專利名稱：用于執(zhí)行和驗證治療的裝置以及所屬的計算機(jī)程序和控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于執(zhí)行和驗證治療照射的裝置，其具有高能的射線的輻射源和在照射設(shè)備的臺架上的用于調(diào)制高能的射線的裝置，其中為了進(jìn)行驗證，根據(jù)目標(biāo)體積，這樣相對于高能的射線的輻射源來布置倫琴射線的輻射源，使得以上兩種射線的方向基本上相反，根據(jù)倫琴射線的方向?qū)⒂糜跈z測倫琴射線的工具布置在目標(biāo)體積之后，以及根據(jù)高能的射線的方向?qū)⒂糜跈z測該射線的工具布置在目標(biāo)體積的前面。本發(fā)明此外還涉及用于驅(qū)動該裝置的計算機(jī)程序和控制方法。
在US 5233990中公開了這種裝置。在這種裝置中規(guī)定治療射線和倫琴射線被映像到作為屏幕而構(gòu)成的工具上，由此可以比較由屏蔽部件產(chǎn)生的治療射線的邊界是否與同樣被映像的目標(biāo)體積的X光圖像一致。在該文獻(xiàn)中同樣公開了用于控制這種裝置的相應(yīng)方法，并且提到了使用計算機(jī)程序的可能性。然而，利用該裝置只能比較治療射線的外部輪廓和目標(biāo)體積的外部輪廓。不能進(jìn)行空間檢測、應(yīng)受不同強(qiáng)度照射的區(qū)域的應(yīng)用強(qiáng)度檢測以及照射區(qū)域的人體結(jié)構(gòu)檢測。然而如果具有較低對比度的組織、例如腫瘤和危險器官互相靠得很近，并因此需要對應(yīng)用與目標(biāo)體積的位置和人體結(jié)構(gòu)的一致性進(jìn)行精確地監(jiān)控以及對目標(biāo)體積關(guān)鍵的周圍環(huán)境進(jìn)行監(jiān)控，則強(qiáng)度和區(qū)域正好是重要的信息。
因此，本發(fā)明所基于的任務(wù)是，使照射治療可供使用，尤其在鄰接危險器官時，該照射治療除了可驗證治療射線的輪廓外，還可以準(zhǔn)確地驗證不同照射強(qiáng)度的區(qū)域以及目標(biāo)體積及其周圍環(huán)境的總的三維解剖結(jié)構(gòu)。
關(guān)于文章開頭提到的那種裝置，按照本發(fā)明，該任務(wù)通過以下方式來解決，即構(gòu)造用于對高能的射線的不同照射劑量的區(qū)域進(jìn)行檢測的工具，控制器與用于檢測射線的工具、用于調(diào)制高能的射線的裝置、用于調(diào)整病床位置的驅(qū)動裝置以及輻射源相連接，該控制器可以裝載治療計劃并且被這樣布置，使得該控制器用以下方式控制臺架和上述元件，即
a)在應(yīng)用高能的射線之前，利用倫琴射線通過以下方式對在目標(biāo)體積范圍內(nèi)病人的解剖結(jié)構(gòu)和位置進(jìn)行空間檢測，即將來自不同方向的倫琴射線對準(zhǔn)到該目標(biāo)體積范圍，b)將檢測到的病人的解剖結(jié)構(gòu)和位置與治療計劃進(jìn)行比較，必要時修正病人位置和/或治療計劃，c)應(yīng)用來自第一方向的高能的射線，在此在該射線的形狀和不同照射劑量的范圍方面對該射線進(jìn)行檢測，d)在高能的射線的發(fā)射間歇中，利用倫琴射線對目標(biāo)體積的至少一個子域和最近的周圍環(huán)境進(jìn)行檢測，e)比較倫琴吸收和所檢測到的被應(yīng)用的高能的射線，必要時修正治療計劃，f)重復(fù)步驟c)、d)和e)，直到實現(xiàn)治療計劃為第一照射方向所預(yù)定的應(yīng)用，g)對于在治療計劃中規(guī)定的所以照射方向，重復(fù)步驟c)至f)。
這樣構(gòu)造按照本發(fā)明的計算機(jī)程序，使得該計算機(jī)程序能夠控制用于執(zhí)行上述功能的裝置。該計算機(jī)程序可以存儲在被固定安裝的控制器存儲器上，或者可以借助于數(shù)據(jù)載體或在線地供控制器使用。控制方法以相同的方式被用于本發(fā)明裝置的工作過程。關(guān)于特征，參見權(quán)利要求12和19。
通過本發(fā)明裝置以及按照本發(fā)明的計算機(jī)程序以及控制方法，可以把治療計劃作為執(zhí)行和驗證治療照射的基礎(chǔ)，該治療計劃已確定了三維空間內(nèi)的應(yīng)用。
在第一個步驟中，利用倫琴射線檢測病人是否根據(jù)該三維計劃被定位，其中通過利用來自不同方向的倫琴射線的檢測，可以在三維區(qū)域內(nèi)檢測、驗證和修正病人的位置和目前的解剖結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，在偏差很大時，為了進(jìn)行這樣的修正，也可以在稍后的時間點上重新開始治療。
