專利名稱：醫(yī)學(xué)放射治療裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種例如用于治療腫瘤的醫(yī)學(xué)放射治療裝置。
背景技術(shù)：
在采用重離子的放射療法中，借助加速的粒子轟擊腫瘤。粒子加速器在這種情況下產(chǎn)生一種具有在空間上位置固定的射線放射的粒子射線。為進(jìn)行治療，必須將患者送入一個預(yù)先確定的精確位置，確切地說，是使腫瘤處于粒子射線的所謂等中心上。在取決于體內(nèi)腫瘤位置的情況下，對患者采用不同的照射位置(場)，例如，患者采用臥姿位置或者坐姿位置在粒子射線器前面定位。
在放射療法的準(zhǔn)備階段因此要求盡可能精確地確定腫瘤的位置。為此使用成像診斷方法。X射線診斷裝置例如可以參閱DE 189 55 213 C2、DE189 27 022 C2或者EP 0 220 501 B1。腫瘤位置一般通過外部標(biāo)記直接在患者身上表示出來，即所謂的皮膚標(biāo)記，或者在所謂的固定掩模上顯示。
根據(jù)腫瘤類型和尺寸，在治療計劃中確定可靠破壞腫瘤所需的單個放射治療的次數(shù)(階段)。通常對每位患者在數(shù)周的時間內(nèi)要進(jìn)行20-30次放射治療。
為進(jìn)行放射，將患者送入一個具有粒子射線的射線發(fā)射窗的放射室內(nèi)。患者在患者檢查床上固定或者定位?；颊邫z查床在這里一般來說既可以理解為狹義的床也可以是座椅，患者固定在這上面。隨后將患者根據(jù)處于皮膚或者固定掩模上的標(biāo)記移動到已知并通過激光器做出標(biāo)記的固定等中心內(nèi)，隨后開始放射治療。放射室內(nèi)有時除了射線發(fā)射窗外具有一個固定的成像裝置，利用其可以借助解剖學(xué)的界標(biāo)確認(rèn)腫瘤位置。確認(rèn)之后將患者從其拍攝位置移動到照射位置。
腫瘤在診斷時刻與各照射時刻之間的位置變化會對放射治療的效果產(chǎn)生不利影響?；颊呓柚鷺?biāo)記在等中心內(nèi)的定向也帶有不精確性。即使直接在放射之前確認(rèn)腫瘤位置，由于患者從拍攝位置移動到照射位置而很難精確定位。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題在于，提供一種醫(yī)學(xué)放射治療裝置，利用其可以盡可能進(jìn)行高效的放射治療。
該技術(shù)問題依據(jù)本發(fā)明通過一種放射治療裝置，特別是通過按權(quán)利要求1所述的離子放射治療裝置得以解決。該裝置包括一個發(fā)射窗，用于具有空間上固定射線出射的粒子射線，以及包括一個帶有患者檢查床的患者支承裝置，可將其送到發(fā)射窗前一個適合照射患者的照射位置內(nèi)。該設(shè)置為此具有一個診斷或者成像裝置，用于確定或者確認(rèn)所要照射的腫瘤的位置。該成像裝置特別是X射線裝置并包括一個X射線放射源以及一個與其相對的X射線放射探測器。成像裝置在空間上可以環(huán)繞處于照射位置上的患者檢查床移動。為此X射線放射源和X射線放射探測器固定在一個共用的、特別是機械剛性的支承臂上。通過這種措施因此保證X射線放射源和X射線放射探測器各自在相同的位置上彼此定位。此外，為在空間上的運動僅需相應(yīng)控制和移動支承臂。也就是說，不需要在空間上進(jìn)行兩種獨立的運動，由此使控制簡單。為了可以在患者每個可能的照射位置上進(jìn)行成像診斷，支承臂可這樣支承和控制，即，使得其既可以環(huán)繞通過粒子射線確定的縱軸線進(jìn)行角運動也可以環(huán)繞與該縱軸線垂直的軸線進(jìn)行軌道運動。通過這兩種旋轉(zhuǎn)自由度的疊加與支承臂一側(cè)敞開結(jié)構(gòu)的組合，可以與患者當(dāng)時的位置無關(guān)地占據(jù)全部用于對腫瘤進(jìn)行確認(rèn)的診斷位置。
