CN1161168C - 辐射设备中调节辐射的系统和方法 - Google Patents

Abstract

在一种辐射发送设备中，特别是在一种辐射治疗设备(2)中，经由辐射束(1)投射于目的物(13)的实际辐射量予以调节以匹配目的物上的辐照域(13)。颚板(250、252、254、256)设置在辐射源与目的物之间以形成开口(110)。照域分割成几部分，并对每一部分计算楔修正值和/或单值函数。楔修正值和/或单调函数用以把辐射投向照域中的每一部分。颚板(250、252、254、256)和辐射剂量在治疗每一部分期间予以控制。

Description

辐射设备中调节辐射的系统和方法

技术领域

本发明涉及一种辐射设备，特别是一种在辐射治疗设备中调节对目的物所作辐射的系统与方法。

背景技术

辐射设备目前已被公知和公用，例如用作治疗病人的辐射治疗设备。辐射治疗设备中通常包括在治疗过程中可绕水平转动轴线转动的支架。用于产生治疗用的高能辐射束的线性加速器位于支架中。这种高能辐射束可以是电子辐射束或光子(X射线)束。在医疗过程中射束指向躺在支架旋转等角中心上的病人身上的某个区域。

为了对目的物上所受的辐射加以控制，在辐射源和目的物之间的辐射束路径上通常设有例如是板装置和/或准直仪等辐射束屏蔽装置。板装置的一种实例是一组可以用来为辐射束限定开口的四块颚板。辐射束屏蔽装置在目的物上限定出一个照域，使处方规定量的辐射被投射于其上。

投射于目的物上的辐射可以分开成基本分量和散射分量。基本分量辐射是由从辐射源发出的起始或原始光子所形成，而散射分量辐射是由板装置本身散射出来的光子造成的。因为基本辐射中附加了增加的板/准直器散射，所以辐射束的辐射量在自由空间中也增加了。换句话说，即照域上的某点在受到直接辐射(即基本分量)的同时也受到从板装置上散射的辐射的照射。对于一个基准照域(如10×10cm²)，在空气中的带有散射的辐射输出与不含散射时的辐射输出之比通常称为“输出因数”或“准直器散射因数”。输出因数的概念与定义在现有技术中最被广泛了解的。

这样，由于存在这些散射的光子，使得投向目的物表面的剂量受到板装置开口尺寸也即照域的尺寸的影响。这就意味着在同一点上例如是投在目的物上的辐射束中心处所受的照射会因为板装置开度的大小而变化。在板装置的开口较小时在同一点上所受的累积剂量要比开口较大时在同一点上所受的累积剂量小。

经常地在辐射束径迹上置放专用的滤器或吸收块以调节辐射束的等剂量分布。最常使用的滤器是楔形滤器。这是一种楔形的吸收块，它横跨辐射束来造成其强度的渐减，使等剂量曲线相对于它们的正常位置得以改变。这种楔形滤器通常用致密的材料来制造，例如铅、钢或其它吸收性材料。

采用楔形滤器减低了辐射机构的辐射输出，这种减少必须在治疗的计算中加以考虑。这种效应的特点被称作“楔因数”，其定义为在辐射束中轴线的目的物上一点处在有和没有楔置入射束的情况下剂量的比率。楔因数与材料、尺寸与楔角有关。楔，特别是楔因数，在Willams & Wilkins出版的Faiz M.Khan博士所著的《辐射治疗物理学》第234至238页中有所描述。

用这种辐射治疗设备进行的辐射由肿瘤医生处方规定并审核。但辐射设备的实际操作通常由治疗医生来执行。当治疗医生按肿瘤医生的处方规定来进行实际辐射治疗时，装置要被编程以进行具体的治疗。在编程疗法程序时，治疗医生必须考虑输出因数并必须根据板装置的开度来调节投射剂量以在目的物的表面上获得规定的照射输出。这种调节量可按已知的方法算出，但治疗医生通常不得不进行手算，故易于出错。在辐射治疗中，如出现计算错误可能导致剂量太低致使治疗无效，或剂量太高产生危险。如果出现大错(如点错小数点)，则会引起生命危险。

美国专利US.5148032公开了一种辐射治疗设备，其中目的物上的等剂量曲线借助于具有至少一块可在辐射期间加以控制的活动板的板装置和改变辐射期间辐射束辐射输出来加以调节，以得到在宽范围内变化的可能的等剂量曲线。楔形等剂量分布可以由例如在等速地移动一块板的同时变化辐射束辐射输出而获得。在这种辐射治疗设备中在辐射束路径上没有物理吸收块，而治疗医生必须考虑到这一点。