在應(yīng)用的后續(xù)步驟中，利用高能的射線的發(fā)射間歇，以便驗證上述情況并且不斷地進(jìn)行修正和驗證，因為該射線是脈沖形式的，所以通?？偞嬖谶@樣的發(fā)射間歇，該驗證可以在較短的時間內(nèi)進(jìn)行，因此可以考慮到短時間內(nèi)的人體結(jié)構(gòu)的自身變化、例如由心跳和呼吸或肌肉繃緊引起的變化。對于治療射線的每個應(yīng)用方向?qū)⒍啻芜M(jìn)行這樣的驗證，因此可以盡可能地避免錯誤照射。
對于該驗證，本發(fā)明規(guī)定在治療射線的發(fā)射間歇中，利用倫琴射線檢測目標(biāo)體積的至少一個子域和最近的周圍環(huán)境。為了可以盡可能及時地進(jìn)行修正、即盡可能在該間歇之后的應(yīng)用前進(jìn)行修正，可以只檢測、驗證和修正關(guān)鍵的區(qū)域。這些關(guān)鍵的區(qū)域例如可以是鄰接危險區(qū)域、例如脊髓的腫瘤邊緣。于是必須特別謹(jǐn)慎并且精確地驗證和修正腫瘤邊緣區(qū)域和脊髓的邊緣區(qū)域。
同樣在三維空間內(nèi)，尤其還檢測目標(biāo)體積的不同區(qū)域的不同照射劑量，并且同樣地借助于具有當(dāng)前位置和解剖結(jié)構(gòu)的治療計劃進(jìn)行比較，必要時進(jìn)行修正。在該驗證中，同樣可以將圍繞目標(biāo)體積的區(qū)域與治療計劃進(jìn)行比較，并持續(xù)地將該區(qū)域考慮用于驗證和修正。尤其必須觀察整個照射體積，該照射體積是由射線滲透的整個組織。即使在該組織處也必須這樣考慮到危險器官，使得其保持在確定的照射劑量之下。如果在攸關(guān)生命的器官附近進(jìn)行照射，則照射劑量和周圍環(huán)境監(jiān)控就特別重要，攸關(guān)生命的器官的輻射傷害必須限制在最小值。
對于本發(fā)明來說，重要的是根據(jù)在第一個步驟中檢測到的三維情況進(jìn)行驗證和修正，由此獲得比在進(jìn)行純二維比較時大得多的精確度，該二維比較是文章開頭提到的現(xiàn)有技術(shù)所建議的。
以下的擴(kuò)展方案涉及本發(fā)明裝置以及用于驅(qū)動該裝置的計算機(jī)程序和控制方法。
優(yōu)選地這樣構(gòu)進(jìn)該裝置，使得持續(xù)的驗證以及時地對目標(biāo)體積區(qū)域進(jìn)行三維檢測為基礎(chǔ)?！凹皶r地”意味著不僅在應(yīng)用之前而且在應(yīng)用時對目標(biāo)體積區(qū)域進(jìn)行三維檢測。這通過以下方式來實現(xiàn)，即在高能的射線的發(fā)射間歇中，將倫琴射線對準(zhǔn)目標(biāo)體積的至少一個子域和其最近的周圍環(huán)境，以便通過從不同方向檢測到的數(shù)據(jù)還對上述檢測范圍進(jìn)行三維檢測并且及時地考慮用于驗證，該倫琴射線來自不同方向，然而位于如此小的范圍內(nèi)，以致該倫琴射線基本上還是與高能的射線的射線方向相反。
可以用不同的方式確定以及在技術(shù)上實現(xiàn)不同的方向。一種建議規(guī)定這樣構(gòu)造倫琴射線的輻射源，使得其在一個平面內(nèi)進(jìn)行圓周運動，該平面被布置成圍繞一個穿過目標(biāo)體積而通向高能的射線的輻射源的軸。為了能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的處理，需要相應(yīng)的控制方法和計算機(jī)程序，該計算機(jī)程序被構(gòu)造用于分析倫琴吸收的數(shù)據(jù)。圓周運動可以借助于相應(yīng)的機(jī)械裝置、例如借助于旋轉(zhuǎn)盤來實現(xiàn)。
如上所述，特別重要的是，在驗證和修正高能的射線的調(diào)制時考慮危險器官的形狀和位置。因此，可以用相應(yīng)的方式來構(gòu)造控制器、用于進(jìn)行控制的方法和計算機(jī)程序。與已公開的裝置和方法相比，本發(fā)明正好在這方面具有特別大的優(yōu)點，因為空間檢測和驗證明顯降低由于位置和解剖結(jié)構(gòu)的變化而產(chǎn)生大的損害的危險。為了能夠在最短的時間內(nèi)在考慮三維瞬時吸收的情況下進(jìn)行上述驗證，建議在高能的射線的發(fā)射間歇中，由倫琴射線來檢測目標(biāo)體積的子域和鄰接的危險器官區(qū)域，并且及時地將其考慮用于驗證。由此將待處理的數(shù)據(jù)限制于關(guān)鍵的區(qū)域，因此明顯地降低了待處理的數(shù)據(jù)，并且仍然在取決于該數(shù)據(jù)的區(qū)域處在三維空間內(nèi)進(jìn)行持續(xù)的精確的驗證。
合理地是，完成關(guān)于優(yōu)選地在三維空間內(nèi)的所應(yīng)用的射線的詳細(xì)報告，和/或為所執(zhí)行的射線的應(yīng)用而完成關(guān)于修正所述治療的詳細(xì)報告。
上述特征可作為裝置、作為計算機(jī)程序或作為控制方法實現(xiàn)。當(dāng)然，即使計算機(jī)程序是優(yōu)選的實施方式，計算機(jī)程序也只是用以下方式存儲的機(jī)器控制序列之一，即該機(jī)器控制序列可以由控制器機(jī)械地執(zhí)行。該機(jī)器控制序列也可以作為硬件或以其他可機(jī)械地執(zhí)行的形式而存儲。
在設(shè)備方面，建議作為有利的改進(jìn)方案的是將兩個工具、即用于檢測高能的射線的工具和用于檢測倫琴射線的工具構(gòu)造為一個工具。用這種方式節(jié)省了一個檢測工具，這降低了設(shè)備技術(shù)費用。還簡化了這兩種檢測的分配。在此，例如通過在表面上直接檢測倫琴射線并且在治療射線透射過該工具時檢測該治療射線，使單個檢測元件也可用于兩種射線的檢測。該工具必須由不會因貫穿的治療射線而損壞的材料組成。例如該工具可以是光電二極管的陣列，其中光電二極管由非晶材料、例如非晶硅或非晶硒組成。在這些材料中不會產(chǎn)生晶格結(jié)構(gòu)的損壞。此外應(yīng)將光電二極管布置在一個外殼中，該外殼只造成少量的高能的射線的衰減，而且如此使得應(yīng)用不具有對于治療來說重要的差值。例如可以將光電二極管布置在塑料外殼中，因此將產(chǎn)生微不足道的射線衰減或散射。
下面根據(jù)附圖來詳細(xì)講述本發(fā)明。其中
圖1示出了本發(fā)明裝置的一個實施例的原理圖，圖2示出了應(yīng)用中的本發(fā)明裝置，以及圖3示出了最優(yōu)化照射的原理，按照本發(fā)明應(yīng)對該照射進(jìn)行驗證。
圖1示出了本發(fā)明裝置的一個實施例的發(fā)明原理。高能的射線1由輻射源11產(chǎn)生，并且根據(jù)治療計劃由用于調(diào)制射線的裝置2、例如多葉瞄準(zhǔn)儀進(jìn)行調(diào)制，并對準(zhǔn)目標(biāo)體積3。通常該目標(biāo)體積是病人21的腫瘤，該病人躺在病床19上進(jìn)行治療。按照本發(fā)明，在用于調(diào)制射線的裝置2和病人21之間，在光路9中布置一個用于對高能的被調(diào)制的射線1在其形狀方面以及在不同照射劑量的區(qū)域16、16′、16″(參見圖3)方面進(jìn)行檢測的工具8，因此通過用于調(diào)制射線的裝置2可以檢測并監(jiān)控形狀構(gòu)成和強(qiáng)度修正。如果射線1的調(diào)制與其理論值偏離，則可以關(guān)斷或進(jìn)行修正。
與高能的射線1的輻射源11相對地布置一個倫琴射線4的輻射源10。這樣實現(xiàn)該布置，使得產(chǎn)生光路9，其中倫琴射線4的方向5與高能的射線1的方向6基本上相反。該倫琴射線4用于利用上面已經(jīng)描述的方法來檢測目標(biāo)體積3和病人21的解剖結(jié)構(gòu)和位置。為了檢測倫琴射線4，在其穿過病人12之后布置一個工具12。然而，合理地是，工具8和12被構(gòu)造為一個用于檢測高能的射線1和倫琴射線4的工具13。關(guān)于合理的擴(kuò)展方案，參見上述實施方案。
這樣布置輻射源11和10，使得通過治療射線1檢測目標(biāo)體積3并且通過倫琴射線4檢測目標(biāo)體積3及其周圍環(huán)境，在對治療射線1進(jìn)行調(diào)制時同樣應(yīng)考慮目標(biāo)體積的周圍環(huán)境。由于這個原因，所畫的倫琴射線4比治療射線1擴(kuò)散得寬，其中當(dāng)然也可以形成比所畫的要窄的倫琴射線，也就是說不必檢測整個病人21。
如果設(shè)有檢測工具13，那么必須這樣安排其表面，使得該表面在布置該檢測工具13的位置上檢測成錐狀擴(kuò)散的射線1和4。
合理地按照下列步驟執(zhí)行治療在驗證過程的第一個步驟中，在開始射線治療之前，借助于計算機(jī)斷層掃描系統(tǒng)、即倫琴射線4和工具12或13直接獲得病人21在治療情況下當(dāng)前的計算機(jī)斷層掃描數(shù)據(jù)組。對此可以直接識別出目標(biāo)區(qū)域3中的變化和病人21的方位誤差，因此可以將后面的治療校準(zhǔn)為這些新數(shù)據(jù)。從不同方向7(參見圖3)對目標(biāo)區(qū)域3及其周圍環(huán)境進(jìn)行多次檢測，其中通過臺架14的旋轉(zhuǎn)而在不同位置上獲得方向7?？刂破骺梢岳眠@樣獲得的數(shù)據(jù)完成目標(biāo)體積3及其周圍環(huán)境的三維圖像，并且將該圖像與輸入的預(yù)先制定的三維治療計劃進(jìn)行比較。之后例如可以通過病床19(參見圖2)的位置移動或通過修正治療計劃來修正病人21的位置。
