SE519888C2

SE519888C2 - Integrated high-resolution multilayer collimator system that provides improved conformal radiation therapy with minimal leakage

Info

Publication number: SE519888C2
Application number: SE9903583A
Authority: SE
Inventors: Mark Wofford; Francisco Hernandez-Guerra; Joseph S Saba; Todd Steinberg
Original assignee: Siemens Medical Solutions
Priority date: 1998-10-06
Filing date: 1999-10-05
Publication date: 2003-04-22
Also published as: JP2000107303A; SE9903583D0; JP4225655B2; SE9903583L

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase resolution and to reduce the leakage of radiation by dividing a curative dose into segments, moving a beam relative to the radiotherapy in parallel during the irradiation of the curative dose, and adjusting a multileave collimator to obtain the outline of an object. SOLUTION: In a radiotherapeutic device 2 where a mutlileave collimator(MLC) 4 and a controller in a casing 9 are used together with a treatment processing device 100, the MLC 4 is mounted on a projecting part of a gantry 6 rotatable about a horizontal rotary shaft 8, and a linear accelerator for generating high energy radiation necessary for the treatment is arranged on the gantry 6. The proceedings are executed while dividing a system into a planning stage and a treatment stage, a curative port dose is divided into segments, a field is moved in parallel with a beam during each segment, and a leaf position is adjusted by the MLC 4 to keep the outline of a tumor.

Description

25 30 35 »i 519 sas L.. .- 2 strålningsblockerande kollimatorblad verkar i stället för motsatta fasta bländarblock. Varje blad i varje motsatt grupp kan förflyttas i längdriktningen mot eller bort fràn strålens mittaxel och sålunda definiera en önskad form genom vilken strålknippet skall passera. 25 30 35 »i 519 sas L .. .- 2 radiation-blocking collimator blades act instead of opposite fixed aperture blocks. Each blade in each opposite group can be moved longitudinally toward or away from the center axis of the beam, thus defining a desired shape through which the beam is to pass.

En förbättring av flerbladskollimatorgreppet beskrivs i USA- patentet nr 5,591,983, utfärdat på Yao 7 januari 1997. I Yaos patent utformas en flerskiktad flerbladskollimator med första och andra skikt bestående av en mångfald långsträckta strål- ningsblockerande blad. Bladen i varje skikt är arrangerade intill varandra så att två motstående rader av angränsande inrättade blad bildas och är rörliga i en längdriktning som antingen kan vara i huvudsak tvärs mot eller också i samma riktning som knippet. Skikten är anordnade ovanpå varandra i strålens riktning och förskjutna i en sidoriktning så att ut- rymmen mellan närliggande blad hos de första och andra skik- ten inrättas över respektive under bladen hos de respektive första och andra skikten. Arrangemanget av' blad. möjliggör minskning av problemen med strålningsläckage mellan blad hos inte en flerbladskollimator. Emellertid ger arrangemanget lika god upplösning som önskas för att möjliggöra noggrannare blockinrättning för att skapa en blockvolym som svarar mot en tumörs form.An improvement in the multi-blade collimator grip is described in U.S. Patent No. 5,591,983, issued to Yao on January 7, 1997. In the Yao patent, a multilayer multi-blade collimator having first and second layers consisting of a plurality of elongate radiation blocking blades is formed. The blades in each layer are arranged next to each other so that two opposite rows of adjacent aligned blades are formed and are movable in a longitudinal direction which can either be substantially transverse to or also in the same direction as the bundle. The layers are arranged on top of each other in the direction of the beam and offset in a lateral direction so that the spaces between adjacent blades of the first and second layers are arranged above and below the blades of the respective first and second layers. The arrangement of 'leaves. enables the reduction of problems with radiation leakage between blades in a non-multi-blade collimator. However, the arrangement provides as good a resolution as desired to enable more accurate block alignment to create a block volume corresponding to the shape of a tumor.

(MCLS) geringsblock i många konforma behandlingar idag. Emellertid Flerbladskollimatorer används för att ersätta blyle- finns det fortfarande ett antal behandlingsfall som kräver användning av block, eftersom konform formning inte kan upp- nås adekvat vid användning av en MLC. Detta är fallet pga. den så kallade ”trappstegseffekten” som uppträder vid fält- kanter som inte är vinkelräta mot bladkanterna. Ett vàgformat dosmönster vid kanten av en strålad volym erhålls när bladen är avtrappade för att skapa en oregelbunden form. Denna för- delning är oacceptabel för fältkanter som befinner sig intill 10 15 20 25 30 35 519 888 3 kritiska strukturer eller när anslutning till tillkommande fält planeras.(MCLS) miter blocks in many conformal treatments today. However, multi-blade collimators are used to replace lead- there are still a number of treatment cases that require the use of blocks, as conformal shaping cannot be adequately achieved using an MLC. This is the case due to the so-called “step effect” that occurs at field edges that are not perpendicular to the leaf edges. A wave-shaped dose pattern at the edge of a radiated volume is obtained when the leaves are stepped to create an irregular shape. This distribution is unacceptable for field edges that are adjacent to critical structures or when connection to additional fields is planned.

Det finns lösningar på hur detta problem med vàgformat dos- För det första skulle block kunna fortsätta att definiera formen. För mönster vid en avtrappad MLC-kant skall hanteras. det andra skulle kollimatorn kunna roteras för att inrätta bladen vinkelrätt mot den aktuella fältkanten. Slutligen kan en mikroflerbladskollimator användas som har mindre blad, så- som 0,5 cm bredd.There are solutions to how this problem with waveform dosage- First, blocks could continue to define the shape. For patterns at a stepped MLC edge must be handled. second, the collimator could be rotated to align the blades perpendicular to the actual field edge. Finally, a microfloor collimator can be used that has smaller blades, such as 0.5 cm wide.

