專利名稱:多級多葉準直器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及輻射裝置和方法，尤其涉及調(diào)節(jié)可用于輻射療法和其它工業(yè)的輻射束的多葉準直器和方法。
背景技術(shù)：
多葉準直器(MLC)寬泛地用于輻射療法機器中，用于支持包括強度調(diào)制輻射療法(IMRT)和弧形療法等各種治療。常規(guī)的多葉準直器包括布置成兩個相對的排或陣列的單級的多個束阻擋葉。一排中的每個葉能夠相對于相對排中的葉縱向地移動。在操作中，各個葉中的每一個被定位成阻擋輻射束的穿過葉所占據(jù)的體積的部分。所有葉的組合定位限定一個或多個孔隙，未被阻擋的輻射束穿過所述孔隙，并且孔隙限定在等中心點處指向處理場的輻射束的形狀。
為了減少單級MLC中的輻射泄漏，發(fā)展了各種葉設(shè)計，包括“舌榫”設(shè)計，其中臺階、波或類似的幾何結(jié)構(gòu)設(shè)置在葉側(cè)面，以使得當從輻射源觀察時葉材料在葉之間相互重疊。盡管舌榫設(shè)計可以減少葉側(cè)面之間的泄漏，但是當MLC處理場組合時其不利地導致不期望的劑量不足的效應(yīng)。一些常規(guī)的MLC與一對或兩對準直卡爪組合使用以減少抵接的葉端之間的泄漏。與MCL和準直卡爪的組合相關(guān)聯(lián)的一個問題是，輻射系統(tǒng)的體積變大并且使得患者和移動裝備之間的間隙減小。
期望提供能夠以高分辨率對束進行定形以使定形的束與目標體積盡可能緊密地相符的MLC。一般地，如果可使束阻擋葉更薄，則MLC將提供更高的束定形分辨率。然而，減少葉的寬度以提高MLC的分辨率具有限制并且對MLC構(gòu)造和操作造成了難題。對于使用例如螺旋葉驅(qū)動系統(tǒng)的MLC而言，細長的驅(qū)動螺桿易于以標度隨著較小的螺桿直徑而顯著惡化的方式遭遇到桿扭曲問題。還可能需要具有較小直徑的電動機。
發(fā)明概述
本發(fā)明提供了能夠顯著地減少各種泄漏效應(yīng)并且提高束定形分辨率的多級MLC和定形束的方法。在一些實施方案中，多級MLC包括彼此相鄰布置的第一組和第二組多對束阻擋葉。第一組中的每對葉以相對關(guān)系布置并且能夠沿第一方向相對于彼此縱向地移動。第二組中的每對葉以相對關(guān)系布置并且能夠沿與第一方向大致平行的第二方向相對于彼此縱向地移動。第一組和第二組葉對布置在不同的平面中。
在一些實施方案中，第一組和第二組中的每一個均包括具有第一截面的多對葉的第一部分和具有不同于所述第一截面的第二截面的多對葉的第二部分。在一些實施方案中，在第一組的第一部分中的葉的第一截面不同于第二組的第一部分中的葉的第一截面。
在一些實施方案中，第一組和第二組中的葉基本上聚焦到單個聚合點上。葉可具有梯形截面以及大致平坦的側(cè)表面。第一組中的每個葉可沿著大致橫向于第一方向和第二方向的方向偏離第二組中的葉。 第一組和第二組中的葉可由一個或多個可移動滑架支撐。
在一些實施方案中，第一組中的每個葉沿大致橫向于第一方向和第二方向的方向偏離第二組中的葉的基本上半葉。第一組中的葉可以具有基本相同的第一截面，并且第二組中的葉可具有基本相同的第二截面。
在一個方案中，提供了使用多級MLC的定形輻射束的方法。多級MLC包括布置在第一平面和第二平面中的第一組和第二組多個束阻擋葉。第一組和第二組中的每一個中的葉布置在兩個相對的陣列中，分別形成第一組和第二組中的多對葉。每對葉以相對的關(guān)系布置并且能夠相對于彼此縱向地移動，并且縱向移動方向基本上平行且大致橫向于束方向。第一組和第二組中的葉移動以阻擋輻射束的選定部分。在使葉移動以產(chǎn)生處理場時，一般地第一組的陣列中的至少一個葉的至少部分沿所述束方向與所述第二組的相對陣列中的至少一個葉的至少部分重疊。在一些實施方案中，所述第一組中的至少一個葉能夠與所述第一組中的相對陣列中的葉形成接觸。在一些實施方案中，第一組中的至少一個葉能夠在第一位置處與第一組中的相對陣列中的葉形成接觸，并且所述第二組中的至少一個葉能夠在第二位置處與第二組的相對陣列中的葉形成接觸，所述第二位置沿葉移動方向偏離于所述第一位置。


通過結(jié)合附圖和下文提供的隨附的權(quán)利要求
閱讀下面的詳細說明，將更佳地理解這些以及其它各種特征和優(yōu)點，其中:
圖1為示出包括依照本發(fā)明的一些實施方案的多級MLC的輻射系統(tǒng)的示意圖；
圖2為依照本發(fā)明的一些實施方案的示例性的多級MLC的剖視圖；
圖3為依照本發(fā)明的一些實施方案的示例性的多級MLC的等距視圖；
圖4為依照本發(fā)明的一些實施方案的示例性的多級MLC的部分的剖視圖；
圖5為依照本發(fā)明的一些實施方案的示例性的多級MLC的等距剖切圖；