在第二個步驟中，在應(yīng)用治療射線輻射場24期間，測量并詳細(xì)報告治療射線1的輻射場形狀和強(qiáng)度分布。由此并基于當(dāng)前的計算機(jī)斷層掃描數(shù)據(jù)集，可以重建并在線驗證為病人21而使用的射線劑量分布16、16′、16″(參見圖3)。在也許有偏差的情況下，必要時可以中斷射線應(yīng)用或利用相應(yīng)的直接的修正而繼續(xù)該射線應(yīng)用。通過倫琴射線源10和用于檢測射線1和4的工具13的這種布置，在應(yīng)用單個治療射線輻射場24期間，還可以借助于倫琴射線4來監(jiān)控在治療射線輻射場24及其周圍環(huán)境(參見圖3)中的具有較低對比度(軟件對比度)的組織(目標(biāo)體積3，目標(biāo)體積3的須用不同劑量進(jìn)行照射的區(qū)域16、16′、16″和危險器官17)的相對位置，并且可能時，進(jìn)行無延遲的、盡可能同步的修正。
在此，需要持續(xù)地檢測上述情況，按照本發(fā)明，在高能的射線1的發(fā)射間歇中借助于倫琴射線4和工具12或13進(jìn)行檢測，并且該檢測可以直接被考慮用于隨后的應(yīng)用。該檢測還包括在預(yù)先檢測的三維情況中，以便獲得精確的驗證和修正。
特別有利的是，上述持續(xù)進(jìn)行的目標(biāo)體積3的“瞬時吸收”在高能的射線1的發(fā)射間歇期間還檢測三維情況。這可以通過以下方式實現(xiàn)，即在該檢測期間將倫琴射線4從不同方向?qū)?zhǔn)目標(biāo)體積3。作為實施例建議，這樣構(gòu)造倫琴射線11的輻射源10，使得該輻射源可以在一個平面內(nèi)進(jìn)行圓周運動，該平面圍繞一個穿過目標(biāo)體積3而通向高能的射線1的輻射源11的軸28。沒有畫出該圓周運動，因為其很小，因此射線1、4的方向5、6基本上還是相反的。當(dāng)然，之后還必須這樣設(shè)置控制器15(參見圖2)，使得其借助在圓周運動中倫琴吸收的數(shù)據(jù)而完成目標(biāo)體積3區(qū)域的三維圖并考慮用于驗證。
例如通過將倫琴射線4的輻射源10偏心地布置在一個旋轉(zhuǎn)盤上，可以實現(xiàn)用于產(chǎn)生圓周運動的裝置，該圓周運動大多在小范圍內(nèi)進(jìn)行。
上述“瞬時吸收”可以局限于關(guān)鍵的區(qū)域、例如腫瘤鄰接危險器官的區(qū)域。
圖2示出了應(yīng)用中的本發(fā)明裝置。在此，涉及照射設(shè)備18的通常結(jié)構(gòu)，該照射設(shè)備具有治療射線1的輻射源11、病床19和用于調(diào)制射線的裝置2，以便將在醫(yī)學(xué)上有療效的射線這樣對準(zhǔn)目標(biāo)體積3、例如病人21的頭部20，使得最大限度地?fù)p害腫瘤并且最大限度地保護(hù)周圍的組織。為了這個目的，設(shè)有臺架14，其可以在各個側(cè)面繞病人21旋轉(zhuǎn)。臺架14包含治療射線1的輻射源11，其中高能的射線1例如由線性加速器22產(chǎn)生。用已為圖1所描述的方法將倫琴射線4的輻射源10與輻射源11相對地布置在臺架14上。關(guān)于此可參見上面的說明，其中相同的附圖標(biāo)記表示功能相同的部件。
臺架14可以圍繞水平的旋轉(zhuǎn)軸23轉(zhuǎn)動，其中射線1和4對準(zhǔn)目標(biāo)體積3及其周圍環(huán)境。目標(biāo)體積3位于射線1和4的等角點上，其中輻射源11和10以及用于調(diào)制射線的裝置2通過臺架14圍繞軸23的轉(zhuǎn)動而繞病人21旋轉(zhuǎn)。同時可以移動或轉(zhuǎn)動治療臺19，以便將治療射線1的入射精確地調(diào)準(zhǔn)到病人21的目標(biāo)體積3上。因此，也可以這樣修正病人21的位置，使得按照治療計劃定位該病人。
這種臺架的用途在于，目標(biāo)體積3通過不同的照射方向7(參見圖3)得到最大限度的照射，然而最大限度地保護(hù)了周圍組織，因為總是只在短時間內(nèi)提供高能的射線1。此外，經(jīng)常需要使身體的特定區(qū)域、例如脊髓或其他危險器官17盡可能完全不受高能的射線1之害，也就是說通過布置來自不同方向7的治療射線輻射場24(參見圖3)盡最大可能地空出身體的特定區(qū)域。