這種放射治療裝置的特別優(yōu)點在于，粒子輻射器與成像裝置組合成，使得處于患者檢查床上的患者在一個和同一個位置上即可以進(jìn)行圖像拍攝也可以進(jìn)行治療。也就是說，可以直接在照射位置上確定或者確認(rèn)腫瘤的位置。圖像拍攝直接在放射之前或者也在期間進(jìn)行。絕對不需要將患者從圖像拍攝轉(zhuǎn)移到放射治療的位置，而這種轉(zhuǎn)移本身始終蘊藏著腫瘤位移的危險。因此通過確認(rèn)照射位置上的腫瘤位置，可以使腫瘤在粒子輻射器的等中心內(nèi)精確定位，從而整體上可以高效運用放射療法。由于成像裝置空間上的可自由移動性，因此患者是采用坐姿位置還是臥姿位置進(jìn)行放射治療并不重要。
因此采用這種放射治療裝置實施的方法，其特征在于，在當(dāng)時的治療位置上進(jìn)行用于確定腫瘤位置的位置確認(rèn)。位置確認(rèn)通過該放射治療裝置的特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計在這種情況下可以在患者每個任意的治療位置上進(jìn)行。為進(jìn)行位置確認(rèn)優(yōu)選一方面借助2維投影拍攝確定腫瘤位置。在一種有利的設(shè)計方案中，為確定腫瘤位置借助3維斷層圖像拍攝進(jìn)行位置確認(rèn)。
另外，重要意義在于，位置確認(rèn)以及原有的放射可以既在患者的臥姿位置也在坐姿位置上并因此在患者的每個任意治療位置上進(jìn)行。依據(jù)一種相宜的擴(kuò)展設(shè)計，所述患者檢查床設(shè)計為對于臥姿照射位置的檢查床或者對于坐姿照射位置的座椅或者可以改造。因此通過這里所述的裝置可以在位置固定的發(fā)射射線時在任意的照射位置上對患者進(jìn)行放射。特別是由于坐姿位置的可能性也可以進(jìn)行正面放射。這種通過特殊設(shè)置引起的可變性與以往的系統(tǒng)相比可以明顯節(jié)省成本，因為特別是可以取消所謂的機架，而借助于機架調(diào)整粒子射線的放射角要更麻煩以及因此成本更高。
粒子放射器與成像裝置在設(shè)備技術(shù)上的組合另一特殊優(yōu)點在于，在放射過程中可以并也達(dá)到確認(rèn)或者控制腫瘤的位置并因此實施患者的主動位置控制。為此也利用成像裝置例如實施2D投影拍攝并將所測定的圖像借助適當(dāng)?shù)膱D像分析與此前測定的腫瘤3D圖像進(jìn)行比較。由此可以在線地，也就是在放射期間通過特別是自動控制地將患者移動到最佳的照射位置內(nèi)對腫瘤的位置變化做出反應(yīng)。
總而言之，通過診斷裝置非常靈活的可定位性，可以實現(xiàn)利用一個和同一個成像裝置，也就是利用一個和同一個放射源-放射探測器對于不同的照射位置生成腫瘤的圖像照片。由此與相應(yīng)僅對應(yīng)于一個患者位置產(chǎn)生圖像的位置固定的X射線診斷裝置相比，還取得一種設(shè)備技術(shù)上明顯更簡化和更經(jīng)濟(jì)的技術(shù)方案。