发明内容

所以需要有一种方法及相应的系统，以比现有技术更高的精度来调节对目的物的辐射，以确保实际辐射输出与所要求的辐射输出精确相等而不受所应用的楔的影响。

按照本发明，提供一种用于调节从辐射源投向目的物的辐射输出的方法，包括以下步骤：在目的物上限定辐照域；产生辐射束，具有可变的辐射输出和从辐射源到目的物的基本上无能量损失的辐射束路径；将辐照域分成多个部分，每个部分具有确定的参数；对多个部分的每个部分计算楔形修正值；限定辐射源与目的物之间的开口，该开口安置在所述部分中的一个部分的上方，该开口能够把辐射束限定于该一部分所确定的各个参数；以及使用楔修正值对每一部分作辐射治疗。

根据本发明的另一方面，提供一种用于调节投向目的物上辐照域的辐射输出的系统，包括：辐射源，用于产生辐射束，该辐射束具有可变的辐射输出；射束屏蔽装置，包括位于辐射源与目的物之间的开口，所述开口用于把输出的辐射束限定于预定的各个参数；剂量控制器，用于改变辐射源的辐射输出量；以及，处理装置，用于把辐射域分割为多个部分，每一部分具有确定的各个参数，而且用于对多个部分中的每一个计算楔修正值或单值函数，利用所述楔修正值或单值函数来对每一部分作辐射治疗。

根据本发明的又一方面，提供一种用于调节从辐射源投向目的物的辐射输出的方法，包括以下步骤：在目的物上限定辐照域；产生辐射束，具有可变的辐射输出和从辐射源到目的物的基本上无能量损失的辐射束路径；把照域分割为多个部分，该多个部分中的每一个具有确定的各个参数；对多个部分中的每一个计算各单值函数；限定辐射源与目的物之间的开口，该开口安置在各部分中的一个上面，此开口能够把辐射束限定于该一部分所确定的各个参数；改变辐射源的辐射输出；以及使用各单值函数以辐射治疗每一部分。

简要说，从辐射源投向目的物的辐射输出要予以调节。辐照域首先要予以限定。此辐照域位于目的物上。辐射束要予以生成。此辐射束具有可变的辐射输出和从辐射源到目的物的、基本上没有能量损失的射束路径。在辐射源与目的物之间要形成开口。此开口具有多个可供使用的参数并能够把辐射束限定于多个可供使用的参数中的任何一个上。此照域分割成带有确定参数的多个部分。对多个部分中的每一个计算出楔修正值。这些楔修正值随后用来以辐射治疗每一部分。

附图说明

图1是按照本发明构成的包括治疗控制台的辐射治疗设备的示意图；

图2是图1辐射治疗设备中的处理单元、控制单元和束产生系统部分的方框图；

图3显示了在辐射束路径上所设的由吸收块构成的常规楔状滤器的等剂量曲线；

图4显示了通过在辐射束路径上的板装置中的一块板的运动和变化辐射束的辐射输出而实现其中的楔状滤器功能的装置的等剂量曲线；

图5显示了常规补偿器所造成的辐射分布剂量；

图6表明辐射束的尺寸如何由各颚板予以限定；

图7表明病患平面上所需辐射型式的实例；

图8是用于不带补偿器获得所需辐射型式的过程流程图；

图9表明包括四部分的辐照域的二维视图；以及

图10表明可以使用各种任意的单值功能元件予以有效治疗的照域的二维实例。

具体实施方式

本发明在下文中主要参照一个用X射线来对患者进行局部照射并用至少一块可活动板或鄂板来限定从辐射源发出的辐射束的照域的系统来加以描述，本发明可以用来调整任何一种类型的能束，例如电子束(用于取代X射线)来照射任何目的物(不限于病人)，只要其射至照域的辐射能量可以检测或加以估算。

图1中所示的为一般方案的辐射治疗设备2，其中应用了按本发明的原理构成的板4、位于罩壳9内的控制单元和治疗装置100。辐射治疗设备2包括有一个可在治疗过程中绕一水平轴线8旋转的支架6。板4固定在支架6的伸出部上。为了产生治疗所需的高能辐射，在支架6内设置了线性加速器。从线性加速器与支架6发出的辐射束的轴线以标号10表示。电子、光子或任何其它可检测的辐射均可用于治疗。在治疗过程中辐射束对准目标体13的区域12(目标体例如可以是一个被治疗的病人，他躺在支架旋转等角中心上)。支架6的旋转轴线8、进行治疗的目的物区域的转动轴线14与辐射束轴线10都最好在等角区交叉。

