CN101815470A - 患者支承装置 - Google Patents

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CN101815470A CN200880105519A CN200880105519A CN101815470A CN 101815470 A CN101815470 A CN 101815470A CN 200880105519 A CN200880105519 A CN 200880105519A CN 200880105519 A CN200880105519 A CN 200880105519A CN 101815470 A CN101815470 A CN 101815470A
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Abstract

一种构造为基本上将放射疗法治疗系统的台组件的两个相对端同步的方法和系统。该系统包括横向运动控制系统，所述横向运动控制系统联接到台组件，且构造为：当台组件相对于放射疗法治疗系统的机架横向移动时，检测台组件的两个相对端的位置以及基本上将所述位置同步。

Description

患者支承装置
相关申请的交叉引用
本申请要求2007年9月4日提交的美国临时专利申请No.60/969,904的优先权，其完整内容通过引用合并于此。
技术领域
本发明涉及放射疗法成像和治疗系统。更具体地，本发明涉及用于与这样的系统一起使用的具有改进的运动控制的患者支承装置。
背景技术
用于放射疗法的医疗设备利用高能放射来治疗肿瘤组织。剂量和剂量的放置必须精确控制以保证肿瘤接收到充足的辐射以被摧毁，且最小化对于周围和邻近非肿瘤组织的损坏。强度调制放射疗法(“IMRT”)以多束(ray)辐射治疗患者，可以就强度和/或能量单独地控制每束辐射。辐射束围绕患者从不同角度导向且组合以提供希望的剂量模式(pattern)。在外部源放射疗法中，在患者体外的放射源治疗体内肿瘤。外部源通常被准直以将束仅导向到肿瘤部位。典型地，放射源包括高能X射线、来自某些线性加速器的电子、或来自高度聚焦放射性同位元素的伽马射线，但其他类型的放射源也是可以的。
一种控制向患者实施放射的位置的方式是通过使用在一个或多个方向上可调节的患者支承装置，例如床(couch)。患者支承装置的使用在医疗领域内是公知的，类似的患者支撑装置用在CT扫描装置和核磁共振成像器(MRI)中。患者支承装置允许将患者移入和移出待实施的射野，且在一些情况中允许在放射治疗期间调节患者的位置。
发明内容
当例如床的患者支承装置以此方式使用时，存在许多需要考虑的变量。例如，操作床所需的构造材料和合适的电子器件的配置必需小心选择，以保证床的平顺操作和床位置的精确测量(当床具有多个可移动零件时)。当这些特征在放射实施的环境中被周到考虑时，患者支承装置能够是改进患者结果的关键工具。
在一个实施例中，本发明提供了患者支承装置，所述患者支承装置包括基部、台组件、控制器和横向运动控制系统。台组件构造为支承患者，且包括下支承件和相对于下支承件可移动的上支承件，所述上支承件包括第一端和第二端。控制器电联接到台组件，且构造为指令台组件在沿一轴线的第一方向上、在相对于该轴线的横向方向上、以及在相对于该轴线的垂直方向上移动。横向运动控制系统电联接到台组件，且包括：第一马达，所述第一马达包括联接到上支承件的第一端的轴；第一编码器，联接到所述轴，且构造为检测第一马达的轴的第一位置；第二马达，所述第二马达包括联接到上支承件的第二端的轴；和第二编码器，联接到所述轴，且构造为检测第二马达的轴的第二位置。所述控制器构造为接收且比较第一位置和第二位置，且所述控制器构造为将指令传输到第一马达和第二马达以基本上将第一位置和第二位置同步。
在另一个实施例中，本发明提供了一种放射疗法治疗系统，所述放射疗法治疗系统包括机架、构造为支承患者的台组件、控制器和横向运动控制系统。台组件包括下支承件以及相对于下支承件可移动的上支承件，所述上支承件包括第一端和第二端。控制器电联接到台组件，且构造为指令台组件在进入机架的第一方向上、在相对于第一方向的横向方向上、以及在相对于第一方向的垂直方向上移动。横向运动控制系统电联接到台组件，且构造为：检测上支承件的第一端的位置和上支承件的第二端的位置，且输出第一端和第二端的位置。