作為X射線裝置在這種情況下最好是常規(guī)的X射線裝置，例如用于產(chǎn)生二維的投影拍攝圖像或者也用于產(chǎn)生三維的低對比度拍攝圖像。在后一種情況下，利用扇形的X射線束照射患者以及為產(chǎn)生三維圖像對由X射線探測器接收的信號進(jìn)行分析。這種成像方法也以3D錐形光束重現(xiàn)的名稱而公知。
作為支承臂，最好使用一側(cè)敞開的C形或U形機械支承結(jié)構(gòu)，從而支承臂環(huán)繞設(shè)置在放射探測器與放射源之間的患者檢查床弓形夾緊。
相宜的是，支承臂可以這樣支承和控制，即，使得其既可以實施至少180°的角運動也可以實施至少180°的軌道運動。因此特別是也可以為產(chǎn)生三維圖像獲得廣泛的圖像信息。在為所謂的3D錐形光束方法使用X射線扇形射線時，對于至少180°的角運動和軌道運動的旋轉(zhuǎn)運動包括X射線射束的扇形擴(kuò)散。
另外依據(jù)一種優(yōu)選的擴(kuò)展設(shè)計，支承臂可轉(zhuǎn)動地支承在粒子輻射器上。因此該粒子輻射器和診斷裝置構(gòu)成一個相互連接的統(tǒng)一結(jié)構(gòu)單元。通過該結(jié)構(gòu)上的連接，放射源與放射探測器之間的相對位置始終關(guān)于粒子放射器的等中心精確確定。
依據(jù)另一種優(yōu)選實施方式，支承臂由一個多軸的、特別是六軸機器手固持。通過多軸機械手的引導(dǎo)可以達(dá)到在空間上沒有或者幾乎沒有限制地自由運動，從而可以毫無問題地考慮個性化的要求。在兩種方案中，診斷裝置的支承結(jié)構(gòu)位置固定地設(shè)置在這樣的空間內(nèi)，即，僅支承臂可在該空間內(nèi)自由移動。
為在確認(rèn)腫瘤位置后將患者精確地移動到額定位置，依據(jù)一種相宜的擴(kuò)展設(shè)計，將患者檢查床可控制地移動到一個預(yù)先確定的照射位置內(nèi)。
為達(dá)到此目的，特別采用一個共用的控制單元，其具有相互協(xié)調(diào)控制的兩個裝置，即診斷裝置和患者支承裝置。確切地說是這樣進(jìn)行控制，即，在考慮到粒子輻射器的等中心情況下并在考慮到利用診斷裝置測定的腫瘤位置情況下，將患者檢查床連同在其上固定的患者移動到要求的照射位置。借助X射線圖像對腫瘤位置的確定在這里或者通過適用的自動圖像識別方法自動進(jìn)行，或者通過經(jīng)過培訓(xùn)的醫(yī)療人員手動地將腫瘤的位置通過適當(dāng)?shù)妮斎胙b置通知控制裝置來完成。
此外，設(shè)有多個在相對于患者位置的預(yù)定角度下用于粒子射線的發(fā)射窗。由于診斷裝置具有在空間上環(huán)繞處于治療位置上的患者檢查床的可移動性，因此同一診斷裝置也適合于具有多個用于粒子射線的發(fā)射窗的放射療法。因此，該診斷裝置最好在與具有各自在空間上固定射線發(fā)射口的多個以確定角度設(shè)置的粒子射線發(fā)射窗的組合下使用。


下面借助附圖對本發(fā)明的實施例進(jìn)行詳細(xì)說明。其中圖1-3示出一種放射治療裝置，其具有一個可轉(zhuǎn)動支承的X射線診斷裝置，該X射線診斷裝置具有一個C形支承臂，在圖1至3中支承臂處于用于不同照射的不同位置上；以及圖4、5示出放射治療裝置的另一種實施方式，其具有固定在一個多軸機械手上的支承臂。
具體實施例方式
附圖中相同作用的部件設(shè)有相同的附圖符號。
