[发明专利]波纹滤波器单元、放射治疗装置和计算机系统

说明书

波纹滤波器单元包括基本相同的第一波纹滤波器和第二波纹滤波器，所述第一波纹滤波器和所述第二波纹滤波器被布置成使得它们在射束中彼此重叠，具有基本相同的取向并且相对于彼此可移动，从而动态地改变滤波器的特性。依此方式，能够改变波纹滤波器单元的调制特性。

技术领域

本发明涉及用于在放射疗法治疗中使用的波纹滤波器单元和用于使用这种波纹滤波器单元的放射疗法治疗计划规划的方法，并且涉及用于放射疗法治疗计划规划和递送的计算机程序产品和装置。

背景技术

在笔形射束扫描中，诸如质子的带电粒子束被连续地导向患者体内的多个束斑，这些束斑覆盖要治疗的体积。所述粒子将沿着它们在患者体内的路径沉积它们的能量。

每个粒子将在其路径的末端沉积其大部分能量，这被称为布拉格峰(Braggpeak)。患者体内布拉格峰位置的深度取决于粒子的初始能量。为了覆盖患者中的期望体积，定义了不同的能量层，以使得特定能量层的粒子将其能量沉积在患者中的特定深度处。能量层被选择的方式是使得所述布拉格峰将分布在待治疗的体积上。

不同能量层的布拉格峰必须在一定级别上重叠，以在整个体积上实现足够的剂量均匀性。因此，能量层的数量必须足够高，以避免在射束方向中所述布拉格峰的间距太大。同时，由于从一个能量层到另一个能量层的改变需要时间，因而使得治疗时间更长，因此期望限制能量层的数量。通常，改变能量层可花费大约两秒。

已经提出了通过在射束中引入波纹滤波器来使每个布拉格峰更宽。波纹滤波器是具有精细间隔的脊和谷的图案的板(slab)。在所述脊和谷之间的空间间隔与质子的横向扩展相比较小，因此所述滤波器有效地导致布拉格峰变宽。通常的间距为1-6mm。这意味着每个能量层将覆盖患者中的更大的深度范围，使得能量层的数量可以减少。对于具有较低能量的能量层，布拉格峰较窄。这意味着对于较低能量层，加宽布拉格峰的积极效果将更大。在治疗递送期间，诊所通常根据要覆盖的近端-远端范围使用一个或两个不同的波纹滤波器。通常手动地将一个波纹滤波器插入到射束中。它可以在整个治疗期间保持，或者手动插入或改变为在能量层之间的另一个波纹滤波器，这花费时间。

EP2241350公开了这种波纹滤波器，用于扩展粒子束的粒子能量分布，提出创建包括两个波纹滤波器的波纹滤波器结构，所述两个波纹滤波器在辐射方向上可移除地串联布置并且相对于彼此以90°的角度布置。这使得能够通过插入所述滤波器中的一个或另一个、两个滤波器都不插入或两者都插入来实现用于修改能量分布的四个分立的替代方案。

发明内容

本发明的目的是最小化放射治疗的递送时间，同时保持计划质量。

本发明提出了一种用于扩展粒子束的粒子能量分布的波纹滤波器单元，包括在射束路径中串联布置的、基本上具有相同取向的第一波纹滤波器和第二波纹滤波器。所述第一波纹滤波器和所述第二波纹滤波器以这样的方式相对于彼此可移动，即借助于第一波纹滤波器和第二波纹滤波器的相对位置动态地改变所述波纹滤波器单元的滤波器特性。所述第一波纹滤波器和所述第二波纹滤波器中的每一个在射束穿过它们时将影响所述射束，并且所述射束的粒子将以不同的方式受到影响，使得它们将根据所述波纹滤波器的相对位置而损失不同量的能量。特别地，所述粒子的能量将被减少不同的量，这取决于它们撞击所述波纹滤波器单元的位置。对于某些相对位置，所述粒子将在所述波纹滤波器单元上的所有位置中以基本相同的方式受到影响，这意味着布拉格峰将不会变宽。对于其它相对位置，所述粒子将以不同方式受到影响，使得它们将损失不同量的能量，这将导致布拉格峰变宽。