CN107754098A - 放射治疗设备及其剂量控制装置和方法 - Google Patents

放射治疗设备及其剂量控制装置和方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种放射治疗设备及其剂量控制装置和方法。剂量控制装置包括微波脉冲发生器、电子注入器、加速管、时延控制器和X射线转化装置。微波脉冲发生器产生微波脉冲。电子注入器产生电子脉冲。加速管引入所述微波脉冲和所述电子脉冲，且根据所述微波脉冲对所述电子脉冲进行加速。时延控制器，被配置为控制来自所述微波脉冲发生器的所述微波脉冲和来自所述电子注入器的所述电子脉冲的相对时延，以使所述微波脉冲和所述电子脉冲之间的关系至少包括两者部分同步状态；X射线转化装置，将所述加速管加速后的所述注入电子转化为X射线剂量的装置。

Description

放射治疗设备及其剂量控制装置和方法
技术领域
本发明主要涉及放射治疗设备领域，尤其涉及一种剂量控制装置和方法。
背景技术
放射治疗是利用现代高科技计算机控制先进的射线发生设备——医用电子直线加速器，通过控制放射线的入射方向、放射区域对肿瘤进行不开刀、无痛苦、损伤小、体质消耗小的有效肿瘤治疗方案。
对于放射治疗设备，通过在微波的加速相位注入电子脉冲来实现产生高能电子。高能电子穿过靶(即治疗靶)后产生射线，照射肿瘤组织。肿瘤组织吸收的辐射剂量，即吸收剂量，是放射治疗中关心的。肿瘤的放射性治疗，要根据治疗计划在给定的肿瘤靶区沉积给定吸收剂量。通常用机器跳数(MU)作为放射治疗设备的控制变量来计量吸收剂量。
对于放射治疗设备的控制层来说，剂量作为一个控制轴，需要通过轨迹来实现与其他运动轴的同步。例如对于剂量与机架角度的同步，轨迹会给出某一时刻的剂量、机架角度需要到达的位置。对于精确放疗，希望尽可能精确地根据轨迹来控制剂量率和累计剂量。
当前，通过引入三极电子枪，控制栅极的开关状态，来实现吸收剂量控制。在一个典型的例子中，注入电子脉冲(Injector脉冲)宽度小于加速微波脉冲(MW脉冲)，通过开关方式注入电子脉冲，或者将注入电子脉冲和微波脉冲不同步的方式，来实现剂量脉冲的打开和关闭。剂量脉冲的控制精度为1个脉冲。对于均整器(Flatten Filter,FF)模式，一个脉冲的机器跳数为0.03MU左右；对于无均整器(Flatten Filter Free,FFF)模式，一个脉冲的机器跳数为0.07MU左右。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种放射治疗设备及其剂量控制装置和方法，可以提高剂量控制精度。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种剂量控制装置，包括微波脉冲发生器、电子注入器、加速管、时延控制器和X射线转化装置。微波脉冲发生器产生微波脉冲。电子注入器产生电子脉冲。加速管引入所述微波脉冲和所述电子脉冲，且根据所述微波脉冲对所述电子脉冲进行加速。时延控制器，被配置为控制来自所述微波脉冲发生器的所述微波脉冲和来自所述电子注入器的所述电子脉冲的相对时延，以使所述微波脉冲和所述电子脉冲之间的关系至少包括两者部分同步状态；X射线转化装置，将所述加速管加速后的所述注入电子转化为X射线剂量的装置。
在本发明的一实施例中，所述时延控制器，还被配置为使所述微波脉冲和所述电子脉冲之间的关系包括完全同步和/或完全异步状态。
在本发明的一实施例中，所述时延控制器被配置为控制所述微波脉冲的宽度和/或所述电子脉冲的宽度。
在本发明的一实施例中，剂量控制装置还包括幅值控制器，被配置为控制所述微波脉冲和/或所述电子脉冲的幅值。