圖6A-6B為依照一些實施方案的示例性的多級MLC的部分的剖視圖；
圖7A示意性地示出了示例性的MLC葉控制方法，其中在不同級處抵接的葉端在偏離于葉移動方向的位置處靠近；
圖7B示意性地示出了示例性的MLC葉控制方法，其中在不同級處抵接的葉端彼此之間不實體接觸；
圖8A-8C示出了現(xiàn)有技術(shù)的束定形方法；
圖9A-9C示出了依照本發(fā)明的一些實施方案的示例性的束定形方法；
圖10A-10C示出了依照本發(fā)明的其它一些實施方案的示例性的束定形方法；以及
圖11為依照一些實施方案的示例性的多級MLC的側(cè)面剖視圖。
發(fā)明詳述
描述了多級MLC的各個實施方案。應(yīng)當理解的是，本發(fā)明不限于本文描述的特定實施方案，并且當然可以改變。結(jié)合特定實施方案描述的方案不一定局限于該實施方案并且可在任何其它實施方案中實現(xiàn)。例如，盡管結(jié)合X射線輻射治療機描述了各個實施方案，應(yīng)當理解，本發(fā)明還能夠?qū)崿F(xiàn)于其它的電磁裝置和模態(tài)中。還應(yīng)當理解的是，本文所使用的術(shù)語僅為了描述特定實施方案的目的，而不意在限制，因為本發(fā)明的范圍將由隨附權(quán)利要求
連同賦予這些權(quán)利要求
的全部范圍的等同方案限定。另外，參照附圖來描述各個實施方案。應(yīng)當注意，附圖不是按標度繪制的，僅意在便于具體實施方案的說明。附圖不意在窮盡的說明或?qū)Ρ景l(fā)明范圍的限制。[0026]為了方便結(jié)合附圖來描述相對位置、方向或空間關(guān)系，本文可以使用諸如“上部”、“上方”、“上面”、“正上方”、“在...上”、“下面”、“下方”、“底部”、“較高”、“較低”或類似的術(shù)語等各種相對術(shù)語。例如，當輻射源位于等中心點上面并且多級MLC位于它們之間時，為了易于描述一些實施方案可以使用術(shù)語“級”或者“上級或下級”。相對術(shù)語的使用不應(yīng)當被解釋為暗示在制造或使用時必要的定位、取向或結(jié)構(gòu)或其部分的方向，并且不應(yīng)被解釋為限制本發(fā)明的范圍。如說明書和隨附的權(quán)利要求
書中所使用的，除非上下文明確指出，否則單數(shù)形式“一”、“一個”和“所述”包括多個指代物。例如，對于“方向”的指代包括該方向的相反方向以及與該方向平行的多個方向。方向包括兩個線性的和弧形的軌道。如本文所使用的，術(shù)語“支撐體”可以包括單個支撐體部件或由多個主體部件構(gòu)成的支撐體組件。在束阻擋葉的平面中使用的術(shù)語“平面”包括平面型和曲線形或柱形的平面。
—般地，本發(fā)明提供了包括在兩個或更多個不同的級或平面中的兩組或更多組束阻擋葉的多級MLC。兩組或更多組葉可以布置為將一組疊置在另一組之上并且平行以使所有的葉可以沿基本相同的方式行進。兩組或更多組葉還可布置為偏移以使一組中的每個葉可以沿大致橫向于葉行進方向的方向偏離不同組中的葉。
圖1為包括依照本發(fā)明的一些實施方案的示例性的多級MLC的輻射系統(tǒng)100的簡化圖示。輻射系統(tǒng)100包括輻射源102，輻射源102被配置為生成諸如光子、電子、質(zhì)子或其它類型的輻射物的束103·。例如，在X射線輻射療法中，輻射源102可以包括當被高能電子束撞擊時能夠生成X射線輻射物的目標。輻射系統(tǒng)100可以包括諸如主準直器104和任選的輔準直器106的束定形構(gòu)件以在其朝向等中心點108行進而遠離輻射源102時大致限制束的范圍。多級MLC 110可以布置在輻射源102和等中心點108之間以進一步調(diào)節(jié)朝向等中心點108投射的束103的形狀和/或強度。MLC 110以及任選的輔準直器106可以繞通過源102和等中心點108的軸線旋轉(zhuǎn)，通過軸承105促進。輻射源102、主準直器104、軸承105、輔準直器106和MLC 110可封閉在或附接到諸如機架的結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)可繞諸如通過等中心點108的水平軸線109的軸線旋轉(zhuǎn)。因此，在一些實施方案中，輻射系統(tǒng)100能夠?qū)⑻幚硎鴱母鱾€角度傳送到等中心點平面108中的目標，并且在圍繞目標掃過或跨過束角度時能夠通過MLC 110來動態(tài)地調(diào)節(jié)束的形狀和/或強度。
