專利名稱：集中照射型放療設備的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種包括X-射線計算機層析(CT，computertomography)功能的集中照射型放療設備。
背景技術：
X-射線CT設備基于透過物體的數(shù)據(jù)重建圖像數(shù)據(jù)。已經(jīng)研究了將X-射線CT設備改裝成集中放射型放療設備。為此，用具有高劑量規(guī)格的X-射線管取代X-射線管。在X-射線管前面增加一多葉片準直器。該多葉片準直器包括可獨立向前/向后移動的多個葉片。通過向前/向后控制葉片，有可能根據(jù)治療對象的形狀調整X-射線的形狀。
對于傳統(tǒng)放療設備，需要將對象從X-射線CT設備移動到放療設備。集中照射型放療設備從開始獲得用于定位的圖像直到治療結束，進行一系列操作。在集中照射型放療設備中，不必重新安置對象。
因此，實現(xiàn)了治療時間的減少。由于減小了從定位到開始治療期間對象位置偏離的可能性，提高了治療精度。這種優(yōu)越性是獨特的，這類集中照射型放療設備呈現(xiàn)出進一步普及的趨勢。

發(fā)明內容
本發(fā)明的第一目的在于提供一種集中照射型放療設備，其中在治療過程中可由圖像進一步確定被治療區(qū)域和照射集中區(qū)域。
本發(fā)明的第二目的在于提供一種集中照射型放療設備，其中同時實現(xiàn)治療效率和曝光減少。
本發(fā)明的第三目的在于減小集中照射型放療設備中治療開始的時間偏差。
在下面的說明中將提出本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點，部分目的和優(yōu)點可由說明顯然看出，或者可以通過本發(fā)明的實施獲悉。利用下面具體給出的裝置和組合，可實現(xiàn)本發(fā)明的目的和優(yōu)點。
根據(jù)本發(fā)明一個方面，提供一種集中照射型放療設備，該集中照射型放療設備包括一放射源，一多通道輻射探測器，一旋轉裝置，一圖像重建裝置，一設置在該放射源與對象之間、將放射線調整成任意形狀的多葉片準直器，該多葉片準直器包括均設置成可獨立向前/向后移動、并均為條形的多個第一葉片和多個第二葉片，其中該第一葉片的類型不同于第二葉片的類型。
附圖簡要說明包含在說明書中并構成說明書一部分的附圖，與前面給出的概括描述和后面給出的實施例詳細描述一起，說明本發(fā)明的實施方式，用于解釋本發(fā)明的原理。


圖1表示本發(fā)明第一實施例集中照射型放療設備的結構；圖2A到2D表示圖1中多葉片準直器的結構；圖3A，3B表示多葉片準直器的第一變型例；圖4表示圖1中多葉片準直器的第二變型例；圖5為表示在第一實施例中，從計劃治療到治療結束一系列流程的流程圖；圖6表示在圖5的S103中顯示的一例圖像；圖7A到7D為圖5的S107孔徑控制的補充說明圖；圖8表示圖5的S110中所顯示的一例圖像；
圖9表示發(fā)生定位偏離時圖5的S110中所顯示的一例圖像；圖10A、10B表示圖1中多葉片準直器的第三變型例；圖11A、11B表示圖1中多葉片準直器的第四變型例；圖12表示本發(fā)明第二實施例集中照射型放療設備的結構；圖13表示圖12中多葉片準直器的結構；圖14為表示通過圖12的治療計劃系統(tǒng)設定X-射線未照射區(qū)域的過程的流程圖；圖15表示與圖14的S203相應的一例顯示圖像；圖16為圖14中S205到S207的輔助圖；圖17為圖14中S208到S210的輔助圖；圖18為表示在圖12的治療/掃描控制器控制下中治療操作過程的流程圖；圖19A到19D為圖18中S226的輔助圖；圖20表示通過圖18中S227到S229的操作，在X-射線管旋轉軌道上的X-射線未照射期間；圖21表示通過圖18中S227到S229的操作，時間軸上的X-射線未照射期間；圖22為表示在圖12的治療/掃描控制器控制下進行治療的另一過程的流程圖；圖23為與圖18中S228的另一操作有關的輔助圖；圖24為圖18中S228的另一操作的說明圖；圖25表示葉片在圖24的CP1(95°)和CP5(98°)之間的關閉操作；圖26表示葉片在圖24的CP2(142°)和CP6(145°)之間的關閉操作；圖27表示根據(jù)本發(fā)明實施例3-1的集中照射型放療設備的結構；圖28為表示圖27中多葉片準直器結構的平面圖；圖29為表示實施例3-1中從預掃描到治療結束一系列流程的流程圖；圖30A為時序圖，表示實施例3-1中CT平均值隨預掃描開始和之后的時間的變化；圖30B為時序圖，表示實施例3-1中用于成像的第一掃描儀系統(tǒng)X-射線管的管電壓和電流隨時間的變化；圖30C為時序圖，表示實施例3-1中用于治療的第二掃描儀系統(tǒng)X-射線管的管電壓和電流隨時間的變化；圖31表示圖29的S303的一個感興趣區(qū)域(ROI)；圖32A到32D表示圖30中預掃描開始時間t0到治療開始時間t1之間的時間內，第一和第二掃描儀系統(tǒng)的X-射線照射狀態(tài)；圖33A到33D表示圖30中治療開始時間t1到治療結束時間t2之間的時間內，第一和第二掃描儀系統(tǒng)的X-射線照射狀態(tài)；圖34表示根據(jù)本發(fā)明實施例3-2的集中照射型放療設備的結構；圖35為表示實施例3-2中從預掃描開始到治療結束一系列流程的流程圖；圖36A、36B表示針對圖35的S321和S327，多葉片準直器的孔徑；圖37A、37B為時序圖，表示在實施例3-2中，在預掃描開始時和開始后CT平均值，以及X-射線管管電壓和電流隨時間的變化；以及圖38A到38D表示實施例3-2中治療開始時刻到治療結束時刻之間的時間內X-射線的照射狀態(tài)。
具體實施例方式
下面，將參照附圖通過最佳實施例說明本發(fā)明的集中照射型放療設備。通常將用于治療的放射線稱為X-射線，不過不限于此。對于集中照射型放療設備，結合放射源相對對象(患者)的連續(xù)運動，動態(tài)控制準直器的孔徑，并將細窄的放射線恒定地集中到對象被治療部位上。因此，在治療設備中有選擇地以較高能量將治療作用施加給被治療部位，并使其他健康部位的曝光最小。此處，將描述放射源沿圓周軌道運動的例子，不過放射源的移動軌跡不限于此。
在本例中，集中照射型放療設備包括一與X-射線CT設備相同的基本結構。與X-射線CT設備相同，集中照射型放療設備具有多種類型，如X-射線管與輻射探測器作為一個部件圍繞對象旋轉的旋轉/旋轉型，和其中大量探測裝置設置成環(huán)形，且僅X-射線管圍繞對象旋轉的固定/旋轉型，本發(fā)明可應用于任何一種類型。此處，將描述旋轉/旋轉型。為了重建針對一個切片的層析X-射線圖像數(shù)據(jù)，需要對象一圈大約360°的投影數(shù)據(jù)。即使在半掃描方法中，也需要180°+扇角的投影數(shù)據(jù)。本發(fā)明適用于任何重建方法。此處，作為例子將描述時間分辨率較佳的半掃描方法。作為將入射X-射線轉換成電荷的機制，主要傾向于使用通過諸如閃爍物的熒光元件將X-射線轉換成光，然后通過光電轉換裝置如光電二極管進一步將光轉換成電荷的間接轉換系統(tǒng)；和通過X-射線在半導體中產(chǎn)生電子-空穴對，并將電子-空穴對移動到電極中，即利用光電導現(xiàn)象的直接轉換系統(tǒng)。雖然可使用任一系統(tǒng)作為X-射線探測裝置，不過此處描述前一種間接轉換系統(tǒng)。近年來，其中多對X-射線管和X-射線探測器安裝在旋轉環(huán)上的所謂多管球形設備產(chǎn)品的商品化得到發(fā)展，并且外圍技術也得到發(fā)展。本發(fā)明適用于傳統(tǒng)的單管球形設備或多管球形設備。此處，將描述單管球形設備。
(第一實施例)圖1表示本發(fā)明第一實施例的集中照射型放療設備的結構。該集中照射型放療設備包括一臺架1100。該臺架1100包括一設置成可以旋轉中心軸RA為中心旋轉的旋轉環(huán)1102。用于產(chǎn)生用于治療的相對較高劑量放射線的X-射線管1101安裝到該旋轉環(huán)1102。X-射線管1101發(fā)出的X-射線通量的中心軸(X-射線中心軸)XC與旋轉中心軸RA相交成直角。多通道X-射線探測器1103安裝到旋轉環(huán)1102。將該多通道X-射線探測器1103設置成與該X-射線管1101相對。X-射線探測器1103包括單個X-射線探測裝置陣列或多個X-射線探測裝置陣列。一個X-射線探測裝置陣列包括沿以X-射線焦點為中心的圓弧設置的多個X-射線探測裝置。前者稱為用于單切片的X-射線探測器，后者稱為用于多切片或者二維陣列型X-射線探測器。
注意，假設旋轉中心軸RA為Z-軸，并定義以Z-軸為中心的旋轉坐標系統(tǒng)。在這種情形中，將X-射線中心軸XC定義為Y-軸，并將與ZY-軸成直角的軸定義為X-軸。下面適當使用這種XYZ軸。
多葉片準直器1108設置在X-射線管1101與旋轉中心軸RA之間。實際上，多葉片準直器1108固定于X-射線管1101的X-射線輻射窗。該多葉片準直器1108是該治療設備所特有的一種組成裝置，并設置成可將X-射線管1101焦點發(fā)出的X-射線調整成可在任意位置具有任意形狀和尺寸。