Nedan följer fördelarna och nackdelarna hos var och en av dessa lösningar. 1. Blylegeringsblock Fördelar: - Väl definierade kanter omkring målet och kritiska strukturer - Bästa halvskugge-resultat Nackdelar: - Alla desamma nackdelar som hos blocket gentemot MLC- argument - Bildande av block - Komma in i utrymmet mellan varje fält - 5%-läckage - Kostsamt 2. Rotering av kollimator Fördelar: - Kollimatorn kan roteras för att inrätta bladen vin- kelrätt mot den kritiska fältkanten Nackdelar: - Denna teknik är endast genomförbar onl MLC-systemet kan rotera oberoende av varje sekundärt bländarsy~ stem, vilket resulterar i ny mekanisk komplexitet . - < . .- ,. k.. 10 15 20 25 30 35 519 888 4 - Denna teknik kan förflytta det vàgformade mönstret till andra positioner längs fältkanten. 3. Mikroflerbladskollimator Fördelar: - Samma fördelar jämfört med en blocklösning - Bättre definition av fältkant än den ursprungliga ”trappstegsformade” MLC-formen Nackdelar: - Mest läckage av alla lösningar - Allvarliga mekaniska och tillförlitlighetsspörsmål - Designproblem att integrera den i kollimatorhuvudet - Kan endast hantera mindre fält - Kan inte ha dubbelfokuserade blad - svag halvskugga - Tillverkbarhetsspörsmàl - Mycket kostsam Vad som behövs är sålunda ett system och ett förfarande för användning av ett arrangemang av en flerskiktat flerbladskol- limator vilket förbättrar upplösningen och reducerar läckaget vid strålleverans. Föreliggande uppfinning satisfierar ett sådant behov.Below are the advantages and disadvantages of each of these solutions. 1. Lead alloy blocks Advantages: - Well-defined edges around the target and critical structures - Best half-shadow results Disadvantages: - All the same disadvantages as in the block against MLC arguments - Formation of blocks - Entering the space between each field - 5% leakage - Costly 2. Collimator Rotation Advantages: - The collimator can be rotated to align the blades perpendicular to the critical field edge Disadvantages: - This technique is only feasible and the MLC system can rotate independently of each secondary aperture system, resulting in new mechanical complexity. - <. .-,. k .. 10 15 20 25 30 35 519 888 4 - This technique can move the wavy pattern to other positions along the field edge. 3. Micro-blade collimator Advantages: - Same advantages over a block solution - Better field edge definition than the original "step-shaped" MLC shape Disadvantages: - Most leakage of all solutions - Serious mechanical and reliability issues - Design problems Can integrate it into the collimator head only - smaller fields - Can not have double-focused blades - weak half-shadow - Manufacturability issues - Very expensive What is needed is thus a system and a method for using an arrangement of a multi-layered multi-blade collimator, which improves the resolution and reduces leakage during beam delivery. The present invention satisfies such a need.

SAMMANFATTNING AV UPPFINNINGEN Förfarande och anordning enligt föreliggande uppfinning an- vänder den existerande maskinvaran och uppdelar behandlings- portdosen i segment. För varje segment förflyttas fältet re- lativt strålen, och bladpositionerna inställs för att hålla fast vid tumörens kontur. Genom att den ovan angivna metoden är integrerad med ett nmskinsystem tillhandahålls noggrann konform stràlterapi under minimerad läckning. Genom denna uppfinning kan dessutom högre dostakter ges utan att behand- lingstiden väsentligt påverkas. 1 . » . =. 10 15 20 25 30 35 519 888 5 Sålunda ger en anordning och ett förfarande enligt uppfin- ningen bättre definierade kanter omkring målet och kritiska (CMLC). klarhet som kända MLC. Man får samma maximala fältstorlek som vid en känd MLC. förfarande enligt uppfinningen läckaget mellan bladen och mi- ytor, än en känd flerbladskollimator Det ger samma Slutligen minimerar en anordning och ett nimerar därför läckaget till patienten.SUMMARY OF THE INVENTION The method and apparatus of the present invention utilize the existing hardware and divide the treatment port dose into segments. For each segment, the field is relatively displaced by the beam, and the blade positions are set to adhere to the contour of the tumor. Because the above method is integrated with a nmskinsystem, accurate conformal radiation therapy is provided with minimized leakage. In addition, this invention provides higher dose rates without significantly affecting the treatment time. 1. ». =. Thus, a device and method according to the invention provides better defined edges around the target and critical (CMLC). clarity as known MLC. You get the same maximum field size as with a known MLC. method according to the invention the leakage between the blades and surfaces, than a known multi-blade collimator It provides the same Finally, a device minimizes and one therefore minimizes the leakage to the patient.

KORT BESKRIVNING AV RITNINGARNA Fig.l återger en strålbehandlingsapparat.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 shows a radiation treatment apparatus.

Fig.2 visar en del av en illustrativ strålbehandlingsapparat.Fig. 2 shows a part of an illustrative radiation treatment apparatus.

Fig.3 återger ett blockschema för ett system av behandling av en patient.Fig. 3 shows a block diagram of a system of treatment of a patient.

Fig.4 visar ett flödesschema för ett HDI+MLC-system i över- ensstämmelse med uppfinningen i denna utföringsform.Fig. 4 shows a flow chart of an HDI + MLC system in accordance with the invention in this embodiment.

Fig.5 illustrerar parametrarna och borden vilka kan användas för att bestämma den inkrementala bordrörelsen när en anord- ning och ett förfarande enligt uppfinningen används.Fig. 5 illustrates the parameters and tables which can be used to determine the incremental table movement when a device and a method according to the invention are used.

Fig.6 återger en Dialog i vilken en del av pelvis skall be- handlas.Fig. 6 shows a Dialog in which a part of the pelvis is to be treated.

Fig.7 återger en Dialog med fält som skapas omkring en kropp, (dvs. en tumör).Fig.7 shows a Dialog with fields created around a body, (ie a tumor).

Fig.8 återger en andra dialog där tre nya fält skapas.Fig. 8 shows a second dialog where three new fields are created.

DETALJERAD BESKRIVNING AV UPPFINNINGEN Definitioner: automatisk sekvens: Processen för automatisk nerladdning av en grupp fält eller segment från V&R för att reglera linjär- acceleratorn i sekvens, utan ingripande av användaren. kontrollkonsol: Gränssnittet och reglerorganet för den digi- tala mevatronen. Kontrollkonsolen har gränssnitt mot V&R via DMIP.DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Definitions: automatic sequence: The process of automatically downloading a group of fields or segments from V&R to regulate the linear accelerator in sequence, without user intervention. control console: The interface and control body for the digital mevatron. The control console has an interface to V&R via DMIP.

