CN112569480A - 近距离放射治疗设备和近距离放射治疗方法 - Google Patents

近距离放射治疗设备和近距离放射治疗方法 Download PDF

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CN112569480A CN202011044884.2A CN202011044884A CN112569480A CN 112569480 A CN112569480 A CN 112569480A CN 202011044884 A CN202011044884 A CN 202011044884A CN 112569480 A CN112569480 A CN 112569480A
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Abstract

本发明涉及一种近距离放射治疗设备以及一种使用该近距离放射治疗设备的近距离放射治疗方法。该近距离放射治疗设备包括杆状的主元件、第一固持器、第二固持器以及侧部元件，这些侧部元件在该第一固持器与该第二固持器之间延伸，并且这些侧部元件是柔性的并以如下方式与该第一固持器和该第二固持器连接：该第一固持器相对于该第二固持器的相对位置的改变引起该主元件与该至少一个侧部元件之间的距离改变；以及测量设备，该测量设备被配置为基于该第一固持器相对于该第二固持器的相对位置的至少一个坐标来指定测量值，所述测量值表示由该距离决定的量。

Description

近距离放射治疗设备和近距离放射治疗方法
技术领域
本发明涉及一种近距离放射治疗设备和一种近距离放射治疗方法，具体地是一种电子近距离放射治疗方法。
背景技术
存在各种已确立的近距离放射治疗方法，这些方法是通过专门的近距离放射治疗辐射装置来执行的。在这种近距离放射治疗方法中，前述近距离放射治疗辐射装置用于在人或动物体内在要进行治疗的组织附近发射辐射、特别是X射线辐射，从而照射组织。
示例性的近距离放射治疗辐射装置包括能够产生高能量粒子束的粒子束系统。粒子束被引导通过长度为几厘米的管(该管是近距离放射治疗辐射装置的一部分)，并且被引导到布置在该管的端部处的X射线材料。粒子束与X射线材料之间的相互作用导致该X射线材料产生以供照射组织的X射线辐射。
为了将由位于管的端部处的X射线材料产生的X射线辐射施加到身体的内部，将管引入到体内。为此，该管被可放置到近距离放射治疗辐射装置上的刚性施用器包围，所述施用器首先代表无菌屏障，其次对近距离放射治疗辐射装置的管进行保护。
通常在切除肿瘤之后通过这种近距离放射治疗辐射装置进行照射。由于切除，手术后在体内、在肿瘤先前所处位置出现了空腔。空腔的形状和尺寸因情况而异，并且基本上由所去除的肿瘤的形状和尺寸决定。为了进行高效照射，有利地是所采用的施用器的形状和尺寸对应于空腔的形状和尺寸。
由于空腔位于身体的内部并且因此从外部不能看见或不够明显，因而在实践中难以确定合适的施用器。通常，通过反复尝试来确定合适的施用器。
发明内容
因此，本发明的目的是对选择用于近距离放射治疗照射装置的施用器的过程进行改进，该近距离放射治疗照射装置用于对包围空腔的物体进行照射。
通过根据下文所述的一种近距离放射治疗设备和一种近距离放射治疗方法来实现该目的。
特别地，通过一种近距离放射治疗设备来实现该目的，该近距离放射治疗设备包括：杆状的主元件，该主元件的形状限定了纵向方向；装配到该主元件上的第一固持器；装配到该主元件上的第二固持器；至少一个柔性侧部元件，该至少一个柔性侧部元件在该第一固持器与该第二固持器之间延伸，并且该至少一个柔性侧部元件以如下方式与该第一固持器和该第二固持器连接：沿相对于该纵向方向以正交方式定向的横向方向进行测量，该第一固持器相对于该第二固持器的相对位置的改变引起该主元件与该至少一个侧部元件之间的距离改变；以及测量设备，该测量设备被配置为基于该第一固持器相对于该第二固持器的相对位置的至少一个坐标来指定测量值，所述测量值表示由该距离决定的量。