輻射系統(tǒng)100還可以包括為簡化本發(fā)明的說明而在圖1中未示出的其它各種構(gòu)件。例如，輻射系統(tǒng)100可以包括用于提供均勻劑量分布的矯平過濾器、用于監(jiān)控束的參數(shù)的離子腔室以及用于處理場的模擬的現(xiàn)場照明系統(tǒng)，等等。輻射系統(tǒng)100還可以任選地包括能夠沿X方向和/或y方向移動的一對或兩對準直卡爪(下卡爪、上卡爪)，以便提供束的矩形定形。在一些實施方案中，輻射系統(tǒng)100可以包括與本發(fā)明的多級MLC結(jié)合的準直卡爪對中的一個。在一些實施方案中，輻射系統(tǒng)100不需要準直卡爪；包括本發(fā)明的多級MLC可有效地替換上下卡爪。下文將更加詳細說明，本發(fā)明的多級MLC的設(shè)計和控制能夠顯著地降低各種泄漏效應(yīng)，從而不需要額外的準直卡爪。更換常規(guī)的準直卡爪為優(yōu)點，因為其減小了輻射系統(tǒng)的體積并且提高了患者和移動裝備之間的間隙。
圖2是依照一些實施方案的示例性的多級MLC 210的剖視圖。為了簡化說明，在圖2中示出了在兩個不同的級或平面處的兩組束阻擋葉。將理解的是，三組或更多組葉能夠布置在三個或更多個不同的級處。如圖所示，兩組或更多組220、230能夠疊置且平行地布置。在每組中，多個葉可與布置在兩排或兩個陣列中，形成多對相對的葉。一排中的一對的每個葉能夠相對于相對的排中的所述一對的另一葉縱向地移動。在一些實施方案中，兩組或更多組220、230能夠布置為使得在不同級處的葉可以沿相同的方向行進。例如，兩組或更多組220、230可以被布置為使得MLC 210中的所有的葉能夠在使用時沿例如大致橫向于束方向的X方向行進。
MLC的葉能夠由支撐體212支撐，支撐體212可以包括諸如框架、盒、滑架或其它支撐結(jié)構(gòu)。在一些實施方案中，在不同組220、230中的所有的MLC葉能夠由單個滑架(單滑架)支撐。支撐所有的MLC葉的單個滑架能夠由諸如動力致動機構(gòu)沿MLC葉行進方向驅(qū)動。在一些實施方案中，MLC 210可以包括兩個滑架，每個滑架均支撐MLC葉的部分或者每個滑架均支撐葉級。圖3示出了包括兩個滑架312、314的示例性的兩級MLC 310。一個滑架312可以將MLC葉的一半支撐在所有級的相同側(cè)上，并且另一滑架314將另一半支撐在相對側(cè)上。各種支撐一半MLC葉的兩個滑架312、314能夠通過動力致動機構(gòu)330沿著MLC葉行進方向獨立地移動。滑架312、314可以在軌道316上行進。多種布置和軌道以及動力致動器的類型可用于支撐滑架并使滑架移動。一個或多個滑架的使用可以提供如下優(yōu)點:單個葉及其行進能夠更短，并且因此具有更佳的容差控制、較低的成本、較輕的重量，并且能夠裝配到較小的蓋或類似結(jié)構(gòu)中。葉和滑架的組合速度可以為處理規(guī)劃優(yōu)點。在一些實施方案中，本發(fā)明的多級MLC不需要可移動的一個或多個滑架(無滑架)。
如圖3所示，MLC葉318中的每個能夠由相關(guān)聯(lián)的驅(qū)動電動機320驅(qū)動地移動。驅(qū)動電動機320能夠緊固到諸如一個或多個滑架312、314的支撐體并且與位置反饋器件、計算機和運動控制器(未示出)耦合。在操作時，驅(qū)動電動機320接收來自計算機和運動控制器的信號并且移動以基于處理計劃將各個葉318相對于束方向定位。葉的定位操作以阻擋或調(diào)節(jié)穿過由葉所占據(jù)的體積的輻射束。所有葉的組合定位可以限定一個或多個孔隙，未被阻擋的輻射束穿過孔隙，并且孔隙可以限定投射到可位于等中心點平面中的目標的輻射束的形狀。
返回圖1，投射到等中心點平面108上的輻射束103的形狀具有在束邊界112處的階梯式或條形分辨率。階梯式分辨率是MLC 110的各個葉的寬度和葉相對于發(fā)射束并使束分開的等中心點108和輻射源102的位置的函數(shù)。通常，如果MLC 110的葉較薄，則階梯式分辨率將較高。較高的階梯式分辨率還能夠通過將MLC 110定位為更靠近等中心點108來提供。在MLC分辨度和各種輻射泄漏效應(yīng)的說明中，可以使用術(shù)語葉的“長度”、“寬度”、“高度”、“側(cè)面”和“端”。本文所使用的葉的“長度”是指平行于葉移動方向的葉尺寸。葉的“寬度”是指橫向于葉移動方向和輻射束方向的葉的尺寸。葉的“高度”是指沿著束方向的葉的尺寸。葉的“側(cè)面”是指與一排中的鄰近葉相鄰的表面。葉的“端”是指沿著長度插入到場中的葉的表面。
