[发明专利]旋转式放射准直器

说明书

本申请要求2017年5月5日提交的美国临时申请No.62/502,472的优先权的权益，所述临时申请的全部内容通过参考并入本文。

技术领域

本发明涉及放射治疗领域，且更具体地涉及在放射治疗期间控制放射治疗束的大小和形状的准直器系统及相关方法。

背景技术

准直器系统的总体目标是将源(例如，LINAC)所产生的放射束递送到目标(例如，患者大脑中的肿瘤)。由于虽然希望照射肿瘤，但通常不希望照射周围的健康组织，所以每个束的大小和形状是至关重要的。为了控制放射束的形状(例如，直径或2D横截面面积)，准直器被使用。准直器一般是成片致密的不透射线的金属，除了被形成的或被加工的孔允许放射线传送穿过的地方之外基本上阻挡放射束。可由放射源(例如，LINAC或钴)产生较大的放射覆盖面积，但只有那些被对准而经过准直器的粒子会被允许穿过从而到达目标，额外的那些被内部地吸收或散射。除了被加工或被形成的准直器的管状通道外，另一现有类型称为多叶式准直器。这些常规设计是非常复杂、笨重且昂贵的。一个示例是使用多个薄钨板的“多叶式准直器”，所述多个薄钨板移动进出束路径从而在治疗期间产生希望的束暴露形状。这种复杂的机构易于出现机械故障。

不同大小和形状的放射治疗目标需要不同大小和形状的放射束。存在对允许以快速且可预测的方式改变放射束的系统和方法的需求。还有对此类系统保持小、可靠和低成本的需求。

发明内容

本发明涉及放射治疗领域，且更具体地涉及在放射治疗期间控制放射治疗束的大小和形状的准直器系统及相关方法。

在第一方面中，本发明关于放射准直器组件，所述放射准直器组件包括具有限定于其中的多个准直器通道的可旋转准直器主体或准直器轮。在一些实施例中，准直器通道垂直于准直器轮的旋转轴纵向延伸，从所述轮的周界延伸，经过所述轮的中心并到所述轮的对面周界外面。准直器轮由准直器罩至少部分地围绕，至少除了具有选定的准直器通道的部分，选定的准直器通道与放射源及患者目标对准从而允许放射束经过其中。在一些实施例中，准直器轮的后部的、面对LINAC的部分被包鞘(ensheath)在罩中从而防止杂散放射经过非选定的准直器通道。准直器罩由合适的放射吸收材料(典型地，钨或钨合金)制造，以便阻挡和吸收从非对准通道的孔口发射的任何散射放射线。

在另一方面中，准直器主体被电机化并精确索引以用于所选定的准直器通道几何形状与所述放射源的快速且准确的计算机控制的定位，从而将希望的束形状递送成目标处所需的精确尺寸。通过使用旋转式准直器轮，可在一次治疗期间使用多种大小的束，在两个或更多个选定的准直器之间快速且自动地切换。

这些准直器组件具有以下优点：可通过计算机控制快速改变的，同时在它们的简单性上保持小、可靠并在成本上保持低。此外，此类组件可利用单个电机来在选择一个或多个准直器通道之间切换。本文所描述的本发明的诸方面允许更可靠的放射准直器，该放射准直器能够以等中心从1mm到30mm直径快速并精确地改变X射线暴露，并且能够比许多现有技术的准直器更可靠地工作。此类准直器组件实现了在治疗性放射递送(例如以治疗脑肿瘤)的服务中束孔的快速、自动(电机化且计算机控制)的改变。

本文所述的准直器系统允许束准直却不需要使用常规的阻挡准直器和/或多叶准直器系统，诸如常规放射治疗系统中所通常使用的那些准直器系统，那些准直器系统笨重且随着时间推移容易出现机械故障。

在一个方面中，一种示例性放射准直器组件包括放射源和准直器轮，所述准直器轮围绕其旋转轴是可旋转的。所述准直器轮具有多个准直器通道，所述多个准直器通道包括：在所述准直器轮内限定的第一和第二准直器通道，所述第一和第二准直器通道被布置为基本上垂直于所述准直器轮的所述旋转轴。所述准直器可包括额外的通道，例如三个或更多个通道。所述准直器可包括任何数量的希望的通道(例如，2、3、4、5、6、7、8、9、10个通道或更多)。在一些实施例中，所述第一和第二准直器通道中的每一个经过所述准直器轮的中心，所述旋转轴延伸穿过所述准直器轮的所述中心。优选地，所述准直器通道中的至少一些具有不同的大小和/或形状。在一些实施例中，所述多个准直器通道沿着所述准直器轮以有规律的间隔来分布。