專利名稱:多葉片準(zhǔn)直器的制作方法
本發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及一種多葉片準(zhǔn)直器。
發(fā)明的背景技術(shù)：
多葉片準(zhǔn)直器(MLC)基本上使用于放射治療領(lǐng)域。一條輻射束引導(dǎo)指向一個患者，以及必須經(jīng)過準(zhǔn)直化以配合準(zhǔn)備處理區(qū)的形狀。重要的是應(yīng)保證在此形狀之外的區(qū)域內(nèi)的劑量應(yīng)盡可能低，但此整個區(qū)域應(yīng)處理。如果有的區(qū)域保留未處理，隨后復(fù)發(fā)會增加。而如果非處理的區(qū)域被輻射，隨后會引起健康的組織損傷，導(dǎo)致較大的副作用以及處理后較長的恢復(fù)時間。
由于處理區(qū)域很少為直線的，故使用多葉片準(zhǔn)直器。這些準(zhǔn)直器包括由輻射吸收材料制成的指形葉片的一個陣列，每個葉片設(shè)置為一個平行關(guān)系以及每個能夠相對于其它的縱向地移動。借助移動每個葉片至一個選擇的位置提供一個準(zhǔn)直器，它顯示一個非直線的邊緣。通常，一個這樣的陣列(或“組合件”)應(yīng)設(shè)置在輻射束的每個側(cè)面。
多葉片準(zhǔn)直器通常經(jīng)受兩個困難。一個困難是在組合件的各片之間輻射的泄漏，以及另一個困難是葉片經(jīng)常具有方形的末端，因此當(dāng)對準(zhǔn)一個不垂直于葉片的一個邊緣時，顯示一個像素化圖案。
采用不同的設(shè)計以解決泄漏率，包括使葉片具有階梯的邊緣，因此互鎖(至一定的程度)以及限制各片之間清晰的視野。然而，片間泄漏是某些處理計劃的一個限制因素，比如加強(qiáng)調(diào)制輻射治療(IMRT)，這里的處理時間較長。
像素流散是與葉片組合件的分辨率相關(guān)的一個因素，以及因此緩和此問題的努力傾向于包括使用較狹窄的葉片。然而，這樣使準(zhǔn)直器更為復(fù)雜以及存在極大的工程挑戰(zhàn)性。專利JP 03009767建議使用兩個葉片組合件，它們這樣偏置，使一組合件葉片覆蓋另一組合件葉片的間隙。這樣導(dǎo)致一種改進(jìn)的解決方案以及減少的泄漏，但仍舊給出一個像素化作用。
本發(fā)明的概述本發(fā)明試圖提供一種多葉片準(zhǔn)直器，它進(jìn)一步緩和葉片間的泄漏和像素化問題，以及提供改進(jìn)的解決方案和較大的場尺寸。
按照本發(fā)明的一個第一方面，提供一種輻射束用的一個準(zhǔn)直器，包括一個第一多葉片準(zhǔn)直器組以及一個第二多葉片準(zhǔn)直器組，第二多葉片準(zhǔn)直器組設(shè)置為與第一多葉片準(zhǔn)直器組成一個銳角，以及一個第三多葉片準(zhǔn)直器組，設(shè)置為與第二多葉片準(zhǔn)直器組成一個銳角。
按照本發(fā)明的一個第二方面，提供一種輻射束用的一個準(zhǔn)直器，包括一個一定深度的第一多葉片準(zhǔn)直器組以及一個一定深度的第二多葉片準(zhǔn)直器組，第二組的深度小于第一組的深度，以及設(shè)置為與第一組成一個銳角，以及一個一定深度的第三多葉片準(zhǔn)直器組，第三組的深度小于第二組的深度，以及設(shè)置為與第二組成一個銳角。
每個多葉片準(zhǔn)直器組通常包括一對葉片組合件，彼此相對。
第一和第二多葉片準(zhǔn)直器組之間的銳角最好與第二第三多葉片準(zhǔn)直器組之間的銳角相同。一個適當(dāng)?shù)慕嵌葹榧s60°，然而其它適當(dāng)?shù)慕嵌纫部梢允褂谩?br> 半陰影區(qū)是接近輻射場邊緣的區(qū)域。半陰影區(qū)的寬度典型地取決于兩個點之間的距離，在此兩個點在中心軸上傳送20％和80％的劑量，一個小的半陰影區(qū)意味一個良好的束清晰度，它允許給出一個最大的劑量至一個目標(biāo)體積，并且?guī)в幸粋€迅速的劑量側(cè)降至正常健康的組織的周圍。