在本发明的另一个方面中，本发明提供了一种方法，所述方法包括如下行为：检测用于放射疗法治疗系统的台组件的第一端的位置，检测台组件的第二端的位置，比较第一端的位置与第二端的位置，以及基本上将第一端的位置与第二端的位置同步。
本发明的其他方面通过考虑详细描述和附图将变得显而易见。
附图说明
图1是放射疗法治疗系统的透视图。
图2是能够用在图1中图示的放射疗法治疗系统内的多叶准直器的透视图。
图3是用于与图1的系统一起使用的患者支承装置的透视图。
图4是图3的患者支承装置的台组件的分解视图。
图5是图4的台组件的上支承件的透视图。
图6是图4的台组件的下支承件的透视图。
图7是用于与图1的患者支承装置一起使用的控制键盘的视图分类。
图8是图7的键盘的分解视图。
图9是图7的键盘的主视图，图中更详细地图示了控制按键。
图10是图7的键盘的透视图，图中图示了患者支承装置的操作者的按键操作。
图11是以下降位置示出的图3的患者支承装置的透视图。
图12图示了图3的患者支承装置的举升器。
图13是根据本发明一个实施例的横向运动控制系统的示图。
具体实施方式
在详细解释本发明的任何实施例之前，需要理解的是本发明在其应用中不限制于在如下描述中阐述的或在如下附图中图示的构造细节和部件布置。本发明能够具有其他实施例且以多种方式实施或实现。也应理解的是，在此使用的措辞和术语用于描述目的，且不视作限制。“包括”、“包含”或“具有”及其变体在此的使用意味着包括列于其后的项及其等价物以及另外的项。除非特别地说明或以另外方式限定，否则术语“安装”、“连接”、“支承”和“联接”及其变体广泛地使用且包含直接和间接的安装、连接、支承和联接。
虽然例如上、下、向下、向上、向后、底部、前、后等的方向参考可以在此在描述附图中进行，但为方便这些参考是相对于附图(当正常观察时)而言的。这些方向不意图于字面上解释或以任何形式限制本发明。另外，例如“第一”、“第二”和“第三”的术语在此用于描述目的，且不意图于指示或暗示相对重要性或意义。
另外，应理解的是本发明的实施例包括硬件、软件和电子部件或模块，为论述目的，它们可以图示且描述就如多数部件仅以硬件来实现。然而，本领域技术人员基于此详细描述的阅读将认识到，在至少一个实施例中，本发明的基于电子的方面可以以软件来实现。由此，应注意的是，多个基于硬件和软件的装置以及多个不同的结构部件可以用于实施本发明。此外，且如在随后的段落中描述，在附图中图示的特定的机械构造意图于例示本发明的实施例，且其他替代的机械构造也是可以的。
图1图示了能够为患者14提供放射疗法的放射疗法治疗系统100。放射疗法治疗能够包括基于光子的放射治疗、短程放射治疗、电子束治疗、质子、中子或粒子治疗、或其他类型的治疗。放射疗法治疗系统10包括机架18。机架18能够支承放射模块22，所述放射模块22能够包括放射源24和可操作以生成放射束30的线性加速器26(也称为“直线加速器(Linac)”)。虽然机架18在图中示出为环形机架，即它延伸通过完整的360度弧以产生完整的环或圆，但其他类型的安装布置也可以使用。例如，能够使用C型机架、部分环形机架或机器人臂。也可以使用能够将放射源22设置在相对于患者14的多个不同旋转和/或轴向位置的任何其他框架。另外，放射源24可以在不遵循机架18的形状的路径上行进。例如，即使图示的机架18一般是圆形形状的，放射源24可以在非圆形路径上行进。图示实施例的机架18限定了机架口32，患者14在治疗期间移动到该机架口32内。
放射模块22也能够包括调制装置34，该调制装置34可操作以修改或调制放射束30。调制装置34提供了放射束30的调制且将放射束30导向朝着患者14。特别地，放射束30被导向朝着患者的部分38。广泛而言，该部分38可以包括整个身体，但一般小于整个身体且能够利用二维区域和/或三维体积限定。希望接受放射的部分或区域可以被称为靶或靶区，且希望接收放射的部分或区域是关心区域的实例。另一个类型的关心区域是危险区域。如果部分包括危险区域，则放射束优选地偏转离开危险区域。这样的调制有时称为强度调制放射疗法(“IMRT”)。