在本发明的一实施例中，剂量控制装置还包括：第一高压发生器，连接在所述时延控制器与所述微波脉冲发生器之间，用于响应来自所述时延控制器的控制信号产生提供给所述微波脉冲发生器的第一高压脉冲；和/或第二高压发生器，连接在所述时延控制器与所述电子注入器之间，用于响应来自所述时延控制器的控制信号产生提供给所述电子注入器的第二高压脉冲。
本发明还提出一种剂量控制方法，用于剂量控制装置，所述剂量控制装置包括加速管、耦合到所述加速管上的微波脉冲发生器和电子注入器、以及耦合到所述微波脉冲发生器和电子注入器上的时延控制器，所述方法包括：通过所述微波脉冲发生器，在所述加速管中注入微波脉冲；通过所述电子注入器，在所述加速管中注入电子脉冲；通过所述时延控制器，控制所述微波脉冲和所述电子脉冲的相对时延，以获得所述加速管输出的亚标准脉冲；其中，所述亚标准脉冲被定义为其脉冲宽度比在所述微波脉冲和所述电子脉冲完全同步时所述加速管输出的标准脉冲的脉冲宽度小。
在本发明的一实施例中，剂量控制方法还包括通过所述时延控制器，控制所述微波脉冲和所述电子脉冲的相对时延，以获得所述加速管输出的标准脉冲；以及/或者通过所述时延控制器，控制所述微波脉冲和所述电子脉冲的相对时延，使所述加速管没有脉冲输出。
在本发明的一实施例中，剂量控制方法还包括通过所述时延控制器控制所述微波脉冲的宽度和/或所述电子脉冲的宽度。
在本发明的一实施例中，剂量控制方法还包括幅值控制器，控制所述微波脉冲和/或所述电子脉冲的幅值。
本发明还提出一种加速器的剂量控制方法，所述加速器包括加速管、微波脉冲发生器和电子注入器，所述微波脉冲发生器和所述电子注入器均耦合到所述加速管上，所述方法包括：确定来自所述微波脉冲发生器的微波脉冲和来自所述电子注入器的电子脉冲的相对时延与从所述加速管输出的脉冲的脉冲剂量的关系；监测从所述加速管输出的脉冲；当监测的脉冲的相关参数与预定的脉冲的相关参数不符时，调节所述微波脉冲和所述电子脉冲的相对时延以改变对应的脉冲剂量。
在本发明的一实施例中，所述脉冲的相关参数包括剂量控制精度、脉冲重复频率、剂量率、脉冲剂量。
在本发明的一实施例中，在确定来自所述微波脉冲发生器的微波脉冲和来自所述电子注入器的电子脉冲的相对时延与从所述加速管输出的脉冲的脉冲剂量的关系的步骤中，来自所述微波脉冲发生器的微波脉冲和来自所述电子注入器的电子脉冲的相对时延是通过配置所述微波脉冲与所述电子脉冲至少部分同步的方式来获得。
在本发明的一实施例中，在确定来自所述微波脉冲发生器的微波脉冲和来自所述电子注入器的电子脉冲的相对时延与从所述加速管输出的脉冲的脉冲剂量的关系的步骤中，所述脉冲剂量被配置为不大于所述微波脉冲与所述电子脉冲完全同步时的剂量并且大于所述微波脉冲与所述电子脉冲完全异步时的剂量。
在本发明的一实施例中，在调节所述微波脉冲和所述电子脉冲的相对时延以改变对应的脉冲剂量的步骤中，所述微波脉冲和所述电子脉冲的相对时延在调节前的第一状态和调节后的第二状态中至少有一种状态是由所述微波脉冲和所述电子脉冲部分同步实现的。
本发明还提出一种放射治疗设备，包括如上所述的剂量控制装置。
与现有技术相比，本发明通过对放射治疗设备中的微波脉冲和电子脉冲进行相对时延的控制，使得辐射剂量可以低至亚标准脉冲剂量，从而为实现更精细的剂量和剂量率控制提供了基础。本发明还可以通过对放射治疗设备中的微波脉冲和电子脉冲进行脉冲宽度、幅度参数的控制，从而便于精细的剂量和剂量率控制。
附图说明
图1是根据本发明一实施例的剂量控制装置的电原理图。
图2是根据本发明另一实施例的剂量控制装置的电原理图。
图3是根据本发明又一实施例的剂量控制装置的电原理图。
图4是根据本发明一实施例的剂量控制装置的一种控制时序图。
图5是根据本发明一实施例的剂量控制装置的一种控制时序图。
图6是根据本发明一实施例的剂量控制装置的一种控制时序图。
图7是根据本发明一实施例的剂量控制方法流程图。