病人被施照的区域如所熟知的被称作照域。板4基本上是辐射不能穿透的。这些板被置于辐射源和病人之间以限定照域，以使身体的一些部位(例如是健康组织)尽可能地少受或最好是完全不受照射。本发明的最佳实例中至少有一块板可以移动，使得照域上的辐射强度不一定均匀分布(在一部分区域上的照射剂量比另一部分区域上的大)。再之，支架也最好可以旋转以实现多种辐射束角度与辐射量分布而不必转动患者。这些特点对本发明都不是必需的：本发明也可以采用定照域设备(没有活动板)具有固定的照射率，或固定角度的辐射束(支架不能转动)。

辐射治疗设备2还带有中心治疗处理或控制单元100，它与辐射医疗设备2通常是分开的。辐射医疗设备2通常被安放在另外的房间里以使医生免受辐射。治疗单元100包括例如至少一台视频显示器或监视器70的输出装置以及例如是键盘19的输入装置。数据也可以通过例如是数据存储器的数据载体，或是校核并记录或是自动置位的系统102来输入，对此在下文中还要加以详述。治疗处理单元100在正常情况下由治疗医师来实际操作以控制由肿瘤医生规定的辐射治疗。借助于健盘19或其它的输入设备，治疗医生向治疗单元100的控制单元76输入限定病人所受照射的数据(例如为肿瘤医生所处方规定的)。程序也可以通过数据存储器等其它输入装置，通过数据传输或采用自动设定系统102来加以输入。在治疗过程之前或过程中在监视器70的屏幕上将会显示出各种数据。

在图2中更详细地显示出了辐射治疗设备2与治疗单元100的局部。在电子加速器20中产生出了电子束1。加束器20中包括有电子枪21、波导管22以及真空泡或导引磁铁23。一触发系统3将其产生的发射触发信号输往发射器5，后者根据上述发射触发信号产生发射器脉冲，并向加速器20中的电子枪21发送发射器脉冲以产生电子束1。电子束1被加速并由波导管22加以导引。为此目的设置一个高频源(HF)，该高频源向波导管22提供用于产生所需电磁场的射频(RF)信号。电子被从发射器5注入并由电子枪21发射，在波导管22中由所述电磁场加速，再从与电子枪21相对的另一端以电子束1的形式被射出。电子束1随之进入导引磁铁23，再被导引沿轴线10通过窗口7。电子束在穿过第一散射箔15后再穿过挡块50的通道51到达第二散射箔17。随后电子束穿过测量室60，在那里对其剂量加以确定。如果辐射束是X射线辐射束，则将散射箔改成一个靶和一平整的滤器。最终由设在辐射束1路径上的孔径板装置4来对受试体的照域进行确定。孔径板装置4包括两块板41与42。如上所述，这仅是本发明可采用的辐射束屏蔽装置的一个实例。本发明也可用其它的构成形式来运行，只要其中带有限定照域的孔径板装置就行。

板装置4包括有一对孔径板41与42以及与它们垂直的一对附加孔径板(未示出)。为了变化照域的尺寸，每一孔径板在驱动器43(图2中仅作用于板41)的作用下能相对于轴线10位移。驱动器43中包括与板41与42相联的电机并由电机控制单元加以控制。位置传感器44和45也分别与板41和42相联以检测它们的位置。这仅仅是这种系统的一个实例，本发明也可以用其它系统，只要有对照域加以限定的辐射束屏蔽装置，且有检测照域尺寸的检测装置。例如，各板可以用包含许多(比如60)辐射遮档叶片的准直仪予以代替。

电机控制单元40与剂量控制单元61相联，后者包括有一个剂量仪控制单元，并与中央处理器18相联，用于提供为达到给定的等剂量曲线的辐射束的设定值。辐射束的输出由测量室60进行测定。根据设定值与实际值之间的偏差，剂量控制单元61向触发系统3提供信号，它改变脉冲重复频率，以使设定值与辐射束输出实际值间的偏差减小。在这种辐射治疗设备中，被目的物13所吸收的剂量取决于用于对辐射束整形的滤器的类型。如果将用吸收材料制成的楔形滤器插入辐射束的路径中，则为向目的物13提供所需的剂量，预置的剂量必须按楔因数增加。