. . « . .I 10 15 20 25 30 35 519 888 6 dubbelexponering: Exponering av en enstaka film två gånger för samma stràlknippe: en gång med ett blockerat fält och en gång med ett öppet fält. En dubbelexponering ger referens för den lilla behandlingens fält inom ett större öppet fält för att förenkla användarens möjlighet att verifiera fältläget och storleken genom att använda anatomiska referenser som är synliga i det öppna fältet. dynamisk konform terapi: Processen att ge dynamiska fält där geometrin för fälten har definierats så att strålningen nära överensstämmer med tumören och skonar omgivande normala väv- nader. dynamiskt fält: Ett behandlingsfält definierat med rörliga parametrar såsom bladpositioner och gantryvinkel när strålen är påslagen. Kan definieras av segment eller reglerpunkter där rörelse i segmentet (mellan reglerpunkter) kan definieras på ett stegvis linjärt sätt som en funktion av MU. dynamisk bladrörelse: bladrörelse när strålen verkar.. . «. .I 10 15 20 25 30 35 519 888 6 double exposure: Exposure of a single film twice to the same beam: once with a blocked field and once with an open field. A double exposure provides reference for the small treatment field within a larger open field to simplify the user's ability to verify the field position and size using anatomical references visible in the open field. dynamic conformal therapy: The process of providing dynamic fields where the geometry of the fields has been defined so that the radiation closely matches the tumor and spares the surrounding normal tissues. dynamic field: A treatment field defined with moving parameters such as blade positions and gantry angle when the beam is turned on. Can be defined by segments or control points where movement in the segment (between control points) can be defined in a stepwise linear manner as a function of MU. dynamic leaf movement: leaf movement when the beam acts.

EPID: Electronic Portal Imaging Device, d.v.s. elektronisk apparat för portbild. fält: alla maskiner, kringutrustning, bord, och behandlings- rumsinformation som behövs för att beskriva status vid en gi- ven tidpunkt. fältgrupp: En godtyckligt gruppindelande mekanism som används för att inbördes relatera flera fält. Denna relation är van- ligtvis baserad på önskan att autosekvensiera dem tillsam- ITlâHS .EPID: Electronic Portal Imaging Device, i.e. electronic device for door image. field: all machines, peripherals, tables, and treatment room information needed to describe the status at a given time. field group: An arbitrary grouping mechanism used to relate several fields to each other. This relationship is usually based on the desire to auto-sequence them together ITlâHS.

HDI: Att skapa högupplösta MLC-fält genom att använda en MLC, High density intensity, d.v.s. högupplösande intensitet. mjukvarualgoritmer och automatisk bordrörelse. . . , . , n 10 15 20 25 30 35 519 888 Intensity Map: Mapping av intensiteten. En 3D-återgivning av önskad eller levererad strålningsintensitetsfördelning från en viss port (öppning). intensitetsmodulering: Processen att skapa, modifiera och förflytta strålen omkring ett mål för att maximera dosen vid målet och minimera dosen för alla normala strukturer.HDI: Creating High Resolution MLC Fields Using an MLC, High Density Intensity, i.e. high resolution intensity. software algorithms and automatic table movement. . . ,. , n 10 15 20 25 30 35 519 888 Intensity Map: Intensity mapping. A 3D representation of the desired or delivered radiation intensity distribution from a specific port (aperture). intensity modulation: The process of creating, modifying and moving the beam around a target to maximize the dose at the target and minimize the dose for all normal structures.

LANTIS: Local Area Network Therapy Information System MLC: Multileaf Collimator, d.v.s. flerbladskollimator.LANTIS: Local Area Network Therapy Information System MLC: Multileaf Collimator, i.e. multi-leaf collimator.

(MU): strålning på en linjär accelerator. Monitorenheter är relate- montitorenheter Enheten för mätning för lämnandet av rade till att dosera via en algebraisk formel med användning av doskoefficienter. port: används för att beskriva ingångsporten för en extern strålbehandling. Ett underset av information innehållet i ett fält. portfilm: En filmbild som erhålls vid linjäracceleratorn ska- pad från utgångsdosstrålningen från patienten. portbild: Samla in en bild från den strålning som utgår från en patient, antingen på film eller som en elektronisk bild. reglermjukvara: Mjukvara som används för att reglera bladens position i flerbladskollimatorn. segment: Ett avsnitt av ett behandlingsfält. Multipla segment för att fält eller ett komplext dynamiskt fält. Segment är sekvensie- rade tillsammans för att bilda ett fält. används vanligtvis skapa ett intensitetsmodulerat 10 15 20 25 530 35 *519 888 8 statiskt fält: Ett definierat behandlingsfält eller -segment utan rörliga parametrar såsom blad eller gantryvinklar. Sta- tiska segment kan levereras för att skapa ett intensitetsmo- dulerat fält. step-and-shoot: En metod för intensitetsmodulering av seri- ellt levererade statiska fält. behandlingsregistrering: Registrering över vad som är levere- rat till patienten på den linjära acceleratorn. Inkluderar alla maskininställningar och parametrar.(MU): radiation on a linear accelerator. Monitor units are relative monitor units The unit of measurement for leaving rows to dose via an algebraic formula using dose coefficients. port: used to describe the input port for an external radiation treatment. A subset of information contained in a field. gate film: A film image obtained at the linear accelerator created from the initial dose radiation from the patient. Port image: Collect an image from the radiation emanating from a patient, either on film or as an electronic image. control software: Software used to control the position of the blades in the multi-blade collimator. segment: A section of a treatment field. Multiple segments for that field or a complex dynamic field. Segments are sequenced together to form a field. is usually used to create an intensity modulated static field: A defined treatment field or segment without moving parameters such as blades or gantry angles. Static segments can be delivered to create an intensity-modulated field. step-and-shoot: A method for intensity modulation of serially delivered static fields. treatment registration: Registration of what is delivered to the patient on the linear accelerator. Includes all machine settings and parameters.