這樣一種準(zhǔn)直器的一系列的設(shè)計特點被優(yōu)選以便改進(jìn)半陰影區(qū)特性—最接近輻射源的多葉片準(zhǔn)直器的葉片在輻射方向上能夠比離開輻射源較遠(yuǎn)的多葉片準(zhǔn)直器的葉片較深。
—離開輻射源最遠(yuǎn)的多葉片準(zhǔn)直器的葉片在輻射方向上能夠比較接近輻射源的多葉片準(zhǔn)直器的葉片較淺。
多葉片準(zhǔn)直器葉片的末端可以是圓形的。
—最接近輻射源的多葉片準(zhǔn)直器，葉片末端的曲率半徑能夠大于離開輻射源較遠(yuǎn)的多葉片準(zhǔn)直器葉片末端的曲率半徑。
—離開輻射源最遠(yuǎn)的多葉片準(zhǔn)直器葉片末端的曲率半徑能夠小于較接近輻射源的多葉片準(zhǔn)直器葉片末端的曲率半徑。
通常，最好是第一多葉片準(zhǔn)直器最接近輻射源，第三多葉片準(zhǔn)直器離開輻射源最遠(yuǎn)，以及第二多葉片準(zhǔn)直器處于第一和第三多葉片準(zhǔn)直器之間。
附圖的簡要說明本發(fā)明的一個實施例將以實例的方式參見
，其中圖1示出一個已知的單組合件多葉片準(zhǔn)直器的垂直剖面圖；圖2示出按照本發(fā)明的一個多葉片準(zhǔn)直器的一個相關(guān)的垂直剖面圖；圖3示出一個典型的臨床學(xué)樣品；圖4示出使用一個兩組合件多葉片準(zhǔn)直器達(dá)到的輻射圖案，準(zhǔn)直器帶有10mm的葉片；圖5示出使用一個兩組合件多葉片準(zhǔn)直器達(dá)到的輻射圖案，準(zhǔn)直器帶有4mm的葉片；圖6示出按照本發(fā)明使用一個三組合件多葉片準(zhǔn)直器達(dá)到的輻射圖案，準(zhǔn)直器帶有10mm的葉片；圖7示出在一個取向范圍內(nèi)對于一個標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)施加的過劑量；圖8示出通過一個加速器的一個垂直剖面圖，加速器部分地配置按照本發(fā)明的第二方面的一個多葉片準(zhǔn)直器；以及圖9示出借助圖8的多葉片準(zhǔn)直器獲得的半陰影型面。
實施例的詳細(xì)說明圖1示出普通設(shè)計的一個光束準(zhǔn)直器1的相關(guān)的部分。準(zhǔn)直器1包括一對多葉片組合件2、2a組，設(shè)置在一個平面內(nèi)，與由孔徑4射出的X射線或其它光束3正交。
圖2示出按照本發(fā)明的準(zhǔn)直器10，在與普通類型的準(zhǔn)直器的圖1相關(guān)的一個垂直平面內(nèi)(即在光束3的方向上)。準(zhǔn)直器包括三個多葉片組11a、11b和11c，每組包括一個多葉片組合件，設(shè)置在X射線束3的任一側(cè)面，每組在垂直剖面上設(shè)置為一排。在圖2內(nèi)看不見的是，三個組合件排列為不同的取向，比如它們的葉片方向彼此成60°。
圖3示出一個典型的臨床學(xué)樣品20，帶有一個不規(guī)則的直線形，它準(zhǔn)備使用處理計劃，比如IMRT處理。形成此形狀的周邊的粗黑線內(nèi)的區(qū)域就是必須使用X射線或其它輻射處理的組織。為了使圍繞處理區(qū)域的組織，即健康的組織不受影響，準(zhǔn)備處理的區(qū)域必須接收輻射處理，而健康的組織必須使用適當(dāng)?shù)妮椛渥钃醪牧掀帘我员苊廨椛洹?br> 圖4示出使用一個兩組合件多葉片準(zhǔn)直器達(dá)到的輻射圖案，比如普通類型的準(zhǔn)直器，如JP 03009767內(nèi)所示。在此個別的實例中葉片的寬度為10mm。葉片的寬度是在與光束方向正交的平面上測量的。如由圖所見，健康組織的大區(qū)域?qū)⒈惠椛?，這是由于使用普通的兩組合件多葉片準(zhǔn)直器達(dá)到的接近邊界。