醫(yī)學(xué)放射治療裝置在所有實施方案中均包括一個下面稱為粒子放射器的粒子加速器，以用于產(chǎn)生由重離子組成的粒子射線。該粒子放射器包括一個射線管2，該射線管具有一個正面的發(fā)射窗4，工作期間在預(yù)先確定的位置上從發(fā)射窗4發(fā)出粒子射線6。具有發(fā)射窗4的射線管2在空間上固定設(shè)置。作為對所示實施例的替代方案，在空間上以確定的角度設(shè)置多個固定的發(fā)射窗4。
此外該裝置具有一個X射線診斷裝置8，其具有支承臂10A、10B，在該支承臂上面在相對置的位置上各自設(shè)置一個X射線源12和一個X射線探測器14。
此外，放射治療裝置包括具有一個患者檢查床18的患者支承裝置16，所述患者檢查床可通過第一多軸機械手20控制移動。患者檢查床18A、18B在這里基本上是指這樣一種裝置，即，患者22在其上面被送到用于放射治療的規(guī)定位置上。這既可以是坐姿位置也可以是臥姿位置?；颊邫z查床18A、18B因此既指患者22臥姿位置的檢查床也指患者22坐姿位置的座椅式結(jié)構(gòu)。
在該放射治療裝置中特別重要的是，X射線診斷裝置8在與發(fā)射窗4的組合的特殊結(jié)構(gòu)和設(shè)置，使得為確定或者確認(rèn)腫瘤的位置可以在對患者22的放射治療規(guī)定的治療位置上進(jìn)行X射線拍攝。X射線診斷裝置8在這種情況下原則上既適用于2D投影拍攝也適用于3D低對比度拍攝和產(chǎn)生所謂的3D錐形光束圖像。
在該實施例中分別示出X射線扇形射束24，用于產(chǎn)生3D錐形光束圖像，也就是用于產(chǎn)生所要照射的腫瘤的三維圖像。以本身公知的方式進(jìn)行圖像產(chǎn)生和圖像分析。為產(chǎn)生3D的X射線圖像需要，扇形射束24以至少180°的扇形角環(huán)繞患者22移動。在本放射治療裝置中特別重要的是，與患者22當(dāng)時的照射位置無關(guān)地可以利用同一個診斷裝置進(jìn)行腫瘤的位置確認(rèn)。位置的確認(rèn)因此與患者22是臥姿位置還是坐姿位置、是與粒子射線6在縱向上還是與其垂直定向無關(guān)。對這種可變性起確定性作用是可基本自由在空間內(nèi)移動地設(shè)置X射線診斷裝置8。
支承臂10A、10B一側(cè)是敞開的，也就是基本設(shè)計為U形或C形，從而它可以毫無問題地相對于患者移動，由此將該患者在射線源12與射線探測器14之間定位。為可以環(huán)繞患者22以180°以上的角度旋轉(zhuǎn)，支承臂10A、10B一方面環(huán)繞通過粒子射線6確定的縱軸線進(jìn)行角運動。該角運動通過雙箭頭26表示。另一方面，支承臂10A、10B能夠環(huán)繞與粒子射線6垂直的軸線進(jìn)行軌道運動。這種軌道運動通過另一個雙箭頭28表示。
如果患者22進(jìn)入一個確定的治療位置內(nèi)，那么診斷裝置8一般情況下僅在兩個運動方向之一上完成180°旋轉(zhuǎn)(包括X射線的扇形角)，也就是或者環(huán)繞縱軸線的角運動26或者環(huán)繞與縱軸線垂直的另一旋轉(zhuǎn)軸線的軌道運動28。空間上該另一旋轉(zhuǎn)軸線的位置在這種情況下可以變化并取決于支承臂10A、10B各自的角旋轉(zhuǎn)位置。