圖4示出依照一些實施方案的葉布置的一些細節(jié)的多級MLC 410的部分的剖視圖。如圖所示，第一組和第二組葉420、430可與布置在兩個不同的級處。在一些實施方案中，第一組和第二組420、430可被布置成使得一組中的每個葉(例如，第一組420中的葉422)可以沿著橫向方向 或橫向于葉移動方向的方向偏離于另一組中的葉(例如，第二組430中的葉432)。例如，在一些實施方案中，第一組420或第二組430中的葉可以偏離第二組430或第一組420中的葉大致半葉?？蛇x地，在一些實施方案中，第一組420和第二組430被布置成使得在一級中兩個相鄰葉之間的間隙(例如，第一組420中的葉422、424之間的間隙)大致位于另一組中的葉(第二組430中的葉432)的中部。在不同級處葉的偏離布置提供也是在等中心點處偏離的葉突起。因此，在一些實施方案中，第一組420和第二組430中的葉被布置為彼此偏離以提供在等中心點平面處突出的近似半葉寬度的突起偏離。這提供了基本上使MLC分辨度加倍或者將階梯式分辨率提高至與具有相同物理寬度的葉的單級MLC的分辨度相比為一半的等同效果。在一些實施方案中，MLC可以包括三級或更多級的三組或更多組葉，這些葉可被布置成使得一級中的每個葉偏移例如在等中心點處突出的葉寬度的1/3或1/n，其中η為MLC的組數(shù)。在具有偏移葉布置的實施方案中，在一級處的葉的數(shù)量可不同于在另一級處的葉的數(shù)量。例如，在兩級MLC中，在上級的葉陣列可以包括除下級的葉陣列以外的一個或多個葉以確保由對稱MLC場的側(cè)面處的至少一個單葉覆蓋。
在一級的的組中的葉可具有基本相同的截面。例如，在一些實施方案中，一組中的葉可具有相同的梯形截面?？梢詾橹T如矩形形狀、斜梯形或具有階形或波形側(cè)邊的梯形的其它的葉的截面形狀。可選的截面模式也是可能的，諸如梯形、矩形、梯形、矩形等等。本文所描述的截面形狀不是指為葉提供支撐和引導的截面中的額外的詳細特征，諸如附加的鉤或凸片形狀。由于輻射束從源發(fā)散，所 以在不同級處的葉的物理寬度可以不同，以便在等中心點處提供相同的投射寬度分辨度。例如，在更靠近源的一組中的葉可以具有比更遠離源的一組中的葉的截面更窄的截面。在一些實施方案中，第一組和第二組中的葉可被布置為傾斜或傾向于源或者基本上聚焦到大致位于源處的虛擬聚合點上。聚焦的葉布置可以提高在等中心點處束定形的品質(zhì)。
葉側(cè)表面可以為平坦的。在一些實施方案中，相鄰的葉側(cè)表面可以形成從近似10微米至100微米的范圍內(nèi)的間隙或間距以有利于葉之間的相對移動。葉側(cè)間隙可以在一級處基本相同。因為在一級處的葉可以覆蓋在另一級的葉側(cè)之間的輻射泄漏(間隙泄漏)，所以本發(fā)明的多級MLC的葉側(cè)需要極少或不需要如常規(guī)MLC中的“舌榫”設(shè)計。在一些實施方案中，葉可以具有梯形截面，并且葉可以被布置成使得葉側(cè)表面基本上聚焦到大致位于輻射源處的虛擬聚合點上。該布置可以提供最少的葉側(cè)半影。該布置還能夠消除或最小化“舌榫效應(yīng)”，因為在葉級處基本上不存在從輻射源觀察到的葉之間的葉材料重疊。在輻射源具有有限尺寸而不是理論點的實際情形下，輻射可被認為是從該有限源內(nèi)的各個“像素”發(fā)出，并且葉側(cè)表面可能不被視為從每個源像素完全地聚焦，并且在葉級的葉重疊材料可貢獻來自于那些像素中的一些像素的輕微的舌榫效應(yīng)。不是理想地聚集到源上，諸如小的臺階、波形或極少散焦的傾斜的實際折中可證明是間隙泄漏和舌榫效應(yīng)之間的更佳平衡。
葉端可以為圓形、平坦的或者為其它各種構(gòu)造。由于輻射源的幾何突出效應(yīng)，更靠近源的葉端的半影將趨向于比更遠離源的葉端的半影大。為了處理規(guī)劃目的，期望葉端具有近似相同的半影。對于大致圓形的葉端，可利用較大的葉端半徑來部分地減輕上葉的更壞的半影。由于通過葉材料(例如鎢)傳輸，較大的半徑減少了半影。較大的葉端半徑可需要較高的葉。因此，在一些 實施方案中，上級葉的高度大于下級葉的高度以確保在整個葉行進范圍內(nèi)近似恒定的半影。在一些實施方案中，上級葉的高度和下級葉的高度基本相同，但是上級葉設(shè)有具有較大半徑的端部。圖5較詳細地示出了在示例性的MLC 510中上級葉的端部。MLC 510包括由諸如葉盒516的支撐體支撐的上級葉512和下級葉514。上級葉512和下級葉514可具有基本相同高度(如圖所示的“H”)的主部。上級葉512的端部518可具有例如向上或向下延伸或者既向上又向下延伸的一個或兩個“齒”部或突起520a、520b以允許增加上級葉512的葉端半徑。延伸的半徑能夠減少上級葉512的半影，而基本上不會增加上級葉主體的重量或高度。由于封裝容積和葉重量約束，期望不使葉主體重量增加而超過屏蔽所需的重量。齒延伸部520a、520b可位于葉盒516的外部并且使用其它不需要的空間。得到的上級葉512可具有在側(cè)視圖中為“蘑菇”形狀的端部518。如果需要進一步減少上級和下級之間的不相等的葉端半影，則下葉端的半徑能夠減少至葉高度所允許的最大半徑以下。