V&R: snittet mot linjäracceleratorn för nerladdning av fält, som "Verify and Record" (verifiera och registrera), gräns- verifierar fälten före leverans och registrera de levererade fältens parametrar.V&R: the intersection with the linear accelerator for downloading fields, such as "Verify and Record", verifies the fields before delivery and registers the parameters of the delivered fields.

Föreliggande uppfinning avser modulering av strålningsleve- rans för att uppnå bättre upplösning och reglering. Följande beskrivning är gjord för att göra det möjligt för fackmannen att använda uppfinningen och lämnas i form av en patentansö- kan och dess krav. Olika modifieringar av den föredragna ut- föringsformen är lätt uppenbara för fackmannen och de gene- riska principerna i denna kan tillämpas på andra utförings- former. I det följande beskrivs uppfinningen med primär hän- visning till ett system för att lämna röntgenstrålning till ett fält hos en patient. och för att begränsa fältet genom att använda åtminstone ett rörligt blad i stràlens bana från strålkällan. Detta görs medelst exempel. Sålunda är inte den- na uppfinning avsedd att begränsas till den utföringsform som visas utan skall förstås som den bredaste ram som är överens- stämmande med principerna och dragen beskrivna här.The present invention relates to modulation of radiation delivery to achieve better resolution and control. The following description is made to enable those skilled in the art to use the invention and is filed in the form of a patent application and its claims. Various modifications of the preferred embodiment will be readily apparent to those skilled in the art, and the generic principles therein may be applied to other embodiments. In the following, the invention is described with primary reference to a system for delivering X-rays to a field of a patient. and to limit the field by using at least one movable blade in the path of the beam from the beam source. This is done by way of example. Thus, this invention is not intended to be limited to the embodiment shown, but is to be understood as the broadest framework consistent with the principles and features described herein.

Fig.l återger en strålbehandlingsapparat 2 av vanlig utform- (MLC) reglerenhet i en fast installation 9 tillsammans med en be- ning, vilken utnyttjar en flerbladskollimator 4 och en 10 15 20 25 30 35 519 ass 9 handlingsprocessorenheten 100 utformad i enlighet med denna uppfinning. Stràlbehandlingsapparaten 2 innefattar en gantry 6 som kan svängas omkring en horisontal rotationsaxel 8 under loppet av terapeutisk behandling. MLC 4 är fastsatt vid en förlängning av gantryn 6. För att generera den högef- fektstrålning som krävs för terapin är en linjäraccelerator placerad i gantryn 6. Axeln för det strâlknippe som emitteras från linjäracceleratorn och gantryn 6 är betecknad med 10.Fig. 1 shows a beam processing apparatus 2 of ordinary design (MLC) control unit in a fixed installation 9 together with a leg, which utilizes a multi-blade collimator 4 and an action processor unit 100 designed in accordance therewith. invention. The radiation treatment apparatus 2 comprises a gantry 6 which can be pivoted about a horizontal axis of rotation 8 during the course of therapeutic treatment. MLC 4 is attached to an extension of gantry 6. To generate the high power radiation required for the therapy, a linear accelerator is placed in gantry 6. The axis of the beam emitted from the linear accelerator and gantry 6 is denoted by 10.

Elektroner, fotoner eller varje annan påvisbar strålning kan användas för terapin.Electrons, photons or any other detectable radiation can be used for therapy.

Under behandlingen riktas stràlen in mot ett område 12 hos ett objekt 13, ligger vid isocentret för gantryrotationen. t.ex. en patient som skall behandlas och som Rotationsaxeln 8 för gantryn 6, rotationsaxeln 14 för behandlingsbordet 16 och strålaxeln 10 korsas alla med fördel i isocentret. Konstruk- tionen av en sådan stràlbehandlingsapparat är beskriven gene- rellt i en broschyr ”Digital Systems for Radiation Oncology”, Siemens Medical Laboratories, Inc. A91004-M2630-B358-01-4AOO, September 1991.During the treatment, the beam is directed towards an area 12 of an object 13, located at the isocenter of the gantry rotation. for example a patient to be treated and which the axis of rotation 8 of the gantry 6, the axis of rotation 14 of the treatment table 16 and the beam axis 10 are all advantageously crossed in the isocenter. The design of such a radiation treatment apparatus is generally described in a brochure entitled "Digital Systems for Radiation Oncology", Siemens Medical Laboratories, Inc. A91004-M2630-B358-01-4AOO, September 1991.

Fig.2 visar en del av en illustrativ strålbehandlingsapparat 2 och delar av behandlingsprocessenheten 100 mer i detalj. En elektronstråle 1 genereras i en elektronaccelerator 20. Acce- leratorn 20 innefattar en elektronkanon 21, en vågledare 22 och en evakuerad envelopp eller styrmagnet 23. Ett utlös- ningssystem 3 genererar injektorutlösningssignaler och skick- ar dem till injektorn 5. Baserad på dessa injektorutlösnings- signaler genererar injektorn 5 injektorpulser som matas till elektronkanonen 21 i acceleratorn 20 för generering av elek- Elektronstrålen 1 accelereras och styrs av (HF) vilken lämnar radiofrekvenssignaler tronstrålen 1. vågledaren 22. För detta ändamål är en högfrekvenskälla (icke visad) anordnad, (RF) till vågledaren 22. Elektronerna som insprutas av injektorn 5 för generering av ett elektromagnetiskt fält som skickas och emitteras av elektronkanonen 21 accelereras av detta 10 15 20 25 30 35 519 888 10 elektromagnetiska fält i vågledaren 22 och kommer ut vid den motsatt elektronkanonen 21 belägna änden som elektronstråle 1. Elektronstrålen 1 kommer därefter in i en styrmagnet 23 och styrs därifrån genom ett fönster 7 längs axeln 10. Efter att ha passerat genom, en första spridningsfolie 15 löper strålen genom en kanal 51 hos ett avskärmningsblock 50 och möter en andra spridningsfolie 17. Därefter sänds strålen ge- nom en mätkammare 60, i vilken dosen fastställs. Om sprid- ningsfolierna ersätts med ett mål är strålningsknippet en röntgenstråle. Slutligen innefattar MLC 4 en mångfald blad 41 och 42. Naturligtvis är detta bara ett exempel på ett arran- gemang av strålbländare som kan användas i uppfinningen. Upp- finningen är lämplig även i andra arrangemang såsom inses av fackmannen.Fig. 2 shows a part of an illustrative radiation treatment apparatus 2 and parts of the treatment process unit 100 in more detail. An electron beam 1 is generated in an electron accelerator 20. The accelerator 20 comprises an electron gun 21, a waveguide 22 and an evacuated envelope or control magnet 23. A tripping system 3 generates injector tripping signals and sends them to the injector 5. Based on these injector tripping signals, the injector 5 generates injector pulses which are fed to the electron gun 21 in the accelerator 20 for generating the electron beam 1. ) to the waveguide 22. The electrons injected by the injector 5 to generate an electromagnetic field sent and emitted by the electron gun 21 are accelerated by this electromagnetic field in the waveguide 22 and exit at the opposite electron gun 21 located end as electron beam 1. The electron beam 1 then enters a control magnet 23 and guided therefrom through a window 7 along the axis 10. After passing through, a first spreading foil 15, the jet passes through a channel 51 of a shielding block 50 and meets a second spreading foil 17. Thereafter, the jet is transmitted through a measuring chamber 60, in which the dose determined. If the scattering foils are replaced with a target, the radiation beam is an X-ray. Finally, MLC 4 comprises a plurality of blades 41 and 42. Of course, this is only an example of an arrangement of jet mixers that can be used in the invention. The invention is also suitable in other arrangements as will be appreciated by those skilled in the art.

