CN102512763B - 用于在辐射治疗应用中支持诊断辐射的支撑臂和装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种支撑臂(41)，所述支撑臂用于能安装在第一臂端上的探测器(46)或者用于能安装在所述第一臂端上的诊断辐射源(42)，以及涉及一种带有这种支撑臂的辐射治疗装置。按照本发明的臂(41)在辐射治疗设备的辐射头区域中能安装在第二臂端的区域中，并且基本上是弯曲的。

Description

用于在辐射治疗应用中支持诊断辐射的支撑臂和装置

技术领域

本发明涉及一种支撑臂和一种带有支撑臂的装置，所述支撑臂和装置用于辐射治疗设备，以便能够利用这种设备实施诊断辐射。

背景技术

用于摧毁病变组织(肿瘤)的射线的应用是一种广泛使用的医学治疗方法。使用高能电磁射线的设备最常见。例如，在US 6,839,404，B2中描述了这样一种设备。

在辐射治疗过程中，人们常常希望用同一台设备完成诊断性的辐射。这通常用于在治疗性的辐射的同时或者在治疗性的辐射的期间监控或者更好地定位正在辐射的肿瘤。在上述文献中，为了这个目的，为辐射治疗设备配备有所谓的射野影像系统(PortalImaging System)。该系统允许所谓的“直线成像(`In-Line`-Bildgebung)”。这意味着，为了治疗组织由治疗仪产生的射线(通常是MV射线，该MV射线借助线性加速器生成)也可以用于诊断目的并且在穿过物体之后借助探测器进行探测。通过这种方式，治疗和诊断射线基本上是平行的，并且由同一个源供给，这意味着显著的简化。还存在一种可能性，即通过下述方式匹配用于低能辐射(kV范围)的源，即例如用碳-靶来替代钨-靶。这种方法在西门子公司的文献“In-Line kView Imaging”中进行了描述。

根据对于这种“直线(In-Line)”构思的改进方案，使用反平行射线来替代平行诊断射线。在探测器的位置处设置辐射源。附加地，在用于诊断应用的治疗性的射线的发射区域中设置用于诊断射线的探测器。为了进行诊断性的辐射而安装在治疗性射线的光路中的探测器在进行治疗性的辐射时又被拆除(例如折叠起来)。这种利用单独的辐射源的方法允许用较低的剂量实现诊断，而不必使治疗性的辐射源配置于低能辐射。这两种设置方式(平行的辐射和反平行的辐射)的优点是，为了进行记录不必旋转整个系统，而使得在用于治疗性的辐射和诊断性的辐射的位置之间进行转换。

目前的辐射治疗设备-如在图1和图2中所示的那样-通常只有一个自由度，也就是使整个设备旋转。因此，辐射设备对准一种等中心(Isozentrum)(肿瘤的位置)在绝大部分情况下必须借助患者台的定位来实现。首先要考虑到定位在所述台上的、经常身体未处于良好状态的患者，由于受到负载，所以不能最佳地以患者的躺卧来进行位置。此外，在所述两个附图中所示出的系统只受限地允许从不同的方向进行肿瘤辐射。因此根据辐射治疗方法存在一种需求，其中能够实现对于用于治疗的辐射的源进行灵活的定位并且实现新的治疗方案，其中同时关于诊断性的辐射应包含相同的功能。

发明内容

本发明的目的是，能实现用于使辐射治疗设备灵活运动的诊断性的辐射。

所述目的通过根据权利要求中任一项所述的支撑臂或装置来实现。

本发明基于下述构思，即为了使一种辐射系统能够灵活地运动，治疗辐射源可以得到额外的自由度。基于此：提供允许灵活定位的辐射头或带有治疗用的辐射源的辐射发生单元。该辐射头包含辐射源和可能存在的支持元件。为了在具有灵活的辐射头的系统中有效地集成诊断性的应用，建议一种臂，该臂可安装在辐射头上、例如在治疗用的辐射源的区域中。这种方案的优点是：在所述头任意地在该(基本上是固定的)臂上运动时，固定在臂的另一端上的装置都会同时进行所述运动，就是说，当头灵活定位时，通过与该头的固定连接，安装在该臂上的装置相应地运动。按照本发明的臂能在端部区域中与辐射头相连接，并且在另一端处被设置用于接纳需要用于诊断应用的设备。该设备可以是探测器，该探测器探测例如治疗用的辐射源的射线(直线成像(in-line Bildgebung))。但是，该设备还可以是至少一个产生射线的辐射源，该射线由为了这个目的可安装在辐射头的射线输出区域中的探测器进行探测。也可以规定有多个源或者一个多发射源，以便可以在一个角范围内从不同的位置拍摄图像，从而可以进行3D重建。按照本发明的用于探测器或辐射源的臂在下面称为支撑臂，该臂优选基本上是弯曲结构的。(“基本上”在这里意味着或许除了一个端部段或除了两个端部段)。在此适合设置均匀的弯曲。其优点是：能以下述方式将臂固定在辐射头上，即该臂能以轨道运动和圆形运动的形式驶出和驶入。这一方面能实现以不同的角度进行拍摄(例如3D重建)，另一方面将该臂拉入或回驶到一个位置中，在该位置中所述臂在纯治疗应用时或者在不应用设备时不会造成干扰(驻留位置)。