图8是根据本发明另一实施例的剂量控制方法流程图。
具体实施方式
为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。
本发明的实施例描述剂量控制装置。剂量控制装置可以作为放射治疗设备的一部分使用。
图1是根据本发明一实施例的剂量控制装置的电原理图。参考图1所示，本实施例的剂量控制装置10a可包括时延控制器11、第一高压发生器12、第二高压发生器13、微波脉冲发生器14、电子注入器15、加速管16以及靶17。第一高压发生器12是向微波脉冲发生器14提供脉冲功率的电源，其工作原理是利用储能放电的原理形成高压脉冲，经脉冲变压器将该电压进一步放大后供微波脉冲发生器14使用。微波脉冲发生器14例如是磁控管，其作为微波功率源能够产生微波脉冲。微波脉冲经微波传输系统馈入加速管16中。第二高压发生器13的工作原理是利用储能放电的原理形成高压脉冲，经脉冲变压器将该电压进一步放大后供电子注入器15使用。电子注入器15产生电子脉冲注入到加速管16中。加速管16引入微波脉冲和电子脉冲，且根据微波脉冲对注入电子脉冲进行加速。时延控制器11根据主控制器的控制发出第一控制信号和第二控制信号，分别分配给第一高压发生器12和第二高压发生器13。时延控制器11需要根据不同的部件14、15的工作特性来设置不同延时，通常地，电子注入器15产生的电子发射到加速管16中时，微波脉冲发生器14产生的微波馈入到加速管16中，这样电子就会被微波加速而获得很高的能量，形成剂量脉冲，进而轰击靶17，从而激发X射线脉冲。
图1所示的结构仅仅是示例性的，剂量控制装置10a的一些部件未被示出以避免混淆本申请的重点，本领域技术人员可以根据其知识增加、减少或者替换部分部件。例如，加速管16有行波和驻波两种类型，微波脉冲经耦合波导馈入后，在其中分别产生行波和驻波电磁场。第一高压发生器12和第二高压发生器13可以结合成单个高压发生器。靶17可以被其他类型的X射线转换装置替换。
在本实施例中，时延控制器11输出第一控制信号和第二控制信号以分别控制来自微波脉冲发生器14的微波脉冲和来自电子注入器15的电子脉冲之间的相对时延，时延控制器11将第一控制信号和第二控制信号配置为具有预设的相对时延，从而使微波脉冲和电子脉冲之间的关系可以为完全同步、部分同步和完全异步。
如图4所示，单个电子脉冲的宽度小于单个微波脉冲，每个微波脉冲包括上升沿、下降沿以及上升沿和下降沿之间的高电平持续期间，电子脉冲也包括上升沿、下降沿以及位于它们之间的高电平持续期间，每个电子脉冲的上升沿、下降沿以及高电平持续期间全部发生在对应的微波脉冲的高电平持续期间。可以理解，每个电子脉冲的宽度可以等于或大于微波脉冲的宽度，在后一情形中，每个微波脉冲的上升沿、下降沿以及高电平持续期间可以全部发生在对应的电子脉冲的高电平持续期间。在图4的时序中，由于电子脉冲完全发生在微波脉冲的高电平持续期间，因而电子脉冲可以获得最大的能量，从而装置输出的剂量脉冲获得完整的剂量。相应地，X射线脉冲也具有完整的剂量。在此，将一个具有完整剂量的剂量脉冲的称为标准剂量脉冲(后文简称标准脉冲)，其剂量称为标准脉冲剂量。图4的这种时序，可以称为微波脉冲与电子脉冲的完全同步。
另一种时序图如图5所示，单个电子脉冲的宽度小于单个微波脉冲，每个微波脉冲包括上升沿、下降沿以及上升沿和下降沿之间的高电平持续期间，电子脉冲也包括上升沿、下降沿以及位于它们之间的高电平持续期间，每个电子脉冲的上升沿以及一部分高电平持续期间发生在对应的微波脉冲的高电平持续期间。可以理解，电子脉冲的宽度可以等于或大于微波脉冲，其情形是类似的。在图5的时序中，由于微波脉冲和电子脉冲的高电平持续期间部分重合，因而，如果其他条件均相同的话，与图4所示的情形相比，剂量脉冲具有的剂量更小，在此，根据图5得到的这种单脉冲被称为亚标准剂量脉冲(后文简称为亚标准脉冲)，其剂量称为亚标准脉冲剂量。相应地，X射线脉冲也具有亚标准脉冲剂量。可以理解，微波脉冲和电子脉冲的重合度不同，得到的亚标准脉冲就不同，自然亚标准脉冲剂量也就不同。如图5所示的时序可以称为微波脉冲与电子脉冲的部分同步。