图3中示出了位于从辐射源17向目的物13发射的辐射束的路径中的常规的楔形滤器46的等剂量曲线。辐射束一方面由楔形滤器整形，而另一方面由孔径板41与42来整形。由于楔形滤器46的吸收性材料的影响，等剂量曲线在目的物13上的辐射束中心10处具有最大值Dmax，该值是当没有楔形滤器46时在目的物13表面上辐射束中心10中的一点上的最大值。在图示的实例中，Dmax约为72％。楔因数被定义为有和无楔形滤器时的剂量比，在这种情况下为0.72。

在本发明第一实施例中，模拟了楔形吸收体。图4中所示的是本发明的辐射治疗装置的等剂量曲线。作为在辐射束路径上所设楔形吸收体的替代物，滤器的功能由变化射束的辐射输出并同时移动至少板装置4中的一块板41而使其它的板保持静止的方式来实现。具有这种滤器装置的辐射治疗设备为专利US5148032所公开。虽然该美国专利叙述了移动任意一块板的可能性，在下面本发明中描述的内容只涉及移动一块板而另一块板仍保持静止。这仅是为了简单起见。本发明同样也可以采用多块活动板。

当图4中的板41对于板42以箭头A方向移动而同时辐射输出按所希望的楔角变化时，借助于调节板41的移动速度和/或相应件的作用，在目的物13表面上穿过射束中心的等剂量曲线的值Dmax＝100％。这样，借助于取代了楔形吸收体的楔功能建立起了等于“1”或100％的有效因数；也就是说，虽然仍保持着同样的相应的等剂量曲线的外形，而传送到该点的剂量是规定剂量的100％。这就意味着虽然建立了楔形等剂量曲线，但治疗医生在确定治疗方法时不必再考虑楔因数。

图2中所示为对于实现本发明是必要的治疗单元100的一些部分。治疗单元100包括其中含有治疗医生按肿瘤医生的指导所编程序的中央处理器18，使得辐射治疗设备可执行处方规定的辐射治疗。处方规定的辐射治疗通过键盘19输入。

中央处理器18一方面与例如是键盘的用于输入处方规定的辐射治疗辐射量的输入装置相联，另一方面与为控制触发系统3而产生所需的辐射值的剂量控制单元61相联。触发系统3即以对应的通常方式修改脉冲重复频率或其它参数。能对辐射输出加以变化的技能是公知的，如采用数字剂量仪系统则效果最佳，这是因为它可方便地由中央处理器18的数字输出来加以控制。

中央处理器18带有一个控制单元76，控制单元76控制程序的执行，并提供用于控制板装置4的开口的位置信号P和用于调节辐射源17出口处辐射输出的额定剂量信号D(对应于当采用现有技术方法时所要求的板位置，即不考虑输出因数补偿)。存储器77也被设在中央处理单元18内或与之相联以提供修正信号C，而处理单元根据位置感应器44、45输出的位置信号P用该修正信号C来调节辐射输出，以实现规定的恒定输出因数。

存储器的最佳设置方式是相对于每个板装置(照域面积)都存储对应的楔形修正信号C。这样存储器中就存入了一个楔形修正因数表。如果系统中的可动板不止一套，则该表就相应地成为多维的并可使用任意的已知的数据结构来加以排列，故楔形修正因数对于板位置的任意结合形式都是可以取得的。

控制单元76与存储器77分别向组合电路78提供额定剂量与楔形修正信号D与C，组合电路将这些量值组合起来产生设定信号S，设定信号S反过来又送往剂量控制单元61，剂量控制单元61对辐射输出进行调节。

组合电路78取决于楔形修正信号产生与存储的方式。如果楔形修正信号C以对设定的辐射输出进行加法补偿的方式被加以存储，则组合电路就是一个将楔形修正信号C加到额定剂量信号上的加法器。这是一个优选实施例，因为它最简单。但如果楔形修正因数是乘数，当辐射输出读出值为72％时，增量就需乘以约等于139％的修正信号。如存储的不是楔形修正信号C的实际值，则也可以存储对应于各种照域尺寸的楔形修正函数的参数。处理单元即利用存储器中所存的参数来对每个当前照域的大小对楔形修正函数进行求值，并产生(加法或乘法的)楔形修正信号本身。楔修正信号C，楔修正因数和楔修正函数可考虑共同作为楔修正值。