根据所述臂的改进方案，该臂在探测器或者辐射源的区域中具有至少一个活节(优选两个)。有利的是，在该区域中设置优选不弯曲的臂部段，该臂部段设计成活转臂(Gelenkarm)或摆动臂，从而被保持的设备(探测器或辐射器)能利用该附加的自由度更好地进行定位。除此之外，弯曲的或者说C弧形的臂在辐射头上的悬挂部可以固定在摆动轴上，以便能实现更有利的定位和有效的无碰撞的运动过程。

附图说明

下面在实施例的范围内借助于附图对发明的主题进行详细阐述。其中示出了：

图1示出了传统的治疗设备；

图2示出了已摆动的传统的治疗设备；

图3示出了用于安装根据本发明的臂的辐射发生单元；

图4示出了根据图3的辐射头的悬挂和自由度；

图5示出了安装在支架上的、具有按照本发明的支撑臂的辐射头；

图6示出了安装在支架上的、具有处于驻留位置的支撑臂的辐射头；

图7示出了图4中的、具有按照本发明的支撑臂的系统，该支撑臂承载着探测器；

图8示出了具有探测器的在驻留位置中的支撑臂；

图9示出了具有探测器的在驻留位置中的支撑臂的放大图；

图10示出了具有探测器的在驻留位置中的支撑臂的另一透视图，

图11相对于其它视图中的解决方案示出了具有45°定向的根据本发明的支撑臂。

图1和图2示出了一种传统的解决方案，其中规定了辐射源3的自由度(旋转)。其它的自由度通过借助于患者台4实施的患者定位来实现。

在图3中详细地示出了辐射发生单元(下面称为“辐射器单元”)7。这种辐射器单元允许引入额外的自由度，正如借助图4详细示出的那样。

所述辐射器单元由两个部分71和72组成。第一部分71-还可称为辐射头-包括典型的用于生成射线的功能。对此，例如循环器711、线性加速器712、用于屏蔽和使射线改道的磁铁713和片式准直仪714都属于该部分。部分72基本上包括用于产生能量和调制的组件721以及磁电管722、即用于在微波范围内产生电磁射线的真空漂聚管该磁电管是用于高频的发生器。该辐射单元的结构形式允许：该辐射单元有效地在更灵活的运动机构中使用。

所述辐射器单元呈纵长形状。通过纵向延伸(箭头73)确定一个方向，该方向在下面被称为辐射器单元或辐射头的纵向延伸方向或者延伸方向。

图4示出这种运动机构。这种运动机构在没有外壳的情况下示出(与图1和图2相反)，以便能够更好地理解其作用方式。整个设备处在由两个导轨51和52组成的地面导向装置5上。替代地，可以设置顶部导向装置。在所述导轨上安装滑块9，该滑块承载竖直的导向装置6。该竖直的导向装置6也是由两个导轨61和62形成。在这两个导轨之间或者在滑块9上可以设置用于辐射装置的驱动器件。设置用于对于在图3中详细描述的辐射器单元7进行承载的支承件8。该支承件能沿竖直的导向装置7移动。具体地，这通过下述方式实现：所述支承件由滑块81形成，在该滑块上垂直地安装了具有圆形开口的盘片82。在该盘片82上安装辐射器单元7。盘片82的开口被设置用于使在辐射器单元7的两个部分71和72之间的连接部穿通。该连接部可以被设置用于传输能量(例如电缆)而且还用于机械目的(稳定性)。辐射器单元7的两个部分71和72基本上用于不同的功能，即产生能量(72)或产生射线(71)。承载单元7的这两个组成部分71和72的重量至少部分地关于盘片82上的安装位置得以补偿，即由基本上两个部分组成的辐射器单元的这种结构会降低负荷(出现的力矩)。