再一种时序图如图6所示，单个电子脉冲的宽度小于单个微波脉冲，每个微波脉冲包括上升沿、下降沿以及上升沿和下降沿之间的高电平持续期间，电子脉冲也包括上升沿、下降沿以及位于它们之间的高电平持续期间，每个电子脉冲的上升沿、下降沿以及高电平持续期间均发生在对应的微波脉冲的持续期间。在图6的时序中，由于微波脉冲和电子脉冲之间完全失配，因此加速管没有剂量脉冲输出，脉冲剂量也为零。相应地，装置不输出X射线脉冲。如图6所示的时序可以称为微波脉冲与电子脉冲的完全异步。
需要指出的是，根据需要，装置可以在多个脉冲周期间切换图4-图6所示的状态。
进一步，时延控制器11输出的第一控制信号和第二控制信号还可以分别控制微波脉冲的宽度和电子脉冲的宽度。具体地说，第一控制信号和第二控制信号可以是TTL(Transistor-to-Transistor Logic)信号，既可以触发脉冲产生的时机，也可以决定脉冲的宽度。
当通过图1所示的剂量控制装置使用亚标准脉冲将脉冲剂量控制到精确的数值或者数值范围时，其能量可能与预期略有差异。图2是因应于此而根据本发明另一实施例的剂量控制装置的电原理图。参考图2所示，与图1不同的是，本实施例的剂量控制装置10b还包括幅值控制器18，输出第一幅值参数和第二幅值参数以分别控制微波脉冲的和电子脉冲的幅值。通过配置电子脉冲和微波脉冲的相对幅值，还可以控制输出的X射线脉冲的能量。因此通过结合相对时延和相对幅值，可以更好地控制亚标准脉冲剂量。本领域普通技术人员可以理解，在图2的实施例中，幅度控制器可以仅控制第一高压发生器12或者仅控制第二高压发生器13。
可以理解，微波脉冲和所述电子脉冲之间的重合度会引起束流能量略微的变化，而束流能量的略微的变化又可以在不改变微波脉冲和电子脉冲的重合度的前提下通过略微改变微波脉冲的幅度或者电子脉冲的幅度来校正。为此，时延控制器17和幅值控制器18可以相互耦接以进行协调从而使剂量和能量均达到预定要求。这样可以通过微波脉冲和电子脉冲之间的相对时延和相对幅值的配合，控制输出的X射线脉冲的能量在各个脉冲处相等。具体地说，当重合部分的电子注入脉冲减小，需要减小微波脉冲的幅值或者增加电子脉冲幅值，以维持各个脉冲处的亚标准脉冲剂量相等。可以预先设置一个表格，在表格内记录相对时延、微波幅度和剂量之间的关系。当选择了一个剂量时，可以据此选择相对时延和微波幅度的组合，以保证各脉冲能量相等，等于标准脉冲的能量。
在获得亚脉冲剂量后，本发明实施例的剂量控制装置可以用于精细的剂量和剂量率控制。图3是根据本发明又一实施例的剂量控制装置的电原理图。参考图3所示，剂量控制装置10c还包括主控制器19，主控制器可以执行一系列步骤以进行剂量和剂量率控制。
在剂量控制的第一应用实施例中，放射治疗系统包括存储器，存储器内存储有放射治疗计划，放射治疗计划规定了多个控制点，每个控制点包括多个参数。例如，该多个参数中至少包括累积的放射剂量。在存储器中还预存储有微波脉冲和电子脉冲的相对时延与脉冲剂量之间的关系，该关系可以具体化为例如一种关系表。具体地，该关系表包括微波脉冲与电子脉冲完全同步的情形、微波脉冲与电子脉冲完全异步的情形以及微波脉冲与电子脉冲部分同步的情形。其中，当微波脉冲与电子脉冲完全同步时，在表中输出的脉冲剂量可以称作“标准脉冲剂量”，即最大值；当微波脉冲与电子脉冲完全异步时，在表中表现为输出剂量为零(或者剂量为空)，即最小值；当微波脉冲与电子脉冲部分同步时，其输出亚标准脉冲剂量，即，在前述最小值和最大值之间。