[发明专利]治疗部位强度调制的最优化方法和系统

说明书

本发明涉及一种射线发送方法和装置，尤其是涉及一种确定放射治疗的有效过程的系统和方法。

众所周知，射线发射装置是用做诸如治疗患者的放射治疗装置。放射治疗装置通常包括桥架(gantry)，在治疗处理过程中它可以绕旋转的水平轴旋转。在桥架中设置有产生用于治疗的高能射线束的线性加速器，这种高能射线束可以是电子射线或者光子束(X射线)。在治疗中，此射线束对准位于桥架旋转的等角点的患者的治疗区域。

为了控制向目标发射的射线，在放射源与目标之间的射线轨迹中通常设置射线束屏蔽装置，例如平板装置和/或准直器。平板装置的一个例子是可以用来限定射线束的通孔的一组四块板。射线束屏蔽装置在目标上限定待以预定量的射线辐照的治疗部位。准直器是包括多个叶片(如5个叶片)的射线束屏蔽装置。这些叶片定位成使射线束准确地指向待放射治疗的部位。在这些叶片提供准确方向的同时，还可泄漏少量不需要的射线。此泄漏发生于叶片之间。

由放射治疗装置发送的射线由肿瘤学家规定及认可。但是，在正常情况下，放射设备的实际操作是由治疗师来进行的。当治疗师执行由肿瘤学家规定的放射治疗的实际操作时，射线发射装置被编程而进行具体的治疗。当对治疗编程时，治疗师必须考虑实际的射线输出，并必须根据平板装置区通孔把发送剂量调节至目标的靶深度，以达到规定的放射治疗。可以根据已知的计算来做此种调节，但是通常治疗师必须手动调节，而这会导致误差。在放射治疗方面，计算错误会导致剂量过低而无效，或者过高而产生危险，大的误差(如小数点的错位)会导致死亡。

因此，本发明的目的在于提供一种有效和准确地实施放射治疗的方法和相应系统。同时，还提供有一种可减小放射治疗时间和降低射线泄漏的系统。

根据本发明，控制从放射源发送至目标的射线输出。本发明从限定在目标上辐照的治疗部位开始。该治疗部位分为多段。每段具有确定的参数。每段按如下方式单独地进行放射治疗：(1)在放射源与目标之间限定通孔；(2)产生射线束。通孔位于这些段其中之一的上方。此通孔可把射线束限定到该段的确定参数。射线束具有从放射源至目标的基本无损耗的束通路。此射线束用来辐照各段之一。对每段进行这种治疗，直至要治疗的部位被辐照。

图1是包括根据本发明构成的治疗控制台的放射治疗装置的示意图。

图2是更详细地表示放射治疗装置各部分和治疗单元各部分的框图。

图3是待放射治疗部位的三维示意图。

图4是待放射治疗部位的另一个三维示意图。

图5是本发明的处理流程图。

图6是段最优化的处理流程图。    

图7A-C是用于各段最优化处理的矩阵。

以下主要参照一种系统说明本发明，该系统用于把X射线辐射发送至患者身上的待治疗部位，并利用位于来自放射源的束通路中的至少一个可动平板或夹板来限定该治疗部位。本发明可以用于控制任何类型能量的例如电子(非X射线)发送至任何类型的目标(不仅仅是病人)，只要发送至该治疗部位的能量剂量可以检测或测算。

图1示出了普通类型的放射治疗装置2，其中采用了平板4、在机壳9内的控制单元和治疗单元100。放射治疗装置2包括桥架6，在治疗过程中它能绕旋转的水平轴8旋转。平板4固定在桥架6的凸块(如辅助夹具)上。为了产生治疗所需的高能射线，在桥架6上安装了线性加速器。从线性加速器和桥架6发射的射线束的轴指定为10。电子、光子或任何可检测到射线均可以用于治疗。在治疗过程中，射线束对准目标13(如待治疗的患者，该患者位于桥架旋转的等角点)的待治疗部位12。桥架6的旋转轴8、目标上待治疗区域的旋转轴14和束轴10最好都相交于等角点。

被辐照的患者的区域通称为治疗部位。在监视单元(MU)中规定用于治疗部位的射线量。平板4基本上不透过发送的射线。它们安装在放射源与患者之间，把射线束适当地限定为治疗部位的形状。人体的部位(如健康的细胞组织)因而受到尽可能小的辐射，最好一点也不受到辐射。在本发明的优选实施例中，桥架可以旋转，从而可以形成不同的射线束角和射线分布，而不必移动患者。根据本发明此特征是必须的。本发明还可按恒定的射线发送率和固定角度的射线束(不可旋转的桥架)来使用。