在不失普遍性的前提下，以下假设近距离放射治疗设备包括多个侧部元件。这仅用于更简单的描述。然而，近距离放射治疗设备仅需要至少一个侧部元件。
第一固持器装配到主元件上。第一固持器可以用固定的或可移动的方式装配到主元件上。如果第一固持器固定地装配到主元件上，则第一固持器不能相对于主元件移动。如果第一固持器以可移动的方式装配到主元件上，则第一固持器可以相对于主元件移动，例如沿纵向方向移位或绕纵向方向旋转。可以提供另一个及其他运动自由度。
第二固持器以可移动的方式装配到主元件上。这意味着第二固持器可以相对于主元件移动，例如沿纵向方向移位或绕纵向方向旋转。可以提供另一个及其他运动自由度。
第一固持器和该第二固持器以如下方式装配到主元件上：第一固持器和第二固持器可根据至少一个运动自由度相对于彼此移动。举例来说，第一固持器和第二固持器以如下方式装配到主元件上：第一固持器和第二固持器可以沿纵向方向相对于彼此移动。举例来说，这是借助于将第一固持器固定地装配到主元件上、同时将第二固持器装配到主元件上以便可沿纵向方向移位来实现的。因此，第二固持器的位置是可沿纵向方向变化的。同样，第一固持器与第二固持器之间沿纵向方向的距离是可变的。
第一固持器、第二固持器和侧部元件以如下方式在功能上互连、更具体地是机械性互连：第一固持器相对于第二引起主元件与侧部元件之间的距离改变和/或侧部元件之间的距离改变。因此，改变第一固持器相对于第二固持器的根据至少一个运动自由度的相对位置会引起在横向方向上测量的近距离放射治疗设备的宽度的改变。为了简化说明，第一固持器相对于第二固持器的相对位置也仅称为相对位置。因此，相对位置的改变可以引起所述距离和所述宽度的改变。
测量设备用于指定测量值，该测量值表示由距离决定的量。如果距离的改变引起量值的改变，则该量由距离决定。举例来说，测量值可以表示距离本身。然而，测量值也可以表示近距离放射治疗设备的所述宽度，因为近距离放射治疗设备的宽度是由距离决定的量。替代地，测量值可以表示由距离决定的体积量、面积量或长度量。举例来说，测量值表示由侧部元件近似的假想球体的体积、截面面积或直径。
测量设备指定由相对位置决定(即，基于相对位置)的至少一个坐标的测量值，相对位置的至少一个坐标的改变引起主元件与侧部元件之间的距离改变(即，主元件与侧部元件之间的距离由相对位置决定的至少一个坐标)。通过六个坐标来区分相对位置，具体地是位置的三个坐标和取向的三个坐标。所述相对位置的至少一个坐标被测量设备用作指定测量值的基础。所述相对位置的至少一个坐标可以是六个坐标中的任何选择，其中，主元件与侧部元件之间的距离由所选择的坐标中的至少一个决定。
举例来说，相对位置的至少一个坐标可以是第一固持器或第二固持器在纵向方向上的位置。替代地，相对位置的至少一个坐标可以是第一固持器与第二固持器之间沿纵向方向的距离。进一步替代地，相对位置的至少一个坐标可以是第一固持器与第二固持器之间绕纵向方向旋转的角度。
结合以下描述的近距离放射治疗方法，上述近距离放射治疗设备的适用性将变得清楚。该方法假定在物体中、特别是在人体或动物体内存在空腔，应通过辐射对其周围组织进行照射。
最初，使用近距离放射治疗设备来确定空腔的尺寸。为此，首先将近距离放射治疗设备引入到空腔中。为了将近距离放射治疗设备引入到空腔中，有利的是近距离放射治疗设备在横向方向上的宽度尽可能小。这可以借助于以如下方式调整相对位置来实现：使主元件与侧部元件之间的距离、或由其决定的近距离放射治疗设备的宽度最小化或至少减小。