根据前文叙述可知，亚标准脉冲剂量是根据微波脉冲和电子脉冲的重合程度(时延)而不同的。当实际执行该放射治疗计划时，计算机需要监测执行情况，例如剂量是否按照预定的计划去执行的，如果实际执行与放射治疗计划有差异，则通过诸如闭环控制的手段去调节实际的执行以跟随上放射治疗计划中规定的剂量。例如，在上一个时间窗口W1(在此，假设每个时间窗口为100ms)结束，根据反馈，看下一个时间窗口W2时，根据放射治疗计划，算出下一个窗口W2结束时的计划累积剂量为Da(在此，如果放射治疗计划中没有规定，也可以根据已知某几个控制点的累积剂量再通过插值的方法找到待计算的控制点的计划累积剂量)，再根据实际执行情况，得到下一个窗口开始时实际已经发生的累积剂量Dactual(通常，该下一个窗口开始时实际已经发生累积剂量就是上一个窗口结束时的实际发生的累积剂量)，则计算得到该下一个窗口应该放射的剂量为ΔD＝Da-Dactual。若剂量控制精度为Sa，则计算若通过前述标准脉冲剂量是否能够满足剂量控制的精度要求，若否，则应使用亚标准脉冲剂量。根据进一步的实施例，放射治疗系统的存储器内还可以存储有可允许输出脉冲的脉冲重复频率(PRF)，例如为200-300Hz。这样的话，在剂量控制精度的条件满足之后，还可以再判断脉冲重复频率是否满足要求，例如，若脉冲重复频率小于200Hz，则通过降低亚标准脉冲剂量来使脉冲重复频率满足要求。更具体地，例如，当下一个窗口W2应该输出的剂量为0.1MU，如果剂量控制精度为0.01MU，标准脉冲剂量为0.03MU，可知，3个标准脉冲剂量即可满足剂量控制精度要求，此时，就不会使用亚标准脉冲剂量。同样的例子，如果剂量控制精度为0.005MU时，很明显，使用3个标准脉冲剂量仍旧有大于0.005MU的0.01MU没有输出，即精度不满足要求；此时，可以使用亚标准脉冲，直接用0.1MU除以0.005MU，可得到20个亚标准脉冲，每个亚标准脉冲的剂量即为0.005MU。如果需要进一步判断脉冲重复频率，则对于前述输出20个亚脉冲，可以再用亚标准脉冲数目除以时间窗口(100ms)，即，20除以0.1，得到200，发现该结果在200-300之间，其符合脉冲重复频率的要求。
剂量控制的因素除了包括前述的剂量相关参数外，还包含幅值参数。在第二应用实施例中，除了包括上述第一应用实施例的内容外，该放射治疗系统的存储器中还预存储有微波脉冲和电子脉冲的相对时延与微波脉冲的幅值，或者微波脉冲和电子脉冲的相对时延与电子脉冲的幅值，或者微波脉冲和电子脉冲的相对时延以及微波脉冲和电子脉冲之间的幅值关系。这样，不仅可以得到精确的剂量也可以得到精确的能量。
根据本发明的第三应用实施例，可以通过剂量监测装置连续地或者间断地监测亚标准脉冲的剂量，根据监测结果进行适应性地调节以将该亚标准脉冲一直保持在特定剂量。这是因为加速管、磁控管等在内外部环境条件(例如，温度发生变化)变化时即使初始硬件条件相同时输出的脉冲剂量仍然可能发生变化。为了应对这种情形，在这种应用实施例中，可以包括加速器系统，该加速器系统包括加速管、电子注入器、微波脉冲发生器、高压发生器、时延控制器、靶等。该加速器系统还包括存储器，该存储器预存储有微波脉冲和电子脉冲的相对时延与脉冲剂量的关系，该关系可以例如为一种关系表。具体地，该关系表包括微波脉冲与电子脉冲完全同步的情形、微波脉冲与电子脉冲完全异步的情形以及微波脉冲与电子脉冲部分同步的情形。其中，当微波脉冲与电子脉冲完全同步时，在表中输出的脉冲剂量可以称作“标准脉冲剂量”，即最大值；当微波脉冲与电子脉冲完全异步时，在表中表现为输出剂量为零(或者剂量为空)，即最小值；当微波脉冲与电子脉冲部分同步时，其输出亚标准脉冲剂量，即，在前述最小值和最大值之间，而且，根据前文叙述可知，亚标准脉冲剂量是根据微波脉冲和电子脉冲的重合程度(时延)而不同的。