在按照圖1至3的實施例中，支承臂10A設(shè)計為C形臂，它在其C臂端部上分別具有放射源12和探測器14。支承臂10A為進(jìn)行角運動26支承在環(huán)形地圍繞射線管2運動的旋轉(zhuǎn)環(huán)30上。通過該旋轉(zhuǎn)環(huán)30支承臂10A因此可環(huán)繞通過粒子射線6形成的縱軸線轉(zhuǎn)動。為進(jìn)行軌道運動28，支承臂10A也可移動地支承在旋轉(zhuǎn)環(huán)30本身上，例如通過導(dǎo)軌或者旋轉(zhuǎn)環(huán)30與支承臂10A之間的互相嚙合的制齒導(dǎo)引。通過這種措施可以在任何角轉(zhuǎn)動位置上進(jìn)行180°的軌道旋轉(zhuǎn)。相反，在任何軌道旋轉(zhuǎn)位置上也可以進(jìn)行至少180°的角旋轉(zhuǎn)運動26。在所選擇的結(jié)構(gòu)中，原則上可分別實現(xiàn)360°的旋轉(zhuǎn)運動。旋轉(zhuǎn)運動基本上通過患者檢查床18A、18B的位置限制。
在圖1的實施例中，患者22為治療腦腫瘤處于一個沿粒子射線6縱向定向的治療位置上。支承臂10A為實現(xiàn)腦腫瘤位置的3D圖像確認(rèn)，通過旋轉(zhuǎn)環(huán)30在角方向上至少180°環(huán)繞患者22的頭部轉(zhuǎn)動而旋轉(zhuǎn)。
在圖2所示的照射位置上，患者22橫向于粒子射線6地處于臥姿位置。支承臂10A在這種情況下定向在一個固定的角位置上。為進(jìn)行X射線拍攝，支承臂10A至少在軌道方向28上環(huán)繞患者22的軀干回轉(zhuǎn)180°。在這種情況下不進(jìn)行角方向26上的旋轉(zhuǎn)運動。
在依據(jù)圖3的治療位置中，患者22處于一個坐姿治療位置。為拍攝X射線圖像，在這種情況下支承臂10A也僅在軌道方向28上進(jìn)行運動。
與圖1至3中所示的第一種實施方案不同地，在依據(jù)圖4和5的第二種實施方案中，支承臂10B固定在一個特別是6軸的第二機械手32上。第二機械手32在該實施例中固定在房間天花板上。通過第二機械手32的多軸結(jié)構(gòu)，支承臂10B可以定位在任意由第二機械手32夠到的空間位置上。為進(jìn)行角旋轉(zhuǎn)運動26或軌道旋轉(zhuǎn)運動28，第二機械手32具有多個轉(zhuǎn)動關(guān)節(jié)34。在這里，為了與患者22所處的當(dāng)時的治療位置相關(guān)地拍攝X射線圖像，或者在軌道方向28上或者在角方向26上各自進(jìn)行至少180°的旋轉(zhuǎn)。
X射線診斷裝置8、患者支承裝置16以及需要時還有粒子加速器最好由一個共用的控制單元彼此協(xié)調(diào)控制運行。為實施放射療法，最好將患者22送到一個用于放射療法的臨時治療位置。為此首先將他固定在患者檢查床18A、18B上以及利用第一機械手20將患者檢查床18A、18B移動到所要求的臨時治療位置。在該位置上，腫瘤的位置利用X射線裝置8確定和確認(rèn)。特別是自動和可控制地將靜止的患者22通過支承裝置16移動到最佳的治療位置，從而使腫瘤定位在等中心上。利用X射線裝置8確認(rèn)該正確的定位。
腫瘤位置的確定在這種情況下或者自動或者通過由醫(yī)學(xué)專業(yè)人員對測定的圖像分析完成。在將患者22定位后，產(chǎn)生粒子射線6并照射患者22。在附圖中分別利用虛線示出粒子射線6，以便說明利用粒子射線6的照射一般情況下在進(jìn)行X射線拍攝之后進(jìn)行。
利用這里未詳細(xì)示出的控制、檢查和監(jiān)測單元，優(yōu)選自動地將患者22移動到規(guī)定用于放射治療的正確治療位置。
權(quán)利要求
