[发明专利]高带宽双态多叶式准直器设计

说明书

本文描述了包括叶片驱动机构的多叶式准直器。该叶片驱动机构可在用于发射引导式放射治疗中的双态多叶式准直器中使用。多叶式准直器的一个变型包括基于气动的叶片驱动机构。多叶式准直器的另一变型包括具有弹簧谐振器的基于弹簧的叶片驱动机构。

本申请是申请日为2016年6月10日、名称为“高带宽双态多叶式准直器设计”的发明专利申请No.201680046898.3的分案申请。

技术领域

本申请要求2015年6月10日提交的美国临时专利申请号62/173,824和2016年5月12日提交的美国临时专利申请号62/335,571的优先权，其内容全文通过引用并入本文中。

关于联邦政府赞助的研究或开发的声明

在由美国国家癌症研究所的基金2R44CA153466-02A1资助的工作期间部分地进行本发明。政府可能在本发明中享有某些权利。

背景技术

放射治疗寻求使用诸如X射线的高能辐射来切除肿瘤组织。放射治疗方案被设计成平衡以下需要：向整个肿瘤组织体积应用足够剂量的辐射的需要，和应用尽可能少的辐射以免破坏肿瘤周围的健康组织的需要。然而，由于在治疗之前很久就设计了治疗方案及其所基于的肿瘤图像，因而治疗方案可能没有考虑到肿瘤几何形状和/或患者解剖结构的变化。

另外，在放射治疗期间，微小的肿瘤和/或患者运动可能无意中使无肿瘤组织暴露于辐射。因此，可以基于实时肿瘤和患者数据来精确照射肿瘤组织的放射治疗系统可能是令人满意的。

发明内容

本文描述了可适合于在用于发射引导式辐射治疗系统的高带宽多叶式准直器中使用的多种机构。发射引导式放射治疗(EGRT)系统可以配置成基于实时肿瘤数据(例如来自于肿瘤中积累的放射性示踪剂的伽马射线光子发射的位置数据)将辐射引导到肿瘤体积。EGRT系统配置成在检测到发射之后立即施加辐射束。本文描述的任何高带宽多叶式准直器可以用于EGRT系统中，以减少发射检测和辐射施加之间的延迟。下面描述的机构可以有助于准直器叶片的快速和可靠的运动，使得准直器能够使叶片在约10ms或更少(例如约8ms或更少、约7ms或更少、约6ms或更少、约4ms或更少)内在打开和关闭状态之间转变。一些高速、高带宽准直器的变型可以包括一个或多个基于凸轮的系统、弹簧系统、流体动力(例如气动)系统、开槽链接(slotted-link，例如苏格兰轭(scotch yoke))系统和/或电磁系统。除了有助于快速叶片运动的机构之外，一些多叶式准直器可以可选地包括减重叶片，其中，只有在辐射束路径中的材料具有高Z材料，叶片的周边支承结构包括重量更轻的材料。本文还公开了可以帮助减小叶片之间的摩擦的叶片布置，以及包装和布置多个叶片驱动机构以使准直器适合于安装在可旋转台架上的方式。

本文还公开了一种准直器，其可以包括可以在第一位置和第二位置之间运动的叶片、具有近端部分和附装到叶片的远端部分的叶片轴、联接到叶片轴并配置成沿着叶片轴的纵轴线施加力的弹簧系统、和联接到叶片轴的致动器系统。由弹簧系统和致动器系统施加在叶片轴上的力可以使叶片轴纵向平移，以使叶片在第一和第二位置之间运动，致动器系统可以配置成选择性地将叶片保持在第一位置或第二位置。致动器系统可以配置成提供足以克服弹簧系统中的损失的动力。致动器系统可以包括将叶片保持在第一位置的第一构型和将叶片保持在第二位置的第二构型。弹簧系统可以包括至少一个螺旋弹簧或扭力杆弹簧。当致动器系统处于第一构型时，叶片可以处于关闭构型，当致动器系统处于第二构型时，叶片可以处于打开构型，弹簧系统和致动器系统可以配置成使叶片在约6毫秒或更短内在关闭构型和打开构型之间转变。