目標(biāo)體積3的位置和輪廓以及危險器官17或規(guī)定用于不同照射劑量的區(qū)域16、16′、16″的位置由工具13借助于倫琴射線4進(jìn)行如上所述的三維檢測。同時還檢測調(diào)制后的治療射線1的實際狀態(tài)，以及必要時進(jìn)行所述的修正。這樣轉(zhuǎn)化這些數(shù)據(jù)，使得瞄準(zhǔn)儀2構(gòu)成相應(yīng)的瞄準(zhǔn)儀孔徑，其中通過按照本發(fā)明的檢測和驗證，可以利用所期望的射線劑量分布16、16′、16″(參見圖3)來照射目標(biāo)體積3的精確的形狀。在瞄準(zhǔn)儀2的情況下，通過以下方式獲得射線劑量分布16、16′、16″，即從多個方向7應(yīng)用一個或多個具有不同持續(xù)時間的治療射線輻射場24。
為了能夠進(jìn)行所有的調(diào)節(jié)，設(shè)有一個控制器15，其可以是專門構(gòu)造的計算機(jī)或著可以是可普通使用的計算機(jī)。為了接收待處理的數(shù)據(jù)以及為了控制文章開頭提到的方法，控制器15與用于檢測射線1和4的工具8和12或工具13、用于調(diào)制高能的射線1的裝置2、用于調(diào)節(jié)病床19的位置的驅(qū)動裝置以及輻射源10和11、臺架14的驅(qū)動裝置和位置檢測器相連接，并且配備有治療計劃。根據(jù)本發(fā)明的控制方法、例如借助于本發(fā)明的計算機(jī)程序來驅(qū)動該控制器?；谥委熡媱澓蜕鲜龀掷m(xù)的驗證來控制輻射源11和用于調(diào)制射線的裝置2、臺架14，以及必要時還控制病床21。裝置2不僅可以是瞄準(zhǔn)儀，也可以是掃描儀。各個待處理的治療射線輻射場24由瞄準(zhǔn)儀所限定或者通過掃描治療射線1而產(chǎn)生。
圖3示出了腫瘤照射的原理說明，其中對在醫(yī)學(xué)上有療效的來自不同方向7的高能的射線1進(jìn)行應(yīng)用。為了利用已經(jīng)說明的方法以最佳的方式來照射應(yīng)照射的目標(biāo)體積3、例如腫瘤，并且為了盡可能地保護(hù)鄰接的組織，需要為不同照射方向7中的每一個構(gòu)造不同的治療射線輻射場24。為止，裝置2用于調(diào)制射線，該裝置可以被構(gòu)造為瞄準(zhǔn)儀或掃描儀。為了使應(yīng)照射的目標(biāo)體積3獲得必需的劑量但使危險器官17得到保護(hù)，例如可以規(guī)定治療射線輻射場24被構(gòu)成為具有不同照射劑量的單個輻射場26的矩陣25。當(dāng)然也可以考慮其他的可能性、例如連續(xù)的掃描。通過多葉瞄準(zhǔn)儀的葉調(diào)整，可以用幾乎一切可想到的形狀來模仿這種矩陣25，其中通過薄葉來獲得應(yīng)照射的治療射線輻射場24的盡可能精確的模仿。除了所述的之外，還可以在方向7上應(yīng)用多個具有不同持續(xù)時間的不同的治療射線輻射場，以便以最佳的方式獲得具有不同照射劑量的區(qū)域16、16′、16″。在該過程中，用上述方法幾乎同步地進(jìn)行按照本發(fā)明的驗證和修正，也就是說進(jìn)行持續(xù)的驗證，在每次從方向7照射時多次進(jìn)行該驗證。


只是本發(fā)明示例性的說明。還可以考慮由掃描儀代替瞄準(zhǔn)儀來產(chǎn)生治療射線輻射場24。于是，該掃描儀被用作為用于調(diào)制射線的裝置2，以及裝置8或13必須檢測所掃描的治療射線輻射場24，由此可以用相應(yīng)的方法進(jìn)行按照本發(fā)明的驗證以及修正，必要時也可以中斷治療。當(dāng)然，還可以考慮其他使用本發(fā)明基本思想的擴(kuò)展方案。
附圖標(biāo)記列表
1 高能的調(diào)制后的射線(治療射線)2 用于調(diào)制射線的裝置3 目標(biāo)體積4 倫琴射線5 倫琴射線的方向6 高能的射線的方向7 目標(biāo)體積的不同的檢測和照射方向8 用于檢測高能的調(diào)制后的射線的工具9 光路10倫琴射線的輻射源11高能的射線的輻射源12用于檢測倫琴射線的工具13用于檢測高能的射線和倫琴射線的工具14臺架15控制器(計算機(jī))16、16′、16″不同照射劑量的區(qū)域(射線劑量分布)17危險器官(例如脊髓)18照射設(shè)備19病床20頭部21病人22線性加速器23臺架的旋轉(zhuǎn)軸24治療射線輻射場25矩陣26單個輻射場27腦28穿過目標(biāo)體積而延伸至高能的射線的輻射源的軸
權(quán)利要求