该关系表是可读取也可以更新的，优选地，旧关系表在更新后可以被存储为以新的名字命名的关系表。具体到应用时，如果加速管或者微波脉冲发生器的内外部环境发生变化，导致原本应当输出的亚标准脉冲剂量Db小于从预存储在关系表的Db-set时，需要递增微波脉冲和电子脉冲之间的相对延时以使监测到的亚标准脉冲剂量Db与预存储到关系表的Db-set相符合，当它们符合后，可以将此时与Db-set对应的微波脉冲和电子脉冲的延时信息更新并生成新的关系表。反之，如果原本应当输出的亚标准脉冲剂量Db大于从预存储在关系表的Db-set时，需要递减微波脉冲和电子脉冲之间的相对延时以使监测到的亚标准脉冲剂量Db与预存储到关系表的Db-set相符合。优选地，可以记录该关系表与之对应的加速管和/或微波脉冲发生器的内外部环境。
根据第三应用实施例，可以理解，在剂量控制需要考虑能量因素的实施例(参见图2)中，主控制器19可以配置为执行如下操作：基于单脉冲的剂量监测，利用亚标准脉冲剂量与微波脉冲和电子脉冲的相对时延以及微波脉冲和/或电子脉冲的幅值参数的对应关系来确定微波脉冲和电子脉冲的相对时延以及微波脉冲和/或电子脉冲的幅值。
在剂量控制的另一个实施例中，主控制器19配置为执行如下操作：根据所要达到的剂量率和预定数值或者预定数值范围的脉冲重复频率来确定合适的亚标准脉冲剂量；基于亚标准脉冲剂量，利用亚标准脉冲剂量与微波脉冲和电子脉冲的相对时延的对应关系来确定相对时延。
剂量率是在单位时间(例如1分钟)内所输出的剂量，表征剂量变化速率。
在剂量控制需要考虑能量因素的实施例(参见图2)中，主控制器19可以被配置为执行如下操作：根据所要达到的剂量率和预定数值或者预定数值范围的脉冲重复频率确定合适的亚标准脉冲剂量；基于亚标准脉冲剂量，利用亚脉冲剂量与微波脉冲和电子脉冲的相对时延以及微波脉冲和/或电子脉冲的幅值参数的对应关系来确定微波脉冲和电子脉冲的相对时延。
为了更进一步地了解应用本发明的亚标准脉冲剂量的各种实施例，可以参考申请人于2017年8月30日申请的专利名称为《Systems and Methods for Pulse ParameterModulation》的美国专利申请US15/690,363进行理解，该申请的全部内容被合并到本申请中。需要指出的是，当将本申请的亚标准脉冲剂量的相关技术应用到该美国专利申请的技术方案中时，在反馈中，调节的参数可以引入亚标准脉冲的数目和剂量。
从另一角度看，本发明的实施例提供一种辐射剂量控制方法，用于辐射剂量控制装置，所述辐射剂量控制装置包括微波脉冲发生器、电子注入器和加速管，所述微波脉冲发射器，产生微波脉冲，所述电子注入器产生电子脉冲，所述加速管引入所述微波脉冲和所述电子脉冲，且根据所述微波脉冲对所述电子脉冲进行加速，方法包括输出第一控制信号和第二控制信号以分别控制微波脉冲发生器产生微波脉冲的时刻和所述电子注入器产生所述电子脉冲的时刻。如图7所示，在步骤701，将第一控制信号和第二控制信号配置为具有预设的相对时延，从而使微波脉冲和电子脉冲之间的关系包括完全同步、部分同步和/或完全异步。本领域普通技术人员可以理解，可选择地，该方法可以仅包括第一控制信号以控制微波脉冲发生器产生微波脉冲的时刻，从而设置与已确定的电子脉冲的相对时延。可选择地，该方法可以仅包括第二控制信号以控制电子注入器产生电子脉冲的时刻，从而设置与已确定的微波脉冲的相对时延。
根据本发明的一个实施例，还可在步骤702，将第一控制信号和第二控制信号配置为分别控制所述微波脉冲的宽度和电子脉冲的宽度。本领域普通技术人员可以理解，可选择地，在步骤702中，可以仅通过第一控制信号来控制微波脉冲的宽度，或者仅通过第二控制信号来控制电子脉冲的宽度。
