]用于电子束用途的方法和系统

说明书

背景技术

每年接近一百四十万美国人发生皮肤癌。对于这种疾病的标准治疗方案一般是外科手术或者是放射以除去疾患和小量的周围正常组织。放射的标准剂量是50至60Gy，按约2.0-3.3Gy每份的15至30份供应，以通过放射破坏而根除疾患。外科手术和放射都具有类似的结果。外科手术常常是对于皮肤疾患的选择治疗，因为外科医师可在单次行动中，除去与疾患相邻的和在其下面的组织区域，以保证已经除去整个疾患。然而，如果皮肤疾患位于影响容貌的区域上，在该处疤痕可能形成并且可能影响外观，或者如果疾患的除去会导致可产生可见缺陷的组织的除去，如鼻孔、眼睑或耳垂，由此需要以后的美容外科手术以恢复患者的外貌，则放射一般是胜过外科手术的可选择方案。

另外，在老年或糖尿病患者中，放射常常是用于下肢的优选治疗方法。这些患者常常具有血管功能不全，导致延迟愈合和术后感染。此外，挑选皮肤癌照射的患者具有非侵入治疗选项。

一般地，对于皮肤癌寻求放射治疗的患者在治癌中心中通过使用如下被照射：1)来自电子直线加速器的电子束，该电子直线加速器能够产生多x射线以及多电子能量；或者2)x射线(常常在50至300kev的能级上)，这些x射线由常电压或表面x射线设备产生。两种类型的设备都要求患者在屏蔽室内被照射。尽管两种模态都可以用于皮肤癌的照射，但多数临床医师感觉，电子束保证较均匀的剂量分布和对于下置结构的较小损害，并因此是用于皮肤癌照射用途的优选模态。

电子束放射的另一种熟知使用是在侵入癌的治疗中。这样的癌包括在头部中的颈部结和颈部癌。另外，电子束放射可以用作乳腺癌治疗的帮助。

当皮肤癌或侵入癌要被照射时，放射一般在治癌中心供应。治癌中心是基于医院的或独立式放射医疗设施，该放射医疗设施使用高能x射线或高能电子束放射治疗癌症患者，一般基于门诊患者。在治癌中心处，放射由直线加速器产生，这些直线加速器一般重几吨(常常7至10吨)，并且要求数吨的混凝土屏蔽物以包含杂散放射。因而，治癌中心几乎总是位于医院或设施的底层或地面层。治癌中心治疗a)具有侵入癌的患者、和b)具有表面癌，如皮肤癌的那些患者。

对于皮肤癌的电子照射，典型地要求在6至9MeV的能量下的15至30份电子。对于侵入癌的电子治疗，典型地要求在6至15MeV的能量下的5至20份电子。对于侵入癌，使用的全部电子能量的90％典型地是12MeV或更低。能量控制在皮肤疾患的照射中是重要的，因为入射电子束的能量与放射进入患者体中的透入深度直接相关。用于人类照射的一般接受标准是，将能量控制到至少+/-5％，更希望的是+/-3％。

产生电子的多种当前放射治疗装置具有加速器导向，该导向大体水平地安装(与地板相平行)，并且在加速器导向的出口处使用磁铁，以将射束弯曲到照射平面中，并且为照射选择适当的电子能量。对于这样一种系统的一个例子，见在1991年1月22日发布的美国专利No.4,987,309的图1。在这样的系统中，弯曲磁铁是x射线产生的源，并且产生显著的杂散放射。事实上，在按电子模式操作的常规加速器中，为选择对于照射希望的能量而采用的弯曲磁铁，一般是杂散放射的主要源。在磁铁中的能量限定缝隙产生很多放射，如可调整准直仪那样，这些可调整准直仪限定场尺寸。这些弯曲磁铁系统因而不适于用在未屏蔽或实质未屏蔽环境中。因而，当常规直线加速器用来提供多能量治疗时，要求实质屏蔽的设施。

对于仅按电子模式操作的典型弯曲磁铁系统要求的保护屏蔽的量，已经由某些人估计是等效于围绕系统的一英尺重混凝土(例如，在治疗室的墙壁、地板及天花板中)。如果单元打算产生用于治疗的电子和x射线两者，则有时这样的屏蔽可要求24至60英寸那么大的钢筋混凝土。见例如美国专利No.6,422,748。在不使用弯曲磁铁的某些现有技术加速器设计中，环境杂散放射将实质地减小。然而，在不使用射束防护屏的场合，在治疗之前，近似1至1.5吨的可动屏蔽一般必须定位在患者周围。这种屏蔽1)在患者周围横向放置，以保护房间外的那些人免受散射放射，并且2)放置在治疗台下面，以保护在楼下的那些人。将屏蔽放置成，符合用于放射装置的操作的当前放射辐照标准。

为了在未屏蔽手术室中供应手术中电子束放射治疗(IOERT)，也已经开发了电子直线加速器。这些系统设计成仅按电子模式操作，并且要求很少的辅助屏蔽。一种这样的装置，由Intraop Medical Corporation of Sunnyvale，CA在产品名Mobetron 1000下销售，将适于供当前发明使用。类似的手术中电子束系统和设施在1994年6月14日发布的美国专利No.5,321,271中描述，该专利的全部公开通过参考包括在这里。