葉可由各種適合的輻射衰減次阿里構(gòu)成。為了總體提高現(xiàn)有的束限制器件的泄漏性能，MLC的所有級的組合衰減率應(yīng)當為近似2.5十分之一值層(“TVL”)或更大。由于在一級處的葉應(yīng)當基本上減少在另一級處的葉間隙的局部泄漏。通常，在多級MLC中的一級處能夠被允許的葉間隙泄漏與常規(guī)的單級MLC相比較大，因為在另一級處的葉能夠減少間隙泄漏。因為在處理場的規(guī)定邊界處的小區(qū)域可僅由單葉覆蓋，所以葉高度應(yīng)當為1.5TVL或更大以充分地起作用。
在一些實施方案中，本發(fā)明的多級MLC能夠提供由所有在等中心點處具有相同寬度分辨度的葉定形的處理場。通過實施例的方式，使用布置在兩個級處的322個各個葉，能夠提供具有l(wèi)/2cm的投影葉寬度(l/4cm的偏移分辨度)的40X40cm2的處理場。作為另一實施例，使用162個各個葉，能夠提供具有Icm的投影葉寬度(l/2cm的偏移分辨度)的40X40cm2的處理場。將理解的是，能夠基于具體應(yīng)用通過包括不同數(shù)量的各個葉的本發(fā)明的多級MLC來提供具有不同寬度分辨度的不同尺寸的處理場。
在一些實施方案中，本發(fā)明的多級MLC可以提供由等中心點處的不同寬度分辨度的葉定形的處理場。在更加需要精度的處理場的中央部分中可以提供更精細的分辨度(例如，l/4cm)。這可以降低MLC成本并且與具有較大數(shù)量的葉的MLC相比提高了 MLC的可靠性，允許在整個處理場內(nèi)具有精細的分辨度。在實施方案中，葉寬度的過渡可以是逐漸的。例如，在一級處的葉的寬度可以隨著距處理場的中心的距離而逐漸增加。一級處的每個葉可具有物理上不同的寬度尺寸?？蛇x地，每個MLC級可以包括葉部分，以使葉寬度的過渡是不連續(xù)的?？赏ㄟ^將過渡葉放置到一個或兩個級上的特定位置處來實現(xiàn)過渡。過渡葉確保葉之間的間隙在期望間距處對于期望的分辨度區(qū)域投影。
圖6A為依照一些實施方案的提供可變寬度分辨度的示例性的多級MLC 610的部分的剖視圖。MLC 610可以包括不同尺寸的兩組或更多組葉620、630，其在等中心點處投影不同的葉寬度(例如，l/2Cm、lCm、2Cm，等等)。為了簡化說明，在一級處的葉顯示為具有矩形的截面以更換地示出不同級處的葉的偏移布置。葉可具有梯形、矩形或其它形狀的截面。
在第一級620處，MLC 610可包括:具有第一截面的葉622的第一部分，其提供大致相同的第一寬度分辨度(例如，l/2cm);具有第二截面的葉624的第二部分，其提供大致相同的第二寬度分辨度(例如，Icm);以及任選的具有第三截面的葉626的第三部分，其在等中心點處提供大致相同的第三寬度分辨度(例如，2cm)，等等。在第二級630處，MLC 610可以包括葉632、634、636的第一部分、第二部分和任選的第三部分，其可布置為偏離于第一級620處的葉622、624、626的相應(yīng)的第一部分、第二部分和任選的第三部分。第二級630處的第一部分、第二部分和 任選的第三部分的葉632、634、636可具有提供分別與第一級葉620的第一、第二和任選的第三寬度分辨度基本相同的等中心點處的寬度分辨度的截面。在諸如第一級620的一級或兩級處，一個或多個過渡葉627可布置在第一部分622和第二部分624之間，或者任選的一個或多個過渡葉628布置在第二部分624和第三部分626之間。
通過實施例的方式，在第一級620和第二級630處的葉622、632的第一部分可以提供在等中心點處的l/2cm寬度分辨度或l/4cm偏移分辨度，在第一級620和第二級630處的葉624、634的第二部分可提供Icm的寬度分辨度或l/2cm的偏移分辨度，并且任選地在第一級620和第二級630處的葉626、636的第三部分可提供2cm的寬度分辨度或Icm的偏移分辨度。在一些實施方案中，過渡葉627可提供3/4cm的寬度分辨度，或者任選地過渡葉628可提供I xI2 cm的寬度分辨度。應(yīng)當注意，上述葉寬度尺寸是通過實施例的方式提供的，并且應(yīng)理解的是，可通過包括不同尺寸的葉的多級MLC 610來提供不同寬度分辨度。具有可變寬度分辨度的多級MLC允許使用在MLC中使用不同類型或尺寸的葉。例如，MLC可以在中間部分包括高分辨度的葉以限定與目標緊密相符的處理場。在可能不需要高分辨度的外部分中，相對低分辨度的葉可用于降低制造成本并且提高MLC的可靠性。通過實施例的方式，具有圖6A所示的可變?nèi)~寬度構(gòu)造的多級MLC可以提供僅使用162個葉的40X40cm2的處理場，162個葉遠少于對于在全場內(nèi)l/4cm的分辨度所需的322個葉。圖6B示出了具有可變?nèi)~寬度的另一可選的實施方案，其能夠使用202個葉提供也具有l(wèi)/4cm的分辨度的IOcm的40 X 40cm2的處理場