根据本发明的一个实施例，还可在步骤703，输出第一幅值参数和第二幅值参数以分别控制微波脉冲和电子脉冲的幅值。本领域普通技术人员可以理解，如前述的，可以仅通过控制微波脉冲的幅值或者仅控制电子脉冲的幅值对脉冲的输出能量进行微调。
图8是根据本发明另一实施例的剂量控制方法流程图。参考图8所示，剂量控制方法包括如下步骤：
在步骤801，确定来自微波脉冲发生器的微波脉冲和来自电子注入器的电子脉冲的相对时延与从加速管输出的脉冲中脉冲剂量的关系，其中所述微波脉冲发生器和所述电子注入器均耦合到所述加速管上；
在步骤802，监测从所述加速管输出的脉冲；
在步骤803，调节所述微波脉冲和所述电子脉冲的相对时延以改变对应的脉冲剂量。
还包括：
在步骤804，调节所述微波脉冲和/或所述电子脉冲的幅值，以稳定脉冲的脉冲能量。
在一种子实施例中，步骤801中出现的微波脉冲和电子脉冲的相对时延与脉冲剂量的关系是预存储在放射治疗系统的存储器中；步骤802的监测是在放射治疗系统在实施放射治疗计划时进行监测的；在步骤802监测到的实际输出脉冲的某个或者某些参数不符合预定值或者预定范围时，需要通过调节脉冲剂量来使得其符合预定值或者预定范围，其中，所提及的某个或者某些参数可以直接或者间接地与脉冲剂量有关，例如可以是剂量控制精度，还可以是脉冲重复频率，还可以是剂量率。
在一种子实施例中，步骤801中出现的微波脉冲和电子脉冲的相对时延与脉冲剂量的关系是预存储在加速器系统的存储器中；步骤802的监测是在加速器在稳定脉冲剂量时进行监测的，例如，输出的脉冲剂量仅被允许为某特定值；当加速管或者微波脉冲发生器因为内外部环境(例如温度)而使得输出的脉冲剂量变化时，则需要通过步骤803来调节微波脉冲和电子脉冲的相对时延从而改变实际输出的脉冲剂量，此时，实际的相对时延和脉冲剂量的关系与预存储的相对时延和脉冲剂量的关系已经不同，因此在这种子实施例中，还可以包括更新旧的关系或者存储新的关系。上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述发明披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。
同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
此外，本领域技术人员可以理解，本申请的各方面可以通过若干具有可专利性的种类或情况进行说明和描述，包括任何新的和有用的工序、机器、产品或物质的组合，或对他们的任何新的和有用的改进。相应地，本申请的各个方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微码等)执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为“数据块”、“模块”、“器”、“单元”、“组件”或“系统”。此外，本申请的各方面可能表现为位于一个或多个计算机可读介质中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编码。
虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (15)

1.一种剂量控制装置，包括：
微波脉冲发生器，产生微波脉冲；
电子注入器，产生电子脉冲；
加速管，引入所述微波脉冲和所述电子脉冲，且根据所述微波脉冲对所述电子脉冲进行加速；
时延控制器，被配置为控制来自所述微波脉冲发生器的所述微波脉冲和来自所述电子注入器的所述电子脉冲的相对时延，以使所述微波脉冲和所述电子脉冲之间的关系至少包括两者部分同步状态；以及
X射线转化装置，将所述加速管加速后的所述注入电子转化为X射线剂量的装置。
2.根据权利要求1所述的剂量控制装置，其特征在于，所述时延控制器，还被配置为使所述微波脉冲和所述电子脉冲之间的关系包括完全同步和/或完全异步状态。