1.一種具有用于粒子射線(6)的發(fā)射窗(4)的放射治療裝置，包括具有患者檢查床(18A、18B)的患者支承裝置(16)，該患者檢查床可送到發(fā)射窗(4)前一個適合照射患者(22)的照射位置，該放射治療裝置還具有診斷裝置(8)，用于確定所要照射的腫瘤的位置，其中所述診斷裝置(8)具有放射源(12)和相對置的放射探測器(14)，它們固定在一個共用的支承臂(10A、10B)上，其中，支承臂(10A、10B)可這樣支承和控制，使其既可以環(huán)繞通過粒子射線(6)確定的縱軸線進(jìn)行角運動(26)也可以環(huán)繞與該縱軸線垂直的軸線進(jìn)行軌道運動(28)，從而放射源(12)和放射探測器(14)在空間上可環(huán)繞處于照射位置上的患者檢查床(18A、18B)移動。
2.按權(quán)利要求1所述的放射治療裝置，其中，診斷裝置(8)設(shè)計為，使得可以借助2維投影拍攝或者借助3維斷層圖像拍攝在患者的各任意照射位置上確定腫瘤位置。
3.按權(quán)利要求1或2所述的放射治療裝置，其中，所述診斷裝置(8)設(shè)計為，使得所采用的患者檢查床無論是對于臥姿照射位置的檢查床(18A)形式還是對于坐姿照射位置采用座椅(18B)形式，放射源(12)和放射探測器(14)均可以在空間上環(huán)繞患者檢查床(18A、18B)自由移動。
4.按前述權(quán)利要求之一所述的放射治療裝置，其中，所述支承臂(10A、10B)設(shè)計為C形或U形。
5.按前述權(quán)利要求之一所述的放射治療裝置，其中，所述支承臂(10A、10B)的旋轉(zhuǎn)運動既可以實施為至少180°的角運動(26)也可以實施為至少180°的軌道運動(28)。
6.按前述權(quán)利要求之一所述的放射治療裝置，其中，所述支承臂(10A)可轉(zhuǎn)動地支承在用于產(chǎn)生粒子射線的裝置上。
7.按權(quán)利要求1至5中任一項所述的放射治療裝置，其中，所述支承臂(10B)由多軸機器手固持。
8.按前述權(quán)利要求之一所述的放射治療裝置，其中，患者檢查床(22)可控制地移動到一個預(yù)先確定的照射位置內(nèi)。
9.按前述權(quán)利要求之一所述的放射治療裝置，其中，發(fā)射窗(4)位置固定地設(shè)置在一個空間內(nèi)，而且是一個用于產(chǎn)生離子-粒子射線(6)裝置的一部分。
10.按前述權(quán)利要求之一所述的放射治療裝置，其中，設(shè)有多個固定的發(fā)射窗(4)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種放射治療裝置，包括粒子輻射器(2)，該粒子輻射器具有用于位置固定的粒子射線(6)的發(fā)射窗(4)。該裝置此外包括一個帶有患者檢查床(18A、18B)的患者支承裝置(16)，該患者檢查床可送到發(fā)射窗(4)前一個適合照射患者(22)的照射位置。另外，X射線診斷裝置(8)，用于確定所要照射的腫瘤的位置，其中所述X射線診斷裝置(8)具有放射源(12)和探測器(14)，它們在空間上可環(huán)繞處于照射位置上的患者檢查床(22)移動。由此提供了確認(rèn)腫瘤的位置已經(jīng)在照射位置上的方法，從而不需要挪動患者。
文檔編號A61N5/10GK101065162SQ200580022680
公開日2007年10月31日 申請日期2005年9月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月30日
發(fā)明者克勞斯·赫爾曼 申請人:西門子公司