一旦将近距离放射治疗设备布置在空腔中，就会以主元件与侧部元件之间的距离或近距离放射治疗设备的宽度增加的方式改变相对位置。以这种方式，改变相对位置，直至近距离放射治疗设备采用的宽度变大以便其对应于空腔的沿横向方向的宽度。在这种状态下，近距离放射治疗设备的宽度大约对应于空腔的宽度。因此，近距离放射治疗设备的宽度或主元件与侧部元件之间的距离是针对空腔尺寸的度量。
这种针对空腔尺寸的度量是通过由测量设备指定的测量值来表示的。因此，由测量设备指定的测量值可以表示空腔的尺寸。通过对测量值进行检测，可以确定空腔的尺寸。
在对测量值进行检测之后，可以用使近距离放射治疗设备的宽度最小化或至少减小的方式精确地重新改变相对位置。因此，近距离放射治疗设备可以容易地从空腔中移除。
为了紧随其后对包围空腔的组织进行照射，基于通过使用近距离放射治疗设备确定的空腔尺寸来选择合适的施用器。因此，将所选择的施用器施加到相应的近距离放射治疗辐射装置。现在将带有所选择的施用器的近距离放射治疗辐射装置引入到空腔中。随后进行照射。
这种方法的主要优点在于可以通过近距离放射治疗设备容易且快速地确定施用器的合适尺寸。因此，没有必要通过反复尝试或不精确的估计方法来确定施用器的适合尺寸。
附图说明
以下将参考附图来更详细地说明本发明的实施例。
图1A至图1C示出了针对不同相对位置的近距离放射治疗设备的示意图。
图2示出了另一近距离放射治疗设备的示意图。
图3A至图3C示意性地展示了使用图1A至图1C所示的近距离放射治疗设备的近距离放射治疗方法的步骤。
具体实施方式
以下参考图1A至图1C来描述示例性近距离放射治疗设备1。图1A至图1C示出了在由纵向方向L和横向方向Q跨越的平面内通过近距离放射治疗设备1的截面。横向方向Q相对于纵向方向L以正交方式定向。
近距离放射治疗设备1包括具有前端5和后端7的杆状的主元件3。纵向方向呈直线延伸穿过主元件3的前端5和后端7。举例来说，主元件3可以在平面内具有圆形或正方形的截面，其法线是纵向方向L。例如，沿纵向方向L，主元件3可以具有大约15cm至40cm的长度。沿横向方向Q，主元件3可以具有例如大约3mm至10mm的宽度。指定的数值仅用于指定合适的数量级。主元件3可以是硬的，即，非柔性的且不可延伸的。
近距离放射治疗设备1进一步包括装配到主元件3上的第一固持器9。在附图所示的示例中，第一固持器9固定地装配到主元件3的前端5上，因此第一固持器9不能相对于主元件3移动。举例来说，第一固持器9通过粘接或螺纹连接而与主元件3连接。
近距离放射治疗设备1进一步包括装配到主元件3上的第二固持器11。在附图所示的示例中，第二固持器11以可移动的方式装配在主元件3上。更确切地，第二固持器11可沿纵向方向L相对于主元件3移动，该方向在图中由双箭头13标记。举例来说，这可以借助于主元件3在形成于第二固持器11中的切口中穿过第二固持器11的方式来实现。在参考图1A至图1C进行说明的示例中，第二固持器11沿纵向方向L的位置表示相对位置的更普遍的教导。
近距离放射治疗设备1进一步包括两个侧部元件15。举例来说，侧部元件15是柔性但不可延伸的条或杆。侧部元件15各自在第一固持器9与第二固持器11之间延伸。侧部元件15布置在主元件3周围。侧部元件15中的每一个都与第一固持器9和第二固持器11连接。侧部元件15可以用任何期望的方式(例如通过互锁连接、粘接连接等)紧固到第一固持器9和第二固持器11。侧部元件15可以可调节地紧固到第一固持器9和/或第二固持器11，使得侧部元件15在第一固持器9与第二固持器11之间的长度是能够可变地调节的。侧部元件15可以用刚性或柔性的方式(例如，通过接头)与第一固持器9和/或第二固持器11连接。近距离放射治疗设备1可以包括两个以上这种类型的侧部元件15。