在对病人实施实际治疗前通过一个或多个校正过程对楔形修正信号加以确定。为确定相对楔形修正值需要在已知的基准板位置状态下对已知基准面进行照射，对该表面的辐射输出由通常的感应机构(未示出)读出并由其产生辐射输出信号，然后送往处理单元18。特别地要读出一个基准点(例如辐射束中心处)的辐射输出。基准表面不必位于病人所在的平面上，虽然在这个平面上通常可使校准容易进行并更加精确。

随后板移动至一个新的开口位置，再读出辐射输出并定出所需的调节量以建立该位置上的正确等剂量图形。这一过程连续地进行下去，直至对于基准面来说板运动的全范围内的修正值都被存储起来。如果可动板组多于一对，则对于板位置的每一种组合都要读出和存储修正值，组合的数目取决于所期望的或所要求的精度。

修正值表明辐射输出(例如剂量率)要改变多少(通过楔形修正信号)，使发出的剂量分布等于所要求的剂量分布，即所生成的等剂量图形对应于在辐射输出保持恒定并在辐射束路径上设有物理楔时它们将呈现的形状。在实际治疗过程中，对于每一板位置，处理单元都对辐射输出加以调整，使其对应于生成正确等剂量图形所要求的辐射输出。但因为并无实际的物理楔处于辐射路径上而在基准点上系统被校准为具100％的辐射输出，故治疗医生不需为调整楔因数而作任何计算。如果对楔形修正因数采用加法补偿，则读出辐射值与期望的辐射值之间的差会被加以存储。如果选用乘法补偿因数的方式，则所存储的是比率。另外任何已知的函数近似方法都可以用来生成所需的加法或乘法楔形修正因数的近似函数的参数。

辐射治疗的“疗程”可以并经常是具有多于一个照域的，并可以运行几个不同的周期。在一些情况下在一个疗程中可以采用例如几百个带不同楔的不同的(在一些情况下是固定的)连续照域，对具有复杂的几何形状或处方规定的剂量图形的照域进行正确的照射，以减轻病人的不适，或在如肿瘤缩小时对照域加以调整。故本发明也包括有选择校正和记录或“自动设定”系统102(见图2)以将参数存储及下置入照射系统(通过CPU18或直接进入存储器)，这些参数例如可以是治疗疗程中的不同的照域的几何参数和/或从先前的对各种形式的照域进行校验的过程中所取得的楔形修正因数的表。

在本发明的第二实施例中，模拟了一种补偿器(也称作补偿滤器)。常规的补偿器当照域具有复杂几何形态时有助于把辐射投向治疗域的轮廓，如上所述，辐射是以不同剂量透过照域而分布的(比如，见图3)。图5显示了由常规补偿器所造成的辐射分布剂量。支架200穿过常规补偿器210向目的物220提供辐射束202。脊髓222位于目的物220之中。由于脊髓的特性，希望把脊髓222从治疗域排除。如上所述，投射在不规则或倾斜表面上的辐射束会产生等剂量/辐射曲线的偏斜。在此实例中，补偿器210可吸收辐射，以致脊髓222不会受到辐射治疗。辐射剂量曲线230-234显示了照域为能得到治疗而不使脊髓222经受辐射。因而，当使用补偿器时，剂量分布可加以控制以精确地匹配治疗域，同时避开那些不应当被暴露于辐射的区域。

当使用常规补偿器时，当每一病人制作新的补偿器。比如，金属可以注入铣制的模具，或各正方板块(如1厘米×1厘米)可以叠放的带扎在一起，以制成金属补偿器。常规补偿器对每一病人也是改变的。通常，金属补偿器悬挂在第三附加槽孔内加速器的遮挡盘上。第三附加槽孔是最接近病人的槽孔，通常离开病人皮肤15至20厘米。补偿器在Faiz M.Khan的著作“辐射治疗物理学”第300-307页中有详细叙述，该书1994年由Williams &Wilkins书局出版，在此引入作为全面参考。