所示出的系统具有5个自由度。沿水平轴线11设置了一种移位或平移的自由度。该自由度借助滑块9实现。此外，沿竖直方向的平移借助于导向装置7和滑块8来实现。另一个自由度是沿着横向的轴线13的平移。这种平移例如通过下述方式实现，即盘片82能在滑块8上横向移位。辐射器单元7可以围绕一条基本上横向的轴线进行旋转(自由度14)。翻转自由度15被设置作为最后的自由度，该翻转自由度在图3中关于水平的轴线存在。

全部的自由度例如可以如此相互作用，使得实现等中心的辐射(isozentrischBestrahlung)。为此目的，翻转自由度15和横向自由度13例如可以相互配合地一起改变。

本发明的中心理论所涉及的问题是，如何使得按照图4的翻转自由度实现诊断辐射。适合的解决方案在图5中示出。

图5示出了安装在支架2上的辐射头71。该辐射头71可以是辐射单元的一部分，如图3所示(参见图7)。按照本发明的支撑臂41安装在辐射头71上，该支撑臂基本上呈C形弧。该支撑臂基本上在由辐射头71或患者台47的延伸方向和竖直方向所确定的平面中延伸。

此外，该C形弧包括活节43，活转臂部段44连接在该活节上。该活转臂部段承载着辐射源42(通常是kV辐射)。活节43具有旋转轴线，该旋转轴线取向为水平的并且同时与下述方向垂直：该方向通过图3所示的辐射头或辐射器单元的纵向延伸来给出。在此，辐射头的纵向延伸在图中与患者的躺卧方向平行。此外，活转臂44还可以通过活节42侧向地(即沿旋转轴线的方向)移位。该措施适合于将臂定位在驻留位置中。所述驻留位置在图6中示出。在图6中，臂41的弯曲部分已经缩回并且基本上放置在辐射头的外壳中(“基本上”在这里表示不包括突出的端部段)。同时，活转臂44借助活节43向上翻起并且由于偏移45在外壳的下部末端旁停止移动。支撑臂41在这个位置中几乎完全消失，从而实际上对于该支撑臂来说不再需要空间位置，并且该支撑臂当操作人员操作时或者在治疗应用中也不会造成干扰。

最后，在图7中示出了由图4示出的、具有辐射头71的柱式结构。在此省略了辐射头的外壳。由此可以看出，辐射头71是辐射器单元的一部分。患者平躺在卧榻47上。在这种情况下设置探测器46来代替辐射源，该探测器记录在治疗过程中所使用的辐射并且为了诊断目的(肿瘤位置确定)进行评估。有利地，在探测器区域中设置附加的活节49，使探测器能够翻转。这样就能借助活转臂47的帮助使定位更灵活。

图8示出了处于驻留位置中的探测器46。在这个位置中，探测器46通过活节45翻折到竖直位置中。所述臂41运输到该位置中，借助电机实现，该电机例如可以设置在辐射器单元的侧旁。运输机构可以借助于齿形带来实现，并且包括能量链。该臂本身例如可以借助通过球节来支承。为了实施该臂到其驻留位置中的弧形运动(或者轨道运动)，设置导向器件48。这些导向器件48在图9中能更好地看出。示出了4个辊子，所述棍子将臂保持在所设置的轨道上。相应的辊子设置在后侧上。这些辊子在图8中可以看见，在图9中被臂遮挡。图10提供了臂在驻留位置的中的另一透视图。可以清楚地看到，臂的上端位于辐射头71的附近。因此能容易地适配外壳，在该外壳中设置辐射头71和臂41。

这里示出的情况只是示例性的。其它可能性-根据本发明的臂安装或形成在治疗设备的部件中(例如通过更多数量的自由度或活节)-对于本领域技术人员来说能直接地易于理解并且是本发明的构思的一部份。这还由图11来说明。在那里示出了具有臂41的其它定向的解决方案。臂弯曲部现在处于与辐射头71的纵向延伸相垂直的平面中。该壁弯曲部设置在辐射头和支架或者支柱2之间。在这种情况中也可以规定：臂41可以实施向上到驻留位置中的弧线运动。

Claims (25)