侧部元件15以如下方式与第一固持器9和第二固持器11附接：第二固持器11沿纵向方向L的位置的改变(表示根据一个运动自由度的相对位置改变的更普遍的教导)引起主元件3与侧部元件15之间沿横向方向Q的距离改变。
图1A示出了处于第一状态的近距离放射治疗设备1，其中第二固持器11沿纵向方向L相对远离第一固持器9。在第二固持器11沿纵向方向L的这种位置的情况下，主元件3与侧部元件15之间的距离具有数值d1。
图1B示出了处于第二状态的近距离放射治疗设备1。与图1A所示的第一状态相比，第二固持器11被布置为更靠近第一固持器9，这可以例如通过使第二固持器11沿纵向方向L在第一固持器9的方向上移动来实现。通过使第二固持器11朝向第一固持器9移动(对应于根据一个运动自由度的相对位置的改变)，在侧部元件15中产生应力，从而由于侧部元件15是柔性的且不可延伸的而导致侧部元件15变形。具体而言，侧部元件15从主元件3向外部弯曲，其结果是，在横向方向Q上进行测量，主元件3与侧部元件15之间的距离从数值d1(参见图1A)增加到数值d2(参见图1B)。因此，近距离放射治疗设备1的宽度(在横向方向Q上进行测量)也增加了。
图1C示出了处于第三状态的近距离放射治疗设备1。与图1B所示的第二状态相比，第二固持器11被布置为甚至更靠近第一固持器9，这可以例如通过使第二固持器11沿纵向方向L在第一固持器9的方向上移动来实现。因此，针对距主元件3的距离，侧部元件15具有甚至更大的数值d3。因此，近距离放射治疗设备1的宽度(在横向方向Q上进行测量)也再次增加。
近距离放射治疗设备1进一步包括测量设备17，该测量设备被配置为基于第二固持器11沿纵向方向L的位置来指定测量值w(表示相对位置的至少一个坐标的更普遍的教导)，该测量值表示由主元件3与侧部元件15之间的距离决定的量。
在图1A至图1C所示的示例中，测量设备17包括读取标记19和标尺21。读取标记19由第二固持器11的后端23形成。标尺21位于主元件3的表面上，并且例如由一行标记(例如，线)以及分配给标记的一行标签(例如，数字)组成。读取标记19在标尺21上方的位置由第二固持器11沿纵向方向L的位置决定。这意味着第二固持器11沿纵向方向L的位置改变导致读取标记19在标尺21上方的位置改变。读取标记19指定标尺21上的测量值。
图1A示出了处于第一状态的近距离放射治疗设备1。第一固持器9相对于第二固持器11的相对位置(在当前情况下由第二固持器11沿纵向方向L的位置表示)产生了侧部元件15与主元件3之间的距离d1。针对第二固持器11沿纵向方向L的这种位置，测量设备17指定了测量值w1，在图1A中其数值近似为2。测量值w1表示由距离d1决定的量。举例来说，测量值w1表示以厘米为单位的近距离放射治疗设备1沿横向方向Q的宽度。然而，测量值可以表示由侧部元件15与主元件3之间距离决定的任何期望的限定量(即，当距离的数值变化时其数值改变的任何量)。
图1B示出了处于第二状态的近距离放射治疗设备1，其中由于第二固持器11朝向第一固持器9移位而使第二固持器11沿纵向方向L的位置变动，其结果是，在横向方向Q上进行测量，侧部元件15与主元件3之间的距离具有数值d2，其大于数值d1。因此，测量设备17指定不同的测量值，特别是测量值w2，其数值近似为4。
图1C示出了处于第三状态的近距离放射治疗设备1，其中已经通过第二固持器11朝向第一固持器9进一步移位而使第二固持器11沿纵向方向L的位置再次变动。因此，侧向元件15与主元件3之间的距离(在横向方向Q上进行测量)也已经改变为数值d3，其大于数值d2。因此，测量设备17现在再次指定不同的测量值，具体地是测量值w3，其数值近似为6。
标尺的配置定义了测量值的含义。根据对测量值的含义的定义(例如作为近距离放射治疗设备1沿横向方向Q的宽度)，可以例如通过实验来确定标尺。