如圖2A所示，多葉片準直器1108包括多個葉片1201，1203。葉片1201，1203均為條形，在旋轉中心軸RA上的寬度為1mm。將各葉片設置成可平行于X-軸獨立地向前/向后移動。沿Z-軸設置多個葉片1201，1203。葉片1201，1203相對X-軸彼此相鄰設置，構成一對。在圖2A中，表示出9對。
相對Z-軸位于中間的至少一對葉片1203的X-射線透射率與設置在每一側的四對其他葉片1201不同，如圖2C所示。將X-射線透射率定義為透射X-射線劑量Iout與入射X-射線劑量Iin之比(Iout/Iin)。相對兩側的葉片1201具有表示零或近似零值的X-射線透射率。相對兩側的葉片1201基本上阻擋了X-射線。另一方面，中間葉片1203的X-射線透射率高于相對兩側的葉片1201的透射率，在該處X-射線并非無任何衰減地透過，即透射率大于0且小于1.0。從而，如圖2D所示，兩個中間葉片1203沒有完全阻擋X-射線，并具有根據(jù)X-射線透射率和入射X-射線劑量透過被衰減成較低劑量X-射線的功能。將兩個中間葉片1203的X-射線透射率設計成，使透過的X-射線劑量滿足成像時的安全標準，并基本滿足成像時常用的計量。
如圖2B所示，相對側的葉片1201具有這樣一種結構，其中將一由具有高衰減系數(shù)，并且具有獲得零或近似零X-射線透射率所必須的厚度的諸如鉛構成的遮擋板1205，粘貼到例如鐵板1207，用于補償硬度。另一方面，中間葉片1203具有這樣一種結構，其中將由衰減系數(shù)小于鉛的諸如Mo的材料構成的板(漫射板)1209粘貼到同一鐵板1207上。對于普通運動機制，葉片1203的漫射板1209最好與葉片1201的遮擋板1205具有相同厚度。
注意，漫射板1209和遮擋板1205不必必須由不同材料構成。例如，可由含鉛合金構成各個板，并且可以將漫射板1209中鉛的組份比設計成小于遮擋板1205，獲得葉片1201與1203的上述X-射線透射率關系?；蛘?，如圖3A，3B所示，遮擋板1205為例如鉛板，葉片1203的漫射板1213也為相同材料的鉛板，不過將葉片1203的漫射板1213形成為比遮擋板1205薄，從而可以獲得葉片1201與1203之間的該X-射線透射率關系。
在上面的描述中，具有高X-射線透射率的葉片1203構成一個中間對，不過如圖4所示，相對兩側的多個中間葉片，此處為3個，即具有高X-射線透射率的葉片1203也可以構成多個中間對，此處為三對。
返回圖1。X-射線探測器1103與通常稱作數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)的數(shù)據(jù)采集電路1104相連。數(shù)據(jù)采集電路1104具有將X-射線探測器1103每個通道的輸出(電流信號)轉換成電壓信號，放大該信號，并將該信號轉換成數(shù)字信號的作用。DAS 1104經(jīng)由非接觸型數(shù)據(jù)傳送裝置1105與預處理器1106相連，預處理用于校正DAS輸出通道之間的非均勻性，非接觸型數(shù)據(jù)傳送裝置1105中的介質為光和磁。經(jīng)過預處理的數(shù)據(jù)(投影數(shù)據(jù))保存在輔助存儲裝置1112中。
輔助存儲裝置1112通過數(shù)據(jù)/控制總線與系統(tǒng)控制器1111相連。該系統(tǒng)控制器1111通過該數(shù)據(jù)/控制總線與圖像重建裝置1114，顯示裝置1116，輸入裝置1115，治療計劃系統(tǒng)1113和治療/掃描控制器1110相連。圖像重建裝置1114根據(jù)投影數(shù)據(jù)重建圖像數(shù)據(jù)。該輸入裝置1115包括諸如鼠標的定位裝置，鍵盤和X-射線照射緊急停止按鈕。治療計劃系統(tǒng)1113在X-射線輸出劑量特性曲線數(shù)據(jù)和層析X-射線圖像數(shù)據(jù)的基礎上計算放射線的內部劑量分布。該治療計劃系統(tǒng)1113計算多葉片準直器1108的孔徑與通過輸入裝置1115設置的X-射線管相對被治療區(qū)域的旋轉角之間的關系。治療計劃系統(tǒng)1113除治療以外還包括另一支撐功能，以便進行最適宜照射。治療/掃描控制器1110控制臺架1100和高壓發(fā)生器1109，從而遵從治療計劃系統(tǒng)1113設計的治療方案進行治療。
圖5表示第一實施例的治療過程所需的一系列操作的流程。在治療之前，首先在治療/掃描控制器1110的控制下進行掃描(S101)。掃描是一種用于獲得對象的內部層析X-射線圖像數(shù)據(jù)的操作，且與治療的最大不同在于X-射線管1101產(chǎn)生的X-射線劑量較低。從而，治療/掃描控制器1110將與相對較低管電壓和電流相應的控制信號發(fā)送給高壓發(fā)生器1109。治療/掃描控制器1110提供相對于多葉片準直器驅動裝置110完全打開中間葉片1203成最大孔徑，并完全關閉其它葉片1201所需的控制信號。在這種狀態(tài)下，旋轉環(huán)1102連續(xù)旋轉，連續(xù)或間隙地輻射出X-射線，探測器1103以預定取樣頻率重復檢測所透過的X-射線。
圖像重建裝置1114根據(jù)掃描采集的投影數(shù)據(jù)重建層析X-射線圖像數(shù)據(jù)(S102)。在顯示裝置1116中顯示該層析X-射線圖像。圖6表示所顯示的一例層析X-射線圖像。在該圖像上，操作員通過輸入裝置1115的操作勾勒出被治療區(qū)域的外形。因此，設定由斜線表示的被治療區(qū)域(S103)。
基于所設定的被治療區(qū)域的位置、尺寸和形狀，治療計劃系統(tǒng)1113針對X-射線管1101的每個微小旋轉角計算多葉片準直器1108各葉片1201，1203的孔徑(S104)。注意，將葉片1201，1203的孔徑定義為距離中心線的移動距離。在獨立設置葉片1201，1203的孔徑時，可根據(jù)被治療區(qū)域的外形設計孔徑。
通過這些操作，雖然沒有表示出，不過完成了治療時照射條件的設定，并且初始設定各葉片1201，1203的孔徑(S105)。之后，在任意時刻可以開始治療(S106)。治療/掃描控制器1110提供與相對較高管電壓和電流相應的控制信號，用用于治療的相對較高劑量X-射線進行曝光。在這種狀態(tài)下，旋轉環(huán)1102連續(xù)旋轉，連續(xù)照射高劑量用于治療的X-射線，并且根據(jù)X-射線管1101的旋轉角動態(tài)改變前面計算出的各葉片1201，1203的孔徑(S107)。因此，如圖7A，7B，7C，7D所示，在旋轉期間，用根據(jù)被治療區(qū)域外形由準直器1108的孔徑調整成的細X-射線，以高劑量光束形式恒定照射被治療區(qū)域。
在治療期間，從X-射線管1101發(fā)出的高劑量X-射線無衰減地穿過準直器1108的孔徑。此外，該射線被中間X-射線透射率不為零的葉片1203衰減，并透過葉片1203。用通過衰減得到的低劑量X-射線和用于治療的高劑量X-射線照射對象，并用X-射線探測器1103探測透過該對象的X-射線。從而，采集到投影數(shù)據(jù)(S108)。注意，通過多葉片準直器1108用高劑量X-射線照射對象，通過該對象衰減并透過的X-射線同樣具有相對較高劑量。另一方面，通過多葉片準直器1108的中間葉片1203用低劑量X-射線照射對象，通過該對象衰減并透過的X-射線也具有相對較低劑量。此處，通過與掃描過程同樣的方式，在較低劑量X-射線的基礎上設置探測器1103和DAS1104的動態(tài)范圍。因此，相對較高劑量的X-射線使該動態(tài)范圍飽和，并被探測為該范圍的最大值。
圖像重建裝置1114在針對+α的一組投影數(shù)據(jù)的基礎上重建層析X-射線圖像數(shù)據(jù)(S109)。這種重建過程為實時過程。即，圖像重建裝置1114基本上在產(chǎn)生用于治療的放射線的同時實時重建層析X-射線圖像數(shù)據(jù)。所重建的層析X-射線圖像數(shù)據(jù)立即顯示在顯示裝置1116上(S110)。在治療過程中旋轉180°+α角度范圍所需的時間內連續(xù)重復這種重建和顯示操作，從而將包括被治療區(qū)域在內的剖面形狀成像成動態(tài)圖像。
圖8表示所顯示的一例層析X-射線圖像。如上所述，通過多葉片準直器1108的孔徑照射的X-射線具有較高劑量，從而將該劑量探測為X-射線探測器1103和數(shù)據(jù)采集電路1104動態(tài)范圍的最大值。因此，最大密度地對通過旋轉而集中的X-射線區(qū)域(集中區(qū)域)進行成像。另一方面，通過多葉片準直器1108中間葉片1203照射的X-射線具有較低劑量，可有效使用探測器1103和DAS1104的動態(tài)范圍，并且可以對反映X-射線吸收系數(shù)差異的組織形態(tài)進行成像。操作員將表示最深的部位確定為X-射線集中的區(qū)域(集中區(qū)域)。與該區(qū)域同時，可以觀察出并非與該集中區(qū)域的區(qū)域的組織形態(tài)。
此處，在治療期間，集中區(qū)域有時會偏離被治療區(qū)域，這是因為對象身體的運動。圖9表示這種情形的一例層析X-射線圖像。顏色較深處集中區(qū)域顯示成黑色。此外，可以看出被治療區(qū)域的圖像偏離該集中區(qū)域，并被反射。根據(jù)該圖像，操作員確定被治療區(qū)域相對集中區(qū)域的偏離程度，并按下輸入裝置1115的照射緊急停止按鈕。在該照射緊急停止按鈕的動作之后，治療/掃描控制器1110識別出已經(jīng)輸入緊急停止命令(S111)，并進行緊急情況下停止用X-射線照射對象所必須的測量(S112)。通常，在緊急情況下停止從高壓發(fā)生器1109將管電壓施加給X-射線管1101，并停止輸送管電流。不過，當X-射線管1101包括快門裝置取代停止施加管電壓和提供管電流，或者在停止施加管電壓和提供管電流的同時，可以關閉快門應對緊急停止。