调制装置34能够包括准直装置42，如在图2中图示。准直装置42包括一组颚件46，所述一组颚件46定义且调节放射束30可通过的口50的尺寸。颚件46包括上颚件54和下颚件58。上颚件54和下颚件58可移动以调节口50的尺寸。颚件46的位置调整向患者14实施的束30的形状。
在一个实施例中，如在图2中所图示，调制装置34能够包括多叶准直器62(也称为“MLC”)，所述多叶准直器62包括多个交错的叶66，所述叶66可操作以从一个位置移动到另一个位置，以提供强度调制。也注意到的是，叶66能够移动到最小打开位置和最大打开位置之间的任何位置处。多个交错的叶66在放射束30到达患者14上的部分38之前，调制放射束30的强度、尺寸和形状。每个叶66利用例如马达或空气阀的致动器70独立地控制，使得叶66能够迅速打开和关闭以允许或阻挡放射的通过。致动器70能够通过计算机74和/或控制器控制。
放射疗法治疗系统10也能够包括检测器78，例如千伏或兆伏检测器，所述检测器可操作以接收放射束30，如在图1中所图示。线性加速器26和检测器78还能够操作作为计算机X射线断层摄影(CT)系统以生成患者14的CT图像。线性加速器26朝着患者14体内的部分38发射放射束30。部分38吸收一些放射。检测器78检测或测量由部分38所吸收的放射的量。在线性加速器26围绕患者14旋转并朝着该患者14发射放射的同时，检测器78从不同角度收集吸收数据。收集到的吸收数据被传递到计算机74以处理吸收数据，以及以生成患者的身体组织和器官的图像。图像也能够图示骨骼、软组织和血管。系统10也能够包括可操作以在治疗期间支承患者14的至少部分的患者支承装置，示出为床82。虽然图示的床82设计为支承患者14的整个身体，但在本发明的其他实施例中，患者支承装置不需要支承整个身体，而是能够设计为在治疗期间支承患者14的仅部分。床82沿轴84(即Y轴)移入及移出射野。床82也能够沿X轴和Z轴移动，如在图1中所图示。
参考图3至图6，床82包括通过平台95联接到基部93的台组件92。台组件92包括可移动地联接到下支承件98的上支承件94。特别地参考图5，上支承件94是基本上平的、矩形支承构件，在治疗期间患者支承在该上支承件94上。上支承件94相对于下支承件98可移动，以在治疗期间将患者移入和移出放射束30。在图示的实施例中，上支承件94和下支承件98由碳纤维复合材料形成，但其他的支承件成分也是可以的。
上支承件94具有上表面102和下表面106，所述下表面106接触下支承件98的上表面110。如在图示的实施例中示出，下表面106包括轴承层(bearing layer)114，所述轴承层114意图于在上支承件94相对于下支承件98移动时，减少在下表面106和下支承件98的上表面110之间的摩擦。在图示的实施例中，轴承层114是使用压敏粘合剂联接到下表面106的聚酰亚胺叠层(laminate)。在图示的实施例中，所述叠层是从DuPont可获得的KaptonTM。当上支承件94相对于下支承件98移动时，在支承件之间发生的任何摩擦能够中断控制床82的操作的电子器件的操作，且因此本发明的目标之一是最小化摩擦。此外，当支承件由碳纤维复合材料组成时，摩擦能够导致碳尘的形成和发生，这能够导致关于床操作的问题。另外，如果上支承件94和下支承件98的表面相互直接接触，则该接触将导致支承件们自身的另外的磨损和可能的曲翘，这不仅会降低床能够操作以设置定位患者的精度，而且能够导致床的故障。
参考图4，下支承件98包括两个沟道118，所述两个沟道118设计为接收且容纳床82的操作所需的接线。在一些实施例中，保持(retaining)构件122放置在沟道118内的接线上方，以将接线保持在适当的位置，且促使接线在沟道118内放直以降低接线在上支承件94和下支承件98之间夹住的可能性。此外，为了图像再现性，希望将接线保持在直且不变的位置。保持构件122和接线自身的外鞘均由抗辐射材料制成，以在床82的高放射环境中提供接线的保护和正当功能。沟道118的间距和设计选择为将电源线与数据线分开，以防止当两条线分开不足时发生的干扰问题。