MLO 4 innefattar en mångfald blad 41 och 42 och ett extra par öppningsplåtar (icke visade) som är inrättade vinkelrätt mot mångfalden blad 41 och 42 för att förändra stràlningsfältet, varvid mångfalden blad kan förflyttas rela- storleken av tivt axeln 10 medelst en drivenhet 43 som är angiven i fig.2 endast avseende blad 41. Drivenheten 43 innefattar en elekt- risk motor som är kopplad med bladen 41 och 42 och som styrs av en nwtorregulator 40. Lägessensorer 44 och 45 är också kopplade till bladen 41 resp. 42 för avkänning av deras lä- gen.MLO 4 includes a plurality of blades 41 and 42 and an additional pair of aperture plates (not shown) arranged perpendicular to the plurality of blades 41 and 42 to change the radiation field, whereby the plurality of blades can be moved relative to the axis 10 by means of a drive unit 43 which is indicated in Fig. 2 only with respect to blade 41. The drive unit 43 comprises an electric motor which is connected to the blades 41 and 42 and which is controlled by a motor controller 40. Position sensors 44 and 45 are also connected to the blades 41 and 42, respectively. 42 for sensing their positions.

Den area hos en patient som bestrålas är känd som fältet. Så- som är väl känt är bladen 4 huvudsakligen ogenomträngliga för den emitterade strålningen. De är anordnade mellan strål- ningskällan och patienten för att begränsa fältet. Areor hos kroppen, t.ex. friska vävnader, är därför utsatta för så lite strålning som möjligt och föredraget ingen alls. Med fördel behöver, med åtminstone ett av bladen rörligt, fördelningen av strålning över fältet inte vara likformig (en region kan ges en högre dos än en annan); vidare tillåts, med gantry som kan roteras, olika stràlvinklar och strålningsfördelningar ., »m 10 15 20 25 30 35 518 888 ll utan att patienten behöver förflyttas. Den centrala behand- lingsprocessorenheten 100 (fig.1) är vanligtvis placerad skild från strålbehandlingsapparaten 2 i. ett annat rum för att skydda terapeuten från strålning. Behandlingsprocessoren- heten 100 innefattar ett utorgan, såsom åtminstone en visuell displayenhet eller monitor 70, och ett inorgan, såsom ett tangentbord 19, varvid dock data även kan införas via databä- rare, såsom dataminnesorgan. Behandlingsprocessorenheten 100 drivs på typiskt sätt av terapeuten som utdelar den faktiska leveransen av stràlningsbehandling som föreskrivits av en on- kolog. Genom att använda tangentbordet 19 eller annat inorgan inför terapeuten i behandlingsprocessorenhetens 100 kontroll- enhet 76 de data som definierar den strålning som skall leve- reras till patienten, t.ex. enligt ordinationen av onkologen.The area of a patient being irradiated is known as the field. As is well known, the blades 4 are substantially impermeable to the emitted radiation. They are arranged between the radiation source and the patient to limit the field. Areas of the body, e.g. healthy tissues, are therefore exposed to as little radiation as possible and preferably none at all. Advantageously, with at least one of the leaves moving, the distribution of radiation over the field need not be uniform (one region may be given a higher dose than another); furthermore, with rotatable gantry, different beam angles and radiation distributions are allowed, without having to move the patient. The central treatment processor unit 100 (Fig. 1) is usually located separate from the radiation treatment apparatus 2 in another room to protect the therapist from radiation. The processing processor unit 100 comprises an output means, such as at least one visual display unit or monitor 70, and an input means, such as a keyboard 19, wherein, however, data can also be entered via data carriers, such as data memory means. The treatment processor unit 100 is typically operated by the therapist who delivers the actual delivery of radiation treatment prescribed by an oncologist. By using the keyboard 19 or other device, the therapist in the control unit 76 of the treatment processor unit 100 introduces the data defining the radiation to be delivered to the patient, e.g. according to the prescription of the oncologist.

Programmet kan även införas via annat inorgan, såsom datamin- ' På monitorns 70 skärm kan nesorgan, medelst dataöverföring. olika data visas före och under behandlingen.The program can also be entered via other input means, such as data transmitters. different data are displayed before and during treatment.