3.根据权利要求1所述的剂量控制装置，其特征在于，所述时延控制器被配置为控制所述微波脉冲的宽度和/或所述电子脉冲的宽度。
4.根据权利要求1所述的剂量控制装置，其特征在于，还包括幅值控制器，被配置为控制所述微波脉冲和/或所述电子脉冲的幅值。
5.根据权利要求1所述的剂量控制装置，其特征在于，还包括：
第一高压发生器，连接在所述时延控制器与所述微波脉冲发生器之间，用于响应来自所述时延控制器的控制信号产生提供给所述微波脉冲发生器的第一高压脉冲；和/或
第二高压发生器，连接在所述时延控制器与所述电子注入器之间，用于响应来自所述时延控制器的控制信号产生提供给所述电子注入器的第二高压脉冲。
6.一种剂量控制方法，用于剂量控制装置，所述剂量控制装置包括加速管、耦合到所述加速管上的微波脉冲发生器和电子注入器、以及耦合到所述微波脉冲发生器和电子注入器上的时延控制器，所述方法包括：
通过所述微波脉冲发生器，在所述加速管中注入微波脉冲；
通过所述电子注入器，在所述加速管中注入电子脉冲；
通过所述时延控制器，控制所述微波脉冲和所述电子脉冲的相对时延，以获得所述加速管输出的亚标准脉冲；
其中，所述亚标准脉冲被定义为其脉冲宽度比在所述微波脉冲和所述电子脉冲完全同步时所述加速管输出的标准脉冲的脉冲宽度小。
7.根据权利要求6所述的剂量控制方法，其特征在于，还包括通过所述时延控制器，控制所述微波脉冲和所述电子脉冲的相对时延，以获得所述加速管输出的标准脉冲；以及/或者
通过所述时延控制器，控制所述微波脉冲和所述电子脉冲的相对时延，使所述加速管没有脉冲输出。
8.根据权利要求6所述的剂量控制方法，其特征在于，还包括通过所述时延控制器控制所述微波脉冲的宽度和/或所述电子脉冲的宽度。
9.根据权利要求6所述的剂量控制方法，其特征在于，还包括幅值控制器，控制所述微波脉冲和/或所述电子脉冲的幅值。
10.一种加速器的剂量控制方法，所述加速器包括加速管、微波脉冲发生器和电子注入器，所述微波脉冲发生器和所述电子注入器均耦合到所述加速管上，所述方法包括：
确定来自所述微波脉冲发生器的微波脉冲和来自所述电子注入器的电子脉冲的相对时延与从所述加速管输出的脉冲的脉冲剂量的关系；
监测从所述加速管输出的脉冲；
当监测的脉冲的相关参数与预定的脉冲的相关参数不符时，调节所述微波脉冲和所述电子脉冲的相对时延以改变对应的脉冲剂量。
11.根据权利要求10所述的剂量控制方法，其特征在于，所述脉冲的相关参数包括剂量控制精度、脉冲重复频率、剂量率、脉冲剂量。
12.根据权利要求10所述的剂量控制方法，其特征在于，在确定来自所述微波脉冲发生器的微波脉冲和来自所述电子注入器的电子脉冲的相对时延与从所述加速管输出的脉冲的脉冲剂量的关系的步骤中，来自所述微波脉冲发生器的微波脉冲和来自所述电子注入器的电子脉冲的相对时延是通过配置所述微波脉冲与所述电子脉冲至少部分同步的方式来获得。
13.根据权利要求10所述的剂量控制方法，其特征在于，在确定来自所述微波脉冲发生器的微波脉冲和来自所述电子注入器的电子脉冲的相对时延与从所述加速管输出的脉冲的脉冲剂量的关系的步骤中，所述脉冲剂量被配置为不大于所述微波脉冲与所述电子脉冲完全同步时的剂量并且大于所述微波脉冲与所述电子脉冲完全异步时的剂量。
14.根据权利要求10所述的剂量控制方法，其特征在于，在调节所述微波脉冲和所述电子脉冲的相对时延以改变对应的脉冲剂量的步骤中，所述微波脉冲和所述电子脉冲的相对时延在调节前的第一状态和调节后的第二状态中至少有一种状态是由所述微波脉冲和所述电子脉冲部分同步实现的。
15.一种放射治疗设备，包括如权利要求1-5任一项所述的剂量控制装置。
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