台组件92可在X、Y和Z方向上移动，如在图1中所图示。相对于机架18和放射束30的床组件92的设置定位及由此患者的位置必须精确，以保证将放射实施到患者的正确区域。由床操作者使用控制键盘140来控制台组件92的移动，如在图7至图10中图示。一旦使用者致动键盘140的按键144，则台组件92将遵照使用者的指令而移动。
根据本发明的床82的另一个特征是横向运动(即在X方向上的运动)被自动控制，且台组件92的两端的横向运动被同步。在常规的患者支承台中，横向运动调节使用旋钮或螺钉(screw)完成，所述旋钮或螺钉被手动旋转以调节在横向方向上的位置。此调节不仅是手动的，而且支承台的每端的调节必须分开完成，且不存在将台端部的位置同步的机构。当一端可能移动到比另一端移动到更极限的横向位置时，这能够导致患者定位错误，且在横向方向上获得两端真实、同步的位置是非常困难的。
另外，端部的同步也用于保证可靠的且可再生的成像结果。在系统中，诸如在为了得到患者图像的目的而使床82上的患者经受放射的本发明的系统中，在放射源和向系统馈给数据以产生图像的检测器之间的路径上的任何物体都会影响图像的质量。如上所述的在台组件92下方走向的接线能够干扰取得图像的质量，且可能导致所得图像中的伪影，医生或医师当查看所得图像时将想要考虑所述伪影。如上所述的下支承件98内的沟道118用以保持接线分开且被包含。除知道沟道118的位置外，通过将台组件92的端部的运动同步，医生/医生具有可预测的伪影，因为这些伪影将处于可预测的位置，医生/医生在查看图像时能够有效地消除所述可预测的伪影，所述可预测的伪影将是可校正的，且图像将是可再生的。没有同步，则伪影会更多烦扰使用者。
床82包括根据在图13中图示的本发明的一个实施例的横向运动控制系统200。横向运动控制系统200包括控制器204，所述控制器204电联接到设置在台组件92的第一端212附近的第一马达208，且电联接到设置在台组件92的第二端220附近的第二马达216。第一马达208包括轴224和联接到轴224的编码器228。第二马达216包括轴232和联接到轴232的编码器236。编码器228、236与控制器204通信，以传输各马达轴的位置数据。控制器204从键盘140接收运动指令。控制器204包括计算机代码，所述计算机代码将来自编码器228、236的位置数据进行比较，以保证将台组件92的两端处的各马达208、216的轴224、232同步。控制器204同时在两个轴(X和Y)上移动台组件92，且在运动的同时查看偏航(yaw)。编码器228、236是结合了例如SSI或其他合适类型的反馈的绝对编码器，以使得能够实现同步性。
马达208、216与编码器228、236的线性绝对反馈的协同使用，允许系统能够检测台组件92的偏航和侧航(crab)运动，且为操作者显示此信息。反馈是线性的事实也允许使用者看到负载侧上正发生什么。由于如上所述在沟道118内反馈线(数据线)与供电的那些线是分开的，使得所有这些反馈信息是可以的。
Y轴运动使用步进马达来控制。当台组件92移动的同时，绝对线性反馈被用于修正(servo)台组件92以将其保持在公差极限内，从而提高能够对床运动进行控制的精度。此外，Y轴运动控制具有能够检测障碍物或迫近的床碰撞(例如与机架的碰撞)的益处，从而导致床在碰撞前停止。碰撞检测通过对床位置的连续双检而动态发生。任何错误传播(error propagation)在PCP上显示给最终用户。
本发明的另外的特征能够在所附的权利要求书中找到。

Claims (17)

1.一种患者支承装置，包括：
基部；
构造为支承患者的台组件，所述台组件包括：
下支承件，和
相对于所述下支承件可移动的上支承件，所述上支承件包括第一端和第二端；
控制器，所述控制器电联接到所述台组件，且构造为指令台组件在沿着轴线的第一方向上、在相对于所述轴线的横向方向上、以及在相对于所述轴线的垂直方向上移动；和
横向运动控制系统，所述横向运动控制系统电联接到所述台组件，且包括：
第一马达，所述第一马达包括联接到所述上支承件的所述第一端的轴，
第一编码器，所述第一编码器联接到所述轴，且构造为检测第一马达的所述轴的第一位置，
第二马达，所述第二马达包括联接到所述上支承件的第二端的轴，和