Den centrala processorenheten 18, som ingår i behandlingspro- cessorenheten 100, är ansluten med ett inorgan, t.ex. tan- gentbord 19, ningsbehandling och med en dosreglerenhet 61 som genererar för införande av föreskriven leverans av strål- det önskade värdet av strålning för det reglerande utlös- ningssystemet 3. Utlösningssystemet 3 anpassar på. lämpligt sätt pulsfrekvensen eller andra parametrar för att ändra strålningsutmatningen. Ett digitalt doseringssystem är speci- ellt fördelaktigt för att enklare reglera den digitala utmat- ningen från den centrala processorenheten 18. Den centrala processorenheten 18 innefattar lämpligen en. reglerenhet 76 för att reglera utförandet av behandlingsprogrammet i före- ning med minne 77 och en kombinationskrets 78 som lämpligen mottager signaler från reglerenheten 76 och minnet 77.The central processor unit 18, which is included in the processing processor unit 100, is connected to an input means, e.g. keyboard 19, treatment and with a dose control unit 61 which generates for introducing the prescribed delivery of the radiation the desired value of radiation for the regulating trigger system 3. The trigger system 3 adapts to. appropriately set the pulse rate or other parameters to change the radiation output. A digital dosing system is particularly advantageous for more easily controlling the digital output from the central processor unit 18. The central processor unit 18 suitably comprises one. control unit 76 for controlling the execution of the treatment program in conjunction with memory 77 and a combination circuit 78 which suitably receives signals from the control unit 76 and the memory 77.

För att hantera de problem som är förbundna med blylegerings- block och kända MLC-system är ett MLC-system med högupplösan- de intensitet anordnad, vilket tillåter ökade doseringar med 10 15 20 25 30 35 519 888 12 förbättrad oformlig strålterapi. Dessuton1 ger en anordning och ett förfarande i överensstämmelse med föreliggande upp- finning minimalt läckage. Fig.3 återger ett blockschema för ett system 300 för behandling av en patient. Systemet 300 är uppdelat i två faser, nämligen en planeringsfas 302 och en behandlingsfas 304.To deal with the problems associated with lead alloy blocks and known MLC systems, a high resolution intensity MLC system is provided, which allows increased dosages with improved informal radiation therapy. In addition, a device and method in accordance with the present invention provides minimal leakage. Fig. 3 shows a block diagram of a system 300 for treating a patient. The system 300 is divided into two phases, namely a planning phase 302 and a processing phase 304.

Planeringsfasen 30 innefattar en databas 302 som mottager be- strål- (LANTIS) Behandlingsplaneringssystemet 306 är i regel ett mycket handlingsfält från behandlingsplaneringssystemet 306, formaren 308 och lokalt datanät för terapisystem 310. sofistikerat system som används av en läkare eller liknande för att ge viss information om ett särskilt sätt att behandla en tumör eller liknande. En av funktionerna hos behandlings- planeringssystemet 306 skall vara att ordna en förflyttning av bordet liksom information om läget för bladen på fler- bladskollimatorn.The planning phase 30 includes a database 302 that receives irradiation (LANTIS). about a particular way of treating a tumor or the like. One of the functions of the treatment planning system 306 should be to arrange a movement of the table as well as information about the position of the blades on the multi-blade collimator.

Strålformaren 308 och LANTIS 310 ger på liknande sätt fältin- formation till databasen 302 för att ge informationer avseen- Reglermjukvara 312 och LANTIS 310 utnyttjas för att ge segment till och erhålla de bord- och bladposition. information frán, databasen 302 avseende regleringen av flerbladskollima- torn liksom inrättningen av bordet 320 tillsammans med re- Re- glermjukvaran 311 i behandlingsfasen 304 erhåller och ger in- gleringen av linjäracceleratorn hos behandlingssystemet. formation till kontrollkonsolen 314. Kontrollkonsolen regle- rar i sin tur linjäracceleratorn 316, MLC 318 och bordet 320.The beamformer 308 and LANTIS 310 similarly provide field information to the database 302 to provide information regarding Control software 312 and LANTIS 310 are used to provide segments to and obtain the table and blade positions. information from, the database 302 regarding the control of the multi-blade collimator as well as the arrangement of the table 320 together with the control software 311 in the processing phase 304 receives and provides the control of the linear accelerator of the processing system. formation to the control console 314. The control console in turn regulates the linear accelerator 316, MLC 318 and the table 320.

Sålunda kan föreliggande uppfinning användas i planerings- eller behandlingsfasen liksom i behandlingssystemet för att ge den lämpliga strålterapin.Thus, the present invention can be used in the planning or treatment phase as well as in the treatment system to provide the appropriate radiation therapy.

För att beskriva tillämpningen av föreliggande uppfinning mera i detalj hänvisas nu till fig. 4.To describe the application of the present invention in more detail, reference is now made to Fig. 4.

MLC-system med högupplösande intensitet (HDI) 10 15 20 25 30 35 519 888 13 Fig.4 är ett flödesschema för ett HDI+MLC-system i enlighet med denna uppfinning i denna utföringsform. Först uppdelas behandlingsportdosen i segment, via steg 402. Därefter för- flyttas den med strålterapin förbundna stràlen mellan behand- Slutligen inställs bladpo- lingsavgränsningar, via steg 404. sitionerna hos MLC för att hålla fast vid formen, 406. via steg I en utföringsform gäller att om en port behandlas med ett MLC-blad av standardbredd l cm och fältet var uppdelat i två, så skulle vart och ett av de två fälten behandlas med hälften av dosen. Mellan fälten ett och två kan en translation av fältet med 5 mm inträffa och bladpositionerna skulle då änd- ras för att hålla fast vid den korrekta portformen. Genom att ge ett konformt fält med detta sätt erhålles en 5 mm upplös- ning för stràlkanten och det ursprungliga läckaget reduceras med hälften.High Resolution Intensity (HDI) MLC System Fig. 4 is a flow chart of an HDI + MLC system in accordance with this invention in this embodiment. First, the treatment port dose is divided into segments, via step 402. Thereafter, the beam associated with the radiation therapy is moved between the treatment. that if a port was treated with an MLC sheet of standard width 1 cm and the field was divided into two, then each of the two fields would be treated with half the dose. Between fields one and two, a translation of the field with 5 mm can occur and the blade positions would then be changed to stick to the correct door shape. By providing a conformal field in this way, a 5 mm resolution for the beam edge is obtained and the original leakage is reduced by half.