注意，即使被治療區(qū)域的位置偏離集中區(qū)域，且位置偏離較小，或者解決了位置偏離，且存在返回初始位置的趨勢，最好如同沒有緊急停止那樣繼續(xù)治療。在這種情形中，操作員基本指出偏離高密度集中區(qū)域，且可在層析X-射線圖像上部分視覺識別出的被治療區(qū)域的中心位置。因此，立即由治療計劃系統(tǒng)1113重新計算葉片1201，1203的孔徑，并且根據(jù)計算結果可將處理過程轉到孔徑控制。
當層析X-射線圖像上不產(chǎn)生被治療區(qū)域相對集中區(qū)域的位置偏離，或者位置偏離比較微小時，不輸入緊急停止命令。重復步驟S107到S111，直到在S113中滿足治療結束條件。當在S113中滿足治療結束條件時，結束治療(S114)。
通過這種方式，根據(jù)本實施例，在治療期間將被治療區(qū)域顯示為形態(tài)圖像加上周圍組織的形態(tài)。此外，由于在圖像上照射集中區(qū)域顯示為較深，可立即監(jiān)控該區(qū)域與圖像之間的位置偏離，如果需要可進行緊急停止。從而，可增強治療時的安全性。
注意，在以上描述中，中間葉片1203的X-射線透射率高于構成多葉片準直器1108的葉片中的其他葉片1201。這是為了實現(xiàn)形態(tài)成像，避免動態(tài)區(qū)域飽和，并減小被治療區(qū)域以外正常區(qū)域的曝光。通過使多葉片準直器1108中間葉片1215的寬度小于另外葉片1201，如圖10A，10B中所示，也可以實現(xiàn)相同目的。在用于治療的X-射線劑量基礎上確定兩個中間葉片1215的寬度，使透過該寬度狹縫的X-射線劑量不使動態(tài)范圍飽和，且滿足成像時的安全性標準，并大體上滿足成像時的常用劑量。
中間葉片1215的板1219由與另一葉片1201的遮擋板1205相同的材料構成，如鉛，厚度相同。在該實施例中，中間葉片1215的X-射線透射率為零，等同于另一葉片1201具有遮擋性。
在治療時，完全打開中間葉片1215。因為減小了中間葉片1215的寬度，通過該狹縫整形為較細，透過該對象，并入射在探測器1103上的X-射線具有較低劑量，沒有使探測器1103和DAS 1104的動態(tài)范圍飽和。因此，可以保證對被治療區(qū)域和周圍組織的形態(tài)進行成像。當治療過程中不需要圖像監(jiān)視器時，根據(jù)被治療區(qū)域控制中間葉片1215的孔徑，從而可以避免不必要的曝光。此外，當治療過程中完全打開中間葉片1215，監(jiān)測圖像時，可以使用旋轉環(huán)1102相對旋轉中心軸RA傾斜的結構，以減小正常區(qū)域的曝光。
可以如圖11A，11B所示改進該實施例。即，構成多葉片準直器1108的所有葉片可以由具有相同較小寬度的中間葉片1215構成。在這種情形中，可由非治療區(qū)域的外形近似準直器孔徑。
(第二實施例)圖12表示本發(fā)明第二實施例集中照射型放療設備的結構。該集中照射型放療設備包括一臺架2100。該臺架2100包括一設置成可以旋轉中心軸RA為中心旋轉的旋轉環(huán)2102。用于產(chǎn)生相對較高劑量用于治療的放射線的X-射線管2101與旋轉中心軸RA相對安裝到該旋轉環(huán)2102，即安裝在X-射線管2101發(fā)出的X-射線通量的中心軸(X-射線中心軸)XC與旋轉中心軸RA成直角的位置。多通道X-射線探測器2103安裝到旋轉環(huán)2102上，相對旋轉中心軸RA與X-射線管2101相對的位置。多通道X-射線探測器2103包括沿與旋轉中心軸RA和X-射線中心軸XC大體上成直角的方向，實際上沿以X-射線焦點為中心的圓弧設置的多個X-射線探測裝置。X-射線探測器2103包括單個X-射線探測裝置陣列或多個X-射線探測裝置陣列。前者稱為用于單切片的X-射線探測器，后者稱為用于多切片或者二維陣列型X-射線探測器。
注意，假設旋轉中心軸RA為Z-軸，并用XY坐標系統(tǒng)定義以Z-軸為中心的旋轉坐標系統(tǒng)。在這種情形中，將X-射線中心軸XC定義為Y-軸，并將與ZY-軸相交成直角的軸定義為X-軸。下面適當使用這種XYZ軸。
可移動多葉片準直器2108設置在X-射線管2101與旋轉中心軸RA之間。實際上，多葉片準直器2108固定于X-射線管2101的X-射線照射窗。該多葉片準直器2108是該治療設備所特有的一種組成裝置，并設置成可將X-射線管2101焦點發(fā)出的X-射線調整成在任意位置具有任意形狀和尺寸。
如圖13所示，多葉片準直器2108包括多個葉片2201，每個葉片設置成可沿X-軸向前/向后移動，并且每個葉片為旋轉中心軸RA上厚度為1mm的條形。實際上，假設X-射線中心軸XC為中心線，兩個葉片2201構成一對，經(jīng)由中心線在兩側打開。此處并列設置多對葉片，即9對。
X-射線探測器2103與通常稱作數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)的數(shù)據(jù)采集電路2104相連。數(shù)據(jù)采集電路2104具有將X-射線探測器2103每個通道的輸出(電流信號)轉換成電壓信號，放大該信號，并將該信號轉換成數(shù)字信號的作用。DAS 2104經(jīng)由非接觸型數(shù)據(jù)傳送裝置2105與預處理器2106相連，預處理用于校DAS輸出通道之間的非均勻性，非接觸型數(shù)據(jù)傳送裝置2105中的介質為光和磁。經(jīng)過預處理的數(shù)據(jù)(投影數(shù)據(jù))保存在輔助存儲裝置2112中。
輔助存儲裝置2112通過數(shù)據(jù)/控制總線與系統(tǒng)控制器2111相連。該系統(tǒng)控制器2111通過該數(shù)據(jù)/控制總線與圖像重建裝置2114，顯示裝置2116，輸入裝置2115，治療計劃系統(tǒng)2113和治療/掃描控制器2110相連。圖像重建裝置2114根據(jù)投影數(shù)據(jù)重建圖像數(shù)據(jù)。該輸入裝置2115包括諸如鼠標的定位裝置和鍵盤。該治療計劃系統(tǒng)2113準備治療方案。治療/掃描控制器2110控制臺架2100和高壓發(fā)生器2109，從而遵從治療方案進行治療。
治療計劃系統(tǒng)2113具有在X-射線輸出劑量特性曲線數(shù)據(jù)和層析X-射線圖像數(shù)據(jù)的基礎上計算放射線內部劑量分布的功能。治療計劃系統(tǒng)2113包括計算多葉片準直器2108的孔徑與通過輸入裝置2115設定的X-射線管相對被治療區(qū)域的旋轉角之間的關系。此外，該治療計劃系統(tǒng)2113包括與以可兼容方式獲得治療效率和曝光減小有關的本實施例所特有的功能。
在本實施例中，為了同時以兼容方式獲得治療效率和曝光減小，在X-射線管2101圍繞對象旋轉一次的一段時間內暫停用X-射線照射該對象。治療計劃系統(tǒng)2113包括確定與暫停用X-射線照射相應的那部分旋轉時間(下面將該部分時間稱為照射暫停時間，X-射線未照射時間或照射限制時間)的功能。下面將描述該功能。
圖14表示確定X-射線未照射時間的過程。首先，用相對較低劑量掃描對象，并采集重建X-射線層析圖像數(shù)據(jù)所需的例如180°+α°的投影數(shù)據(jù)(S201)。在圖像重建裝置2114中，在所采集的投影數(shù)據(jù)基礎上重建層析X-射線圖像數(shù)據(jù)(S202)，并在顯示裝置2116中顯示。注意，所顯示的圖像中心與顯示坐標系統(tǒng)的原點相同，并相當于旋轉中心軸RA。
如圖15所示，操作員(外科手術員)通過輸入裝置2115在所顯示的層析X-射線圖像被治療區(qū)域上指定一點P1，并在重要區(qū)域中另外指定一點P2(S203)。注意，可相對多個重要區(qū)域指定多個點。重要區(qū)域具有相對較高的X-射線靈敏度(X-射線吸收系數(shù))，并且是一種受X-射線照射曝光影響相對較大的區(qū)域，且該區(qū)域的典型例子包括骨頭，腺系統(tǒng)和睪丸。
在本實施例中，當限制用X-射線直接照射重要區(qū)域時，實現(xiàn)對重要區(qū)域的曝光減少。當限制用X-射線直接照射時，在對重要區(qū)域曝光減少的同時取得了抑制治療效率降低的作用。也就是，在治療過程中，X-射線管2101沿圓周軌道移動。在沿軌道運行過程中，重要區(qū)域處于X-射線管2101與被治療區(qū)域之間，存在被治療區(qū)域完全或部分隱藏在重要區(qū)域X-射線陰影后的部分時間。
在該部分時間內，用被重要區(qū)域大大衰減的X-射線照射被治療區(qū)域。從而，實際到達被治療區(qū)域的X-射線劑量與患者的X-射線輻射劑量的比值，即治療效率降低。當在該部分時間中限制用X-射線照射時，可以避免治療效率降低。