1.用于執(zhí)行和驗證治療照射的裝置，其具有高能的射線(1)的輻射源(11)，以及照射設(shè)備臺架(14)上的用于調(diào)制所述高能的射線(1)的裝置(2)，其中為了進(jìn)行驗證，根據(jù)目標(biāo)體積(3)這樣相對于所述高能的射線(1)的輻射源(11)來布置倫琴射線(4)的輻射源(10)，使得所述兩種射線(1、4)的方向(5、6)基本上相反；其中用于檢測所述倫琴射線(4)的工具(12、13)基于所述倫琴射線(4)的方向(5)而被布置在所述目標(biāo)體積(3)的后面，以及用于檢測所述高能的射線(1)的工具(8、13)基于所述射線(1)的方向(5)而被布置在所述目標(biāo)體積(3)的前面，其特征在于，構(gòu)造一個工具(8、13)，其用于檢測所述高能的射線(1)的不同照射劑量的區(qū)域(16、16′、16″)；控制器(15)與用于檢測所述射線(1和4)的工具(8、12或13)、用于調(diào)制所述高能的射線(1)的裝置(2)、用于調(diào)節(jié)病床(19)位置的驅(qū)動裝置以及所述輻射源(10和11)相連接，控制器(15)可裝載治療計劃并且被這樣布置，使得所述控制器用以下方式來控制所述臺架(14)和上述元件(8、12、2、10和11)，即a)在應(yīng)用所述高能的射線(1)之前，利用倫琴射線(4)通過以下方式對在所述目標(biāo)體積(3)范圍內(nèi)的病人(21)的解剖結(jié)構(gòu)和位置進(jìn)行空間檢測，即將來自不同方向(7)的倫琴射線對準(zhǔn)所述范圍，b)將檢測到的所述病人(21)的解剖結(jié)構(gòu)和位置與治療計劃進(jìn)行比較，必要時修正病人位置和/或所述治療計劃，c)應(yīng)用來自第一方向(7)的高能的射線(1)，以及在此在所述射線的形狀和不同照射劑量的區(qū)域(16、16′、16″)方面對所述射線進(jìn)行檢測，d)在所述高能的射線(1)的發(fā)射間歇中，利用所述倫琴射線(4)對所述目標(biāo)體積(3)的至少一個子域和最近的周圍環(huán)境進(jìn)行檢測，e)將倫琴吸收與檢測到的所應(yīng)用的高能的射線(1)進(jìn)行比較，必要時修正所述治療計劃，f)重復(fù)步驟c)、d)和e)，直到實現(xiàn)了由所述治療計劃為所述第一照射方向(7)所預(yù)定的應(yīng)用，g)對于在所述治療計劃中規(guī)定的所有照射方向(7)，重復(fù)步驟c)至f)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，這樣構(gòu)造所述裝置，使得在所述高能的射線(1)的發(fā)射間歇中將所述倫琴射線(4)對準(zhǔn)所述目標(biāo)體積(3)的至少一個子域和其最近的周圍環(huán)境，以便還利用從不同方向檢測到的數(shù)據(jù)對上述檢測范圍進(jìn)行三維檢測并及時地考慮用于驗證，其中所述倫琴射線(4)來自不同方向，然而位于如此小的范圍內(nèi)，以致所述倫琴射線基本上還是與所述高能的射線(1)的射線(1)方向(6)相反。
3.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，這樣構(gòu)造所述倫琴射線(4)的輻射源(10)，使得其在一個平面內(nèi)進(jìn)行圓周運動，所述平面被布置成圍繞一個穿過所述目標(biāo)體積(3)而通向所述高能的射線(1)的輻射源(11)的軸(28)。
4.如權(quán)利要求1、2或3所述的裝置，其特征在于，這樣構(gòu)進(jìn)所述控制器(15)，使得其在驗證和修正所述高能的射線(1)的調(diào)制時考慮到危險器官(17)的形狀和位置。
5.如權(quán)利要求1至4之一所述的裝置，其特征在于，在所述高能的射線(1)的發(fā)射間歇中，可由所述倫琴射線(4)來檢測所述目標(biāo)體積(3)的子域以及危險器官(17)的鄰接區(qū)域，并且可及時地將其考慮用于驗證。
6.如權(quán)利要求1至5之一所述的裝置，其特征在于，所述控制器被構(gòu)造用于完成關(guān)于所應(yīng)用的射線(1)的詳細(xì)報告。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述控制器(15)被構(gòu)造用于完成三維空間內(nèi)的詳細(xì)報告。
8.如權(quán)利要求1至7之一所述的裝置，其特征在于，所述控制器(15)被構(gòu)造用于為所執(zhí)行的所述射線(1)的應(yīng)用而完成關(guān)于修正所述治療計劃的詳細(xì)報告。