第二编码器，所述第二编码器联接到所述轴，且构造为检测第二马达的所述轴的第二位置，所述控制器构造为接收并比较所述第一位置和第二位置，所述控制器构造为将指令传输到第一马达和第二马达以基本上将所述第一位置和第二位置同步。
2.根据权利要求1所述的患者支承装置，还包括联接到所述台组件的键盘，以及其中，所述控制器进一步构造为通过所述键盘接收来自使用者的指令以基本上将第一位置和第二位置同步。
3.根据权利要求1所述的患者支承装置，其中，所述横向运动控制系统进一步构造为在所述上支承件在相对于所述轴线的横向方向上移动时检测所述上支承件的偏航运动。
4.根据权利要求1所述的患者支承装置，其中，所述横向运动控制系统进一步构造为在所述上支承件在相对于所述轴线的横向方向上移动时检测所述上支承件的侧航运动。
5.根据权利要求1所述的患者支承装置，还包括步进马达，所述步进马达电联接到所述台组件，且构造用于在相对于所述轴线的垂直方向上移动所述上支承件。
6.一种放射疗法治疗系统，包括：
机架；
构造为支承患者的台组件，所述台组件包括：
下支承件，和
相对于所述下支承件可移动的上支承件，所述上支承件包括第一端和第二端；
控制器，所述控制器电联接到所述台组件，且构造为指令所述台组件在进入机架的第一方向上、在相对于所述第一方向的横向方向上、以及在相对于所述第一方向的垂直方向上移动；和
横向运动控制系统，所述横向运动控制系统电联接到所述台组件，且构造为：检测所述上支承件的第一端的位置和所述上支承件的第二端的位置，以及输出所述第一端的位置和所述第二端的位置。
7.根据权利要求6所述的放射疗法治疗系统，其中，所述横向运动控制系统进一步构造为比较第一端的位置和第二端的位置。
8.根据权利要求7所述的放射疗法治疗系统，其中，所述横向运动控制系统进一步构造为将指令传输到所述控制器以将第一端的位置和第二端的位置同步。
9.根据权利要求6所述的放射疗法治疗系统，其中，所述横向运动控制系统进一步构造为将指令传输到所述控制器以将第一端的位置和第二端的位置同步。
10.根据权利要求6所述的放射疗法治疗系统，其中，所述控制器进一步构造为通过键盘接收来自使用者的指令，以在下述方向中的一种方向上移动所述台组件：所述第一方向、相对于所述第一方向的横向方向和相对于所述第一方向的垂直方向。
11.根据权利要求10所述的放射疗法治疗系统，其中，所述控制器进一步构造为通过键盘接收来自使用者的指令以将第一端的位置和第二端的位置同步。
12.根据权利要求6所述的放射疗法治疗系统，其中，所述控制器进一步构造为通过键盘接收来自使用者的指令以将第一端的位置和第二端的位置同步。
13.根据权利要求6所述的放射疗法治疗系统，其中，所述横向运动控制系统包括：第一马达，所述第一马达包括联接到所述上支承件的第一端的轴；第一编码器，所述第一编码器联接到所述轴，且构造为检测第一马达的所述轴的第一位置；第二马达，所述第二马达包括联接到所述上支承件的第二端的轴；以及第二编码器，所述第二编码器联接到所述轴，且构造为检测第二马达的所述轴的第二位置。
14.根据权利要求13所述的放射疗法治疗系统，其中，所述控制器构造为接收并比较所述第一位置和第二位置，所述控制器进一步构造为将指令传输到所述第一马达和第二马达以基本上将所述第一位置和第二位置同步。
15.一种方法，包括：
检测用于放射疗法治疗系统的台组件的第一端的位置；
检测所述台组件的第二端的位置；
比较所述第一端的位置与所述第二端的位置；和
基本上将所述第一端的位置与所述第二端的位置同步。
16.根据权利要求15所述的方法，其中，基本上将所述第一端的位置与所述第二端的位置同步在所述台组件的移动期间发生。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述台组件的移动在相对于基部的横向方向上进行，所述基部支承所述台组件。
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PB01 Publication
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Application publication date: 20100825