在一些方案中，本發(fā)明提供了對輻射束進行定形的方法。使用由本發(fā)明提供的多級MLC和控制方法，能夠顯著地減少各種輻射泄漏。能夠利用具有偏移葉布置的多級MLC來減少葉側(cè)之間的泄漏或間隙泄漏(見圖3和圖6A-6B)。如上所述，多級MLC可以包括在不同級的兩組或更多組葉，每級處的葉可布置成兩排或兩個陣列，在每個級處形成多對相對的葉。兩組或更多組的葉可大致平行地布置，以使多級MLC中的所有葉可以沿大致橫向于束方向的基本相同的方向行進。在優(yōu)選的實施方案中，兩組或更多組的葉可布置成使得在一級處的葉沿大致橫向于葉移動方向的橫向方向(例如，y方向)偏離于在另一級處的葉，以使在一級處葉側(cè)之間的泄漏能夠通過另一級處的葉減少。
為了減少在對處理場進行定形時期望其靠近的抵接的葉端之間的泄漏，在一級中抵接的葉的端可接近沿葉行進方向(例如，X方向)略偏離于在不同級處抵接葉的端靠近的位置的位置。這將確保抵接的葉端泄漏不疊加，而是至少衰減單葉的高度。圖7A示意性地示出了這樣的示例性實施 方案:抵接的葉端接近在沿葉行進方向(例如，X方向)偏移以使通過抵接端對的射線永不疊加的位置702、704。在執(zhí)行時，在確定偏移位置時，應(yīng)當考慮到諸如包括存在分離的處理場區(qū)域及其場邊界的相對X和I位置的3維效應(yīng)以及偶數(shù)或奇數(shù)的場條是否分離區(qū)域等因素。一般如圖7B所示，如果在一級處的葉排中的葉712的部分與在從輻射源看到的不同級處的相對葉排中的葉714的部分重疊，則能夠減少抵接的葉端泄漏。這將允許將抵接的葉端泄漏減少至可接受水平，而不必一起接觸到相對的抵接葉。例如，抵接葉端之間的小于1_的最小物理間隙應(yīng)當充分地控制泄漏，仍能夠在控制精度內(nèi)進行管理。不需要抵接的葉端實際地接觸能夠減少控制程序以及葉驅(qū)動機械復雜度并且提高葉驅(qū)動的可靠性。如果抵接的葉接觸不需要并且這種沖突變成稀有事件，則也能夠消除在常規(guī)MLC中用于限制沖突損壞的葉驅(qū)動螺母中的諸如彈簧和犧牲性“保險絲”等構(gòu)件。還能夠避免與復雜的聯(lián)鎖葉端形狀相關(guān)聯(lián)的半影折中。甚至在瞬間分離的場區(qū)域之間以低泄漏量快速地、動態(tài)地接近葉端的能力可以為處理規(guī)劃的優(yōu)點。這種創(chuàng)造性的偏移控制能夠應(yīng)用于動態(tài)地改變場區(qū)域。動態(tài)地分離并重新組合場區(qū)域通常能夠形成，而甚至不會在瞬間生成抵接葉端的高泄漏量的非期望區(qū)域。
已經(jīng)對多級MLC和對輻射束定形的方法。多級MLC的優(yōu)點之一在于，葉的偏移布置能夠有效地提高束定形分辨率，并且允許與為單級MLC的物理上兩倍寬的葉具有相同的分辨度。額外的物理葉寬度是用于在更加受限的體積中實現(xiàn)相等或更高的MLC分辨度的相當大的構(gòu)造優(yōu)勢，尤其對于螺旋葉驅(qū)動系統(tǒng)。例如，在螺旋葉驅(qū)動系統(tǒng)中，細長的葉驅(qū)動螺桿可易于以標度隨著較小的螺桿直徑而顯著惡化的方式遭遇到桿彎曲。由于葉驅(qū)動螺桿直徑通常被限制為不大于物理葉寬度，所以本發(fā)明通過允許葉驅(qū)動螺桿的直徑幾乎加倍來大幅減少螺桿驅(qū)動對于桿彎曲的敏感性。另外，較寬的葉為較大直徑的電動機留有空間。葉驅(qū)動微型化的總體松弛也能夠允許具有更多的電動機選擇、更快的葉速度、更佳的制造過程控制、更高的性能裕度、更高的可靠性以及更容易的服務(wù)接近性。這些優(yōu)勢對于動態(tài)處理來說都是期望的，并且還降低了 MLC成本。
本發(fā)明的另一優(yōu)勢在于，使用多級MLC能夠顯著地提高優(yōu)于結(jié)合一對或兩對準直卡爪使用的單級MLC的泄漏效應(yīng)。圖8A-8C和圖9A-9C將常規(guī)的束定形方法與本發(fā)明的一些實施方案及其泄漏效果進行比較。圖中的灰色調(diào)近似的是穿過MLC的輻射束的傳輸，類似于其如何出現(xiàn)在膜上，輻射強度越大，就越暗。為了簡化該實施例中的計算，每個級提供2十分之一值層(TVL)的衰減度。這樣，對于該實施例通過單葉的輻射的傳輸假設(shè)為原始未衰減輻射束的強度的I %。圖8C示出了由一對準直卡爪的相應(yīng)位置定形的期望的輻射場區(qū)域(圖8A)和結(jié)合作用的單級MLC (圖8B)。圖9C示出了由包括第一組(圖9A)和第二組(圖9B)的本發(fā)明的多級MLC定形的期望的輻射場區(qū)域。在常規(guī)的方法中，使場區(qū)域分離的抵接的葉端之間的組合泄·漏以及葉側(cè)之間的泄漏是明顯的，如圖8C所示，而在使用本發(fā)明的多級MLC的方法中，組合泄漏顯著減少，如圖9C所示。此外，圖SC中所示的常規(guī)MLC的組合泄漏減少局限于矩形，而本發(fā)明的多級MLC的組合的泄漏減少幾乎延伸至圖9C所示的處理場的邊界。
