用于辐射疗法的距离补偿器的制作方法

背景技术：

使用辐射疗法治疗癌症是众所周知的。通常，辐射疗法涉及将高能辐射射束引导到患者体内的目标(例如，肿瘤或病灶)中。

除其他部件之外，辐射疗法装置通常包括支撑患者的平台(例如，桌子或睡椅)以及发射辐射射束的喷嘴。患者处于例如仰卧位置，并且喷嘴将射束引导到目标(例如，正被治疗的肿瘤)中。

在治疗期间，重要的是要使患者尽可能保持静止(固定)，以便使射束保持指向目标并且指向目标内的适当位置。否则，辐射射束可能会错过目标的某些部分，或者会降落在目标外部的正常(健康)组织上。锁定或固定装置用于固定患者的位置，并使患者在放射疗法期间保持静止。

标准治疗过程包括：在治疗之前对患者进行扫描和成像，以检测内部器官并定位目标(例如，肿瘤)。设计为患者定制的固定装置，并生成治疗计划。将固定装置的设计发送给制造商。将所制造的固定装置递送到治疗中心，在治疗中心处，在开始放射疗法之前对它们进行测试。如果需要改动，则重复与制造商交互的过程。然后患者返回并且可开始治疗。

由于多种原因，上文描述的常规方法是有问题的。首先，需要多次患者就诊—治疗前至少需要就诊一次以便设计固定装置。而且，制造商参与的需要增加了成本。另外，在从制造商运送固定装置以及可能地将固定装置运送回制造商时会浪费时间。

而且在治疗期间，喷嘴和/或患者通常相对于彼此移动，使得可从不同的方向/角度(射束几何)将射束引导到目标中。目标可能具有不规则的形状，并且/或者射束路径上的正常健康组织的量(深度)可根据射束几何而变化。总体上，可能必须根据目标的形状和深度以及射束几何来使由射束递送的剂量分布成形。

距离补偿器用于改变(例如，减小)射束中的粒子的能量，以影响射束穿透到目标中的距离。距离补偿器可位于喷嘴之前的粒子加速器的下游或位于喷嘴本身中。

最近的辐射生物学研究已经证明在单个短暂的时间段内将全部的相对高的治疗性辐射剂量递送到目标的效用。这种类型的指令在本文中总体上称为flash辐射疗法(flashrt)。迄今为止的证据表明当正常健康组织暴露于仅单次辐照达仅非常短暂的时间段时，flashrt有利地使所述组织免受损害。总体上，由于与flashrt相关联的较高剂量率，因此期望使辐照目标外部的正常健康组织的时间的量最小化。实现这一点的手段是制定辐射治疗计划，在此计划中，射束在目标外部不重叠或尽可能少地重叠。在flashrt的情况下，将喷嘴的方向/角度设置为使得喷嘴瞄准目标；调整距离补偿器以考虑射束能量、到目标的距离、以及目标的形状(跨越目标的距离)；然后将射束打开并将其迅速关闭。此过程针对下一射束几何重复。为了出于患者舒适度而减少总治疗时间，期望能够针对不同的射束几何快速调整距离补偿器。

技术实现要素：

在实施方案中，一种用于辐射疗法期间限制患者在患者支撑装置上的移动的固定装置包括距离补偿器和定位部件。距离补偿器使由从辐射治疗系统的喷嘴发射的射束递送给患者的剂量的分布成形。剂量分布跨目标可以是相对均匀的或者可以是不均匀的(例如，分布可包括布拉格峰)。定位部件将固定装置相对于患者保持在适当位置。实际上，在一个或多个此这样的实施方案中，距离补偿器从辐射治疗系统的喷嘴移动到固定装置。固定装置的这种多功能方面可改善辐射治疗并降低成本。

固定装置可使用三维打印机来制造。因此，可在现场容易、快速、廉价且有效地产生患者特定的装置而无需外部制造商，从而避免了从制造商运送以及可能地运送回制造商。患者就诊的次数可减少，因为例如可在患者接受治疗时制造固定装置，和/或因为可在针对拟合性和/或功能进行测试之后或在执行辐射治疗时现场快速修改固定装置。另外，固定装置可循环使用并且不需要储存，这有助于节省成本。

