[发明专利]用于放射疗法系统的增加的束输出和动态场成形

说明书

本发明的实施例描述了用于通过将电子束聚焦在靶标(例如，钨板)上以产生具有改进的场成形的高产x射线输出来提供放射疗法治疗的系统和方法。采用修改的电子束空间分布来扫描靶标，诸如2D周期性束路径，其与典型的紧凑型束空间分布相比有利地降低了x射线靶标温度。因此，在不牺牲x射线靶标寿命期限的情况下，x射线靶标可以产生高产输出。与现有技术相比，2D周期性束路径的使用允许更冷的靶标功能机制，使得可以在短时间内施加更多剂量。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年11月16日递交的名称为“INCREASED BEAM OUTPUT ANDDYNAMIC FIELD SHAPING(增加的束输出和动态场成形)”的美国临时专利申请号62/587,331的优先权，其通过引用并入于此。

技术领域

本发明的实施例总体上涉及放射疗法领域。更具体地，本发明的实施例涉及用于增加放射疗法系统的束输出和对其进行成形的技术。

背景技术

放射疗法治疗的基本目标是在最小化健康组织中吸收的辐射量的同时照射靶标体积。对电子束进行成形是最小化健康组织和关键结构中吸收的剂量的重要方式。传统的准直器钳口被用于对矩形治疗区域进行成形。但是，由于治疗体积通常不是矩形的，因此需要附加的成形。在线性加速器上，铅块或单独制造的塞罗本德 (Cerrobend)块附接到标准准直系统下的治疗头上。另一选项是使用多叶准直器(MLC)。多叶准直器正成为线性加速器上用于x射线束成形的主要工具。在放射疗法治疗的准备和执行中，这是一种简单且有用的系统。

多叶准直器是可靠的，因为多叶准直器的制造方为其精度、控制和可靠性开发了各种机制，并减少了通过叶以及叶之间的辐射的泄漏和传输。如今，已知多叶准直器是一种非常有用的用于简单的场成形的临床系统，但是在动态放射疗法中，随着叶在照射过程中移动，其使用变得越来越重要。这支持在被治疗的体积的任何部分上的精确剂量递送。体积调制的弧形疗法(VMAT)，一种未来的疗法，是基于MLC的动态使用。

使用MLC作为场成形设备的问题在于，它们相对较慢地改变形状，并且因此相对较慢地改变患者的场形状，例如治疗体积。提供一种具有更快的场成形响应时间的系统将是有利的，这可能会减少对患者的总体治疗时间。

此外，采用MLC设备的辐射治疗系统通常使用聚焦的电子束，其被引导到钨靶标以生成x射线。聚焦的电子束会在靶标上产生必须被消散和管理的大量热量。这通常意味着必须降低入射电子束功率/剂量率，使得可以延长靶标的寿命。提供一种可以供应更高剂量率同时仍保持钨靶标的延长寿命的辐射治疗系统将是有利的。

发明内容

本发明的实施例描述了用于通过将电子束聚焦在靶标(例如，钨板)上以产生具有改进的场成形的高产x射线输出来提供放射疗法治疗的系统和方法。采用修改的电子束空间分布来扫描靶标，例如在二维(2D)周期性路径中，其与典型的紧凑型束空间分布相比有利地降低了x射线靶标温度。因此，在不牺牲x射线靶标寿命期限的情况下，x射线靶标可以产生高产输出。与现有技术相比，2D 周期性束路径的使用允许更冷的靶标功能机制，使得可以在短时间内施加更多剂量。

除了减少靶标上的热量问题之外，靶标上的环形束分布产生x 射线场，可以被用来向患者提供定制的剂量施加，其中剂量施加可以比通过使用多叶准直器来提供的或可能的更快地改变形状和剂量分布。因此，本发明的实施例以更快的持续时间，例如减少的治疗时间来提供放射疗法。应当理解，多叶准直器(和块)可以与经由本发明的环形束分布所生成的x射线场结合使用，以进一步对患者的剂量施加进行成形。