HDI+MLC-systemet möjliggör en mera konform gestalt än de ur- sprungliga MLC-bladen med 1 cm bredd. Denna translation av fältet och återinrättning av bladen kan uppnås genom en auto- skulle vara minimal jämfört med en behandling utformad med ett stan- dardblock. gränsad genom antalet translationer som delar det ursprungli- ga fältet. matisk reglering och den överliggande behandlingen Likaså är graden av strålkonformitet endast be- När HDI används är det viktigt att röra bordet på precist sätt för att grant. Fig.5 återger parametrarna och borden som skulle kunna säkerställa att multipeldoserna utdelas nog- användas för att bestämma den inkrementella bordsrörelsen när en anordning och ett förfarande enligt föreliggande uppfin- ning utnyttjas. 10 15 20 25 30 35 519 888 14 Läckage mellan blad är ett problem med kända flerbladskolli- nmtorsystem när dosmängden ökar. Varje gång en ytterligare fältdelning inträffar minskar mängden läckage mellan blad med hälften. av approximativt O,7% och för en 3 mm-lägesändring ett läcka- T.ex. har en 5 mm-lägesändring läckning mellan blad ge av ca O,3%. När detta tillämpas kliniskt behövs en geomet- risk algoritm för att beräkna mängden translation i något av liksom de bladrörelser som de tre planen (x, y och z-vektor), behövs.The HDI + MLC system enables a more conformist shape than the original 1 cm wide MLC blades. This translation of the field and realignment of the leaves can be achieved by an auto- would be minimal compared to a treatment designed with a standard block. bounded by the number of translations that share the original field. When the HDI is used, it is important to move the table precisely in order to grant. Fig. 5 shows the parameters and tables that could ensure that the multiple doses are dispensed are used to determine the incremental table movement when a device and a method according to the present invention are used. 10 15 20 25 30 35 519 888 14 Leakage between blades is a problem with known multi-blade collimator systems when the dose amount increases. Each time an additional field split occurs, the amount of leakage between leaves decreases by half. of approximately 0.7% and for a 3 mm position change a leak- Eg. has a 5 mm position change leakage between leaves give of about 0.3%. When this is applied clinically, a geometric algorithm is needed to calculate the amount of translation in any of as well as the leaf movements that the three planes (x, y and z-vector) are needed.

En anordning och ett förfarande enligt denna uppfinning är särskilt användbar för kliniska applikationer genom att den ger ett mer konformt fält vid en markant minskning av rönt- ett MLC- bladutformning av smalare bladbredd. genläckaget jämfört med vanligt block och en I det följande kommer en föredragen utföringsform av förelig- gande uppfinning att förklaras mer i detalj. Översikt av HDI (högupplösande intensitet) HDI-förfarande och -anordning integreras i en föredragen ut- föringsform med automatisk bordrörelse och MLC-support. Funk- tionaliteten för HDI gör det möjligt för användaren att välja ett MLC-fält som skall konverteras till ett HDI-fält. konverteringen kan användaren välja den önskade upplösningen av HDI-fältet. Ett HDI-fält är en grupp av fält som skall au- att bilda HDI- Under tosekvensieras tillsammans för fältupplösningen.A device and method according to this invention is particularly useful for clinical applications in that it provides a more conformal field at a marked reduction in X-ray MLC blade design of narrower blade width. The gene leakage compared to ordinary block and a In the following, a preferred embodiment of the present invention will be explained in more detail. Overview of HDI (High Resolution Intensity) HDI method and device are integrated into a preferred embodiment with automatic table movement and MLC support. The functionality of HDI allows the user to select an MLC field to be converted to an HDI field. conversion, the user can select the desired resolution of the HDI field. An HDI field is a group of fields that are to be formed to form HDI sub-sequences together for the field resolution.

Funktionaliteten för HDI kan vara helt inom planeringsfasen eller inom behandlingsfasen. Detta gör det möjligt att den nya funktionaliteten drar fördel av existerande gränssnitt mot databasen för att skapa fält och självsekvensierade grup- per. Funktionaliteten för HDI är ett automatiskt förfarande för skapande av nya fält med nya MLC-utformningar, nya bords- 10 15 20 25 30 35 519 888 15 parametrar och nya grupparrangemang, ellt idag. vilket allt görs manu- I en föredragen utföringsform kommer kärnfunktionaliteten HDI att innehàllas inom en HDI-dialog för visualisering av mål- form och HDI-upplösning.The functionality for HDI can be completely within the planning phase or within the treatment phase. This makes it possible for the new functionality to take advantage of existing interfaces to the database to create fields and self-sequenced groups. The functionality of HDI is an automated process for creating new fields with new MLC designs, new table parameters and new group arrangements, or today. In a preferred embodiment, the core functionality HDI will be contained within an HDI dialogue for visualization of target shape and HDI resolution.

Dessa funktionella krav innefattar: - Möjlighet att MLC-fält. Varje fält kommer att ha nya fältformer och skapa HDI-fält och grupper från ett nya bordsparametrar.These functional requirements include: - Ability to MLC field. Each field will have new field shapes and create HDI fields and groups from a new table parameters.

- Möjlighet att fälten.Opportunity to the fields.

- Förmåga att visualisera resultaten av HDI-fälten och välja upplösningsförmàga för HDI- upplösningssektioner.Ability to visualize the results of the HDI fields and select the resolution capability of HDI resolution sections.

- En ny autosekvensierad grupptyp för HDI-fält med spe- ciella gruppregler.- A new auto-sequenced group type for HDI fields with special group rules.

- Förmåga att lämna, verifiera och registrera HDI- gruppen och fälten.Ability to leave, verify and register the HDI group and fields.

- Förmåga att bilda en port av en HDI-grupp.Ability to form a port of an HDI group.

Funktionella krav En HDI-dialog återger formen av MLC beroende på de genererade fälten. Denna information ges sedan till kontrollkonsolen som i sin tur reglerar positionen för bladen hos MLC. Fig.6 åter- ger en Dialog i vilken en del av pelvis skall behandlas. Den föredragna utföringsformen av driften av HDI-Dialog beskrivs nedan.Functional requirements An HDI dialog reproduces the form of MLC depending on the fields generated. This information is then given to the control console which in turn regulates the position of the blades at the MLC. Fig. 6 shows a Dialogue in which a part of the pelvis is to be treated. The preferred embodiment of the operation of HDI-Dialog is described below.