如果葉片的寬度減少，這就是為了達(dá)到一個更好的分辨率，在本實例中減少至4mm，以產(chǎn)生一個小型準(zhǔn)直器，最終的輻射圖案接近于準(zhǔn)備處理組織的圖案，如圖5所示。當(dāng)然，組合件葉片越狹窄，分辨率越好，然而，組合件葉片僅能狹窄至一個有限的寬度，因為工程挑戰(zhàn)性變得不可克服。再者，組合件葉片越狹窄，實際能達(dá)到的場尺寸變得越小，從而使難以處理大的區(qū)域。
普通的兩組合件多葉片準(zhǔn)直器的場尺寸為40×40cm2。小型準(zhǔn)直器的場尺寸為16×20cm2，然而按照本發(fā)明的準(zhǔn)直器的場尺寸至少為直徑40cm，以及可以更大。
圖6示出使用按照本發(fā)明的一個準(zhǔn)直器達(dá)到的輻射圖案，準(zhǔn)直器帶有10mm寬的葉片。如由圖所見，目標(biāo)輻射圖案顯著地改進(jìn)，既超過使用普通的兩組合件多葉片準(zhǔn)直器，帶有70mm寬度葉片達(dá)到的，也超過在圖5內(nèi)使用小型準(zhǔn)直器的狹窄葉片達(dá)到的圖案。
圖7示出過劑量，即對于一個標(biāo)準(zhǔn)目標(biāo)以及在一個取向范圍內(nèi)施加至健康組織的輻射。如由圖所見，使用普通的兩組合件準(zhǔn)直器，過劑量僅在兩個取向上為最小，也就是，當(dāng)準(zhǔn)備處理的區(qū)域具有一個垂直的或水平的邊緣時，因此普通的準(zhǔn)直器的葉片可以放置為與邊緣緊密鄰接的關(guān)系，這點對于小型準(zhǔn)直器也是真實的，在其中過劑量也在兩個取向上形成最小值。按照本發(fā)明的準(zhǔn)直器的結(jié)果顯示減少過劑量方面一個顯著的和重大的改進(jìn)，如由曲線圖所見，大多數(shù)的過劑量線處于比使用小型準(zhǔn)直器達(dá)到的低。
圖8示出按照本發(fā)明的一個第二方面的實施例。所示的多葉片準(zhǔn)直器組部分地配合至一個加速器。加速器包括一個靶極以產(chǎn)生輻射，一個初次準(zhǔn)直器31，它部分地準(zhǔn)直光束3，以及濾波器32，用于光束的濾波。光束隨后前進(jìn)通過按照本發(fā)明的一個第二方面的多葉片準(zhǔn)直器。葉片的深度是在平行于X射線束3的一個方向上測量的。葉片組合件31a的深度最大，第二組合件31b的深度小于葉片第一組合件的深度，以及葉片組合件31c的深度小于葉片第二組合件31b的深度。
葉片在平行于光束的方向上是曲線的，并且葉片第一組合件31a的曲率半徑大于葉片第二組合件31b的曲率半徑。葉片第三組合件31c的曲率半徑小于葉片第二組合件31b的曲率半徑。
圖9示出對于本發(fā)明的第二方面的最終的半陰影，與普通的兩組合件準(zhǔn)直器比較，它的改進(jìn)幾乎達(dá)兩倍。在準(zhǔn)直器圖案外面的區(qū)域的百分率，該區(qū)域接收20-100％之間的輻射，對于一個普通的兩組合件準(zhǔn)直器典型地為13％，對于一個小型準(zhǔn)直器減少至8％左右，但是按照本發(fā)明的多葉片組合件準(zhǔn)直器達(dá)到一個溢流率在7％左右。
因此可以看出，本發(fā)明的多組合件多葉片準(zhǔn)直器包括大型兩組合件普通準(zhǔn)直器在場尺寸方面的優(yōu)點，以及仍具有小型準(zhǔn)直器的溢流率、分辨率和性能。
此外，使用按照本發(fā)明的一個準(zhǔn)直器，允許多層陶瓷封裝(MLC)頭部設(shè)計，它非常簡便。這些葉片不需要在它們的接頭內(nèi)使用舌片和溝槽機(jī)構(gòu)，因為上面的和/或下面的其它葉片組合件能夠覆蓋這些接頭。此外，準(zhǔn)直器頭部不需要是可轉(zhuǎn)動的，因為準(zhǔn)直器方向性較小。當(dāng)然應(yīng)該理解，在不脫離本發(fā)明范圍的條件下對上述的實施例可以做出許多改變。
權(quán)利要求
1.一種輻射束用的一個準(zhǔn)直器，包括一個第一多葉片準(zhǔn)直器組；一個第二多葉片準(zhǔn)直器組，設(shè)置為與第一多葉片準(zhǔn)直器組成一個銳角；以及一個第三多葉片準(zhǔn)直器組，設(shè)置為與第二多葉片準(zhǔn)直器成一個銳角。