9.如權(quán)利要求1至8之一所述的裝置，其特征在于，所述工具(8、12)被構(gòu)造為一個用于檢測所述高能的射線(1)和所述倫琴射線(4)的工具(13)。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其特征在于，所述工具(13)是由非晶材料組成的光電二極管的陣列。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述光電二極管被布置在一個外殼中，所述外殼只造成所述高能的射線(1)少量地衰減。
12.用于控制一種裝置的計算機(jī)程序，所述裝置用于執(zhí)行和驗證借助于高能的、通過用于調(diào)制射線的裝置(2)而調(diào)制的射線(1)的治療照射，其中為了進(jìn)行驗證，用于檢測目標(biāo)體積(3)的倫琴射線(4)基本上在與所述高能的射線(1)的方向(6)相反的方向(5)上對準(zhǔn)所述目標(biāo)體積(3)，并且根據(jù)所述倫琴射線的方向(5)在所述目標(biāo)體積(3)及其映像的后面檢測所述倫琴射線(4)，以及在所述目標(biāo)體積(3)的前面檢測所述高能的射線(1)，其特征在于，這樣構(gòu)造所述計算機(jī)程序，使得其借助于控制器(15)這樣控制所述裝置，使得a)在應(yīng)用所述高能的射線(1)之前，利用倫琴射線(4)通過以下方式對在所述目標(biāo)體積(3)范圍內(nèi)的病人(21)的解剖結(jié)構(gòu)和位置進(jìn)行空間檢測，即將來自不同方向(7)的倫琴射線對準(zhǔn)所述范圍，b)將檢測到的所述病人(21)的解剖結(jié)構(gòu)和位置與治療計劃進(jìn)行比較，必要時修正病人位置和/或所述治療計劃，c)應(yīng)用來自第一方向(7)的高能的射線(1)，以及在此在所述射線的形狀和不同照射劑量的區(qū)域(16、16′、16″)方面對所述射線進(jìn)行檢測，d)在所述高能的射線(1)的發(fā)射間歇中，利用所述倫琴射線(4)對所述目標(biāo)體積(3)的至少一個子域和最近的周圍環(huán)境進(jìn)行檢測，e)將倫琴吸收與檢測到的所應(yīng)用的高能的射線(1)進(jìn)行比較，必要時修正所述治療計劃，f)重復(fù)步驟c)、d)和e)，直到實現(xiàn)了由所述治療計劃為所述第一照射方向(7)所預(yù)定的應(yīng)用，g)對于在所述治療計劃中規(guī)定的所有照射方向(7)，重復(fù)步驟c)至f)。
13.如權(quán)利要求12所述的計算機(jī)程序，其特征在于，所述計算機(jī)程序被構(gòu)造用于控制在所述高能的射線(1)的發(fā)射間歇中來自不同方向的所述倫琴射線(4)，其中所述方向在如此小的范圍內(nèi)移動，以致所述倫琴射線(4)基本上還是與所述高能的射線(1)的射線(1)方向(6)相反，并且對準(zhǔn)所述目標(biāo)體積(3)的至少一個子域及其最近的周圍環(huán)境，以便利用從不同方向檢測到的數(shù)據(jù)還對上述檢測范圍進(jìn)行三維檢測并且及時地考慮用于驗證。
14.如權(quán)利要求12或13所述的計算機(jī)程序，其特征在于，通過以下方式獲得所述數(shù)據(jù)，即所述倫琴射線(4)的輻射源(10)在一個平面內(nèi)進(jìn)行圓周運動，所述平面被布置成圍繞一個穿過所述目標(biāo)體積(3)而通向所述高能的射線(1)的輻射源(11)的軸(28)。
15.如權(quán)利要求12、13或14所述的計算機(jī)程序，其特征在于，這樣構(gòu)造所述計算機(jī)程序，使得在驗證和修正所述高能的射線(1)的調(diào)制時考慮到危險器官(17)的形狀和位置。
16.如權(quán)利要求12至15之一所述的計算機(jī)程序，其特征在于，在所述高能的射線(1)的發(fā)射間歇中，可由所述倫琴射線(4)來檢測所述目標(biāo)體積(3)的子域以及危險器官(17)的鄰接區(qū)域，并且可及時地將其考慮用于驗證。
17.如權(quán)利要求12至16之一所述的計算機(jī)程序，其特征在于，所述計算機(jī)程序被構(gòu)造用于完成關(guān)于所應(yīng)用的射線(1)的詳細(xì)報告。
18.如權(quán)利要求12至17之一所述的計算機(jī)程序，其特征在于，所述計算機(jī)程序被構(gòu)造用于為所執(zhí)行的所述射線(1)的應(yīng)用而完成關(guān)于修正所述治療計劃的詳細(xì)報告。