B. HDI-Dialog l. HDI-dialogen tillhandahåller en HDI-display av MLC- formen och en projektion av de logiska MLC-bladkanterna. 10 15 20 25 30 35 519 888 .d ._ 16 ger en reglering för inställning av den 2. HDI-dialogen önskade upplösningen av de logiska bladgränserna. 3. HDI-displayen regleras dynamiskt av upplösningsre- gleringen. 4. HDI-displayen innefattar en gråskaleavbildning som visar de överlappande HDI-fältformerna. Detta kommer att liknar Tx- visualiseringstabdisplay. 5. HDI-displayen tar hänsyn till de härledda bordpositio- nerna för varje HDI-fält när den visar de överlappande fäl- ten. 6. HDI-dialogen har en spara-knapp och en annullerings- knapp. 7. När användaren väljer spara, skapar HDI-dialogen nya fält som svarar mot det ursprungliga fältet och den valda upplösningen. 8. Upplösningsregleringen skall ge val, t.ex.B. HDI Dialog 1. The HDI Dialog provides an HDI display of the MLC shape and a projection of the logical MLC blade edges. 10 15 20 25 30 35 519 888 .d ._ 16 provides a control for setting the 2. HDI dialog desired resolution of the logical blade boundaries. 3. The HDI display is dynamically controlled by the resolution control. The HDI display includes a grayscale image showing the overlapping HDI field shapes. This will be similar to the Tx visualization tab display. 5. The HDI display takes into account the derived table positions for each HDI field when showing the overlapping fields. The HDI dialog has a save button and a cancel button. 7. When the user selects save, the HDI dialog creates new fields that correspond to the original field and the selected resolution. 8. The resolution control shall provide choices, e.g.

- Inget - 5,0 mm - 3,3 mm - 2,5 mm - 2,0 mm 9. Spara-knappen skall vara satt ur funktion när ”inget” väljs på upplösningsreglaget. l0. Baserad på en bestämd algoritm skall ett nytt fält ska- pas när spara-knappen påverkas och 5,0 mm är vald på upplös- ningsreglaget. . . - . 1 - 10 15 20 25 519 888 17 ll. Baserad pà en bestämd algoritm skall två nya fält skapas när spara-knappen påverkas och 3,3 mm är vald pà upplösnings- reglaget. 12. Baserad på en bestämd algoritm skall tre nya fält skapas när spara-knappen påverkas och 2,5 mm är vald pà upplösnings- reglaget 13. Baserad på en bestämd algoritm skall fyra nya fält ska- pas när spara-knappen påverkas och 2,0 mm är vald på upplös- ningsreglaget Som illustration återges dialogerna vilka illustrerar använd- ningen av förfarandet enligt denna uppfinning. Fig.7 återger en dialog med fält som skapas omkring en kropp (dvs. tumör).- None - 5.0 mm - 3.3 mm - 2.5 mm - 2.0 mm 9. The save button must be deactivated when "none" is selected on the resolution control. l0. Based on a specific algorithm, a new field must be created when the save button is affected and 5.0 mm is selected on the resolution control. . . -. 1 - 10 15 20 25 519 888 17 ll. Based on a specific algorithm, two new fields must be created when the save button is affected and 3.3 mm is selected on the resolution control. 12. Based on a specific algorithm, three new fields shall be created when the save button is affected and 2.5 mm is selected on the resolution control 13. Based on a specific algorithm, four new fields shall be created when the save button is affected and 2, 0 mm is selected on the resolution control. By way of illustration, the dialogs illustrating the use of the method of this invention are shown. Fig. 7 shows a dialogue with fields that are created around a body (ie tumor).

Lägg märke till trappstegseffekten som skapas av fältet.Notice the step effect created by the field.

Fig.8 illustrerar en andra dialog med tre nya fält som ska- pas. Såsom visas överensstämmer de tre nya fälten mera kon- formt med konturen för kroppsavbilden. Även om denna uppfinning har beskrivits i överensstämmelse med de visade utföringsformerna kan fackmannen lätt inse att dessa utföringsformer kan varieras och dessa variationer skulle falla inom tanken och ramen för denna uppfinning. Så- lunda kan många modifikationer göras av fackmannen utan att lämna tanken och ramen för denna uppfinning.Fig. 8 illustrates a second dialogue with three new fields being created. As shown, the three new fields correspond more conformally to the contour of the body image. Although this invention has been described in accordance with the embodiments shown, those skilled in the art will readily appreciate that these embodiments may be varied and these variations would fall within the spirit and scope of this invention. Thus, many modifications may be made by those skilled in the art without departing from the spirit and scope of this invention.

. Y ~ . .v. Y ~. .v

Claims

10 15 20 25 30 35 519 lass 18 Patent claims

A method of delivering an object conforming to radiation therapy (318) (a) dividing a treatment dose into segments (402); turning a multi-blade collimator comprising the steps of: (b) moving the beam associated with the radiation therapy between the treatment doses (404); (c) setting the multi-blade collimator the object obtained (406). and (318) such that an outline of

The method of claim 1, wherein the plurality of segments comprises two segments.

A method according to claim Jq in which the plurality of segments comprises three segments.

A method according to claim 1, in which movement and input (404 and 406) are regulated. the positioning steps are provided via an

The method of claim 4, wherein the moving step (404) comprises moving a predetermined distance, of the field connected to the segment. in which the multi-blade collimator

The method of claim 5, the setting step (406) blade. includes the re-establishment of

A method according to claim 6, in which a geometric algorithm (Fig. 5) is used to calculate the amount of translation and alignment of the blades. is.

An apparatus (300) for treating a patient utilizing a radiation therapy system comprising a multi-blade collimator (318) comprising: a planning step (302) for planning the treatment of the patient; a treatment step (304) for treating the patient based on the planning step (302): a high resolution intensity system (HDI) responsive to (302) at least one of the planning steps and the treatment step (304), for providing improved means for radiation therapy while the leakage in the multi-blade collimator (318) is minimized.

The device of claim 8, wherein the HDI system comprises: means for dividing treatment dose into segments (402); means for moving the beam associated with radiation therapy between the treatment doses (404); and means for adjusting the multi-blade collimator so that a contour of the object is obtained (406).