[发明专利]放射治疗装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种放射治疗装置。

背景技术

离子射线能杀死暴露的人类或者动物组织的细胞，这可用于治疗病态细胞的疾病。然而，为了治疗患者体内深处的肿瘤，必须穿过健康组织进行放射并破坏病态细胞。在传统的放射治疗中，大量的健康组织由此暴露于伤害性的放射剂量中，导致患者的恢复期延长。因此，期望设计一种使用离子放射治疗患者的设备和治疗方案，以使得病理细胞暴露在将造成它们死亡的放射剂量中，同时保持健康组织的暴露最小化。

先前已有几种方法用于实现期望的暴露病态细胞死亡同时保持健康细胞的暴露最小化。许多方法通过从多个方向指向肿瘤进行放射而起作用，或者同时从多个源或者从单个源多重暴露。因而每个源发出的放射强度小于将破坏细胞需要的量，但多个源的放射束线聚合之处，其放射总强度足以提供治疗剂量。

该治疗期可能会延长到数天或若干周，以使得健康组织恢复。当接受较小剂量时，应该会恢复得更快。因此，在时间上间隔重合剂量将最终造成对病理细胞较大的损坏。

因此，重要的是尽可能精确地向病理细胞输送放射同时将对健康组织的剂量减到最小。这里所关心的进程在于允许每次治疗步骤中输送更大的单次剂量，因此减少所需治疗的总次数，并实际减少输送给患者的总剂量。例如，处方为35例(instances)的2Gy剂量可能被15例的3Gy剂量取代，已知为“大剂量少分割(hypofractionation)”的技术。采取极端逻辑，如果输送给健康组织的该剂量能显著减少的情况下，这将可能被单次45Gy剂量所取代。更典型地参考放射外科学，该方法需要更少的治疗显然有利于患者，并且在治疗中没有定位不一致的风险。

已提出多种方法用于实现减少健康组织的剂量同时将病理组织的剂量最大化。最简单的是从多个方向指引放射束线。因而，在叠合的束线处，剂量近似为提供给其他区域剂量的‘n’倍，其中‘n’为采用方向的数量。

还可以采用校准以束线尺寸将限制到所需照射病理组织的最小值。已知诸如在EP-A-0314214中描述的多叶准直器(MLCs)，并且这些能够将束线定形为期望的轮廓。

在WO-A-02/069349中，我们提出一种将放射束线扫过所感兴趣区域同时调制其宽度的系统。这提供不限制到治疗区域的长度的很大优势。

在“旋转适形”校准中，旋转源绕患者旋转，并采用MLC进行校准。MLC校准的形状随通路的角度而变化，以便束线的宽度总与在束线方向所看到的肿瘤投射轮廓保持一致。这对一些形状是有用的，但对具有凹度或凹角的形状处理不好。

在US-A-5818902中描述了IMAT技术。其通过允许绕患者重复旋转而进一步发展旋转适形技术。以这种方式，逐步增大在肿瘤处的剂量。使用计算方法决定MLC的形状和方向。将所感兴趣区域的每个体素指定为‘成本函数’，其反映关于具体剂量的成本。因此，例如肿瘤区域中的体素具有关于低剂量的高成本，而健康区域的体素则相反。一些诸如脊柱和消化道的敏感区域所给出的成本函数，其高于某临界水平的剂量处放置尤其高的成本。然后计算进程通过操作所输送的选项寻求最小成本函数。IMAT可以提供额外的剂量分布。

IMRT在计算原理上与IMAT相似，但是从同一方向提供一连串的MLC-形束线。因而，计算负荷略有降低。

断层放射治疗是一种在‘采用螺旋状断层放射治疗肺癌的计划评价报告’T.Kron et al.Phys.Med.Biol.49(2004)3675-3690中所描述的治疗技术。在该技术中，由源产生的可调制扇束以螺旋方式绕患者旋转。该束线的强度可通过横跨扇束轨道宽度滑入和滑出的元件进行调制。该剂量可完全适形并且达到的剂量分布令人满意。

发明内容

上述所有技术都存在明显的问题或局限。

例如，WO-A-02/069349的系统仅采用单一通路方向。如上所述的，IMAT和IMRT提供良好的剂量分布，但朝向更高分辨率的压力要求更高分辨率的MLC，其趋向具有更小孔径。因而，限制了可治疗的容积。