CN1160134C - X(γ)射线调强治疗装置 - Google Patents
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Abstract
一种X(γ)射线调强治疗装置，它包括内、外两个环形机架，放射源及其准直器系统，以及射野和剂量监测装置共装于内环形机架上，内环形机架装于外环形机架上，其特征在于该装置采用三个放射源，所述的在内环形机架上的三个放射源彼此成120°平面交角，内环形机架可绕外环形机架旋转±30°角，内、外环形机架一起绕其纵轴倾斜±30°角，形成空间聚焦，提供1～27个0×0～40cm×40cm范围的任意形状的不规则射野。
Description
技术领域
本发明涉及肿瘤放射治疗中使用的X(γ)射线调强治疗装置。
背景技术
放射治疗是肿瘤治疗的三大主要手段之一，约有65～70％的癌症患者不同程度地要接受放射治疗。适形放射治疗(Conformal RadiationTherapy)是一种新的放射治疗技术，可使高剂量区的剂量分布形状与肿瘤的形状在三维方向上一致，有效地将放射线剂量集中到肿瘤区内，使周围正常组织的剂量减至最低，对肿瘤病变实施“手术”式的照射。
要实现三维适形，照射野及射野输出必须满足下述条件：
①在照射野方向上，射野的形状必须与肿瘤病变的投影形状一致，避免对正常组织的直接照射；
②射野内诸点的剂量率必须调整，使得各射野在肿瘤区内及表面得到均匀的剂量。
满足第一个条件的称为经典适形，两个条件同时满足的称为调强适形(Intensity-Modulated Radiation Therapy——IMRT)。调强适形放射治疗(IMRT)将成为21世纪肿瘤放射治疗的主流技术。
适形放射治疗不仅可将放射线的剂量集中到病变范围、保护周围正常组织，而且可以改变传统的放射治疗分次模式，增大分次剂量而缩短肿瘤治疗的周期。
参见图1，现行最常用的放射治疗装置为等中心旋转型单一钴-60γ线源或加速器X线源，采用平面聚焦，如多野平面交角或射野旋转照射，照射野较大。
现有的X(γ)线立体定向放射治疗(俗称X(γ)-刀)采用多个小野空间集束分次大剂量照射。参见附图1，X-刀是在等中心型加速器上附加三级准直器，利用治疗床的转角和治疗机架的旋转，实现小野多弧非共面旋转聚焦。参见附图2，瑞典Elektaγ-刀和中国OURγ-刀分别采用201个钴-60源静态空间聚焦和30个钴-60源动态旋转聚焦。由于射野数较多，射野很小，在等中心处γ-刀、X-刀的射野的最大直径分别为18mm和50mm。由于多个小野空间集束，可对病变实施单次或分次大剂量照射，并在颅内和头颈部及体部肿瘤中取得了很好的疗效。但是这种治疗技术当肿瘤的体积较大时，必须使用较大射野，此时X(γ)-刀的射野聚焦能力随射野的扩大而减弱，极大地限制了用X(γ)-刀技术治疗大体积的肿瘤。
现有技术中的单放射源等中心型钴-60治疗机和医用加速器，虽可以利用治疗床的转角配合治疗机架的旋转，实现非共面射野聚焦照射，但不足之处是：
①治疗摆位比较困难，而且易出差错；
②较难实施照射中射野形状和剂量的监测；
③治疗计划设计较困难；
④治疗时间较长；
⑤不具备放射生物学功能，即不能利用剂量率因子和时间、剂量分次因子。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种新一代的治疗装置，即X(γ)射线调强治疗装置，它应该既具有现代单源等中心型治疗机的调强和治疗大体积肿瘤的功能，又能保持X(γ)-刀空间聚焦的特点，并能成为放射治疗临床充分发挥剂量率因子和时间剂量分次因子的放射生物学工具。
为了完成本发明的目的，本发明特别采用一种X(γ)射线调强治疗装置，它包括内、外两个环形机架，放射源及其准直器系统，以及射野和剂量监测装置共装于内环形机架上，内环形机架装于外环形机架上，其特征在于该装置采用三个放射源，所述的在内环形机架上的三个放射源彼此成120°平面交角，内环形机架可绕外环形机架旋转±30°角，内、外环形机架一起绕其纵轴倾斜±30°角，形成空间聚焦，提供1～27个0×0～40cm×40cm范围的任意形状的不规则射野。
所述的X(γ)射线调强治疗装置的放射源为钴-60γ线源或≥6MV-X射线源。其准直器系统由一级准直器、治疗准直器组成，治疗准直器Y方向为一对独立准直器，X方向为多叶准直器。这种多叶准直器可以采用常规多叶准直器，也可以采用调强多叶准直器。
另外，安装在内环形机架上的每个放射源的对侧，装有三组彼此独立的用于射野和剂量监测的探头矩阵，每个探头对应于一个调强单元射野，监测射野形状和患者接收的剂量。
本发明的X(γ)线调强放疗装置的优点是：
1、本装置既保留了X(γ)线立体定向治疗系统多野空间聚焦的特点，又保留了常规放射治疗机大野治疗的优点，对大体积肿瘤可实施X(γ)-刀式照射。
2、理论证明，当射野间交角在100°～120°间照射肿瘤时，无并发症的肿瘤控制概率最大。本装置采用三个放射源(三个射野)平面120°交角，充分地发挥了这一优势。
3、本装置可提供多达9组每组3个交叉射野共27个非共面射野照射，根本上避免了因对穿射野照射造成的正常组织的过多损伤。