图2示出了另一近距离放射治疗设备101的示意图。近距离放射治疗设备101在很大程度上对应于以上参考图1A至图1C进行描述的近距离放射治疗设备1。图2的近距离放射治疗设备101与图1A至图1C的近距离放射治疗设备1之间的实质区别在于测量设备117的配置。测量设备117包括传感器设备119，该传感器设备被配置为测量第二固持器11沿纵向方向L的位置(表示相对位置的至少一个坐标的更普遍的教导)。本领域技术人员知道用于确定第二固持器11沿纵向方向L的位置的许多传感器设备。举例来说，可以通过利用干涉测量来测量第二固持器11与第一固持器9之间的距离来实现该位置。替代地，主元件3可以包括沿纵向方向定向的齿条，并且第二固持器11具有啮合在齿条中的小齿轮，其中对小齿轮的旋转位置进行测量并且基于此来确定第二固持器11的位置。
测量设备117进一步包括控制器121，该控制器被配置为基于通过传感器设备119确定的第二固持器11沿纵向方向L的位置来确定和输出测量值w。为了输出测量值w，测量设备117包括可以显示测量值w的显示器123。控制器121和显示器123被布置在主元件3的后端。
上述测量设备17和117仅是测量设备的可能配置的示例。
以下参考图3A至图3C来说明近距离放射治疗方法。
图3A示出了物体33内的空腔31的截面示意图。例如，物体33可以是人体或动物体。通过未在图3A至图3C中展示的孔，将近距离放射治疗设备1(表示本文所述的任何近距离放射治疗设备)引入到空腔31中。为了简化引入到空腔31中的过程，以使近距离放射治疗设备1的宽度尽可能地小的方式来设定相对位置，如图3A所展示的。
一旦将近距离放射治疗设备1引入到空腔31中，就使用近距离放射治疗设备1来确定空腔31的尺寸D。如图3B所展示的，为此以使侧部元件15到达空腔31的表面的方式来使相对位置变动。结果，侧部元件15近似于空腔31的尺寸。在此情况下，可以从标尺21读取的测量值(表示由测量设备指定的测量值的普遍教导)是对空腔31的尺寸D的度量。因此，可以使用近距离放射治疗设备1来确定空腔31的尺寸D。
然后，可以用图3A所示的情况(其中近距离放射治疗设备1的宽度最小)出现、并且可以将近距离放射治疗设备1通过孔(在此未展示)从空腔31中移除的方式使相对位置再次变动。
随后，可以使用近距离放射治疗辐射装置35在空腔31的区域中对物体33进行局部照射。图3C展示了这种近距离放射治疗辐射装置35。
在此示例中，近距离放射治疗辐射装置35包括主元件37和管39，在该管的端部布置有X射线材料41。可以在主元件37内产生高能粒子束，该高能粒子束通过管39被引导到X射线材料41，其结果是产生了X射线辐射。
为了产生预定辐射剖面并保护近距离放射治疗辐射装置35，在照射之前将施用器43放置在近距离放射治疗辐射设备35上。施用器43包围管39，并且具有施用器头45，在其前端例如具有球形的外形。施用器43通常由刚性材料制成，因此具有刚性的外形。因此，必须以适合空腔31的形状和尺寸的方式来选择施用器头45的形状和尺寸。由于已经预先使用近距离放射治疗设备1确定了空腔31的尺寸D，因此基于其可以容易地选择合适的施用器43。以此方式选择的施用器43可以随后被放置在近距离放射治疗辐射装置35上，并且可以与后者一起使用以对包围空腔31的物体33的区域进行照射。
上述的近距离放射治疗设备有助于简单地确定空腔的尺寸。结果，可以简化对合适的施用器的选择，并且可以避免不正确的选择。

Claims (11)

1.一种近距离放射治疗设备(1，101)，包括：
杆状的主元件(3)，该主元件的形状限定了纵向方向(L)；
装配到该主元件(3)上的第一固持器(9)；
装配到该主元件(3)上的第二固持器(11)；