治療計劃系統(tǒng)2113從圖像的被治療區(qū)域上指定的作為起點的一點P1開始擴大搜索周圍像素，對CT值施行閾值處理，或者執(zhí)行現(xiàn)有的區(qū)域提取過程，如微分過程，提取出被治療的區(qū)域(S204)。同樣，治療計劃系統(tǒng)2113從圖像的重要區(qū)域上指定的作為起點的一點P2開始，提取出重要區(qū)域。
然后，如圖16所示，治療計劃系統(tǒng)2113計算出外接所提取出的被治療區(qū)域的圓(外接圓)(S205)。同樣，治療計劃系統(tǒng)2113計算出外接所提取出的重要區(qū)域的圓(外接圓)。治療計劃系統(tǒng)2113基于被治療區(qū)域外接圓的半徑和位置，計算針對X-射線管2101每個微旋轉角，多葉片準直器2108中各葉片2201的孔徑。注意，將葉片2201的孔徑定義為距離準直器2108中心線的移動距離。當設定每個葉片2201針對各個旋轉角的孔徑時，在X-射線管2101移動軌道的每個位置處，X-射線均對準被治療區(qū)域，并且可將照射集中在被治療區(qū)域上。
此后，治療計劃系統(tǒng)2113計算同時與被治療區(qū)域和重要區(qū)域外接圓相切的切線T1，T2，T3，T4(S206)。用于計算與兩個圓相切的切線的方法是已知的，并且通過求解下面的聯(lián)立方程，可得出切線。注意，假設被治療區(qū)域的外接圓中心位置為(a1，b1)，被治療區(qū)域的外接圓外徑為r1，重要區(qū)域的外接圓中心位置為(a2，b2)，重要區(qū)域的外接圓半徑為r2。還假設所獲得的切線斜率為m，截距為β。
(m·a1-b1+β)2＝r1·(1+m)(m·a2-b2+β)2＝r2·(1+m)根據(jù)S206中計算出的四條切線T1，T2，T3，T4，治療計劃系統(tǒng)2113選擇兩條在被治療區(qū)域外接圓與重要區(qū)域外接圓之間，或者在被治療區(qū)域和重要區(qū)域上所指定的點P1與P2之間彼此相交的切線T1，T2(S207)。如從圖17可知，一條切線T1表示被治療區(qū)域開始進行重要區(qū)域X-射線陰影的邊界線，而另一切線T2表示被治療區(qū)域完全離開重要區(qū)域X-射線陰影的邊界線。
此外，計算出所選擇的兩條切線T1，T2與X-射線管2101的旋轉軌道相交的四個點CP1，CP2，CP3，CP4(S208)。從四個點CP1，CP2，CP3，CP4中選擇出兩個最靠近重要區(qū)域中心位置的點CP1，CP2(S209)。計算出兩個所選擇點CP1，CP2的起點，即圍繞旋轉中心軸RA的角度(S210)。例如，計算出交點CP1的旋轉角度為95°，而計算出交點CP2的旋轉角度為145°。治療計劃系統(tǒng)2113將所計算出的95°到145°角度范圍設定為X-射線未照射部分或X-射線限制部分(S211)。
圖18表示治療/掃描控制2110的治療操作過程。首先，治療/掃描控制器2110將準直器2108每個葉片的孔徑設定為初始狀態(tài)(S221)。例如，當照射起始角度為0°時，將每個葉片的孔徑設定為相當于旋轉角度0°的孔徑。
治療/掃描控制器2110將觸發(fā)信號提供給旋轉環(huán)驅動裝置(未示出)。旋轉環(huán)驅動裝置開始旋轉該旋轉環(huán)2102。當旋轉環(huán)2102的旋轉速度達到預定速度時，該旋轉環(huán)驅動裝置保持一定旋轉速度。當X-射線管2101到達0°照射起始角度時，該治療/掃描控制器2110將X-射線產(chǎn)生控制信號發(fā)送給高壓發(fā)生器2109。X-射線產(chǎn)生控制信號與所設計的照射條件相應。
因此，由高壓發(fā)生器2109在陰極與陽極之間將管電壓施加給X-射線管2101，提供燈絲電流，管電流流動，并由X-射線管2101產(chǎn)生具有所設計劑量和照射質量的X-射線(S222)。繼續(xù)產(chǎn)生X-射線直到在S224中滿足治療計劃階段預先確定的治療結束條件為止。當滿足治療計劃階段中該預定結束條件時，治療/掃描控制器2110將X-射線管2101停止產(chǎn)生X-射線所需的控制信號發(fā)送給高壓發(fā)生器2109。因此，停止從高壓發(fā)生器2109向X-射線管2101施加管電壓和提供管電流，停止產(chǎn)生X-射線(S225)。
在治療期間，治療計劃系統(tǒng)2113根據(jù)包括旋轉編碼器(未示出)在內的角度探測器對脈沖進行計數(shù)確定的X-射線管2101不斷改變的旋轉角，將控制信號發(fā)送給多葉片準直器驅動裝置2107，動態(tài)改變多葉片準直器2108中每個葉片的孔徑(S226)。從而，如圖19A，19B，19C，19D所示，在旋轉過程中，根據(jù)被治療區(qū)域外接圓被準直器2108的孔徑調整成較細光束形式的高劑量X-射線總對準被治療區(qū)域，實現(xiàn)集中治療。
在治療期間，如圖20所示，當X-射線管2101的旋轉角達到預先設置的非照射區(qū)域的起點(相應于CP1為95°)時(S227)，治療計劃系統(tǒng)2113控制多葉片準直器驅動裝置2107，將準直器2108所有葉片2201的孔徑設置為零，即關閉所有葉片2201(S228)。由于葉片2201由鉛制成，并具有遮擋性，關閉所有葉片2201，利用快門效果停止用X-射線照射被治療區(qū)域。
注意，可以在患者與X-射線管2101之間設置包括兩片或多片的快門裝置，如同在X-射線管2101與準直器2108之間，關閉快門而不是關閉多葉片準直器2108的所有葉片2201。與多葉片準直器2108的葉片2201相比，快門可更迅速地打開/關閉。
持續(xù)其中多葉片準直器2108所有葉片2201均關閉的狀態(tài)，直至X-射線管2101的旋轉角達到預先設定的非照射區(qū)域的終點(相應于CP2為145°)(S229)。當X-射線管2101的旋轉角到達該預先確定的非照射區(qū)域的端點(145°)時，將多葉片準直器2108的所有葉片2201打開成與145°旋轉角一致的孔徑，并恢復用X-射線照射被治療區(qū)域。
圖21表示X-射線管2101的旋轉角隨時間的改變。在治療過程中，X-射線管2101反復沿旋轉軌道在0°到360°之間旋轉多次。在該旋轉時間內，在與X-射線管2101從145°運動到95°的區(qū)域相應的部分時間內限制用X-射線照射對象(患者)。
注意，“限制X-射線照射”定義為與不限制X-射線照射的時間相比，對患者的照射劑量下降。這包括如上所述完全停止X-射線照射(將照射在患者上的劑量減小到基本為零值)和將照射在患者上的劑量減小到曝光影響幾乎沒有的接近于零值的程度。
為了在部分時間內限制X-射線照射，上面關閉了所有葉片2201。為了在部分時間內限制X-射線照射，也可以暫停X-射線本身的產(chǎn)生。
圖22表示操作過程。在圖22中，用相同附圖標記表示與圖18的步驟相同的步驟。當在S227中X-射線管2101到達非照射區(qū)域的起點(相應于CP1為95°)時，治療計劃系統(tǒng)2113將X-射線管暫停產(chǎn)生X-射線的控制信號發(fā)送給高壓發(fā)生器2109(S230)。具體來說，受到控制的高壓發(fā)生器2109停止施加管電壓，并繼續(xù)提供燈絲電流。正如眾所周知的，燈絲電流加熱燈絲，相應地促進了熱電子的產(chǎn)生。在產(chǎn)生暫停期間，當繼續(xù)提供燈絲電流時，可防止燈絲溫度下降，并保持燈絲的高溫狀態(tài)和維持熱電子的產(chǎn)生。當停止提供燈絲電流時，即使恢復提供燈絲電流，也會產(chǎn)生加熱燈絲引起的延遲時間，直至恢復產(chǎn)生X-射線。不過，當在產(chǎn)生暫停期間也繼續(xù)提供燈絲電流時，可保持燈絲的高溫狀態(tài)，相應地恢復施加管電壓可立即無任何延遲地恢復產(chǎn)生X-射線。
繼續(xù)停止施加管電壓直至X-射線管2101的旋轉角達到預先設定的非照射區(qū)域終點(相應于CP2為145°)的狀態(tài)(S229)。當X-射線管2101的旋轉角達到預先設定的非照射區(qū)域終點(145°)時，恢復施加管電壓(S231)，并且恢復產(chǎn)生X-射線，從而恢復用X-射線照射被治療區(qū)域。
通過這種方式，根據(jù)本發(fā)明，在治療期間重要區(qū)域進入到X-射線管2101與被治療區(qū)域之間，并且在被治療區(qū)域進入重要區(qū)域X-射線陰影中的局部區(qū)域或時間中暫停用X-射線照射患者。從而，可以可兼容地實現(xiàn)被治療區(qū)域的治療效率和對患者的曝光量減少。
注意，如上所述，在從被治療區(qū)域開始進入重要區(qū)域X-射線陰影中的邊界線T1的角度(例如95°)，到被治療區(qū)域完全離開重要區(qū)域X-射線陰影的邊界線T2的角度(例如145°)的區(qū)域中，暫停X-射線照射。不過，在被治療區(qū)域開始進入重要區(qū)域X-射線陰影中的邊界線T1的角度(95°)開始到被治療區(qū)域完全進入重要區(qū)域X-射線陰影的微小區(qū)域中，和被治療區(qū)域開始離開重要區(qū)域X-射線陰影直到被治療區(qū)域完全離開重要區(qū)域X-射線陰影的邊界線T2的角度(145°)的微小區(qū)域中，可控制X-射線的扇角，用X-射線局部照射被治療區(qū)域。從而，當在這些微小區(qū)域內用X-射線均勻局部照射被治療區(qū)域時，可以進一步提高治療效率。
