CN100569316C - 多叶片准直器 - Google Patents

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Abstract

公开一种多叶片准直器，它缓和叶片间的泄漏和像素化问题。该准直器包括一个第一多叶片准直器组，一个第二多叶片准直器组，设置为与第一多叶片准直器组成一个锐角，以及一个第三多叶片准直器组，设置为与第二多叶片准直器组成一个锐角。每个多叶片准直器通常包括一对叶片组合件，彼此相对。第一和第二多叶片准直器组之间的锐角最好与第二和第三多叶片准直器组之间的锐角相同。一个适当的角度为约60°。为了改进半阴影特性，(i)最接近辐射源的多叶片准直器的叶片在辐射方向上比离开辐射源较远的多叶片准直器的叶片较深，(ii)离开辐射源最远的多叶片准直器的叶片比较接近辐射源的多叶片准直器的叶片较浅，(iii)多叶片准直器叶片末端能够是圆形的，(iv)最接近辐射源的多叶片准直器叶片末端的曲率半径能够大于离开辐射源较远的多叶片准直器叶片末端的曲率半径，(v)离开辐射源最远的多叶片准直器叶片末端的曲率半径能够小于较接近辐射源的多叶片准直器叶片末端的曲率半径。通常，最好使第一多叶片准直器最接近辐射源，第三多叶片准直器离开辐射源最远，以及第二多叶片准直器处于第一和第三多叶片准直器之间。