還能夠使用上文所述的控制方法來顯著地減少抵接的葉端之間的泄漏。圖10A-10C示出了在單級中圓形葉端之間的抵接的葉泄漏在中心線上可以多達24%。通過級之間的葉行進方向的偏移控制，抵接的葉端泄漏能夠減少至小于1%，如圖1OC所示。能夠使處理場區(qū)域快速地分離和重新組合，而不會出現(xiàn)大量泄漏。
因為由本發(fā)明提供的多級MLC和控制方法能夠?qū)⑷~泄漏有效地減少至可接受的水平，所以不需要諸如y方向卡爪的準直卡爪來控制如大多數(shù)常規(guī)的單級MLC中出現(xiàn)的葉端到端的泄漏?？膳c多級MLC相結(jié)合地任選地使用相當小且輕重量的y方向卡爪對以提供場寬度的連續(xù)調(diào)節(jié)。y方向的卡爪對還可能減少一級的抵接的葉間隙與另一級的葉側(cè)間隙對準的小的泄漏點。
固定到多個滑架或單滑架的屏蔽件可用于在所有使用情況下提供充分的TVL覆蓋。圖11示出了示例性的兩級MLC 1110的側(cè)面剖視圖，該兩級MLC包括由滑架1116支撐的上級葉1112和下級葉1114。小的屏蔽塊1118能夠固定到滑架1116的頂部以在所有使用情況下與降低的葉尾部1120、1122相結(jié)合地確保充分的屏蔽。
本發(fā)明的多級MLC能夠用于輻射治療機以支持各種處理選項，包括強度調(diào)制輻射療法(IMRT)、弧形療法以及其它形式的輻射療法。在強度調(diào)制輻射療法中，能夠控制多級MLC以調(diào)制強度并且調(diào)節(jié)與目標的尺寸、形狀和位置相符的束的形狀。在動態(tài)弧形療法中，輻射源可以在從各個角度傳送輻射線時旋轉(zhuǎn)。在源旋轉(zhuǎn)期間，能夠動態(tài)地控制多級MLC，以從各個角度調(diào)節(jié)束使其與目標的尺寸、形 狀和位置相符。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可以在本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)進行其它各種改進。所有這些或其它的變型例和改進是由發(fā)明人構(gòu)思的且在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種多葉準直器，包括: 彼此相鄰布置的第一組多對束阻擋葉，第一組中的每對葉以相對關(guān)系布置并且能夠沿第一方向相對于彼此縱向地移動；以及 彼此相鄰布置的第二組多對束阻擋葉，第二組中的每對葉以相對關(guān)系布置并且能夠沿與第一方向大致平行的第二方向相對于彼此縱向地移動；其中 第一組和第二組葉對布置在不同的平面中， 所述第一組和所述第二組中的每一個均包括具有第一截面的多對葉的第一部分和具有第二截面的多對葉的第二部分，并且 所述第一組的所述第一部分中的葉的所述第一截面不同于所述第二組的所述第一部分中的葉的所述第一截面。
2.如權(quán)利要求
1所述的多葉準直器，其中，所述第一組的所述第二部分中的葉的所述第二截面不同于所述第二組的所述第二部分中的葉的所述第二截面。
3.如權(quán)利要求
1所述的多葉準直器，其中，所述第一組的所述第一部分中的多個葉的所述第一截面不同于所述第一組的所述第二部分中的多個葉的所述第二截面，和/或所述第二組的所述第一部分中的多個葉的所述第一截面不同于所述第二組的所述第二部分中的多個葉的所述第二截面。
4.如權(quán)利要求
3所述的多葉準直器，其中，所述第一組和所述第二組的每個所述第二部分中的葉分別相對于所述第一組和第二組的每個所述第一部分對稱地布置。
5.一種多葉準直器，包括: 彼此相鄰布置的第一組多 對束阻擋葉，所述第一組中的每對葉以相對關(guān)系布置并且能夠沿第一方向相對于彼此縱向地移動；以及 彼此相鄰布置的第二組多對束阻擋葉，所述第二組中的每對葉以相對關(guān)系布置并且能夠沿與所述第一方向大致平行的第二方向相對于彼此縱向地移動； 其中，所述第一組和所述第二組葉對布置在不同的平面中，并且所述第一組和所述第二組中的葉基本上聚焦到單個聚合點上。
6.如權(quán)利要求
5所述的多葉準直器，其中，所述第一組和所述第二組中的葉具有大致梯形的截面。
7.如權(quán)利要求
6所述的多葉準直器，其中，所述第一組和所述第二組中的葉具有大致平坦的側(cè)表面。
8.如權(quán)利要求
5所述的多葉準直器，其中，所述第一組中的每個葉沿大致橫向于所述第一方向和所述第二方向的方向偏離所述第二組中的葉。
9.如權(quán)利要求
5所述的多葉準直器，其中，所述第一組具有第一數(shù)量的葉對，并且所述第二組具有不同于所述第一數(shù)量的第二數(shù)量的葉對。
10.如權(quán)利要求
5所述的多葉準直器，其中，所述第一組中的葉具有第一截面，并且所述第二組中的葉具有不同于所述第一截面的第二截面。