圖23表示該微小區(qū)域。首先，可將從被治療區(qū)域開始進入重要區(qū)域X-射線陰影中開始到該被治療區(qū)域完全進入重要區(qū)域陰影為止的微小區(qū)域(開始照射限制時間)設定為從邊界線T1與旋轉軌道的交點CP1到切線T2與旋轉軌道的交點CP5的區(qū)域。同樣，可將從被治療區(qū)域開始離開重要區(qū)域X-射線陰影開始到被治療區(qū)域完全離開重要區(qū)域X-射線陰影為止的微小區(qū)域(照射限制時間的終止時間)設定為從切線T4與旋轉軌道的交點CP6到邊界線T2與旋轉軌道的交點CP2的區(qū)域。
通過與CP1，CP2相同的方式，對于交點CP5，治療計劃系統(tǒng)2113獲得切線T2與旋轉軌道的兩個交點，選擇重要區(qū)域中間位置附近的那個點，并計算出所選擇交點CP5的角度為例如98°。同樣，對于交點CP6，治療計劃系統(tǒng)2113獲得切線T4與旋轉軌道的兩個交點，選擇重要區(qū)域中心位置附近的那個點，并計算出所選擇交點CP5的角度為例如142°。
治療計劃系統(tǒng)2113根據(jù)X-射線管2101的旋轉動態(tài)改變多葉片準直器驅動裝置2107。當X-射線管2101到達圖24中所示初始區(qū)域的起點(95°)時，多葉片準直器2108的葉片開始關閉。隨著X-射線管2101的旋轉，葉片孔徑逐漸關閉。當X-射線管2101到達該區(qū)域的終點(98°)時，準直器2108的各個葉片完全關閉。
注意，如上所述，設置成彼此相比構成一對的葉片，僅關閉該對葉片中的一片，且該葉片相對旋轉方向設置在前面。在該初始區(qū)域起點(95°)處相對旋轉方向朝后的葉片保持孔徑不變。
治療計劃系統(tǒng)2113在從初始區(qū)域終點(98°)到下一區(qū)域起點(142°)的區(qū)域中保持多葉片準直器2108的每個葉片處于完全關閉狀態(tài)。
此外，當X-射線管2101到達下一區(qū)域的終點(142°)時，如圖26所示，治療計劃系統(tǒng)2113控制多葉片準直器驅動裝置2107，稍稍打開多葉片準直器2108每個葉片的孔徑，隨著葉片2201的旋轉過程逐漸打開葉片，并在到達下一區(qū)域的終點(145°)時，根據(jù)下一區(qū)域的終點(145°)打開多葉片準直器2108的各個葉片。被打開的葉片是曾經(jīng)被關閉的葉片，即相對旋轉方向處于前側的葉片。
通過這種方式，當沿初始區(qū)域逐漸關閉X-射線的扇角，并在下一區(qū)域中逐漸打開時，保持對重要區(qū)域曝光量減少，并進一步提高被治療區(qū)域的治療效率。
在圖17的例子中，在包括CP1和CP2的區(qū)域中，將多葉片準直器2108的葉片關閉成這樣一種狀態(tài)，其中繼續(xù)產(chǎn)生X-射線，不過在該區(qū)域中也可以通過與圖22例子相同的方式暫停X-射線產(chǎn)生。在這種情形中，最好繼續(xù)提供燈絲電流，而停止施加管電壓。
(實施例3-1)圖27表示根據(jù)本發(fā)明實施例3-1的集中照射型放療設備的結構。根據(jù)實施例3-1的集中照射型放療設備包括與兩管球形X-射線CT設備相同的基本結構。該集中照射型放療設備包括一臺架3001。臺架3001包括一設置成可以旋轉中心軸RA為中心旋轉的旋轉環(huán)3010。該旋轉環(huán)3010包括第一和第二掃描儀系統(tǒng)。第一掃描儀系統(tǒng)用于成像，第二掃描儀系統(tǒng)用于成像和治療。第一掃描儀系統(tǒng)包括一第一X-射線管3101和安裝在旋轉環(huán)3010上的一多通道X-射線探測器3103。沿與旋轉中心軸RA相對的方向安裝第一X-射線管3101，即安裝到X-射線管3101發(fā)出的X-射線通量的中心軸(X-射線中心軸)XC1與旋轉中心軸RA相交成直角的位置。根據(jù)產(chǎn)生用于成像的相對較低劑量X-射線，第一X-射線管3101從第一高壓發(fā)生器3107接收所施加的管電壓和提供的燈絲電流，產(chǎn)生用于成像的相對較低劑量X-射線。
多通道X-射線探測器3103安裝到旋轉環(huán)3010上經(jīng)由旋轉中心軸RA與X-射線管3101相對的位置。X-射線探測器3103包括沿基本上與旋轉中心軸RA和X-射線中心軸XC1相交成直角的方向，實際上，沿X-射線焦點為中心的圓弧設置的多個X射線探測裝置。X-射線探測器3103包括單個X-射線探測裝置陣列或多個X-射線探測裝置陣列。前者稱為用于單切片的X-射線探測器，后者稱為用于多切片或二維陣列型X-射線探測器。
注意，假設旋轉中心軸RA為Z-軸，用XYZ坐標系統(tǒng)定義以Z-軸為中心的旋轉坐標系統(tǒng)。分別在第一和第二掃描儀系統(tǒng)中定義XYZ坐標系統(tǒng)。在第一掃描儀系統(tǒng)中，將X-軸中心軸XC1定義為Y-軸，將與ZY-軸相交成直角的軸定義為X-軸。在第二掃描儀系統(tǒng)中，將X-射線中心軸XC2定義為Y-軸，將與ZY-軸相交成直角的軸定義為X-軸。兩個坐標系統(tǒng)的Z-軸相同。
在X-射線管3101與旋轉中心RA之間設置一狹縫3102。實際上，狹縫3102安裝到X-射線管3101的X-射線照射窗口。在X-射線探測器3103的X-射線入射表面上，安裝包括多個準直板、可獨立調節(jié)準直板角度以便將光會聚到一點上的會聚準直器3104。使用具有最佳會聚點深的會聚準直器3104，使該會聚準直器3104的幾何會聚點與X-射線管3101的X-射線焦點相同。該會聚準直器3104具有比第二掃描儀系統(tǒng)的準直器3204高的散射光去除功能。
第一X-射線探測器3103一般與通常稱作數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(DAS)的數(shù)據(jù)采集電路3105相連。數(shù)據(jù)采集電路3105具有將X-射線探測器3103每個通道的輸出(電流信號)轉換成電壓信號，放大該信號，并將該信號轉換成數(shù)字信號的功能。DAS 3105經(jīng)由非接觸型數(shù)據(jù)傳送裝置3106與用于校正DAS輸出通道之間非均勻性的預處理器3108相連，其中非接觸型傳送裝置3106的介質為光和磁。預處理數(shù)據(jù)(投影數(shù)據(jù))保存在輔助存儲裝置3005中。
同時用于成像和治療的第二掃描儀系統(tǒng)包括一第二X-射線管3201和安裝在旋轉環(huán)3010上某一位置處，在該處X-射線中心軸XC2與處于旋轉中心軸RA上的第一掃描儀系統(tǒng)的X-射線中心軸XC1相交成直角。
第二高壓發(fā)生器3207有選擇地產(chǎn)生相對較低的管電壓和燈絲電流，和相對較高的管電壓和燈絲電流。該相對較低的管電壓和燈絲電流產(chǎn)生用于成像的相對較低劑量X-射線。該相對較高的管電壓和燈絲電流產(chǎn)生用于治療的相對較高劑量X-射線。
該第二X-射線管3201接收第二高壓發(fā)生器3207施加的相對較低管電壓和提供的燈絲電流，產(chǎn)生用于成像的相對較低劑量X-射線。該第二X-射線管3201接收第二高壓發(fā)生器3207施加的相對較高的管電壓和提供的燈絲電流，產(chǎn)生用于治療的相對較高劑量X-射線。
第二X-射線探測器3203包括沿基本上與旋轉中心軸RA和X-射線中心軸XC2相交成直角的方向，實際上沿以X-射線焦點為中心的圓弧設置的多個X-射線探測裝置。X-射線探測器3203包括單個X-射線探測裝置陣列或者多個X-射線探測裝置陣列。前者稱為用于單切片的X-射線探測器，后者稱為用于多切片或者二維陣列型X-射線探測器。
多葉片準直器3202設置在第二X-射線管3201與旋轉中心軸RA之間。實際上，該多葉片準直器3202安裝到第二X-射線管3201的X-射線照射窗口。如圖28所示，多葉片準直器3202包括多個葉片3210，將每個葉片設置成可沿X-軸向前/向后移動，且每個葉片為旋轉中心軸RA上寬度為1mm的條形。實際上，假設X-射線中心軸XC2為中心線，兩個葉片3210構成一對，通過中心線向兩側打開。沿Z-軸方向設置多個葉片對，此處為9對。
在第二X-射線探測器3203的X-射線入射表面上，設置包括多個準直板、分別調節(jié)其角度以便將光會聚到一點上的會聚準直器3204。使用具有最佳會聚點深的會聚準直器3204，使該會聚準直器3204的幾何會聚點與第二X-射線管3201的X-射線焦點相同。會聚準直器3204的高度一般為30mm。
第二X-射線探測器3203通常與數(shù)據(jù)采集電路3205相連。數(shù)據(jù)采集電路3205具有將X-射線探測器3203每個通道的輸出(電流信號)轉換成電壓信號，放大該信號，并將該信號轉換成數(shù)字信號的作用。DAS3205經(jīng)由非接觸型數(shù)據(jù)傳送裝置3206與用于校DAS輸出通道之間非均勻性的預處理器3208相連，其中該非接觸型數(shù)據(jù)傳送裝置的介質為光和磁。經(jīng)過預處理的數(shù)據(jù)(投影數(shù)據(jù))保存在輔助存儲裝置3005中。