2.按照權(quán)利要求
1的準(zhǔn)直器，其特征在于，每個多葉片準(zhǔn)直器組包括一對葉片組合件，彼此相對。
3.按照權(quán)利要求
1或2的準(zhǔn)直器，其特征在于，第一和第二多葉片準(zhǔn)直器組之間的銳角與第二和第三多葉片準(zhǔn)直器組之間的銳角相同。
4.按照上述的權(quán)利要求
任何一項的準(zhǔn)直器，其特征在于，這些銳角或一個銳角為60°。
5.按照上述的權(quán)利要求
任何一項的準(zhǔn)直器，其特征在于，最接近輻射源的多葉片準(zhǔn)直器的葉片在輻射方向上比離開輻射源較遠(yuǎn)的多葉片準(zhǔn)直器的葉片較深。
6.按照上述的權(quán)利要求
任何一項的準(zhǔn)直器，其特征在于，離開輻射源最遠(yuǎn)的多葉片準(zhǔn)直器的葉片在輻射方向上比較接近輻射源的多葉片準(zhǔn)直器的葉片較淺。
7.按照上述的權(quán)利要求
任何一項的準(zhǔn)直器，其特征在于，多葉片準(zhǔn)直器葉片的末端是圓形的。
8.按照權(quán)利要求
7的準(zhǔn)直器，其特征在于，最接近輻射源的多葉片準(zhǔn)直器葉片末端的曲率半徑大于離開輻射源較遠(yuǎn)的多葉片準(zhǔn)直器葉片末端的曲率半徑。
9.按照權(quán)利要求
7或8的準(zhǔn)直器，其特征在于，離開輻射源最遠(yuǎn)的多葉片準(zhǔn)直器葉片末端的曲率半徑小于較接近輻射源的多葉片準(zhǔn)直器葉片末端的曲率半徑。
10.按照上述的權(quán)利要求
任何一項的準(zhǔn)直器，其特征在于，第一多葉片準(zhǔn)直器最接近輻射源，第三多葉片準(zhǔn)直器離開輻射源最遠(yuǎn)，以及第二多葉片準(zhǔn)直器處于第一和第三多葉片準(zhǔn)直器之間。
11.一個準(zhǔn)直器，基本上如以上所述，并參見和/或如附圖所示。
專利摘要
公開一種多葉片準(zhǔn)直器，它緩和葉片間的泄漏和像素化問題。該準(zhǔn)直器包括一個第一多葉片準(zhǔn)直器組，一個第二多葉片準(zhǔn)直器組，設(shè)置為與第一多葉片準(zhǔn)直器組成一個銳角，以及一個第三多葉片準(zhǔn)直器組，設(shè)置為與第二多葉片準(zhǔn)直器組成一個銳角。每個多葉片準(zhǔn)直器通常包括一對葉片組合件，彼此相對。第一和第二多葉片準(zhǔn)直器組之間的銳角最好與第二和第三多葉片準(zhǔn)直器組之間的銳角相同。一個適當(dāng)?shù)慕嵌葹榧s60°。為了改進(jìn)半陰影特性，(i)最接近輻射源的多葉片準(zhǔn)直器的葉片在輻射方向上比離開輻射源較遠(yuǎn)的多葉片準(zhǔn)直器的葉片較深，(ii)離開輻射源最遠(yuǎn)的多葉片準(zhǔn)直器的葉片比較接近輻射源的多葉片準(zhǔn)直器的葉片較淺，(iii)多葉片準(zhǔn)直器葉片末端能夠是圓形的，(iv)最接近輻射源的多葉片準(zhǔn)直器葉片末端的曲率半徑能夠大于離開輻射源較遠(yuǎn)的多葉片準(zhǔn)直器葉片末端的曲率半徑，(v)離開輻射源最遠(yuǎn)的多葉片準(zhǔn)直器葉片末端的曲率半徑能夠小于較接近輻射源的多葉片準(zhǔn)直器葉片末端的曲率半徑。通常，最好使第一多葉片準(zhǔn)直器最接近輻射源，第三多葉片準(zhǔn)直器離開輻射源最遠(yuǎn)，以及第二多葉片準(zhǔn)直器處于第一和第三多葉片準(zhǔn)直器之間。
文檔編號G21K1/04GKCN1819856SQ200480019449
公開日2006年8月16日 申請日期2004年7月7日
發(fā)明者R·托波爾恩賈克, U·范德海德, J·拉根迪克 申請人:埃萊克特公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan