CN105916555B - 基于球型机架设计的球面旋转放射治疗系统 - Google Patents
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Abstract
一种照射患者体内的靶的方法，包括：通过以下方式以宽广的立体角从众多方向将来自外部辐射源24的辐射射束引导至患者体内的靶处：将外部辐射源24围绕中心轴线沿经度方向转动、并且同时或以任何顺序依序沿纬度方向转动外部辐射源24；一种球形台架21，包括(i)前开口环22，其原点在球形台架21上；(ⅱ)至少一个弧形台架支撑臂23，其具有前端和后端并且是圆的一部分；(ⅲ)外部辐射源24，其被安装在至少一个弧形台架支撑臂23上并且沿着台架支撑臂可移动以改变射束角的纬度；(ⅳ)后转动轴25，其轴线沿着球形台架21的中心轴线；(ⅴ)支撑座27；和(vi)后外壳26，其包括电源、用于移动球形台架21的部件的机构、和用于控制球形台架21的部件的运动和患者体内的靶的照射的控制器；一种系统20，包括球形台架21；以及一种使用该系统照射患者体内的靶的方法。
Description
相关申请的交叉引用
本申请要求于2014年1月5日提交的共同待决的美国专利申请号14/147,553(美国专利号为US9155912)，并且其在此以整体内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开涉及放射疗法，特别地，一种用于将聚焦辐射从患者身体外部递送至患者体内的靶的方法和系统。该方法和系统目的是对来自宽立体角的外部辐射射束进行强度调制以将病灶辐射剂量递送至该靶。
背景技术
放射疗法用来治疗癌症和患者的其它疾病。所有癌症患者的约一半患者在他们的治疗过程期间有时接收某种类型的放射疗法。放射疗法的一种常用形式是外部射束放射疗法。在外部射束放射疗法中，由机器(通常是线性加速器(linac))生成的高能x射线束、从同位素发射的伽玛射线束、或由粒子加速器生成的带电粒子被引导至患者体内的肿瘤或癌细胞(即“靶”)处。尽管辐射杀死癌细胞，但是也损害患者体内的肿瘤/癌细胞附近的正常组织和器官。因此，放射疗法的目标是要递送所需辐射剂量到靶体积，同时尽量减少可能引起并发症和损害患者的辐射剂量到周围正常组织。
在患者用辐射治疗之前，辐射治疗方案必须通过被称为“治疗计划”的过程进行开发，其以模拟开始。在模拟期间，详细的成像扫描示出了患者的肿瘤位置和它周围的正常区域。这些扫描通常使用计算机断层扫描(CT)执行，但是它们还可以使用磁共振成像(MRI)、x射线或超声波执行。
辐射疗法实现消除肿瘤和保护正常组织的目标的能力取决于由辐射递送机提供的自由度和剂量沉积物理学。这些自由度和物理学原理被并入治疗计划过程。
大多数现有线性加速器或远距放射疗法机可以通过其上安装放射源的台架的转动围绕轴线转动。例如，参见图1，其是其中辐射发射头被安装在可转动的C形臂台架上的典型辐射治疗系统的基本结构的图。辐射源的轨迹形成一个圆。在台架转动期间，辐射射束指向转动中心，通常被称为“等中心点”。这种设计将射束方向限制与大多共面角度，因此，限制了可用光子射束实现的治疗方案的质量。
常见类型的外部射束放射疗法被称为三维适形放射疗法(3D-CRT)。3D-CRT允许辐射射束由有限数目的场成形以符合靶区域的射束眼观。辐射治疗的更先进的方法是强度调制放射疗法(IMRT)，其通过允许辐射射束的强度在辐射场内改变来提供除了场成形之外比3D-CRT更多的自由。IMRT的目标是要对需要它的区域增加辐射剂量，并且对周围正常组织的特定敏感区域减少辐射曝光。治疗计划系统优化射束强度分布以最大化实现这一目标。与3D-CRT相比较，IMRT可用减少一定副作用(诸如对唾液腺的损伤(其可以导致口干或口干症)，当头部和颈部用放射疗法(Veldeman等人，Evidence behind use of intensity-modulated radiotherapy:A systematic review of comparative clinical studies,"Lancet Oncology 9(4):367-375(2008)；and Erratum in:Lancet Oncology 9(6):513(2008))时)的风险。3D-CRT和IMRT通常使用安装在C形臂台架(如图1所示)或能够仅单一平面转动的环状台架上的线性加速器递送。
螺旋断层放疗(Detorie,"Helical Tomo therapy:A new tool for radiationtherapy,"J.Amer.Coll.Radiol.5(1):63-66(2008))和强度调制拉弧疗法(IMAT)(Yu,"Intensity modulated arc therapy using dynamic multi-leaf collimation:Analternative to Tomotherapy,"Phys.Med.Biol.40(9):1435-1449(1995))是转动形式的IMRT递送。在螺旋断层放疗中，当辐射源正在做圆形运动时，患者被线性平移，从而辐射射束和患者的相对运动是螺旋形。因为其上安装直线加速器的台架仅可以在单个沿纬度方向平面上转动，所以这种“共面”转动IMRT方法限制了可用于创建最佳方案的射束方向范围。因此，这些技术没有示出为创建比具有固定射束的IMRT显著更好的剂量分布。
立体定向放射外科(SRS)和立体定向放射疗法(SBRT)递送一次或多次高剂量辐射至小肿瘤(R.Timmerman and B.Kavanagh,"Stereotactic body radiation therapy,"Curr.Probl.Cancer 29:120-157(2005))。SRS通常用于治疗颅内病变并且需要使用头部框架或其它设备来在治疗期间固定患者以确保准确递送高剂量辐射。伽玛刀(Bhatnagar等人,"First year experience with newly developed Leksell Gamma KnifePerfexion,"J.Med.Phys.34(3):141-148(2009))是用于治疗颅内病变的专用SRS系统。基于台架的线性加速器系统也用于SRS。两者均允许辐射射束从沿纬度方向平面外的方向入射在靶上。SBRT用来治疗位于大脑外部的肿瘤。SBRT通常是一次或几次的治疗。还提出了延伸伽玛刀概念到身体的其它部分的方法，诸如用用于治疗乳腺癌的GammaPod系统(Yu等人,"GammaPod—A new device dedicated for stereotactic radiotherapy of breastcancer,"Med.Phys.40(5):1703(2013))和使用用于治疗除大脑中之外的肿瘤部位安装在转动的弧形器件上多个源(Pastyr等人，美国专利号6,259,762B)。SRS和SBRT的原理是用来随着该体积外部的剂量的快速下降在靶体积内产生高剂量的射束的集合聚焦。聚焦是通过将辐射射束从数百或数千个方向瞄准靶来实现的。然而，限制了调制这些射束的形状和强度的能力。因此，SRS和SBRT保护周围组织，并同时维持靶体积内的高而均匀的剂量的能力是有限的。
已经提出了用于从大量射束角度递送强度调制放射的技术。射波刀系统(J.Adler,"CyberKnife radiosurgery for brain and spinal tumors,"InternationalCongress Series 1247:545-552(2002))采用安装在机器人手臂上的线性加速器。它可以从大量非共面角度递送辐射，但是射束角度的实际数目受限于与大量独立射束相关联的长治疗时间。更进一步地，由于几何约束，所以来自患者的后半球的射束方向的范围受限。更进一步地，射束调制程度受限于其准直仪设计。
Accuray公司的Maurer和他的同事已经提出使用固定环形台架的若干个备选解决方案，而不是机器人手臂(美国专利申请公开号US 2011/0210261 Al；美国专利申请公开号US 2011/0301449 Al和美国专利申请公开号US 2012/0189102 Al)。尽管环形台架对诊断成像而言是理想的，其中，单个沿纬度方向平面或受限的非共面角度用于成像射束，但是它们对治疗而言不是理想的，其中，较大范围的非共面角度是理想的。对于辐射治疗大多数身体部位，被优选的辐射射束通常是从患者的横断面的一侧(通常从相对于该轴线的大角度)引导至靶。例如，在治疗颅内病变中，大多数射束应当从上半球(患者头顶上方)而不是从下半球引导。在治疗前列腺癌中，它通常优选从下部身体引导射束，而不是从上部身体，因为最好是有射束经过较少的组织和腹部区域中的关键结构。由Maurer和他的同事提出的环形台架系统利用这些解剖上的优势或达到高度非共面的射束方向的能力有限。
本公开通过尤其提供一种强度和场形状改变的放射射束通过放射源的沿经度方向和沿纬度方向组合转动从宽广的立体角度聚焦的方法来寻求克服目前在本领域中可用的随之而来的系统和方法的限制。鉴于前述，本公开描述了一种方法和辐射递送系统，用来经由增加除可用现有的IMRT和SRS/SBRT系统实现的之外的辐射递送中的自由度来进一步增加基于光子的治疗系统的实用性和临床功效。具体地，这是通过允许强度调制光子射束从非常大量的射束方向(包括高度非共面的那些)递送。立体角度范围包括所有沿经度方向的角度(围绕患者的沿经度方向的轴线)和广泛沿纬度方向角度。该方法和系统在实际设计中组合了SRS/SBRT的几何聚焦和IMRT的强度调制，从而提供不是由单独的IMRT或SRS/SBRT所能实现的功能。这个和其它的目的和优点以及发明特征将从本文中所提供的具体实施方式变得清楚。
发明内容
提供一种照射患者体内的靶的方法。该方法包括：通过以下方式以宽广的立体角从众多方向将来自外部辐射源(诸如至少一个外部辐射源)的辐射射束引导至患者体内的靶处：将外部辐射源围绕共同等中心点同心地沿经度方向转动、并且同时或以任何顺序依序沿纬度方向转动外部辐射源。在照射全部沿经度方向和/或沿纬度方向转动的不同点期间、或在将外部辐射源维持在单个静态位置处期间，能够改变辐射射束的强度、辐射射束的孔的形状、或辐射射束的强度和孔的形状两者。可以改变外部辐射源的沿经度方向转动速度、外部辐射源的沿纬度方向转动速度、或外部辐射源的沿经度方向转动速度和沿纬度方向转动速度两者。该方法可以进一步包括：在照射期间连续地或不连续移动地患者。
进一步提供了一种球形台架，该球形台架用于围绕放置在待被照射的靶中的等中心点同心地沿经度方向和沿纬度方向转动外部辐射源(诸如至少一个外部辐射源)。该球形台架具有与等中心点相交的中心轴线，并且包括作为部件的(i)前开口环，其原点在球形台架的中心轴线上；(ⅱ)至少一个弧形台架支撑臂，其具有前端和后端并且是圆的一部分；(ⅲ)外部辐射源，诸如至少一个外部辐射源，其安装在至少一个弧形台架支撑臂上并且可以沿着弧形台架支撑臂移动以绕着等中心点沿纬度方向转动，并且任选地，射束屏蔽挡块，其安装在至少一个弧形台架支撑臂上，并且其中，射束屏蔽挡块在球形台架的与外部辐射源相对的另一侧上；(ⅳ)后转动轴，其轴线沿着球形台架的中心轴线；(ⅴ)支撑座；以及(vi)后外壳，其包括电源、用于移动球形台架21的部件的机构、和用于控制球形台架21的部件的运动和患者体内的靶的照射的控制器。前开口环被附连到至少一个弧形台架支撑臂的前端。后转动轴被附连到至少一个弧形台架支撑臂的后端。前开口环和后转动轴由支撑座和后外壳支撑。前开口环和后转动轴可以围绕中心轴线转动，从而使外部辐射源沿经度方向转动。外部辐射源是线性加速器或放射性同位素远距放疗设备。外部辐射源可以沿着至少一个弧形台架支撑臂的长度移动，该外部辐射源以可变速度安装在至少一个弧形台架支撑臂上。可替代地，外部辐射源被固定在至少一个弧形台架支撑臂上，并且弧形台架支撑臂和后转动轴被平移以使外部辐射源以可变速度沿纬度方向转动。球形台架的半径可以约40cm至约100cm。球形台架的中心轴线的定向可以从水平改变为基本上垂直或垂直，在这种情况下，后外壳能够沿经度方向转动，并且与球形台架一起在水平和垂直位置之间枢转。
更进一步提供了一种用于照射患者体内的靶的系统。该系统包括(i)球形台架、(ii)患者平台、(ⅲ)患者平台支架、和任选的(ⅳ)护罩。可以在沿着患者平台的长度的方向或z维度上、或在患者平台的宽度的方向或x维度上、和/或在患者平台上方或下方的方向或y方向上独立移动患者平台。患者平台的(多个)运动与辐射源的沿经度方向和沿纬度方向转动同步，并且由在照射患者期间协调所有运动的控制单元集中控制。患者平台支架支撑患者平台。护罩将患者与系统的其余部分分开。
该系统还可以包括(v)至少两个平直支撑梁、(ⅵ)x射线管、和(vii)x射线检测器阵列。x射线管被安装在球形台架的一侧上的至少一个平直支撑梁上。x射线检测器阵列被安装在球形台架的与x射线管相对的一侧上的至少一个平直支撑梁上，并且可以沿着它们被安装到的至少两个平直支撑梁的长度移动。至少两个平直支撑梁与球形台架的中心轴线平行。x射线管和x射线检测器阵列被安装在单独的转动轴上，并且可以沿着它们被安装到的至少两个平直支撑梁的长度移动。x射线检测器阵列可以是一维或多维的(诸如二维的)。两个平直支撑梁由安装在球形台架的前环上的轴承支撑在前端、并且由与球形台架的后转动轴同轴但是分开的轴承支撑在后端。两个平直支撑梁可以独立转动，即，沿经度方向独立转动(即，球形台架的沿经度方向转动)。通过沿着平直支撑臂平移x射线管和检测器复合(detector complex)并且独立于球形台架转动而围绕患者转动，可以在辐射治疗之前、期间和之后获取CT图像。
可替代地，该系统还可以包括(ⅷ)计算机断层摄影(CT)成像系统、磁共振成像(MRI)系统、或正电子发射断层摄影(PET)/计算机断层摄影(CT)成像系统，其位于与球形台架的前开口环相邻，其中，CT成像系统、MRI系统或PET/CT成像系统可以提供机载成像制导。
更进一步提供了一种使用该系统在成像制导下照射患者体内的靶的方法。该方法包括：a)使用x射线管和x射线检测器复合、或使用附接的或相邻的体积成像系统(CT、MRI或PET/CT)对处于治疗位置中的患者进行成像；b)开发治疗方案以通过以下方式以宽广的立体角从众多方向将来自外部辐射源的强度调制后的辐射射束引导至患者体内的靶处来递送病灶辐射剂量：将外部辐射源围绕中心轴线沿经度方向转动、并且同时或以任何顺序依序沿纬度方向转动外部辐射源，同时连续地或不连续移动地患者；c)根据治疗方案递送治疗，而患者留在设定与a)中的成像相同的患者平台上；以及d)在辐射治疗期间，使用安装在患者的相对侧上的平直支撑梁上的x射线管和x射线检测器阵列对患者进行成像，其中，如果检测到患者解剖结构的一个改变或多个改变，则调整治疗递送参数(例如，患者支撑平台位置、多叶准直器的形状、射束的沿经度方向和/或沿纬度方向角度、和射束强度)的一个或多个治疗递送参数，使得依据治疗方案对患者体内的靶进行照射。
附图说明
图1是其中辐射发射头被安装在可转动的C形臂台架上的典型辐射治疗系统的基本结构的图。
图2是包括球形台架21的系统20的图，该球形台架包括前开口环22、台架支撑臂23、外部辐射源24(例如，至少一个辐射源)、后转动轴25、后外壳26和支撑座27。还示出了患者平台28和患者平台支架29。
图3(a)图示了坐标系和与球形台架的正视图相关联的命名法。半径(R)是固定的。辐射源24的位置(P)由其沿纬度方向角度
和其沿经度方向角度(θ)(即，
)来唯一标识。
图3(b)图示了坐标系和与球形台架的侧视图相关联的命名法，该球形台架包括后转动轴25。半径(R)是固定的。辐射源24的位置(P)由其沿纬度方向角度
和其沿经度方向角度(θ)(即，
)来唯一标识。
图4(a)示出了当安装在弧形台架支撑臂23上的外部辐射源24沿纬度方向转动到后转动轴25所在的球形台架21的后(封闭)端时的辐射治疗系统20的局部侧视图。还示出了患者平台28和患者平台支架29。
图4(b)示出了当安装在弧形台架支撑臂23上的外部辐射源24沿纬度方向转动到球形台架21的前(开放)端时的辐射治疗系统的局部侧视图。还示出了患者平台28和患者平台支架29。
图5部分地示出了当从前开口环22观察时的辐射治疗系统20。示出了安装在相邻的弧形台架支撑臂23上的辐射源24、患者平台28、和具有滚筒30的支撑座27。
图6(a)图示了来自沿经度方向和沿纬度方向转动速度恒定的外部辐射源的射束的轨迹，由此来自外部辐射源的射束的轨迹形成球形螺旋。示出了后转动轴25。
图6(b)图示了来自沿经度方向转动缓慢和沿纬度方向来回转动的外部辐射源的射束的轨迹，由此来自外部辐射源的射束的轨迹形成球体表面上的之字形图案。示出了后转动轴25。
图7部分图示了系统20，被配置为用于治疗大脑和头颈部肿瘤的专用设备，其中，球形台架21的前端和后端处的沿纬度方向角度的范围关于横穿球形的原点的沿纬度方向平面高度非对称。示出了前开口环22、弧形台架支撑臂23、外部辐射源24、后外壳26、连接到转动使能设备34(rotation-enabling device，诸如转矩电机)的后转动轴25和患者平台28。整个球形台架21由支撑柱36支撑。
图8部分图示了系统20，被配置为用于治疗通过位于球形台架的开口上方的患者平台28中的开口悬垂的人类胸部中的癌症的专用设备，其沿经度方向转动轴线是垂直的。示出了弧形台架支撑臂23、外部辐射源24和后转动轴25。
图9图示了球形台架21的实施例，其中，沿经度方向转动轴线可以在水平位置和垂直位置之间枢转。后外壳26包括电源、用于移动球形台架的部件的机构、和用于控制球形台架的部件的移动和患者体内的靶的照射的控制器。在该实施例中，球形台架21和后外壳26通过转矩电机34一起沿经度方向转动、并且通过由两个支撑柱36支撑的枢转轴30在水平位置和垂直位置之间枢转。示出了前开口环22、弧形台架支撑臂23、外部辐射源24、后转动轴25、后外壳26、转矩电机34和两个支撑柱36。
图10图示了系统20的实施例，其中，当以“脚入(feet-in)定向”治疗(诸如用于治疗前列腺癌)时，球形台架21的后端处的凹部为患者的脚提供了空间。用于后轴25的连接点是在凹部的后端。示出了前开口环22、弧形台架支撑臂23、外部辐射源24、支撑座27、患者平台28和患者平台支架29。
图11(a)示出了系统20的侧视图，其中平直支撑梁31通过单独轴轴承36附连到球形台架21以便于机载成像(诸如2D x射线或3D CT成像)。示出了前开口环22、弧形台架支撑臂23、外部辐射源24、球形台架25的后转动轴、后外壳26、支撑座27、患者平台28、患者平台支架29、和使用x射线管32和x射线检测器阵列33的机载成像。
图11(b)示出了系统20的球形台架21的前环的视图，其中平直支撑梁31附连到球形台架21以便于机载成像(诸如2D x射线或3D CT成像)。示出了前开口环22、外部辐射源24、和使用x射线管32和x射线检测器阵列33的机载成像。
图12图示了具有环形台架的3D成像设备32如何抵接在系统20的球形台架21的前环以允许对患者进行成像并且治疗，同时保持其在患者平台上的相同位置。示出了弧形台架支撑臂23、外部辐射源24、后转动轴25、患者平台28、患者平台支架29和机载3D成像设备35。
具体实施方式
提供一种照射患者体内的靶的方法。该方法包括：以宽广的立体角从众多方向(这些方向可以如此众多以致被认为是广阔)将来自外部辐射源(诸如至少一个外部辐射源)的辐射射束引导至患者体内的靶处。外部辐射源关于轴线围绕患者沿经度方向转动。同时，随着沿经度方向转动或以任何顺序(即，之前或之后)相对于沿经度方向转动，外部辐射源可以沿着圆形轨迹经由平移沿纬度方向转动。同时，外部辐射源的沿经度方向和沿纬度方向转动实际上沿位于球体表面上的轨迹移动辐射源。沿纬度方向转动范围足以在转动范围的一端或两端允许大的非共面射束角度。优选地，甚至理想地，辐射射束的中心轴线在整个外部辐射源的所有转动中集中于空间中的固定点。该点是“等中心点”、或沿经度方向转动的轴线与沿纬度方向转动的轴线的交点。因此，外部辐射源优选地甚至理想地沿经度方向转动、并且围绕共同等中心点沿纬度方向同心转动。诸如在外部辐射源的运动期间，即，在照射全部沿经度方向和/或沿纬度方向转动的不同点期间、或在将外部辐射源维持在单个/静态位置处期间，可以改变辐射射束的强度、辐射射束的孔的形状、或辐射射束的强度和孔的形状两者。可以改变外部辐射源的沿经度方向转动速度、外部辐射源的沿纬度方向转动速度、或外部辐射源的沿经度方向转动速度和沿纬度方向转动速度两者。来自辐射射束被引导到其内的立体角的幅宽可以根据正在被照射的患者体内的靶的位置而改变。这些转动所横跨的立体角的幅宽可以根据正在被照射的患者体内的靶的位置而改变，从而允许定制用于不同位置的递送。如图6(a)所示，当外部辐射源沿经度方向转动并且以恒定速度沿纬度方向转动时，外部辐射源的路径是球形螺旋，该图6(a)图示了沿经度方向转动和沿纬度方向转动的速度恒定的外部辐射源的轨迹，由此射束源的轨迹形成球形螺旋。可以在两个方向上执行沿经度方向转动和沿纬度方向转动。如图6(b)所示，当外部辐射源沿经度方向缓慢转动并且不断来回沿纬度方向转动时，外部辐射源的路径是之字形，该图6(b)图示了沿经度方向转动和来回沿纬度方向转动缓慢的外部辐射源的轨迹，由此射束源的轨迹在球体表面上形成之字形图案。当外部辐射源沿经度方向来回转动并且沿纬度方向缓慢转动时，外部辐射源的路径是相反方向上的螺旋的连接段。该方法可以进一步包括：在照射期间，连续地或不连续移动地患者，从而允许辐射焦点在靶内动态移动或静态放置在靶中的或周围的一个或多个位置处。这种方法被称为立体定向强度调制拉弧疗法(SIMAT)。
还提供了一种球形台架21，用于围绕放置在待被照射的靶中的等中心点同心地沿经度方向和沿纬度方向转动外部辐射源。该球形台架21具有与等中心点相交的中心轴线，并且可以关于中心轴线在整个360°范围中转动外部辐射源24。这种运动在本文中被称为“沿经度方向转动”，并且当外部辐射源围绕中心轴线转动时，它被说成“沿经度方向转动(rotate longitudinally)”或“沿经度方向转动(longitudinally rotate)”或“沿经度方向转动(longitudinally rotated)”。优选地，甚至理想地，球形台架21可以能够在任一方向上转动，即，顺时针和逆时针。还优选地，甚至理想地，球形台架21能够以可变速度转动。该球形台架21包括以下部件：(i)前开口环22，其原点在球形台架21的中心轴线上；(ⅱ)至少一个弧形台架支撑臂23，其具有前端和后端并且是圆的一部分，其原点在球形台架的中心轴线上；(ⅲ)外部辐射源(24，还被称为“辐射生成设备”、“辐射发射设备”和“辐射头”)，其安装在至少一个弧形台架支撑臂23上，并且任选地，射束屏蔽挡块，其安装在至少一个弧形台架支撑臂23上，并且其中，射束屏蔽挡块在球形台架21的与外部辐射源24相对的另一侧上；(ⅳ)后转动轴25，其轴线沿着球形台架21的中心轴线；(ⅴ)支撑座27；以及(vi)后外壳26，其包括电源、用于移动球形台架21的部件的机构、和用于控制球形台架21的部件的运动和患者体内的靶的照射的控制器。前开口环22被附连到至少一个弧形台架支撑臂23的前端。优选地，前开口环22被附连到分开沿经度方向角度180°的至少两个弧形台架支撑臂23、或分开沿经度方向角度180°的至少两对相邻弧形台架支撑臂23的前端。(多个)弧形台架支撑臂23的曲率使得外部辐射源24能够沿着原点(即，等中心点)位于球形台架的转动轴线21上的圆形路径(并且当存在时，射束屏蔽挡块)运动。前开口环22理想地提供支撑和刚性。前开口环22由设置在支撑座27上的滚筒30、轴承等支撑，使得前开口环22可以在支撑座27上自由转动。后转动轴25被附连到至少一个弧形台架支撑臂23的后端，并且便于球形台架21的沿经度方向转动。沿经度方向转动还可以通过驱动前开口环22来实现。当存在至少两个弧形台架支撑臂23时，优选地，转动轴被附连到至少两个弧形台架支撑臂23的后端，并且两个弧形台架支撑臂23形成圆的一部分。采用这种配置，弧形台架支撑臂23被附着到并且从后转动轴25向外和向前延伸。前开口环22和后转动轴25由支撑座27和后外壳26支撑。前开口环22和后转动轴25可以围绕中心轴线转动。这种配置当绕中心轴线转动时占据类似球体或球形的部分或全部的空间。在这方面，球形台架可以稍微或多或少是半球形的。
驱动机构可以被附连到球形台架上的任何合适地方(多个)。例如，驱动机构可以被附接到后转动轴25和/或前开口环22。
优选地，滑环用来将电力从后外壳26供应到安装在球形台架上的外部辐射源24的电源，并且用来在安装在球形台架和固定的后外壳上的部件(诸如传感器、控制器等)之间建立通信链路。滑环还可以用来传送冷却水到转动球形台架21并且从转动球形台架21传送冷却水。当球形台架21来回转动时，而单个方向上的最大转动范围不显著超过10圈(即，3600°)，滑环技术是没有必要的。
球形台架21的驱动机构被设计成防止在断电时并且球形台架21的重量在球形周围不均衡的情况下的意外转动。在实施例中，其可以是优选的，使用不可逆的可驱动齿轮机构。这种机构用来保护患者和球形台架21、以及包括球形台架的系统20。
球形台架可以具有任何合适半径。理想地，球形台架21具有的半径是足够大的用于预期的应用。对于治疗患者躯干中的肿瘤，前开口环的直径应该是60cm至100cm，其足以允许患者(特别是人类患者)被放置在球形台架21的内部空间中，并且在球形台架21的内部空间内在三维上任选地移动。对于胸部、大脑、和头部/颈部应用，开口可以更小。
球形台架21的中心轴线的定向可以被改变。例如，中心轴线的定向可以从水平改变为基本上垂直或垂直，在这种情况下，后外壳能够沿经度方向转动，并且随球形台架在水平和垂直位置之间枢转。基本水平或水平定向可以允许例如由患者平台28支撑的患者头部和患者身体被放置在球形台架内部。当中心轴线被定向为基本上垂直或垂直，而前环22朝上，患者可以趴在球形台架中的患者平台28上。在实施例中，患者平台28包括开口，用于将女性患者的胸部放置在球形台架21内部，在这种情况下，胸部悬垂于患者平台28中的开口中。
在实施例中，外部辐射源24最好是被安装在一对而不是一个相邻弧形台架支撑臂23上，从而有更大的稳定性。优选地，甚至理想地，外部辐射源24可以沿着其被附接的弧形台架支撑臂23以恒定速度或可变速度移动或平移。因为弧形台架支撑臂23是球形表面上的圆的一部分，所以这种运动在本文中被称为“沿纬度方向转动”，并且当外部辐射源沿着台架支撑臂23平移时，它被说成“沿纬度方向转动”。外部辐射源24的位置可以通过其沿经度方向和沿纬度方向角度来唯一标识。图3(a)和图3(b)中图示了坐标系和与在系统20中用于计划SIMAT治疗的球形台架21相关联的命名法。图3(a)图示了坐标系和与球形台架21的正视图相关联的命名法。半径(R)是固定的。辐射源24的位置(P)通过其沿纬度方向角度
和其沿经度方向角度(θ)(即，
)来唯一标识。图3(b)图示了坐标系和与球形台架21的侧视图相关联的命名法。辐射源24可以是在不同的沿纬度方向和沿经度方向角度，在任何时候都指向等中心点。球形台架21的转动改变辐射射束的沿经度方向角度。外部辐射源24的沿纬度方向转动会改变辐射射束的沿纬度方向角度。
外部辐射源24的沿经度方向转动速度和沿纬度方向转动速度可以是恒定的，但不必须是恒定的，并且优选是不恒定的。辐射源24的轨迹在这样的条件下不是完美的球形螺旋。而且，外部辐射源24的沿经度方向和沿纬度方向转动通常不是单方向的，即，它可以在两个方向上按需来回转动，并且一个方向上的每个运动可以是完整的或不完整的，即，不一定在整个360度中的沿经度方向转动和不一定牵涉到沿着(多个)弧形台架支撑臂23的(多个)整个长度的源的平移的沿纬度方向转动。在这方面，沿着(多个)弧形台架支撑臂23的开始和停止位置可以随着外部辐射源24的位置的沿经度方向角度而改变。辐射射束的轴线总是指向球体的原点。
沿纬度方向角度的范围在通过等中心点并且垂直于球形台架21的沿经度方向轴线的横截面的两边是不对称的。对于其中沿经度方向轴线沿着患者的长度和患者平台28定向的情况，这种沿纬度方向转动的不对称性是关于通过等中心点并且沿纬度方向于患者平台28的垂直平面。在放射肿瘤学领域中，在患者的横截面上的辐射射束被称为“共面射束”，而从患者的横截面的上方或下方倾斜成角度的辐射射束被称为“非共面射束”。对于其中沿经度方向轴线被定向为垂直于患者和患者平台(28；如在图8中)的情况，沿纬度方向转动的不对称性是关于通过等中心点的水平平面。与后转动轴25的后封闭端相比较，辐射射束在其前开放环22端具有更小的最大倾斜度。这种配置提供了最大可能的立体角，而不收缩治疗空间的开口。这种布置是理想的，因为它允许治疗空间足够大以容纳不同大小的患者，并且它使得能够照射患者体内的广泛的靶位点。
本公开还提供了一种备选机械系统，用于移动球体中的至少一个辐射源同时保持射束聚焦在空间中的固定位置上。在该备选机构中，辐射头24被固定在弧形台架支撑臂23上，并且平移弧形台架支撑臂23和后转动轴25，从而使外部辐射源24沿纬度方向转动。
球形台架21可以按照本领域已知的方法由任何合适材料制作。球形台架21理想地由耐用且轻便的坚固材料制作。理想地，可以容易地转动球形台架21，并且支撑梁可以支撑附件(诸如外部辐射源24、射束屏蔽挡块等)，并且能够在两个方向上沿着它们的长度(即，沿纬度方向转动方向)承受外部辐射源24并且当存在时射束屏蔽挡块的反复运动。材料的示例是金属。
还提供了一种用于照射患者体内的靶的系统20。该系统20包括以下部件：(ⅰ)如本文中所描述的球形台架21；(ⅱ)患者平台28，其沿着球形台架21的中心轴线定位并且包括第一端和第二端；(ⅲ)患者平台支架29，其支撑患者平台28；和任选地，(ⅳ)护罩，其将患者和系统的其余部分分开。
图2是包括球形台架21的系统20的图。不像常规地将放射源固定在C形台架上，球形台架的手臂形成圆的一部分；并且外部辐射源24可以沿着台架的手臂沿纬度方向转动。当台架沿经度方向转动并且外部辐射源24沿着弧形支撑臂23沿纬度方向转动时，辐射源的运动轨迹通常是球体而不是圆的表面的一部分。在这种运动期间，从外部辐射源24发射的辐射射束指向球体的原点，辐射强度可以改变，并且辐射场的孔径可以改变。从而，可以组合用于递送辐射剂量以适行患者体内的靶的形状(强度调制和几何聚焦)的广泛采用的两种技术。在辐射射束的运动期间，还可以移动患者，从而允许辐射射束的转动等中心点能够扫描通过患者体内的靶，其类似于三维打印或喷涂，从而使用所需的剂量图案覆盖不规则形状的靶(例如，肿瘤)。
图4(a)示出了当安装在弧形台架支撑臂23上的至少一个辐射源24沿纬度方向转动到球形台架21的后(封闭)端时，辐射治疗系统20的侧视图。因为很少希望将辐射射束引导朝向患者头部的顶点或患者的脚部的底部，所以沿纬度方向角度
实际上不必小于约30°。
图4(b)示出了当安装在弧形台架支撑臂23上的至少一个辐射源24沿纬度方向转动到球形台架21的前(开放)端时，辐射治疗系统20的侧视图。后侧的沿纬度方向角度范围比穿过等中心点的沿纬度方向平面的前侧的更宽，从而允许从台架的封闭端的大的非共面射束角度。在大多数情况下，没有必要使辐射射束关于通过等中心点的沿纬度方向平面对称布置。因此，沿纬度方向角度
实际上不必高于约120°。
图5示出了当从前开放环22观察时的辐射治疗系统20。球形台架21可以平滑地转动，例如，在支撑座27中的球轴承上。辐射头24转动到沿经度方向角度(θ)。
外部辐射源24可以是任何合适的辐射源。外部辐射源24最好是是自成一体的辐射机。辐射源24的示例包括但不限于线性加速器和放射性同位素放疗设备，诸如钴-60远距放疗头。当外部辐射源24是线性加速器时，用于电子加速、加速器波导以及用于成形辐射场的其它必要部件的微波功率发生器和/或放大器优选地都安装在单个载体上，从而当辐射源沿纬度方向转动时，一起移动。高电压脉冲生成调制器和其它控制电路可以固定在球形台架或放置在后固定外壳内部。在后一布置中，激励辐射生成头所需的电源可以通过滑环机构连接。外部辐射源24包括必要的在辐射源周围的屏蔽、初级准直器和辐射孔成形设备(诸如多叶准直器)。辐射射束由初级准直器限制照野。在实施中，优选地，多叶准直器在照射和运动期间动态成形辐射野。
优选地，外部辐射源24与射束屏蔽挡块同步运动，后者被安装在球形台架21的与外部辐射源24相对侧上的至少一个弧形台架支撑臂23上。射束屏蔽挡块是可以衰减从患者射出的射束的辐射屏蔽板。合适作射束屏蔽挡块的材料在本领域中是已知的，包括例如高密度材料，诸如包裹在钢或钨合金中的铅。除了从外部辐射源24屏蔽辐射之外，射束屏蔽挡块可以充当外部辐射源24的配重。优选地，甚至理想地，射束屏蔽挡块可以沿着它被安装之处的(多个)弧形台架支撑臂23的(多个)长度移动，并且在外部辐射源24的相反方向上移动。由于外部辐射源24以恒定速度或可变速度移动，所以射束屏蔽挡块24以恒定速度或相应的可变速度移动。射束屏蔽挡块的移动有助于阻止穿过患者的辐射射束。当辐射头从正沿纬度方向角度移动到负沿纬度方向角度时，射束屏蔽挡块从负沿纬度方向角度移动到正沿纬度方向角度(反之亦然)，以便维持其阻止穿过患者的射束的功能。可替代地，射束屏蔽挡块可以是将前开口环22连接到后转动轴25的固定的弧形板，从而用作从患者射出的辐射的护罩和用作向球形台架21提供刚性的结构支架。在该备选实施例中，当辐射头在球形台架上的任何可能的位置处时，屏蔽板的宽度和圆弧长度足以屏蔽射出射束。
患者平台28的示例是工作台或病床。在实施例中，患者平台28可以在各种方向上独立移动。例如，可以在沿着患者平台28的长度的方向或z维度、或在患者平台28的宽度的方向或x维度上、和/或在患者平台上方或下方的方向或y方向上移动患者平台28。这些运动与外部辐射源的沿经度方向和沿纬度方向转动同步。例如，患者平台28在三个方向上的独立运动可以通过至少三个电机来驱动。根据待被照射的患者体内的靶的位置，可以需要让患者躺在患者平台28上，而他/她的头部在第一端或第二端。
任何合适的患者平台支架29可以用来支撑患者平台。合适的患者平台支架29的示例是基座，患者平台运动的驱动机构被布置在其内部。患者平台支架29允许患者平台28悬置在球形台架21的内部。患者平台支架29还可以是多轴机器人手臂。
为了更好的几何稳定性，支撑座27可以是稳定前开口环22、后转动轴25和如果需要是患者平台28的任何合适的支撑结构，诸如实心平台。
将患者与系统20的其余部分分开的护罩可以是如本领域中已知的任何合适的护罩。优选地，护罩是薄且是保护性的，并且将患者与球形台架21、外部辐射源24和安装在球形台架21或与球形台架21相邻的其它运动部件分开。护罩可以具有任何合适的形状(诸如半球形状)，并且可以在治疗之前在患者周围建立。该护罩可以是透明的、半透明的或不透明的。当躯干区域中的靶正在被照射时，患者可能更喜欢透明护罩，以便不感到被围合。相反，当头部/颈部区域中的靶被照射时，患者可能更喜欢不透明护罩，以便隐藏患者脸部附近的辐射源24的运动。该护罩可以由任何合适的材料制成。优选地，护罩是防碎的并且抗辐射。在这方面，可以使用甚至优选塑料(诸如聚碳酸酯)。护罩应该尽可能地薄，以将可能增加对皮肤的辐射剂量的散射辐射减到最小。优选地，护罩的厚度约为1mm或更小。
如图11(a)和图11(b)所示，该系统20还可以包括以下组件：(v)至少两个平直支撑梁31、(ⅵ)x射线管32和(vii)x射线检测器阵列33。图11(a)示出了其中平直支撑梁31通过单独轴36附连到球形台架21以便于机载成像(诸如2D x射线或3D CT成像)的系统20的侧视图，单独轴36与球形台架25的轴同轴并且独立于球形台架25的轴，其中，示出了使用x射线管32和x射线检测器阵列33进行机载成像。图11(b)示出了系统20的球形台架21的前环22的视图，其中平直支撑梁31附连到球形台架21以便于使用机载成像设备32进行机载成像(诸如2D x射线或3D CT成像)，其中，示出了使用x射线管32和x射线检测器阵列33进行机载成像。该阵列可以是一维或多维的。x射线管32被安装在球形台架的一侧上的至少一个平直支撑梁上。x射线检测器阵列33被安装在球形台架的与x射线管相对的一侧上的至少一个平直支撑梁上。两个平直支撑梁由安装在球形台架的前环上的轴承支撑在前端、并且由与球形台架的后转动轴同轴但是分开的轴承36支撑在后端。两个平直支撑梁可以独立转动，即，沿经度方向独立转动，即，球形台架的沿经度方向转动。x射线管和x射线检测器阵列可以沿着它们所被同步安装之处的至少两个平直支撑梁31的长度移动。通过沿着平直支撑臂平移x射线管和检测器复合并且独立于球形台架转动围绕患者转动，可以在放射治疗之前、期间和之后获取CT图像。
如图12所示，该系统20还可以包括以下部件：(ⅷ)计算机断层摄影(CT)成像系统、磁共振成像(MRI)系统、或正电子发射断层摄影(PET)/计算机断层摄影(CT)成像系统，其位于与球形台架21的前开口环22相邻，该图12图示了环形台架上的三维成像设备32如何抵接在系统20的球形台架21的前环22以允许对患者进行成像并且治疗，同时保持其在患者平台上的相同位置。CT成像系统、MRI系统、或PET/CT成像系统可以提供机载成像制导。
理想地，相同的患者平台(28或28和29)用于成像和照射以将几何不确定性减到最小。因此，患者可以被成像并且治疗，而不需从患者平台(28、或28和29)上的固定位置移动患者。
还提供了一种使用如本文中所描述的系统20在成像制导下照射患者体内的靶的方法。该方法包括：a)使用x射线管和x射线检测器复合、或使用附接的或相邻的体积成像系统(CT、MRI或PET/CT)对处于治疗位置中的患者进行成像；b)开发治疗方案以通过以下方式以宽广的立体角从众多方向将来自外部辐射源的强度调制后的辐射射束引导至患者体内的靶处来递送病灶辐射剂量：将外部辐射源围绕中心轴线沿经度方向转动、并且同时或以任何顺序依序沿纬度方向转动外部辐射源，同时连续地或不连续移动地患者；c)根据治疗方案递送治疗，而患者留在设定与a)中的成像相同的患者平台上；以及d)在辐射治疗期间，使用安装在患者的相对侧上的平直支撑梁上的x射线管和x射线检测器阵列对患者进行成像，其中，如果检测到患者解剖结构的一个改变或多个改变，则调整治疗递送参数(诸如患者支撑平台位置、多叶准直器的形状、射束的沿经度方向和/或沿纬度方向角度、和射束强度等)的一个或多个治疗递送参数，使得依据治疗方案将外部辐射源引导至对患者体内的靶。
治疗方案可以，理想地用来管理球形台架21、辐射源24和患者平台28的运动。所有运动和照射的协调反映在治疗方案中并且由中央控制单元执行，该中央控制单元包括计算机系统、和接口脉冲频率控制器和运动控制器。这样的控制单元通常用于由本领域技术人员所制作的医疗线性加速器。在实施例中，治疗方案通过使用患者的3D图像的治疗计划系统和由本文中所描述的系统所提供的所有自由被设计成确定最佳可能剂量分布。计划过程可以并且通常牵涉到通常被称为“逆向计划”的计算机优化。治疗方案然后被数字地传送到系统20，并且转换为驱动辐射递送和系统和患者支撑平台的不同部件的运动的机器控制码。
该系统20和方法可以被配置成制作专用于特定疾病部位的立体定向照射设备。例如，如图7所示，通过减少球形台架21的前开口环22的半径R，所得系统20可以用作专用于治疗头部(例如，大脑)和颈部肿瘤的照射设备，该图7图示了被配置为用于治疗大脑和头颈部肿瘤的专用设备，其中，球形台架21的前端和后端处的沿纬度方向角度的范围关于横穿球形的原点的沿纬度方向平面高度非对称。在该临床应用中，可能从球形台架的后半球引导大多数或所有射束。较小的半径R允许剂量率增加。球形台架21的沿纬度方向角度的范围可以小于通用系统，例如，从约40°至约110°，从而使得大部分射束从患者的上侧瞄准。因为半径较小，所以球形台架21的重量更小，并且支撑结构可以通过使用例如单个中心支撑柱36来简化。例如，其定子固定到支撑柱36并且其转子固定到后转动轴的转矩电机34可以用来驱动沿经度方向转动。本领域的普通技术人员可以使用来自转矩电机34的不同机构来进行沿经度方向转动。前开口环22下方的支撑座27可以被消除。包含电源和辐射头的控制器的后固定外壳26可以随着球形台架21转动，从而消除了对用于将固定电源和控制器电连接到辐射头的滑环的需要。患者轻而易举地看到了前开口。沿纬度方向范围可以进一步利用人类头部的几何形状的优点，使得大部分或全部射束从头部的上半球进入，从而与球形台架21的后端一致。
如图8所示，如果球形台架21的前开口环22被重新定向，并且半径R任选进一步减少，则该系统20可以用于治疗通过患者平台28的开口悬垂的人类胸部中的癌症，该图8图示了被配置为用于治疗通过位于球形台架21的开口上方的患者平台28中的开口悬垂的人类胸部中的癌症的专用设备的系统20，其沿经度方向转动轴线是基本垂直的或垂直的。患者平台28位于前开口环22上方并且被支撑和驱动以在所有三个方向(即，x、y和z轴)上做运动。
图7和图8的球形台架21不必是两个分开的单元。图9图示了球形台架21的实施例，其中，沿经度方向转动轴线可以通过转动由两个支撑柱36所支撑的枢转轴30在水平和垂直位置之间枢转。后外壳26通过转矩电机34与球形台架21一起沿经度方向转动并且与球形台架21仪器在水平和垂直位置之间枢转，其中后外壳26包括电源、用于移动球形台架21的部件的机构、和用于控制球形台架21的部件的移动和患者体内的靶的照射的控制器。对沿经度方向转动轴线进行枢转的能力允许例如使用单个机器治疗头部/颈部区域和胸部。例如，支撑沿经度方向转动轴和后外壳26的结构(包含电源和控制器)被附接到由例如分开足以使外壳26在支撑柱36之间摆动的两个支撑柱36支撑的可转动的轴，从而允许球形台架21的沿经度方向轴线对于治疗头部/颈部和胸部而言分别是水平的或垂直的。
患者可以在“头入(head-in)”或“脚入”定向进行治疗。因此，从球体的原点(等中心点)到非常后端的距离不应需要基本上大于约1m，以允许照射整个身体内的靶。由于使用基本上平行于患者轴线的射束方向是不希望的，所以最小沿纬度方向角度
约为40°(超过球形台架的中心横向平面50°)。如图10所示，这允许可在球形台架21的封闭后端提供附加空间，该图10图示了球形台架21的实施例，其中，当以“脚入(feet-in)定向”治疗(诸如用于治疗前列腺癌)时，球形台架21的后端处的凹部为患者的脚提供了空间。
本文中所使用的术语仅出于描述具体实施例的目的，并不以其它方式旨在限制。例如，术语“前(font)”和“后(rear)”用于描述相对位置的目的，并不旨在限制球形台架的定向。
在说明书中提及的所有专利、专利申请出版物、期刊文章、教科书和其它出版物指示本发明所属领域的技术人员的技术水平。所有这些出版物通过引用并入本文，其程度就如同每一个单独出版物被特定的单独的指示被引用并入一样。
本文中说明性地所描述的本发明可以合适地在没有(多个)任何要素或(多个)限制的情况下实践，其未在本文中具体公开。因此，例如，术语“包括(comprising)”、“基本上由...组成(consisting essentially of)”和“由...组成(consisting of)”中的任一个的本文中的每个实例可以用其它两个术语中的任一个替换。同样地，单数形式“一(a)”、“一个(an)”和“该(the)”包括复数引用，除非上下文另有明确说明。因此，例如，在阅读本公开内容时，对“方法”的引用包括本文中所描述的和/或对于本领域普通技术人员而言明显的类型的一种或多种方法和/或步骤。
已经采用的术语和表达被用作描述而非限制的术语。在这方面，在对某些术语进行定义或在本文中其它地方以其它方式进行描述或讨论的情况下，所有这样的定义、描述和讨论旨在被归因于这些术语。还有，在这些术语和表达的使用中并不意图排除所示和所述特征的任何等同物或其部分。
应当认识到各种修改在所要求保护的发明的范围之内均是可能的。因此，应当理解，尽管本发明已经在优选实施例和任选特征的上下文中进行了具体公开，但是本领域技术人员可以诉诸于本文中所公开的概念的修改和变型。这样的修改和变型被认为是在如由所附权利要求所限定的本发明的范围内。
Claims (13)
1.一种球形台架，所述球形台架用于围绕放置在待被照射的靶中的等中心点同心地沿经度方向和沿纬度方向转动至少一个外部辐射源，所述球形台架具有与所述等中心点相交的中心轴线，并且包括以下部件：
(i)前开口环，其原点在所述球形台架的中心轴线上，
(ii)至少一个弧形台架支撑臂，其具有前端和后端并且是圆的一部分，
(iii)外部辐射源，其安装在至少一个弧形台架支撑臂上并且能够沿着所述弧形台架支撑臂移动以绕着所述等中心点做沿纬度方向的转动，
(iv)可选地，射束屏蔽挡块，其安装在所述球形台架的与所述外部辐射源相对的另一侧上的至少一个弧形台架支撑臂上，
(v)后转动轴，其轴线沿着所述球形台架的所述中心轴线，
(vi)支撑座，以及
(vii)后外壳，其包括电源、用于移动所述球形台架的部件的机构、和用于控制所述球形台架的所述部件的运动和患者体内的所述靶的所述照射的控制器，其中，所述前开口环被附连到所述至少一个弧形台架支撑臂的所述前端，其中，所述后转动轴被附连到所述至少一个弧形台架支撑臂的所述后端，其中，所述前开口环和所述后转动轴由所述支撑座和所述后外壳支撑，并且其中，所述前开口环和所述后转动轴能够围绕所述中心轴线转动，从而使所述外部辐射源沿经度方向转动。
2.根据权利要求1所述的球形台架，其中，所述外部辐射源是线性加速器或放射性同位素远距放疗设备。
3.根据权利要求1或2所述的球形台架，其中，所述外部辐射源能够沿着所述至少一个弧形台架支撑臂的长度移动，所述外部辐射源以可变速度安装在所述至少一个弧形台架支撑臂上。
4.根据权利要求1或2所述的球形台架，其中，所述外部辐射源被固定在至少一个弧形台架支撑臂上，并且所述弧形台架支撑臂和所述后转动轴被平移以使所述外部辐射源以可变速度沿纬度方向转动。
5.根据权利要求1或2所述的球形台架，其中，所述球形台架的所述中心轴线的定向能够从水平改变为基本上垂直或垂直，在这种情况下，所述后外壳能够沿经度方向转动，并且与所述球形台架一起在水平位置和垂直位置之间枢转。
6.根据权利要求1或2所述的球形台架，其包括分开沿经度方向的角度180°的至少两个弧形台架支撑臂或分开沿经度方向的角度180°的至少两对相邻弧形台架支撑臂。
7.一种用于照射患者体内的靶的系统，所述系统包括以下部件：
(i)根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的球形台架，
(ii)患者平台，其沿着所述球形台架的所述中心轴线定位并且包括第一端和第二端，
(iii)患者平台支架，其支撑所述患者平台，并且任选地
(iv)护罩，其将所述患者与所述系统的其余部分分开。
8.根据权利要求7所述的系统，其中，在沿着所述患者平台的长度的方向或z维度上、或在所述患者平台的宽度的方向或x维度上、和/或在所述患者平台上方或下方的方向或y方向上，能够独立所述移动患者平台，并且这种运动与所述外部辐射源的所述沿经度方向转动和沿纬度方向转动同步。
9.根据权利要求7或8所述的系统，所述部件还包括：
(v)至少两个平直支撑梁，
(vi)x射线管，和
(vii)x射线检测器阵列，
其中，所述x射线管被安装在所述球形台架的一侧上的至少一个平直支撑梁上，其中，所述x射线检测器阵列被安装在所述球形台架的与所述x射线管相对的一侧上的至少一个平直支撑梁上，并且能够沿着它们被安装到的所述至少两个平直支撑梁的长度移动，并且
其中，所述至少两个平直支撑梁与所述球形台架的所述中心轴线平行，并且由安装在所述球形台架的所述前开口环上的轴承支撑在所述前端，并且由与所述球形台架的所述后转动轴同轴但是分开的轴承支撑在所述后端，以便独立于所述球形台架的转动而转动。
10.根据权利要求9所述的系统，其中，所述x射线检测器阵列是一维的或多维的。
11.根据权利要求9所述的系统，所述部件还包括(viii)计算机断层摄影(CT)成像系统、磁共振成像(MRI)系统、或正电子发射断层摄影(PET)/计算机断层摄影(CT)成像系统，其同轴地或不同轴地附接到或定位到与所述球形台架的所述前开口环相邻，其中，所述计算机断层摄影CT成像系统、所述磁共振成像MRI系统或所述正电子发射断层摄影PET/计算机断层摄影CT成像系统能够提供机载成像制导。
12.一种使用根据权利要求11所述的系统在成像制导下照射患者体内的靶的设备，所述设备被配置用于：
(i)使用所述x射线管和所述x射线检测器复合、或使用所述CT、MRI或PET/CT成像系统对处于治疗位置中的患者进行成像；
(ii)开发治疗方案以通过以下方式以宽广的立体角从众多方向将来自所述外部辐射源的强度调制后的辐射射束引导至所述患者体内的所述靶处来递送病灶辐射剂量：将所述外部辐射源围绕中心轴线沿经度方向转动、并且同时或以任何顺序依序沿纬度方向转动所述外部辐射源，同时连续地或不连续移动地所述患者；
(iii)根据所述治疗方案递送所述治疗，而患者留在设定与a)中的成像相同的所述患者平台上；和
(iv)在辐射治疗期间，使用在所述患者的相对侧上的所述平直支撑梁上安装的所述x射线管和所述x射线检测器阵列对所述患者进行成像，
其中，如果检测到患者解剖结构的一个改变或多个改变，则调整所述治疗递送参数的一个或多个治疗递送参数，
由此依据所述治疗方案对所述患者体内的靶进行照射。
13.根据权利要求12所述的设备，其中，所述治疗递送参数包括所述患者支撑平台的位置、多叶准直器的形状、所述射束的沿经度方向的角度、所述射束的沿纬度方向的角度、和射束强度。
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