輔助存儲裝置3005通過數(shù)據(jù)/控制總線與用于根據(jù)投影數(shù)據(jù)重建圖像數(shù)據(jù)的圖像重建裝置3004，顯示裝置3006，包括諸如鼠標的定位裝置和鍵盤的輸入裝置3007，治療計劃系統(tǒng)3008，治療觸發(fā)產(chǎn)生器3009，用于控制臺架3001和高壓發(fā)生器3107、3207根據(jù)治療方案進行治療的治療/掃描控制器3003和系統(tǒng)控制器3002相連。
治療計劃系統(tǒng)3008在X-射線輸出劑量特性曲線數(shù)據(jù)和層析X-射線圖像數(shù)據(jù)的基礎上計算放射線的內部劑量分布。該治療計劃系統(tǒng)3008計算多葉片準直器3202的孔徑與通過輸入裝置3007設定的X-射線管相對被治療區(qū)域的旋轉角之間的關系。
在治療之前的預掃描過程中，圖像重建裝置3004在通過第一掃描儀系統(tǒng)采集的投影數(shù)據(jù)基礎上立即重建圖像數(shù)據(jù)。將圖像數(shù)據(jù)立即發(fā)送給治療觸發(fā)產(chǎn)生器3009。
治療觸發(fā)產(chǎn)生器3009從圖像數(shù)據(jù)提取包括被治療區(qū)域在內的感興趣區(qū)域中多個像素的像素值(CT值)。治療觸發(fā)產(chǎn)生器3009將提取出的像素值，平均值或最大值與預先確定的閾值(第一閾值)進行比較。此處，假定為平均值。當平均值達到或超過該閾值時，治療觸發(fā)產(chǎn)生器3009產(chǎn)生治療觸發(fā)信號。
此外，治療觸發(fā)產(chǎn)生器3009從治療期間產(chǎn)生的圖像數(shù)據(jù)中提取包括被治療區(qū)域在內的感興趣區(qū)域中多個像素的像素值(CT值)。該治療觸發(fā)產(chǎn)生器3009將提取出的像素值，平均值或最大值與預先確定的閾值進行比較。此處，假設為平均值。當平均值達到或超過該閾值(第二閾值)時，治療觸發(fā)產(chǎn)生器3009產(chǎn)生治療結束信號。該第二閾值高于該第一閾值。
注意，在治療期間，由第二掃描儀系統(tǒng)的第二X-射線管3201產(chǎn)生用于治療的相對較高劑量X-射線，部分散射射線到達第一掃描儀系統(tǒng)的X-射線探測器3103。如上所述，將60mm或者更高的會聚準直器3104安裝到第一掃描儀系統(tǒng)的第一X-射線探測器3103，以增強散射射線去除作用，不過實際上不可能為零散射射線入射。從而，在治療期間，第二掃描儀系統(tǒng)的第二X-射線管3201產(chǎn)生的用于治療的X-射線的部分散射射線，到達第一掃描儀系統(tǒng)的第一X-射線探測器3103，且CT值增大到高于治療之前的數(shù)值。因此，一般將治療結束的閾值(第二閾值)設定為高于治療開始的閾值(第一閾值)。
此外，與治療開始的閾值進行比較，得出開始治療的時間。另一方面，可通過從治療開始經(jīng)過的時間控制治療結束，不與治療結束閾值進行比較。即，當從治療開始經(jīng)過的時間達到最初設定的治療時間時，可結束治療。
圖29表示實施例3-1中治療結束所需的一系列操作的流程。圖30表示在預掃描開始時和預掃描后，CT平均值隨時間的變化，用于成像的第一掃描儀系統(tǒng)的X-射線管管電壓與電流隨時間的變化，以及用于治療的第二掃描儀系統(tǒng)的X-射線管管電壓與電流隨時間的變化。圖32表示在預掃描開始時刻t0到治療開始時刻t1之間的時間周期內，第一和第二掃描儀系統(tǒng)的X-射線照射狀態(tài)。
在治療之前，將造影劑注入對象中。如上所述，在注入造影劑時，照射用于治療的X-射線。已知在這種情形中，通過光電效應從造影劑釋放出的二次電子，增強了治療效率果。為了增強治療效率，在被治療區(qū)域中存在一定濃度造影劑時，照射用于治療的X-射線是有效的。由此，在治療開始之前在第一掃描儀系統(tǒng)中立即監(jiān)測被治療區(qū)域的造影劑濃度，并在濃度增大到某一程度時開始治療。
首先在時刻t0開始預掃描。在預掃描過程中，不將高壓施加給第二掃描儀系統(tǒng)的X-射線管3201，不產(chǎn)生用于治療的相對較高劑量X-射線。另一方面，在第一掃描儀系統(tǒng)中用較低劑量進行掃描。也就是，由高壓發(fā)生器3107將相對較低的高壓，例如100kV施加第一X-射線管3101，并通過燈絲電流的輸送控制流過相對較低管電流，例如120mA。因此，從第一掃描儀系統(tǒng)的第一X-射線管3101產(chǎn)生出用于成像的相對較低劑量X-射線。第一X-射線探測器3103探測透過該對象的X-射線。隨著旋轉環(huán)3010的旋轉，以恒定頻率重復這種檢測。每次旋轉給定角度，獲得重建該圖像數(shù)據(jù)所需的針對該角度的投影數(shù)據(jù)(S301)。圖像重建裝置3004在所采集的投影數(shù)據(jù)基礎上立即重建圖像數(shù)據(jù)(S302)。圖像數(shù)據(jù)顯示在顯示裝置3006中，并發(fā)送給治療觸發(fā)產(chǎn)生器3009。
在治療觸發(fā)產(chǎn)生器3009中，從圖像數(shù)據(jù)提取出包括圖31中所示被治療區(qū)域在內的感興趣區(qū)域中多個像素的像素值(CT值)，預先通過輸入裝置3007設定該感興趣區(qū)域。例如，計算平均值CTavg(S303)。此外，在治療觸發(fā)產(chǎn)生器3009中，將所計算出的平均值CTavg與開始治療的預定閾值進行比較(S304)。當平均值CTavg小于該開始治療的閾值時，意味著造影劑沒有充分流動到感興趣區(qū)域中。平均值超過開始治療的閾值意味著造影劑充分流入到該感興趣區(qū)域中。
當平均值CTavg低于開始治療的閾值時，重復步驟S301到S304。隨著時間流逝，造影劑流入感興趣區(qū)域的量增大。當平均值CTavg達到或超過開始治療的閾值時，治療觸發(fā)產(chǎn)生器3009產(chǎn)生治療觸發(fā)信號。在治療/掃描控制器3003控制下，根據(jù)治療觸發(fā)信號開始治療。即，從第二高壓發(fā)生器3207將相對較高電壓，例如250kV施加給第二X-射線管3201，并通過燈絲電流的供給控制流過相對較高的管電流，例如500mA。因此，第二掃描儀系統(tǒng)的第二X-射線管產(chǎn)生出用于成像的相對較高劑量X-射線，并用根據(jù)被治療區(qū)域通過多葉片準直器3202的孔徑調整成較細的用于治療的相對較高劑量X-射線照射對象被治療區(qū)域。如圖33所示，根據(jù)第二X-射線管3201的旋轉角度動態(tài)改變多葉片準直器3202每個葉片的孔徑(S306)。從而，包含旋轉來有選擇地使用用于治療的X-射線照射被治療區(qū)域。
即使在治療開始時或開始之后，也繼續(xù)第一掃描儀系統(tǒng)中的掃描，即采集投影數(shù)據(jù)(S307)，立即重建圖像數(shù)據(jù)(S308)，立即顯示圖像數(shù)據(jù)和計算感興趣區(qū)域的CT平均值CTavg(S309)。在治療期間，在治療觸發(fā)產(chǎn)生器3009中，將計算出的平均值CTavg與結束治療的閾值THend進行比較，將結束治療的閾值設置為高與開始治療的預定閾值(S310)。
平均值CTavg比結束治療的閾值高表明，造影劑的濃度足以實現(xiàn)感興趣區(qū)域中的給定治療效果。當平均值CTavg達到或小于結束治療的閾值時，意味著造影劑流出感興趣區(qū)域，濃度下降，并且不能實現(xiàn)給定治療效果。
當平均值CTavg高于結束治療的閾值時，繼續(xù)照射用于治療的X-射線，并重復步驟S306到S310。當平均值CTavg達到或低于結束治療的閾值時，治療觸發(fā)產(chǎn)生器3009產(chǎn)生治療結束信號。
響應于治療結束信號，第二高壓發(fā)生器3207停止向第二X-射線管3201施加高壓和提供燈絲電流。響應于治療結束信號，第一高壓發(fā)生器3107停止向第一X-射線管3101施加高壓和提供燈絲電流。因此，結束治療(S311)。
注意，通過與開始治療的閾值進行比較，得出開始治療的時刻。另一方面，當從治療開始經(jīng)過的時間達到最初設定的治療時間時，可結束治療。
此外，在治療/掃描控制器3003中，從注射器(未示出)輸入表明造影劑注入狀態(tài)的信號，并且根據(jù)該注入狀態(tài)可以結束治療和照射。例如，當完成從注射器注入預定數(shù)量的造影劑時，治療/掃描控制器3003在此時或者經(jīng)過預定時間之后結束治療。當由于注射器的故障停止造影劑的注入時，治療/掃描控制器3003緊急停止從第二高壓發(fā)生器3207向第二X-射線管3201施加高壓和提供燈絲電流，并緊急停止使用用于治療的X-射線照射該對象。對于緊急停止，除了停止從第二高壓發(fā)生器3207向第二X-射線管3201施加高壓和提供燈絲電流以外，也可以通過X-射線快門裝置停止照射。
通過這種方式，根據(jù)實施例3-1，監(jiān)控感興趣區(qū)域的造影劑濃度，并在濃度增大時開始治療。在造影劑濃度下降時，結束治療。因此，減小治療開始的時間偏差，可實現(xiàn)高治療效率。由于在從預掃描開始的治療期間內，可通過圖像視覺識別出包括被治療區(qū)域在內的區(qū)域，操作員實際上可視覺確定出治療的進展狀態(tài)。
注意，在上面的描述中，在平均值CTavg達到或超過低于結束治療的閾值時結束治療。不過，也可由從治療開始經(jīng)過的時間決定治療結束時間。