Description

多叶片准直器
本发明的领域
本发明涉及一种多叶片准直器。
发明的背景技术
多叶片准直器(MLC)基本上使用于放射治疗领域。一条辐射束引导指向一个患者，以及必须经过准直化以配合准备处理区的形状。重要的是应保证在此形状之外的区域内的剂量应尽可能低，但此整个区域应处理。如果有的区域保留未处理，随后复发会增加。而如果非处理的区域被辐射，随后会引起健康的组织损伤，导致较大的副作用以及处理后较长的恢复时间。
由于处理区域很少为直线的，故使用多叶片准直器。这些准直器包括由辐射吸收材料制成的指形叶片的一个阵列，每个叶片设置为一个平行关系以及每个能够相对于其它的纵向地移动。借助移动每个叶片至一个选择的位置提供一个准直器，它显示一个非直线的边缘。通常，一个这样的阵列(或“组合件”)应设置在辐射束的每个侧面。
多叶片准直器通常经受两个困难。一个困难是在组合件的各片之间辐射的泄漏，以及另一个困难是叶片经常具有方形的末端，因此当对准一个不垂直于叶片的一个边缘时，显示一个像素化图案。
采用不同的设计以解决泄漏率，包括使叶片具有阶梯的边缘，因此互锁(至一定的程度)以及限制各片之间清晰的视野。然而，片间泄漏是某些处理计划的一个限制因素，比如加强调制辐射治疗(IMRT)，这里的处理时间较长。
像素流散是与叶片组合件的分辨率相关的一个因素，以及因此缓和此问题的努力倾向于包括使用较狭窄的叶片。然而，这样使准直器更为复杂以及存在极大的工程挑战性。专利JP 03009767建议使用两个叶片组合件，它们这样偏置，使一组合件叶片覆盖另一组合件叶片的间隙。这样导致一种改进的解决方案以及减少的泄漏，但仍旧给出一个像素化作用。
本发明的概述
本发明试图提供一种多叶片准直器，它进一步缓和叶片间的泄漏和像素化问题，以及提供改进的解决方案和较大的场尺寸。
按照本发明的一个第一方面，提供一种辐射束用的一个准直器，包括一个第一多叶片准直器组以及一个第二多叶片准直器组，第二多叶片准直器组设置为与第一多叶片准直器组成一个锐角，以及一个第三多叶片准直器组，设置为与第二多叶片准直器组成一个锐角。
按照本发明的一个第二方面，提供一种辐射束用的一个准直器，包括一个一定深度的第一多叶片准直器组以及一个一定深度的第二多叶片准直器组，第二组的深度小于第一组的深度，以及设置为与第一组成一个锐角，以及一个一定深度的第三多叶片准直器组，第三组的深度小于第二组的深度，以及设置为与第二组成一个锐角。
每个多叶片准直器组通常包括一对叶片组合件，彼此相对。
第一和第二多叶片准直器组之间的锐角最好与第二第三多叶片准直器组之间的锐角相同。一个适当的角度为约60°，然而其它适当的角度也可以使用。
半阴影区是接近辐射场边缘的区域。半阴影区的宽度典型地取决于两个点之间的距离，在此两个点在中心轴上传送20％和80％的剂量，一个小的半阴影区意味一个良好的束清晰度，它允许给出一个最大的剂量至一个目标体积，并且带有一个迅速的剂量侧降至正常健康的组织的周围。
这样一种准直器的一系列的设计特点被优选以便改进半阴影区特性：
-最接近辐射源的多叶片准直器的叶片在辐射方向上能够比离开辐射源较远的多叶片准直器的叶片较深。
-离开辐射源最远的多叶片准直器的叶片在辐射方向上能够比较接近辐射源的多叶片准直器的叶片较浅。
多叶片准直器叶片的末端可以是圆形的。
-最接近辐射源的多叶片准直器，叶片末端的曲率半径能够大于离开辐射源较远的多叶片准直器叶片末端的曲率半径。
-离开辐射源最远的多叶片准直器叶片末端的曲率半径能够小于较接近辐射源的多叶片准直器叶片末端的曲率半径。
通常，最好是第一多叶片准直器最接近辐射源，第三多叶片准直器离开辐射源最远，以及第二多叶片准直器处于第一和第三多叶片准直器之间。
附图的简要说明
本发明的一个实施例将以实例的方式参见附图说明，其中：
图1示出一个已知的单组合件多叶片准直器的垂直剖面图；
图2示出按照本发明的一个多叶片准直器的一个相关的垂直剖面图；
图3示出一个典型的临床学样品；
图4示出使用一个两组合件多叶片准直器达到的辐射图案，准直器带有10mm的叶片；
图5示出使用一个两组合件多叶片准直器达到的辐射图案，准直器带有4mm的叶片；
图6示出按照本发明使用一个三组合件多叶片准直器达到的辐射图案，准直器带有10mm的叶片；
图7示出在一个取向范围内对于一个标准目标施加的过剂量；
图8示出通过一个加速器的一个垂直剖面图，加速器部分地配置按照本发明的第二方面的一个多叶片准直器；以及
图9示出借助图8的多叶片准直器获得的半阴影型面。
实施例的详细说明
图1示出普通设计的一个光束准直器1的相关的部分。准直器1包括一对多叶片组合件2、2a组，设置在一个平面内，与由孔径4射出的X射线或其它光束3正交。
图2示出按照本发明的准直器10，在与普通类型的准直器的图1相关的一个垂直平面内(即在光束3的方向上)。准直器包括三个多叶片组11a、11b和11c，每组包括一个多叶片组合件，设置在X射线束3的任一侧面，每组在垂直剖面上设置为一排。在图2内看不见的是，三个组合件排列为不同的取向，比如它们的叶片方向彼此成60°。
图3示出一个典型的临床学样品20，带有一个不规则的直线形，它准备使用处理计划，比如IMRT处理。形成此形状的周边的粗黑线内的区域就是必须使用X射线或其它辐射处理的组织。为了使围绕处理区域的组织，即健康的组织不受影响，准备处理的区域必须接收辐射处理，而健康的组织必须使用适当的辐射阻挡材料屏蔽以避免辐射。
图4示出使用一个两组合件多叶片准直器达到的辐射图案，比如普通类型的准直器，如JP 03009767内所示。在此个别的实例中叶片的宽度为10mm。叶片的宽度是在与光束方向正交的平面上测量的。如由图所见，健康组织的大区域将被辐射，这是由于使用普通的两组合件多叶片准直器达到的接近边界。
如果叶片的宽度减少，这就是为了达到一个更好的分辨率，在本实例中减少至4mm，以产生一个小型准直器，最终的辐射图案接近于准备处理组织的图案，如图5所示。当然，组合件叶片越狭窄，分辨率越好，然而，组合件叶片仅能狭窄至一个有限的宽度，因为工程挑战性变得不可克服。再者，组合件叶片越狭窄，实际能达到的场尺寸变得越小，从而使难以处理大的区域。
普通的两组合件多叶片准直器的场尺寸为40×40cm2。小型准直器的场尺寸为16×20cm2，然而按照本发明的准直器的场尺寸至少为直径40cm，以及可以更大。
图6示出使用按照本发明的一个准直器达到的辐射图案，准直器带有10mm宽的叶片。如由图所见，目标辐射图案显著地改进，既超过使用普通的两组合件多叶片准直器，带有70mm宽度叶片达到的，也超过在图5内使用小型准直器的狭窄叶片达到的图案。
图7示出过剂量，即对于一个标准目标以及在一个取向范围内施加至健康组织的辐射。如由图所见，使用普通的两组合件准直器，过剂量仅在两个取向上为最小，也就是，当准备处理的区域具有一个垂直的或水平的边缘时，因此普通的准直器的叶片可以放置为与边缘紧密邻接的关系，这点对于小型准直器也是真实的，在其中过剂量也在两个取向上形成最小值。按照本发明的准直器的结果显示减少过剂量方面一个显著的和重大的改进，如由曲线图所见，大多数的过剂量线处于比使用小型准直器达到的低。
图8示出按照本发明的一个第二方面的实施例。所示的多叶片准直器组部分地配合至一个加速器。加速器包括一个靶极以产生辐射，一个初次准直器31，它部分地准直光束3，以及滤波器32，用于光束的滤波。光束随后前进通过按照本发明的一个第二方面的多叶片准直器。叶片的深度是在平行于X射线束3的一个方向上测量的。叶片组合件31a的深度最大，第二组合件31b的深度小于叶片第一组合件的深度，以及叶片组合件31c的深度小于叶片第二组合件31b的深度。
叶片在平行于光束的方向上是曲线的，并且叶片第一组合件31a的曲率半径大于叶片第二组合件31b的曲率半径。叶片第三组合件31c的曲率半径小于叶片第二组合件31b的曲率半径。
图9示出对于本发明的第二方面的最终的半阴影，与普通的两组合件准直器比较，它的改进几乎达两倍。在准直器图案外面的区域的百分率，该区域接收20-100％之间的辐射，对于一个普通的两组合件准直器典型地为13％，对于一个小型准直器减少至8％左右，但是按照本发明的多叶片组合件准直器达到一个溢流率在7％左右。
因此可以看出，本发明的多组合件多叶片准直器包括大型两组合件普通准直器在场尺寸方面的优点，以及仍具有小型准直器的溢流率、分辨率和性能。
此外，使用按照本发明的一个准直器，允许多层陶瓷封装(MLC)头部设计，它非常简便。这些叶片不需要在它们的接头内使用舌片和沟槽机构，因为上面的和/或下面的其它叶片组合件能够覆盖这些接头。此外，准直器头部不需要是可转动的，因为准直器方向性较小。当然应该理解，在不脱离本发明范围的条件下对上述的实施例可以做出许多改变。