11.如權(quán)利要求
5所述的多葉準直器，其中，所述第一組和所述第二組中的葉由一個或多個可移動滑架支撐。
12.如權(quán)利要求
5所述的多葉準直器，其中，所述第一組中的葉包括具有高度的主部和具有延伸越過所述主部的所述高度的彎曲端面的端部。
13.如權(quán)利要求
5所述的多葉準直器，其中，所述第一組中的葉包括具有高度的主部以及具有延伸越過所述主部的所述高度的一個或兩個突起的端部。
14.一種多葉準直器，包括: 彼此相鄰布置的第一組多對束阻擋葉，所述第一組中的每對葉以相對關(guān)系布置并且能夠沿第一方向相對于彼此縱向地移動；以及 彼此相鄰布置的第二組多對束阻擋葉，所述第二組中的每對葉以相對關(guān)系布置并且能夠沿與所述第一方向大致平行的第二方向相對于彼此縱向地移動； 其中，所述第一組和所述第二組葉對布置在不同的平面中，并且所述第一組中的至少一個葉沿大致橫向于所述第一方向和第二方向的方向偏離于所述第二組中的葉大約半葉覽度。
15.如權(quán)利要求
14所述的多葉準直器，其中，所述第一組中的葉具有基本相同的第一截面，并且所述第二組中的葉具有基本相同的第二截面。
16.如權(quán)利要求
14所 述的多葉準直器，其中，所述第一組和所述第二組中的葉被布置成基本上聚集到單個聚合點上。
17.如權(quán)利要求
14所述的多葉準直器，其中，所述第一組和所述第二組中的葉具有大致梯形的截面。
18.如權(quán)利要求
17所述的多葉準直器，其中，所述第一組和所述第二組中的葉具有大致平坦的側(cè)表面。
19.如權(quán)利要求
14所述的多葉準直器，其中，所述第一組和所述第二組中的葉由一個或多個可移動滑架支撐。
20.如權(quán)利要求
14所述的多葉準直器，其中，所述第一組中的葉包括具有高度的主部和具有延伸越過所述主部的所述高度的彎曲端面的端部。
21.如權(quán)利要求
14所述的多葉準直器，其中，所述第一組中的葉包括具有高度的主部和具有延伸越過所述主部的所述高度的一個或兩個突起的端部。
22.—種對來自輻射源的輻射束進行定形的方法，包括: 在輻射源和等中心點之間設(shè)置多葉準直器，所述多葉準直器包括布置在第一平面和第二平面中的第一組和第二組多個束阻擋葉，所述第一組和所述第二組中的每一個中的葉布置在兩個相對的陣列中，分別形成所述第一組和所述第二組中的多對葉，每對葉以相對關(guān)系布置并且能夠相對于彼此縱向地移動，并且所述縱向移動方向與基本上平行于且大致橫向于束方向；以及 使所述第一組和所述第二組中的葉移動以阻擋輻射束的選定部分； 其中，在使葉移動以阻擋所述輻射束的所述選定部分時，所述第一組的陣列中的至少一個葉的至少部分沿所述束方向與所述第二組的相對陣列中的至少一個葉的至少部分重疊。
23.如權(quán)利要求
22所述的方法，其中，所述第一組中的所述至少一個葉與所述第一組中的相對陣列中的葉相接觸。
24.如權(quán)利要求
23所述的方法，其中，所述第二組中的所述至少一個葉與所述第二組的相對陣列中的葉相接觸。
25.如權(quán)利要求
22所述的方法，其中，所述第一組中的所述至少一個葉在第一位置處與所述第一組中的相對陣列中的葉相接觸，并且所述第二組中的所述至少一個葉在第二位置處與所述第二組的相對陣列中的葉相接觸，所述第二位置沿葉移動方向偏離于所述第一位置。
26.—種多葉準直器，包括: 彼此相鄰布置的第一組多對束阻擋葉，所述第一組中的每對葉以相對關(guān)系布置并且能夠沿第一方向相對于彼此縱向地移動；以及 彼此相鄰布置的第二組多對束阻擋葉，所述第二組中的每對葉以相對關(guān)系布置并且能夠沿與所述第一方向大致平行的第二方向相對于彼此縱向地移動；其中 所述第一組和所述第二組葉對布置在不同的平面中，并且所述第一組葉對包括第一數(shù)量的葉對，并且所述第二組葉對包括第二數(shù)量的葉對，其中所述第一數(shù)量和所述第二數(shù)量不同。
27.如權(quán)利要求
26 所述的多葉準直器，其中，所述第一數(shù)量比所述第二數(shù)量大一對。
專利摘要
多級MLC包括彼此相鄰布置的第一組和第二組多對束阻擋葉。所述第一組中的每對葉以相對關(guān)系布置并且能夠沿第一方向相對于彼此縱向地移動。所述第二組中的每對葉以相對關(guān)系布置并且能夠沿與所述第一方向大致平行的第二方向相對于彼此縱向地移動。第一組和第二組葉對布置在不同的平面中。
文檔編號G21K1/02GKCN103079643SQ201180042837
公開日2013年5月1日 申請日期2011年8月18日
發(fā)明者S·普林斯, S·曼斯菲爾德 申請人:瓦里安醫(yī)療系統(tǒng)公司導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan