[发明专利]具有校准井的机械IORT X射线放射系统

说明书

X射线输送系统包括便携式基座单元，机械臂的第一端安装到该便携式基座单元。X射线治疗头设置在机械臂的第二端上。X射线治疗头包括X射线组件，该X射线组件配置为产生X射线波长范围内的治疗性放射。校准井设置在便携式基座单元中的预定位置处。校准井包括可以容纳X射线治疗头的凹槽，并且具有至少一个端口，机械臂可以通过该端口将X射线治疗头插入，用于校准操作。校准井包括多个X射线放射传感元件，这些X射线放射传感元件设置在围绕校准井的周边分布的位置处。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年8月29日提交的美国临时专利申请62/551,417的权益。

技术领域

本发明的装置涉及放射治疗，并且更具体地涉及用于术中放射治疗的系统和方法。

背景技术

癌症手术可涉及切除癌肿瘤和肿瘤周围的一些正常组织。例如，乳房保留手术(BCS)是一种癌症手术，其中在手术期间去除癌性肿块和周围乳房组织的一部分(与整个乳房相对)。手术后通常进行中等剂量的放射治疗，该治疗旨在从肿瘤床(癌性肿瘤周围的血管和基质组织)根除任何痕量的癌性组织。放疗技术可涉及使用称为外束放射治疗(external beam radiotherapy,EBRT)的技术的外部输送的放射剂量。但是传统的EBRT会增加错过预期目标体积的风险。为了解决这个问题，有时使用术中放射治疗(intraoperative radiotherapy,IORT)。IORT涉及在切除手术期间肿瘤床被暴露并且可接近时将治疗水平的放射应用于该区域。IORT的好处在于它可以将高剂量的放射精确地输送到目标区域，同时最低限度地暴露于周围组织。IORT还避免了与手术切除癌性组织和EBRT之间的时间相关的常见延迟。

当IORT合适时，外科医生将移除癌性肿瘤，之后放射肿瘤学家将放射施加器或治疗头定位在患者体内肿瘤先前所在的区域中。这种治疗头可以在从中除去了癌性肿瘤的肿瘤腔内产生低能X射线。

发明内容

IORT X射线输送系统包括便携式基座单元。机械臂的第一端安装到基座单元，并且X射线治疗头设置在机械臂的远离第一端的第二端上。X射线治疗头包括至少一个X射线组件，该X射线组件配置成产生X射线波长范围内的治疗性放射。校准井(calibrationwell)设置在便携式基座单元中的预定位置处。校准井包括可以接收X射线治疗头的凹槽。校准井具有至少一个端口，机械臂可以通过该端口将X射线治疗头插入，用于校准操作。校准井包括多个X射线放射感测元件(XRSE)，它们设置在围绕校准井的外围分布的位置处。

IORT X射线输送系统还包括控制系统。该控制系统配置为执行至少一个校准过程，该校准过程涉及定位操作，其中机械臂由该控制系统控制，以通过该端口插入X射线治疗头，使得X射线治疗头设置在校准井内的预定校准位置处。该控制系统还配置为在X射线治疗头设置在预定校准位置处期间控制X射线组件以产生具有束图案的X射线发射。该控制系统响应于从XRSE接收到的感测数据，确定由X射线治疗头产生的X射线放射的测量强度和测量束图案中的至少一个，作为X射线发射的结果。

该控制系统将测量强度和测量束图案中的至少一个分别与指定的强度值和指定的束图案进行比较。该控制系统配置为响应于该比较而修改IORT X射线输送系统的至少一个操作参数。根据一个方面，该操作参数是输送治疗剂量的X射线放射的治疗时间的持续时间。根据另一方面，该操作参数是束控制参数，所述束控制参数确定束图案的图案或形状。

在其他情况下，该操作参数可包括机械臂控制参数。例如，这种控制参数可以确定当施加治疗剂量的X射线放射时使用的X射线治疗头的静态位置。该操作参数也可以是运动控制参数，该运动控制参数限定在施加治疗剂量的X射线放射时进行的机械臂的动态运动。在这种情况下，动态运动可以是使治疗头输送到肿瘤床表面的X射线剂量的变化最小化的运动。