图6表明辐射束的尺寸如何由各颚板限定。在达到金属补偿器之前，辐射束通过由颚板250、252、254、256限定的区域240。这些颚板250、252、254、256类似于图1中的各板中，以致它们不能透过辐射。这些颚板250、252、254、256把射束限定为予定的矩形。然后射束在用于以辐射治疗目的物之前通过金属补偿器。此外，多叶片准直仪可以与颚板250、252、254、256一起使用。当使用准直仪时，准直仪里面的各叶片被定位以使它们限定辐射束来产生密切匹配目的物上辐照域的各个参数的型式。准直仪还可予以转动以更好地匹配照域的各个参数。不管使用颚板和/或多叶片准直仪，已限定的射束在达到病人之前通过补偿器。

图7表明病人平面上所需辐射型式的实例。在此实例中，脊髓已被避开，如未经辐射262治疗的区域260所示。因而，在辐射束由各颚板250、252、254、256限定为矩形之后，补偿器吸收辐射束之中的辐射，以致脊髓不受辐射治疗。在本发明的第二实施例中，获得了示于图7中不用补偿器的三维辐射剂量。做到这一点的办法是，首先把治疗域分割为几部分，然后对每一部分应用楔修正值(如第一实施例中所述)。如何使用楔修正值信号，它们可以或是加法补偿值或是乘子。

图8是用于不用补偿器而获得所需辐射型式的过程流程图。一种扩充软件程序用以获得所需的辐射型式。在步骤270处，N设定等于1。在步骤272处，辐射域被输入系统的控制单元。可以通过图1中键盘19这样的输入装置做到这一点。系统的控制单元可以是图1中治疗单元100的控制单元76。在步骤274处，软件程序计算出有效途径以把输入的照域分割成各单独部分。一些较小部分位于照域边沿附近和应当避免辐射的一些附近区域(比如脊髓)。这些较小部分可保证在这些重要区域之内更精确的辐射照射量。

在步骤276处，对每一单独部分获得楔修正值(详见第一实施例中所述)。在步骤278处，各颚板安放得覆盖部分N(N是第一部分)。在步骤280处，使用楔修正值，而各鄂板和辐射剂量在治疗部分N期间受到控制。在该最佳实施例中，辐射剂量确定于治疗部分的等角点处。为了更好的控制，可以转动支架6之中的辐射源(如图1所示)。当转动辐射源时，转动发生在各鄂板正在为治疗而作调整的时候；在辐射治疗期间不发生辐射源的转动。辐射治疗较多的详细说明在以上第一实施例之中。在步骤282处，软件程序检验是否所有各部分都已经过治疗。如果所有各部分还未都经过治疗，程序移至步骤284并执行计算N＝N+1。程序随后转向步骤278并对部分N(这次N是第二部分)安置各鄂板。在步骤280处，该部分N受到辐射治疗。这样继续到所有各部分受到治疗为止，而程序终结在步骤286处。

图9表明包括四部分的辐射域的二维视图。部分290、292、294、296分别包括不同的监测单元，50mu、45mu、40mu、40mu。各监测单元是从线性加速器的内部标定确定出来的。如上第一实施例中所述，各鄂板(或板)可以以不变的速度移动，而辐射剂量率可以予以变化以提供所需的各监测单元和获得所需的楔效应。在第一种配置中，部分290、292、294和296作为四个单独部分全部得到治疗。这些部分的每一个具有相应的楔修正信号和/或相应的楔修正函数。这些数值可以计算出来，或者可以从基于特定部分尺寸的表格中提取出来。在第二种配置中，部分290、292、294、296的底面部分298作为第一部分或第一层辐射治疗，而随后部分290、292、294、296的各顶部区域各自作为一单独部分(总共5部分)予以治疗。在此配置中，照域中可能最大的正方块首先受到治疗，而随后余下的区域分割成多个部分用各独立楔函数作单独治疗。因而，各层和各部分可以被采用以治疗非一致形状的照域。该第二配置可以加快治疗进程。

在第二实施例的另一配置中，除了金属补偿器之外，多叶片准直仪也可采用本发明的扩充软件予以模拟。多叶片准直仪是通过把治疗域分割成各较小部分而予以模拟的。因而，辐射型式可不用多叶片准直仪而匹配照域的形状。

在本发明的另一实施例中，可变的辐射剂量率与不变的颚板速度一起应用以产生任意的单值函数。图10表明可以采用任意的单值函数有效治疗的照域的二维实例。在此实例中，照域划分成1英寸宽的带条300、302、304和306。每一带条300、302、304和306随后单独作辐射治疗。通过改变辐射剂量率，可获得非一般形状的各带条。因而，带条300、302、304和306均可得到有效治疗，即使它们不是楔形的。为了治疗这些非一般形状的带条，通过软件程序实施各种复杂的计算。应用这些计算确定颚板(或准直仪中各板的)所需的移动和辐射剂量率所需的各种变动。