1.支撑臂（41），用于能安装在第一臂端上的探测器（46）或者用于能安装在所述第一臂端上的诊断用的辐射源（42），其中，所述臂（41）：

－在辐射治疗设备的辐射头区域中能安装在第二臂端的区域中，并且

－是弯曲的，除了一个端部段或除了两个端部段；

－ 能移动到驻留位置中；以及

其中，辐射头（71）包括外壳，并且所述臂（41）在驻留位置中容置在所述外壳中，不包括突出的端部段。

2.根据权利要求1所述的支撑臂，其特征在于，第二臂端的端部段具有至少一个活节（43）。

3.根据权利要求2所述的支撑臂，其特征在于，所述第二臂端的端部段包括活转臂（44）。

4.根据权利要求2所述的支撑臂，所述第二臂端的端部段具有至少两个活节（43，49）。

5.根据权利要求4所述的支撑臂，其特征在于，所述第二臂端的端部段包括活转臂（44）。

6.根据权利要求1所述的支撑臂，其特征在于，所述臂（41）均匀地弯曲，除了一个端部段或除了两个端部段。

7.根据权利要求6所述的支撑臂，其特征在于，第二臂端的端部段具有至少一个活节（43）。

8.根据权利要求7所述的支撑臂，其特征在于，所述第二臂端的端部段包括活转臂（44）。

9.根据前述权利要求7所述的支撑臂，所述第二臂端的端部段具有至少两个活节（43，49）。

10.根据权利要求9所述的支撑臂，其特征在于，所述第二臂端的端部段包括活转臂（44）。

11.根据前述权利要求中任一项所述的支撑臂，其特征在于，所述第一臂端的端部段具有至少一个活节。

12.根据权利要求11所述的支撑臂，其特征在于，所述第二臂端被设计用于可选择地安装探测器（46）或至少一个辐射器（42）。

13.根据权利要求1至10中任一项所述的支撑臂，其特征在于，所述第二臂端被设计用于可选择地安装探测器（46）或至少一个辐射器（42）。

14.用于辐射治疗的装置，所述装置包括：

－ 具有用于治疗用的辐射的辐射源（3）的辐射头（71）,

－ 臂（41），用于能安装在第一臂端上的探测器（46）或能安装在第一臂端上的诊断用的辐射源（42）,

其特征在在于，

－ 所述臂在所述第二臂端的区域中被安装在所述辐射头（71）上；

－ 所述臂（41）能移动到驻留位置中；以及

其中，辐射头（71）包括外壳，并且所述臂（41）在驻留位置中容置在所述外壳中，不包括突出的端部段。

15.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述臂安装在辐射头（71）的侧旁。

16.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，该装置被设置用于直线成像。

17.根据权利要求16所述的装置，其特征在于，所述臂安装在辐射头（71）的侧旁。

18.根据权利要求14所述的装置，其特征在于，所述装置被设计用于：驻留位置能通过所述臂的轨道运动获得。

19.用于辐射治疗的装置，所述装置包括：

－ 具有用于治疗用的辐射的辐射源（3）的辐射头（71）,

－ 臂（41），用于能安装在第一臂端上的探测器（46）或能安装在第一臂端上的诊断用的辐射源（42）,

其特征在在于，

－ 所述臂在所述第二臂端的区域中被安装在所述辐射头（71）上；

－ 所述臂（41）能移动到驻留位置中；以及

其中，辐射头（71）包括外壳，并且所述臂（41）在驻留位置中容置在所述外壳中，不包括突出的端部段；

其中，该装置被设置用于直线成像；

其中，所述臂根据权利要求1来设计。

20.根据权利要求19所述的装置，其特征在于，所述臂安装在辐射头（71）的侧旁。

21.根据权利要求14至17、19、20中任一项所述的装置，其特征在于，所述臂的第一端部段具有至少一个活节，所述活节的旋转轴线水平地取向并且垂直于由辐射头的纵向延伸给出的方向（73）。

22.根据权利要求21所述的装置，其特征在于，所述臂包括在旋转轴线的方向上偏移的活转臂（44）。

23.根据权利要求15、17至20中任一项所述的装置，

其特征在于，

所述臂（41）的弯曲部分或者

－ 处于由竖直方向和通过所述辐射头（71）的纵向延伸所确定的方向（73）而确定的平面中，或者

－ 处于与由所述辐射头（71）的纵向延伸所确定的方向（73）垂直地取向的平面中。

24.根据权利要求21所述的装置，

其特征在于，

所述臂（41）的弯曲部分或者

－ 处于由竖直方向和通过所述辐射头（71）的纵向延伸所确定的方向（73）而确定的平面中，或者

－ 处于与由所述辐射头（71）的纵向延伸所确定的方向（73）垂直地取向的平面中。

25.根据权利要求22所述的装置，

其特征在于，

所述臂（41）的弯曲部分或者

－ 处于由竖直方向和通过所述辐射头（71）的纵向延伸所确定的方向（73）而确定的平面中，或者

－ 处于与由所述辐射头（71）的纵向延伸所确定的方向（73）垂直地取向的平面中。