4、本装置采用多野同时调强，照射时间大大缩短，不论采用多少个射野照射，每次治疗只需要对病人摆位一次，可以得到与常规治疗单野照射一样的治疗负荷。这是X(γ)-刀治疗和常规治疗所不能比拟的。
5、本装置可提供9组每组3个交叉射野，除去其中的3组外，其余6组彼此构成非共面射野。它将给放疗临床提供优化时间剂量分次照射的工具。因6组3个交叉射野均聚焦于肿瘤(靶区)，若6组轮流照射，利用调强技术，会使肿瘤每次都得到高剂量的均匀照射，而肿瘤周围的正常组织和重要器官每隔6次才轮到一次照射，有效地减低了正常组织的辐射损伤。
6、本装置在每个放射源的对侧，装有独立的探头矩阵，可同时监测射野的形状、位置以及射野内的患者的剂量分布。
从以下的描述中可看到，该装置从根本上解决了困扰放疗界一个世纪的杀死肿瘤要快、正常组织需要更长时间修复其损伤的基本矛盾。就此意义上说，该装置不仅是最新一代的物理调强治疗机，更是新一代的生物治疗机。
附图说明
附图简要说明：
附图1为现有常用的以直线加速器为基础的X射线立体定向治疗多弧度非共面旋转的说明图。
附图2为Elektaγ-刀和OURγ-刀装置示意图。
附图3为本发明调强治疗装置的示意图。
附图4为本发明调强治疗装置横截面图。
附图5为本发明调强治疗装置在横截面内旋转±30°角的示意图。
附图6为本发明调强治疗装置在横截面内倾斜±30°角的示意图。
以下将结合附图和实施例进一步非限定性地描述本发明。
具体实施方式
实施例1
参见附图4，一种X(γ)射线调强治疗装置，采用三个放射源(1，2，3)(三个射野)120°平面交角立体聚焦(即平面聚焦和纵、横断面旋转空间聚焦)技术，它可以根据患者治疗的需要，提供1～27个0×0～40cm×40cm范围的任意形状的不规则射野(参见附图3)。该装置为三个放射源(6MV-X线源或者钴-60γ线源)配置三组彼此独立的准直器系统，每组准直器系统由一级准直器(4)、治疗准直器(5)组成。治疗准直器(5)Y方向为一对独立准直器，X方向为一组多叶准直器进行调强。在放射源的对侧，装有三组彼此独立的由半导体探头组成的探头矩阵(6)，每个探头对应于一个调强单元射野(5mm×5mm，或10mm×10mm)，监测射野形状和患者的剂量。
参见附图4，整个治疗装置分为内环形机架(7)、外环形机架(8)，放射源及其准直器系统以及射野和剂量监测装置共装于内环形机架上，内环形机架装于外环形机架上。
参见附图3、附图5和附图6，内环形机架可绕外环形机架旋转±30°角，而内、外环形机架一起绕其纵轴倾斜±30°角。
每个钴-60源采用110cGy/min(5000居里)，等中心(即焦点)处的瞬间剂量率可达330cGy/min(15000居里)，达到几乎与加速器6MV-X线一样的输出剂量率。另外，也可以采用加速器6MV-X线源，单源剂量率为250cGy/min，到等中心处剂量率高达750cGy/min。若在一次照射中27个射野同时照射，对10CM深的肿瘤来说，靶区剂量率为1500～1800cGy/min(钴-60)；4000～4700cGy/min(6MV-X)，而周围正常组织受到的最高剂量率≤110cGy/min(钴-60)；≤250cGy/min(6MV-X)。因剂量率的不同取得的治疗增益系数可达≥14(钴-60)；≥16(6MV-X)。
实验例1
对食管癌患者，每周5次、1日1次，每组3交叉野轮照，共24次，肿瘤单次剂量为300cGy，总剂量为72Gy，每野肿瘤深度均为10cm，钴-60γ线10cm×10cm射野，PDD＝57％，每野处方剂量为Dm＝175cGy，即正常组织最大剂量为175cGy，每周照射不到一次，总疗程只受到4次照射，因时间剂量因子的改进取得的治疗增益比为：
由于卷入射野中的正常组织的剂量均小于最大剂量175cGy，实际取得的治疗增益比远大于14。
综上所述，本发明的X(γ)射线调强治疗装置具有独特的放射生物学特点。
Claims (5)
1.一种射线调强治疗装置，该射线为X或γ射线，它包括内、外两个环形机架，放射源及其准直器系统，以及射野和剂量监测装置共装于内环形机架上，内环形机架装于外环形机架上，其特征在于：该治疗装置采用三个放射源，所述的在内环形机架上的三个放射源彼此成120°平面交角，内环形机架可绕外环形机架旋转±30°角，内、外环形机架一起绕其纵轴倾斜±30°角，形成空间聚焦，提供1-27个0×0～40×40cm范围的任意形状的不规则射野。
2.根据权利要求1所示的射线调强治疗装置，其特征在于：所述的放射源为钴-60γ线源或≥6MV-X射线源。
3.根据权利要求1或2所示的射线调强治疗装置，其特征在于：所述准直器系统由一级准直器、治疗准直器组成，治疗准直器Y方向为一对独立准直器，X方向为多叶准直器。
4.根据权利要求3所示的射线调强治疗装置，其特征在于：所述的多叶准直器采用常规多叶准直器，或采用调强多叶准直器。
5.根据权利要求1所示的射线调强治疗装置，其特征在于：所述射野和剂量监测装置为三组彼此独立的的探头矩阵，其安装在内环形机架上的每个放射源的对侧，每个探头对应于一个调强单元射野，监测射野形状和患者接收的剂量。
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