19.用于驅(qū)動一種裝置的控制方法，所述裝置用于執(zhí)行和驗證借助于高能的、通過用于調(diào)制射線的裝置(2)而調(diào)制的射線(1)的治療照射，其中為了進(jìn)行驗證，用于檢測目標(biāo)體積(3)的倫琴射線(4)基本上在與所述高能的射線(1)的方向(6)相反的方向(5)上對準(zhǔn)所述目標(biāo)體積(3)，并且根據(jù)所述倫琴射線的方向(5)在所述目標(biāo)體積(3)及其映像的后面檢測所述倫琴射線(4)，以及在所述目標(biāo)體積(3)的前面檢測所述高能的射線(1)，其特征在于下列控制方法步驟a)在應(yīng)用所述高能的射線(1)之前，利用倫琴射線(4)通過以下方式對在所述目標(biāo)體積(3)范圍內(nèi)的病人(21)的解剖結(jié)構(gòu)和位置進(jìn)行空間檢測，即將來自不同方向(7)的倫琴射線對準(zhǔn)所述范圍，b)將檢測到的所述病人(21)的解剖結(jié)構(gòu)和位置與治療計劃進(jìn)行比較，必要時修正病人位置和/或所述治療計劃，c)應(yīng)用來自第一方向(7)的高能的射線(1)，以及在此在所述射線的形狀和不同照射劑量的區(qū)域(16、16′、16″)方面對所述射線進(jìn)行檢測，d)在所述高能的射線(1)的發(fā)射間歇中，利用所述倫琴射線(4)對所述目標(biāo)體積(3)的至少一個子域及其最近的周圍環(huán)境進(jìn)行檢測，e)將倫琴吸收與檢測到的所應(yīng)用的高能的射線(1)進(jìn)行比較，必要時修正所述治療計劃，f)重復(fù)步驟c)、d)和e)，直到實現(xiàn)了由所述治療計劃為所述第一照射方向(7)所預(yù)定的應(yīng)用，g)對于在所述治療計劃中規(guī)定的所有照射方向(7)，重復(fù)步驟c)至f)。
20.如權(quán)利要求19所述的控制方法，其特征在于，在所述高能的射線(1)的發(fā)射間歇中，將所述倫琴射線(4)對準(zhǔn)所述目標(biāo)體積(3)的至少一個子域及其最近的周圍環(huán)境，以便利用從不同方向檢測到的數(shù)據(jù)還對上述檢測范圍進(jìn)行三維檢測并且及時地考慮用于驗證，其中所述倫琴射線來自不同方向，然而位于如此小的范圍內(nèi)，以致所述倫琴射線(4)基本上還是與所述高能的射線(1)的射線(1)方向(6)相反。
21.如權(quán)利要求20所述的控制方法，其特征在于，通過以下方式獲得所述數(shù)據(jù)，即所述倫琴射線(4)的輻射源(10)在一個平面內(nèi)進(jìn)行圓周運動，所述平面被布置成圍繞一個穿過所述目標(biāo)體積(3)而通向所述高能的射線(1)的輻射源(11)的軸(28)。
22.如權(quán)利要求19、20或21所述的控制方法，其特征在于，在驗證和修正所述高能的射線(1)的調(diào)制時考慮到危險器官(17)的形狀和位置。
23.如權(quán)利要求19至22之一所述的控制方法，其特征在于，在所述高能的射線(1)的發(fā)射間歇中，可由所述倫琴射線(4)來檢測所述目標(biāo)體積(3)的子域以及危險器官(17)的鄰接區(qū)域，并且可及時地將其考慮用于驗證。
24.如權(quán)利要求19至23之一所述的控制方法，其特征在于，完成關(guān)于所應(yīng)用的射線(1)的詳細(xì)報告。
25.如權(quán)利要求19至24之一所述的控制方法，其特征在于，為所執(zhí)行的所述射線(1)的應(yīng)用而完成關(guān)于修正所述治療計劃的詳細(xì)報告。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于執(zhí)行和驗證治療照射的裝置，其中根據(jù)目標(biāo)體積(3)這樣相對于高能的射線(1)的輻射源(11)來布置倫琴射線(4)，使得所述射線(1、4)的方向(5、6)基本上相反。此外，本發(fā)明還涉及用于驅(qū)動該裝置的計算機(jī)程序和控制方法。通過本發(fā)明，除了可驗證治療射線(1)的輪廓之外，還可以通過以下方式對不同照射強(qiáng)度的區(qū)域(16、16′、16″)和目標(biāo)體積(3)的整個解剖結(jié)構(gòu)及其周圍環(huán)境進(jìn)行精確地驗證，即在應(yīng)用所述高能的射線(1)之前，檢測在所述目標(biāo)體積(3)范圍內(nèi)的病人(21)的解剖結(jié)構(gòu)和位置，然后在形狀和不同照射劑量的區(qū)域(16、16′、16″)方面對所應(yīng)用的高能的射線(1)進(jìn)行檢測，以及在所述高能的射線(1)的發(fā)射間歇中，利用所述倫琴射線(4)對所述目標(biāo)體積(3)的至少一個子域進(jìn)行檢測并將其考慮用于修正治療計劃。
文檔編號A61N5/10GK1622843SQ02828527
公開日2005年6月1日 申請日期2002年3月12日 優(yōu)先權(quán)日2002年3月12日
發(fā)明者B·-M·赫澤 申請人:德國癌癥研究公共權(quán)益基金會