至少一个柔性侧部元件(15)，该至少一个柔性侧部元件在该第一固持器(9)与该第二固持器(11)之间延伸，并且该至少一个柔性侧部元件以如下方式与该第一固持器(9)和该第二固持器(11)连接：沿相对于该纵向方向(L)以正交方式定向的横向方向(Q)进行测量，该第一固持器(9)相对于该第二固持器(11)的相对位置的改变引起该主元件(3)与该至少一个侧部元件(15)之间的距离(d)改变；以及
测量设备(17，117)，该测量设备被配置为基于该第一固持器(9)相对于该第二固持器(11)的相对位置的至少一个坐标来指定测量值(w)，所述测量值表示由该距离(d)决定的量。
2.根据权利要求1所述的近距离放射治疗设备(1)，其中，该测量设备(17)包括读取标记(19)和标尺(21)，其中，该读取标记(19)在该标尺(21)上的位置由该第一固持器(9)相对于该第二固持器(11)的相对位置的至少一个坐标决定，并且其中，该读取标记(19)在该标尺(21)上指定该测量值(w)。
3.根据权利要求1或2所述的近距离放射治疗设备(101)，其中，该测量设备(117)包括传感器设备(119)，该传感器设备被配置为测量该第一固持器(9)相对于该第二固持器(11)的相对位置的至少一个坐标；并且
其中，该测量设备(117)进一步包括控制器(121)，该控制器被配置为基于通过该传感器设备(119)确定的至少一个坐标来确定和输出该测量值(w)。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的近距离放射治疗设备(1，101)，其中，该测量值(w)表示基于该主元件(3)与该至少一个侧部元件(15)之间的距离(d)而改变的体积量、面积量或长度量。
5.根据权利要求1至4中任一项所述的近距离放射治疗设备(1，101)，其中，该测量值(w)表示由该至少一个侧部元件(15)近似的假想球体的体积、截面面积或直径。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的近距离放射治疗设备(1，101)，其中，该主元件(3)是硬的，和/或
其中，该至少一个侧部元件(15)是不可延伸的。
7.根据权利要求1至6中任一项所述的近距离放射治疗设备(1，101)，包括：在该第一固持器(9)与该第二固持器(11)之间延伸的多个柔性侧部元件(15)，其中，每个侧部元件(15)以如下方式与该第一固持器(9)和该第二固持器(11)连接：沿该横向方向(Q)进行测量，该第一固持器(9)相对于该第二固持器(11)的相对位置的改变引起该主元件(3)与该相应的侧部元件(15)之间的距离(d)改变。
8.根据权利要求7所述的近距离放射治疗设备(1，101)，其中，这些侧部元件(15)布置在该主元件(3)周围。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的近距离放射治疗设备(1，101)，其中，该第一固持器(9)固定地装配到该主元件(3)上，并且该第二固持器(11)能相对于该主元件(3)移动，特别是能沿该纵向方向(L)移位和/或绕该纵向方向(L)旋转。
10.一种近距离放射治疗方法，包括：
使用根据权利要求1至9中任一项所述的近距离放射治疗设备(1，101)来确定空腔(31)的尺寸(D)；
基于所确定的该空腔(31)的尺寸(D)来选择用于近距离放射治疗装置(35)的施用器(43)；
使用所选择的施用器(43)通过该近距离放射治疗辐射装置(35)来照射包围该空腔的物体(3)。
11.根据权利要求10所述的近距离放射治疗方法，其中，该施用器(43)具有刚性外形。
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