软件程序由计算作为位置的函数的剂量率开始；

$\mathrm{mu}\left(x\right)=\∫\frac{\mathrm{dmu}\left(x\right)}{\mathrm{dt}}\mathrm{dt}$

mu(x)是发送到照域中一点上的监测单元的数量。照域中该点的位置称作x。此位置限于一维(即准直仪或颚板沿之以不变速度V_i移动的一维)。mu(x)通常不以各函数项(即封闭的解析形式)描述。相反，mu(x)通常描述成一组离散数值{mu(X_i)，其中x_i是照域中第i点的位置}，覆盖照域的长度{比如，mu(1)＝5，mu(2)＝4，mu(3)＝3，mu(4)＝2}。mu(x)可以用V_i和mu(t)的时间导数表示，它是作为时间t函数的剂量率，在此时间内准直仪/颚板处于移动之中。

为了确定V_i和mu(t)的时间导数，采用下式

mu(x)＝mu_idle+mu_j(x)mu_idle是当颚板静止不动和照域完全受到辐照时每一点将接收的监测单元的数量。mu_j(x)是x点在颚板移动期间接收的监测单元的数量。对于mu_idle的剂量率是可供使用的最大剂量率。对于mu_j(x)的剂量率用下式描述：

${\mathrm{mu}}_j\left(x\right)={\∫}_{(x-\mathrm{xs})/\mathrm{vj}}^{(\mathrm{xf}-\mathrm{xs})/\mathrm{vj}}\left[\mathrm{time\; derivative\; of\; mu}\left(t\right)\right]\mathrm{dt}$

其中各积分限表示颚板正在移动时点x承受辐射的总的时间。x_s是静止颚板的位置，而x_f是移动颚板的最终位置。静止颚板的边沿平行于移动颚板的边沿。mu(t)的时间导数可以描述为以下多项式：

时间导数 $\mathrm{mu}\left(t\right)=\underset{N=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{a}_n{t}^n$

并作出积分以产生由下方式的mu_j(x)的理论多项表达式：

${\mathrm{mu}}_j\left(x\right)=\underset{N=0}{\overset{N}{\mathrm{\Σ}}}{a}_n/(n+1)({\left[\right]}^{n+1}-{\left[\right]}^{n+1})$

采用这些方程，可以找到一组多项式系数a_n和可以用来重新生成整组mu(x_i)值的速度V_j。这一点可以采用线性回归法予以完成，其中mu(x_i)的数据值(例如，{mu(1)＝5，mu(2)＝4，mu(3)＝3，mu(4)＝2})拟合于mu(x)的理论多项表达式。线性回归法是确定系数的公知方法。其他拟合方法也可以使用。例如，牛津出版社，1992年，由Vetterling、Press、Flannery和Teukolsky所著的“计算中的数值方法”(“Numerical Recipes in C”)一书叙述了各种各样的拟合方法。系数数量N应当等于在一组mu(x_i)之中数据点的数量。在{mu(1)＝5，mu(2)＝4，mu(3)＝3，mu(4)＝2}这一实例中，N＝4。一旦已知系数an，mu(t)的时间导数就被完全描述，而所需的剂量率(作为颚板移动时间的函数)和颚板速度就被获得。

Claims (25)