此外，由從治療開始用于治療的X-射線照射的累計時間控制治療結束時間，并進一步監(jiān)控造影劑的濃度。僅當平均值CTavg高于結束治療的閾值(在這種情形中為暫停治療的閾值)時，照射用于治療的X-射線。另一方面，在平均值CTavg達到或低于暫停治療的閾值時，暫停照射用于治療的X-射線。也就是，僅在實現(xiàn)高治療效果時，產(chǎn)生用于治療的X-射線，從而可以保持高治療效率。
(實施例3-2)根據(jù)實施例3-1的集中照射型放療設備，包括與二管球形X-射線CT設備相同的基本結構，不過根據(jù)實施例3-2的集中照射型放療設備包括與一管球形X-射線CT設備相同的基本結構。實施例3-2的集中照射型放療設備通過與實施例3-1相同的方式實現(xiàn)對造影劑濃度的監(jiān)控作用。
圖34表示實施例3-2集中照射型放療設備的結構。在圖34中，用相同附圖標記表示與圖27相同的構成元件。實施例3-2的集中照射型放療設備僅包括實施例3-1中同時用于成像和治療的第二掃描儀系統(tǒng)。即，X-射線管3201和多通道X-射線探測器3203安裝在旋轉環(huán)3010上。高壓發(fā)生器3207有選擇地將與產(chǎn)生用于成像的相對較低劑量X-射線相應的相對較低管電壓和燈絲電流，和與產(chǎn)生用于治療的相對較高劑量X-射線相應的相對較高管電壓和燈絲電流施加給X-射線管3201。X-射線管3201從高壓發(fā)生器3207接收與產(chǎn)生用于成像的相對較低劑量X-射線相應的所施加的管電壓和提供的燈絲電流，產(chǎn)生用于成像的相對較低劑量X-射線。X-射線管3201從高壓發(fā)生器3207接收與產(chǎn)生用于治療的相對較高劑量X-射線相應的所施加的管電壓和提供的燈絲電流，產(chǎn)生用于治療的相對較高劑量X-射線。在X-射線探測器3203的X-射線入射表面上，安裝高度為例如60mm的包括高散射光線去除能力的會聚準直器3104。
治療/掃描控制器3011在預掃描期間控制高壓發(fā)生器3207，根據(jù)產(chǎn)生用于成像的相對較低劑量X-射線，將相對較低管電壓和燈絲電流提供給X-射線管3201。在治療開始時，該治療/掃描控制器3011控制高壓發(fā)生器3207，將根據(jù)產(chǎn)生用于成像的相對較低劑量X-射線而提供的相對較低管電壓和燈絲電流，切換成根據(jù)產(chǎn)生用于治療的相對較高劑量X-射線提供相對較高管電壓和燈絲電流。治療/掃描控制器3011完全打開多葉片準直器3202中間的幾個葉片，并完全關閉其他葉片。此外，在治療開始時，治療/掃描控制器3011僅保持多葉片準直器3202中間的一個葉片完全打開，并根據(jù)被治療區(qū)域的形狀或位置進一步調節(jié)其他葉片的孔徑。
圖35表示實施例3-2中進行治療所需一系列操作的流程。圖37表示預掃描開始時和預掃描之后的CT平均值，X-射線管3201的管電壓和電流隨時間的變化。在治療之前，將造影劑注入對象中，并在時刻t0開始預掃描。此時，如圖36A所示，完全打開某些葉片，即多葉片準直器3202中間的三個葉片，并完全關閉其他葉片(S321)。
在預掃描過程中，高壓發(fā)生器3207將相對較低的高壓，例如100kV施加給X-射線管3201，并通過燈絲電流的輸送控制流過相對較低的管電流，例如120mA。因此，X-射線管3201產(chǎn)生用于成像的相對較低劑量X-射線。通過完全打開的三個葉片形成的細縫將X-射線調整成較細。用扇形X-射線照射該對象。X-射線探測器3203檢測透過該對象的X-射線。隨著旋轉環(huán)3010的旋轉，以恒定頻率重復進行這種檢測。每次旋轉給定角度，獲得重建圖像數(shù)據(jù)所需的對于該角度的投影數(shù)據(jù)(S322)。圖像重建裝置3004在所采集的投影數(shù)據(jù)基礎上立即重建圖像數(shù)據(jù)(S323)。圖像數(shù)據(jù)顯示在顯示裝置3006中，并發(fā)送給治療觸發(fā)產(chǎn)生器3009。
在治療觸發(fā)產(chǎn)生器3009中，從圖像數(shù)據(jù)提取出包括被治療區(qū)域在內的感興趣區(qū)域內多個像素的像素值(CT值)，并例如計算平均值CTavg(S324)。此外，在治療觸發(fā)產(chǎn)生器3009中，將所計算出的平均值CTavg與開始治療的預定閾值進行比較(S325)。當平均值CTavg低于開始治療的閾值時，重復步驟S322到S325。隨著時間流逝，造影劑流入感興趣區(qū)域中的數(shù)量增大。當平均值CTavg達到或超過開始治療的閾值時，治療觸發(fā)產(chǎn)生器3009產(chǎn)生治療觸發(fā)信號。
響應于該治療觸發(fā)信號，高壓發(fā)生器3207將相對較高電壓，例如250kV施加給X-射線管3201，并將管電流設定為相對較高，例如500mA，用于治療。因此，開始通過相對較高劑量X-射線進行治療(S326)。隨著管電壓和電流的改變，在治療/掃描控制3011的控制下，如圖36B所示，僅多葉片準直器3202中間的一個葉片保持完全打開，并根據(jù)被治療區(qū)域的形狀或位置調節(jié)其他葉片的孔徑(S327)。通過這種孔徑調節(jié)，如圖37所示，在用于成像的細扇形X-射線重疊在用于治療的束狀X-射線上時，用X-射線照射該對象。
即使在治療期間，通過與預掃描相同的方式，采集投影數(shù)據(jù)，并由圖像重建裝置3004在所采集的投影數(shù)據(jù)基礎上立即重建圖像數(shù)據(jù)(S328)。
在治療期間，僅中間中的一個葉片，數(shù)量少于預掃描時的葉片，保持完全打開。X-射線被縮成很細。細X-射線不會使探測器3203和DAS3205的動態(tài)范圍飽和。可產(chǎn)生陰暗的圖像。此外，通過根據(jù)被治療區(qū)域形狀或位置調節(jié)孔徑的其他葉片形成的孔徑照射的X-射線，使相應通道的動態(tài)范圍飽和。通過使動態(tài)范圍飽和，在細X-射線被集中的區(qū)域中發(fā)生黑視(blackout)?？蓪l(fā)生黑視的區(qū)域確定為用于治療的X-射線集中區(qū)域，并可以確定該區(qū)域與被治療區(qū)域之間的位置偏離。另一方面，可以對除用于治療的X-射線集中的區(qū)域以外的區(qū)域對X-射線吸收系數(shù)分布進行成像。
所重建的圖像數(shù)據(jù)顯示在顯示裝置3006中，并發(fā)送給治療觸發(fā)產(chǎn)生器3009。在治療觸發(fā)產(chǎn)生器3009中，從圖像數(shù)據(jù)中提取出不產(chǎn)生黑視的并非包括被治療區(qū)域在內的感興趣區(qū)域周圍區(qū)域中多個像素的像素值(CT值)，并計算平均值CTavg(S329)。
在治療觸發(fā)產(chǎn)生器3009中，將所計算出的平均值CTavg與結束治療的閾值THend進行比較(S330)。當平均值CTavg高于結束治療的閾值THend時，繼續(xù)照射用于治療的X-射線。即，重復步驟S327到S330。當平均值CTavg達到或低于結束治療的閾值時，治療觸發(fā)產(chǎn)生器3009產(chǎn)生治療結束信號。響應于該治療結束信號，高壓發(fā)生器3207停止向X-射線管3201施加高壓和提供燈絲電流。從而，結束治療(S331)。
通過這種方式，根據(jù)實施例3-2，監(jiān)控造影劑在感興趣區(qū)域中的濃度。在濃度增大時開始治療。在造影劑濃度下降時，結束治療。減小治療開始的時間偏差。從而，可實現(xiàn)高治療效率。在從預掃描開始的治療期間內，通過對包括被治療區(qū)域在內的區(qū)域進行成像，并且操作員可視覺確定治療的進展。由于包括用于治療的集中束狀細X-射線的區(qū)域產(chǎn)生黑視，可視覺確定被治療區(qū)域與集中區(qū)域之間的位置偏離。
注意，通過與實施例3-1相同的方式，如上所述在平均值CTavg達到或低于結束治療的閾值時結束治療。不過，也可以通過從治療開始經(jīng)過的時間確定治療結束時間。
此外，通過與實施例3-1相同的方式，通過從治療開始用于治療的X-射線照射的累積時間控制治療結束時間，并進一步監(jiān)控造影劑的濃度。僅當平均值CTavg高于結束治療的閾值(在這種情況下為暫停治療的閾值)時，照射用于治療的X-射線。另一方面，在平均值CTavg達到或低于暫停治療的閾值時，暫停照射用于治療的X-射線。即，僅在實現(xiàn)高療效時，產(chǎn)生用于治療的X-射線，從而可保持高治療效率。
本領域技術人員很容易想到其他優(yōu)點和變型。從而，本發(fā)明廣義而言不限于此處表示和描述的特定細節(jié)和各實施例。因此，在不偏離所附權利要求及其等效范圍所定義的一般發(fā)明該面的精神或范圍條件下，可進行多種變型。
權利要求
1.一種集中照射型放療設備，包括用于產(chǎn)生治療用的放射線的放射源；多通道輻射探測器，用于探測透過對象的放射線；旋轉裝置，用于相對該對象旋轉該放射源和輻射探測器；圖像重建裝置，用于在該輻射探測器輸出的基礎上重建圖像數(shù)據(jù)；以及設置在該放射源與該對象之間的多葉片準直器，將放射線整形為任意形狀，該多葉片準直器包括多個第一葉片和多個第二葉片，將每個葉片設置成可向前/向后獨立運動，并且每個葉片為條形，且第一葉片的類型不同于第二葉片。