Claims (10)

1.一种辐射束用的一个准直器，包括：
一个第一多叶片准直器组；
一个第二多叶片准直器组，其叶片被设置为与第一多叶片准直器组的叶片成一个锐角；以及
一个第三多叶片准直器组，其叶片被设置为与第二多叶片准直器组的叶片成一个锐角。
2.按照权利要求1的准直器，其特征在于，每个多叶片准直器组包括一对彼此相对的叶片组合件。
3.按照权利要求1或2的准直器，其特征在于，第一和第二多叶片准直器组的叶片之间的锐角与第二和第三多叶片准直器组的叶片之间的锐角相同。
4.按照权利要求1的准直器，其特征在于，这些锐角或一个锐角为60°。
5.按照权利要求1的准直器，其特征在于，最接近辐射源的多叶片准直器组的叶片在辐射方向上比离开辐射源较远的其它多叶片准直器组的叶片深。
6.按照权利要求1的准直器，其特征在于，离开辐射源最远的多叶片准直器组的叶片在辐射方向上比较接近辐射源的其它多叶片准直器组的叶片浅。
7.按照权利要求1的准直器，其特征在于，第一、第二和第三多叶片准直器组的叶片的末端是圆形的。
8.按照权利要求7的准直器，其特征在于，最接近辐射源的多叶片准直器组的叶片末端的曲率半径大于离开辐射源较远的其它多叶片准直器组的叶片末端的曲率半径。
9.按照权利要求1的准直器，其特征在于，离开辐射源最远的多叶片准直器组的叶片末端的曲率半径小于较接近辐射源的其它多叶片准直器组的叶片末端的曲率半径。
10.按照权利要求1的准直器，其特征在于，第一多叶片准直器组最接近辐射源，第三多叶片准直器组离开辐射源最远，以及第二多叶片准直器组处于第一和第三多叶片准直器组之间。
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