1.一种用于调节从辐射源投向目的物的辐射输出的方法，包括以下步骤：

在目的物上限定辐照域；

产生辐射束，具有可变的辐射输出和从辐射源到目的物的基本上无能量损失的辐射束路径；

其特征在于，

将辐照域分成多个部分，每个部分具有确定的参数；

对多个部分的每个部分计算楔形修正值；

限定辐射源与目的物之间的开口，该开口安置在所述部分中的一个部分的上方，该开口能够把辐射束限定于该一部分所确定的各个参数；以及

使用楔修正值对每一部分作辐射治疗。

2.如权利要求1所述的用于调节从辐射源投向目的物的辐射输出的方法，还包括改变辐射束的辐射输出的步骤。

3.如权利要求1所述的用于调节从辐射源投向目的物的辐射输出的方法，其中开口由至少一块颚板限定，该颚板能够遮档来自辐射源的辐射。

4.如权利要求1所述的用于调节从辐射源投向目的物的辐射输出的方法，还包括转动辐射源以改变辐射束的位置。

5.如权利要求1所述的用于调节从辐射源投向目的物的辐射输出的方法，还包括把楔修正值存储在存储器之中的步骤。

6.如权利要求1所述的用于调节从辐射源投向目的物的辐射输出的方法，借以模拟常规补偿器。

7.如权利要求1所述的用于调节从辐射源投向目的物的辐射输出的方法，其中开口由多叶片准直仪限定，此多叶片准直仪能够遮档来自辐射源的辐射。

8.如权利要求1所述的用于调节从辐射源投向目的物的辐射输出的方法，其中楔修正值包括楔修正信号，楔修正因数和楔修正函数之中的至少一个。

9.如权利要求1所述的用于调节从辐射源投向目的物的辐射输出的方法，其中楔修正值从一表格中获得数值，出自该表格的数值基于各部分所确定的各个参数。

10.如权利要求1所述的用于调节从辐射源投向目的物的辐射输出的方法，其中还包括计算有效途径以将目的物上的辐照域分成多个具有确定参数的部分的步骤。

11.如权利要求10所述的用于调节从辐射源投向目的物的辐射输出的方法，还包括确定在每一部分的等角点处的辐射剂量的步骤。

12.如权利要求10所述的用于调节从辐射源投向目的物的辐射输出的方法，还包括转动辐射源以改变辐射束的位置的步骤。

13.如权利要求10所述的用于调节从辐射源投向目的物的辐射输出的方法，其中开口由至少一块颚板限定，该颚板能够遮档来自辐射源的辐射。

14.一种用于调节投向目的物上辐照域的辐射输出的系统，包括：

辐射源，用于产生辐射束，该辐射束具有可变的辐射输出；

射束屏蔽装置，包括位于辐射源与目的物之间的开口，所述开口用于把输出的辐射束限定于预定的各个参数；

剂量控制器，用于改变辐射源的辐射输出量；以及

其特征在于，

处理装置，用于把辐射域分割为多个部分，每一部分具有确定的各个参数，而且用于对多个部分中的每一个计算楔修正值或单值函数，利用所述楔修正值或单值函数来对每一部分作辐射治疗。

15.如权利要求14所述的用于调节投向目的物上辐照域的辐射输出的系统，其中楔修正值用于以辐射治疗多个部分中的每一个。

16.如权利要求14所述的用于调节投向目的物上辐照域的辐射输出的系统，还包括位置控制器，用于改变辐射源的转动位置。

17.如权利要求15所述的用于调节投向目的物上辐照域的辐射输出的系统，还包括一存储器，用于存储楔修正值。

18.如权利要求14所述的用于调节投向目的物上辐照域的辐射输出的系统，其中射束屏蔽装置是一些颚板。

19.如权利要求15所述的用于调节投向目的物上辐照域的辐射输出的系统，其中楔修正值包括楔修正信号、楔修正因数和楔修正函数之中的至少一个。

20.如权利要求15所述的用于调节投向目的物上辐照域的辐射输出的系统，其中楔修正值从一表格中获得数值，出自该表格的该数值基于各部分所确定的各个参数。

21.如权利要求14所述的用于调节投向目的物上辐照域的辐射输出的系统，其中射束屏蔽装置是多叶片准直仪。

22.一种用于调节从辐射源投向目的物的辐射输出的方法，包括以下步骤：

在目的物上限定辐照域；

产生辐射束，具有可变的辐射输出和从辐射源到目的物的基本上无能量损失的辐射束路径；

其特征在于，

把照域分割为多个部分，该多个部分中的每一个具有确定的各个参数；

对多个部分中的每一个计算各单值函数；

限定辐射源与目的物之间的开口，该开口安置在各部分中的一个上面，此开口能够把辐射束限定于该一部分所确定的各个参数；

改变辐射源的辐射输出；以及

使用各单值函数以辐射治疗每一部分。

23.如权利要求22所述的用于调节从辐射源投向目的物的辐射输出的方法，其中开口由至少一块颚板限定，该颚板能够遮档来自辐射源的辐射。

24.如权利要求22所述的用于调节从辐射源投向目的物的辐射输出的方法，借以模拟常规补偿器。

25.如权利要求22所述的用于调节从辐射源投向目的物的辐射输出的方法，其中开口由多叶片准直仪限定，该多叶片准直仪能够遮档辐射源的辐射。

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