2.根據(jù)權利要求1所述的集中照射型放療設備，其中該第一葉片的輻射透射率高于該第二葉片的輻射透射率。
3.根據(jù)權利要求1所述的集中照射型放療設備，其中該第一葉片的寬度小于該第二葉片的寬度。
4.根據(jù)權利要求2所述的集中照射型放療設備，其中將該第二葉片相對用于治療的放射線的輻射透射率設計為零或近似零值。
5.根據(jù)權利要求2所述的集中照射型放療設備，其中該第一葉片由輻射衰減系數(shù)低于構成該第二葉片的材料的輻射衰減系數(shù)的材料制成。
6.根據(jù)權利要求2所述的集中照射型放療設備，其中該第一葉片比該第二葉片薄。
7.根據(jù)權利要求4所述的集中照射型放療設備，還包括控制裝置，控制該輻射探測器和該圖像重建裝置，以便對透過該對象的放射線進行檢測，并在用于治療的放射線從放射源產(chǎn)生的同時進行圖像數(shù)據(jù)重建。
8.根據(jù)權利要求7所述的集中照射型放療設備，其中該圖像重建裝置在用于治療的放射線產(chǎn)生的同時實時重建圖像數(shù)據(jù)。
9.根據(jù)權利要求8所述的集中照射型放療設備，還包括可立即顯示所重建圖像數(shù)據(jù)的顯示裝置；和手動操作裝置，控制緊急停止將用于治療的放射線照射該對象。
10.根據(jù)權利要求3所述的集中照射型放療設備，還包括控制裝置，控制該多葉片準直器，根據(jù)被治療區(qū)域的形狀單獨設置第二葉片的孔徑，并完全打開該第一葉片。
11.根據(jù)權利要求3所述的集中照射型放療設備，其中該第一葉片通過與第二葉片相同的方式，對用于治療的放射線具有遮擋性。
12.根據(jù)權利要求3所述的集中照射型放療設備，其中該第一葉片由與該第二葉片相同的材料制成。
13.根據(jù)權利要求3所述的集中照射型放療設備，還包括控制裝置，用于控制該輻射探測器和該圖像重建裝置，以便對透過該對象的放射線進行檢測，以及在用于治療的放射線從放射源產(chǎn)生的同時進行圖像數(shù)據(jù)重建。
14.一種集中輻射型放療設備，包括放射源，用于產(chǎn)生治療用的放射線；旋轉裝置，用于相對對象旋轉該放射源；設置在該放射源與該對象之間的可移動準直器，根據(jù)該對象被治療區(qū)域會聚放射線；以及控制裝置，用于在該放射源旋轉時間的一部分時間內，限制用放射線照射該對象。
15.根據(jù)權利要求14所述的集中照射型放療設備，其中該控制裝置控制該準直器，以便在該部分時間內關閉該可移動準直器。
16.根據(jù)權利要求14所述的集中照射型放療設備，其中該控制裝置控制一高壓發(fā)生器，以便在該部分時間內停止產(chǎn)生放射線。
17.根據(jù)權利要求15所述的集中照射型放療設備，其中該部分時間是輻射敏感度相對較高的特殊重要區(qū)域位于該放射源與該被治療區(qū)域之間的時間。
18.根據(jù)權利要求17所述的集中照射型放療設備，還包括確定裝置，基于被治療區(qū)域與該特殊重要區(qū)域之間的位置關系確定該部分時間。
19.根據(jù)權利要求15所述的集中照射型放療設備，其中該控制裝置控制該準直器，以便在該部分時間的初始階段隨著放射源的旋轉逐漸關閉該準直器，并在該部分時間的后一階段隨著放射源的旋轉逐漸打開該準直器。
20.根據(jù)權利要求16所述的集中照射型放療設備，還包括確定裝置，基于被治療區(qū)域與該特殊重要區(qū)域之間的位置關系確定該部分時間。
21.根據(jù)權利要求16所述的集中照射型放療設備，其中該控制裝置控制該高壓發(fā)生器，以便在該部分時間內暫停施加管電壓。
22.根據(jù)權利要求16所述的集中照射型放療設備，其中該控制裝置控制該高壓發(fā)生器，以便在該部分時間內暫停施加管電壓并繼續(xù)提供燈絲電流。
23.一種集中照射型放療設備，包括用于從多個方向用相對較高劑量的放射線照射其中注入有造影劑的被治療區(qū)域的裝置；用于使用相對較低劑量放射線采集與包括被治療區(qū)域在內的區(qū)域有關的投影數(shù)據(jù)的裝置；用于基于該投影數(shù)據(jù)立即重建圖像數(shù)據(jù)的裝置；以及用于在包括被治療區(qū)域在內的區(qū)域中的像素值，或者從像素值得出的數(shù)值的基礎上根據(jù)圖像數(shù)據(jù)測量相對較高劑量放射線的產(chǎn)生時間的裝置。
24.根據(jù)權利要求23所述的集中照射型放療設備，其中該用于照射相對較高劑量放射線的裝置包括用于產(chǎn)生治療用的相對較高劑量放射線的用于治療的放射源，和用于治療的高壓發(fā)生器，該高壓發(fā)生器產(chǎn)生施加給該用于治療的放射源的用于治療的高壓，從該用于治療的放射源發(fā)出用于治療的放射線，該用于采集投影數(shù)據(jù)的裝置包括用于成像的放射源，產(chǎn)生用于成像的相對較低劑量放射線；用于成像的高壓產(chǎn)生器，產(chǎn)生施加給該用于成像的放射源的用于成像的高壓以便從該用于成像的放射源產(chǎn)生用于成像的放射線；以及探測透過該對象的用于成像的放射線的多通道輻射探測器，以及該用于測量產(chǎn)生時間的裝置包括治療觸發(fā)產(chǎn)生器，根據(jù)從圖像數(shù)據(jù)提取出的感興趣區(qū)域的像素值，或者由該像素值得出的數(shù)值，產(chǎn)生治療觸發(fā)信號；和治療控制器，控制該用于治療的高壓發(fā)生器根據(jù)該治療觸發(fā)信號，將用于治療的高壓施加給用于治療的放射源。
25.根據(jù)權利要求23所述的集中照射型放療設備，其中該用于照射相對較高劑量放射線的裝置和該用于采集投影數(shù)據(jù)的裝置包括放射源，針對已經(jīng)注入造影劑的對象，該放射源接收所施加的用于成像的高壓，產(chǎn)生用于成像的相對較低劑量放射線，并對該對象的被治療區(qū)域接收所施加的用于治療的高壓，產(chǎn)生用于治療的相對較高劑量放射線；高壓發(fā)生器，該高壓發(fā)生器有選擇地產(chǎn)生用于成像和用于治療的高壓；以及多通道輻射探測器，該多通道輻射探測器探測透過該對象的用于成像的放射線，以及該用于測量產(chǎn)生時間的裝置包括治療觸發(fā)產(chǎn)生器，基于從圖像數(shù)據(jù)提取出的感興趣區(qū)域中的像素值，或者從該像素值得出的數(shù)值產(chǎn)生治療觸發(fā)信號；和治療控制器，根據(jù)該治療觸發(fā)信號控制該高壓發(fā)生器將施加用于成像的高壓切換成施加用于治療的高壓。
26.根據(jù)權利要求24所述的集中照射型放療設備，其中該治療觸發(fā)產(chǎn)生器將像素值或從該像素值得出的數(shù)值與開始治療的預定閾值進行比較，在像素值或從該像素值得出的數(shù)值達到或超過開始治療的閾值時，產(chǎn)生治療觸發(fā)信號。
27.根據(jù)權利要求26所述的集中照射型放療設備，其中該治療觸發(fā)產(chǎn)生器將像素值或從該像素值得出的數(shù)值與比被開始治療的閾值高的結束治療的閾值進行比較，在像素值或從該像素值得出的數(shù)值達到或超過結束治療的閾值時結束治療，以及該治療控制器控制用于治療的高壓發(fā)生器，根據(jù)該治療結束信號停止將用于治療的高壓施加給該用于治療的放射源。
28.根據(jù)權利要求24所述的集中照射型放療設備，其中該治療控制器控制該用于治療的高壓發(fā)生器，根據(jù)從開始施加用于治療的高壓經(jīng)過的時間，停止將用于治療的高壓施加給該用于治療的放射源。
29.根據(jù)權利要求24所述的集中照射型放療設備，其中該治療觸發(fā)產(chǎn)生器獲得感興趣區(qū)域內包含的多個像素的像素值的平均值或最大值，作為從該感興趣區(qū)域的像素值得出的數(shù)值。
30.根據(jù)權利要求24所述的集中照射型放療設備，其中將60mm或更高的會聚準直器安裝在該多通道輻射探測器上。
31.根據(jù)權利要求25所述的集中照射型放療設備，還包括設置在該放射源與該對象之間的多葉片準直器，該多葉片準直器包括可獨立向前/向后移動的多個葉片，其中治療控制器控制該多葉片準直器根據(jù)治療觸發(fā)信號打開多個葉片中間中的一個或少量葉片，并從其他葉片關閉的狀態(tài)改變到中間的一個或少量葉片打開的狀態(tài)，其他葉片打開到與被治療區(qū)域相應的孔徑的狀態(tài)。
32.根據(jù)權利要求23所述的集中照射型放療設備，還包括將造影劑注入該對象中的注射器；和用于根據(jù)注射器的造影劑注入狀態(tài)，停止用相對較高劑量放射線照射該對象和被治療區(qū)域的裝置。
全文摘要
一種集中照射型放療設備包括一放射源，一多通道輻射探測器，一旋轉裝置，一圖像重建裝置，一設置在該放射源與該對象之間的多葉片準直器，該多葉片準直器將放射線調整成任意形狀，并包括多個第一葉片和多個第二葉片，將每個葉片設計成可獨立向前/向后移動，并為條形，且第一葉片的類型不同于第二葉片。
文檔編號A61N5/10GK1481756SQ0315430
公開日2004年3月17日 申請日期2003年8月14日 優(yōu)先權日2002年8月14日
發(fā)明者尾嵜真浩, 尾 真浩 申請人:株式會社東芝