在实施方案中，一种用于在辐射疗法期间治疗患者的系统包括多个距离补偿器。实际上，每个距离补偿器定位在患者身上。至少一个定位部件相对于患者将距离补偿器保持在适当位置，使得每个距离补偿器位于从辐射治疗系统的喷嘴发射的射束的路径上。在实施方案中，距离补偿器中的至少一个是诸如前述固定装置的固定装置的一部分。距离补偿器中的每一个使由射束递送到患者的剂量的分布成形。剂量分布跨目标可以是相对均匀的或者可以是不均匀的(例如，分布可包括布拉格峰)。实际上，在实施方案中，距离补偿器从辐射治疗系统的射束递送系统(例如，从喷嘴)移动到患者身上的位置。

在另一实施方案中，一种计算机实现的辐射治疗计划方法包括：从计算机的存储器访问辐射治疗计划的参数。参数包括例如射束的数量以及射束相对于患者在患者支撑装置上的位置的路径。标识距离补偿器在患者身上的位置。具体地，每个距离补偿器位于患者身上，使得每个距离补偿器位于射束路径中的至少一个上。

在另一实施方案中，一种计算机实现的辐射治疗计划方法包括：从计算机的存储器访问辐射治疗计划，辐射治疗计划规定将由从辐射治疗系统的喷嘴发射的多个射束递送到患者体内的目标的剂量的分布。控制喷嘴以将射束瞄准定位在患者身上的不同位置处的距离补偿器。将喷嘴瞄准第一距离补偿器，然后打开第一射束并将其朝向第一距离补偿器发射。然后关闭第一射束，将喷嘴瞄准第二距离补偿器，再打开第二射束并将其朝向第二距离补偿器发射。此过程可针对多个射束中的每一个重复。

根据本发明的实施方案中的距离补偿器可代替常规距离补偿器但也可与常规距离补偿器结合用于使目标中的剂量分布成形。通过策略性地将距离补偿器定位在患者身上，可容易适应不同的射束几何。在射束几何改变时，不必等到距离补偿器被调整；相反，正确配置的距离补偿器已在适当位置。因此，可快速地执行辐射疗法，从而有利于患者舒适度。根据本发明的实施方案中的距离补偿器还可用于在目标内部提供规定剂量，并且因此可通过使得更易于解决使用flashrt的辐射治疗计划的这一方面而促进计划。

阅读以下详细描述后，本领域技术人员将认识到在各种附图中示出的根据本发明的实施方案的这些和其他目标和优点。

此发明内容提供用于以简化的形式介绍下面在以下详细描述中进一步描述的一些概念。此发明内容并不意图明确所要求保护的主题的关键特征或基本特征，也不意图用于限制所要求保护的主题的范围。

附图说明

并入本说明书中并形成本说明书一部分并且其中相似数字描绘相似元件的附图示出本公开的实施方案，并且连同详细描述一起用于解释本公开的原理。

图1示出可在其上实现本文描述的实施方案的计算系统的实例的框图。

图2是示出可在其上实现根据本发明的实施方案的辐射治疗系统的选定部件的框图。

图3示出根据本发明的实施方案中的辐射治疗系统的元件。

图4是示出根据本发明的实施方案中的用于制造固定装置的过程中的部件的框图。

图5a、图5b、图5c和图5d示出根据本发明的实施方案中的固定装置。

图6是根据本发明的实施方案中的用于产生固定装置的计算机实现的操作的实例的流程图。

图7是根据本发明的实施方案中的用于执行辐射治疗的计算机实现的操作的实例的流程图。

图8a是根据本发明的实施方案中的用于在辐射疗法期间治疗患者的系统。

图8b是根据本发明的实施方案中的射束几何的实例的透视图。

图8c示出根据本发明的实施方案中的射束几何的实例的透视图。

图9是根据本发明的实施方案中的用于辐射治疗计划的计算机实现的操作的实例的流程图。

图10是根据本发明的实施方案中的用于辐射治疗的计算机实现的操作的实例的流程图。

具体实施方式

现在将详细参考本公开的各种实施方案，所述实施方案的实例在附图中示出。虽然结合这些实施方案进行描述，但是应当理解，它们并不意图将本公开局限于这些实施方案。相反，本公开意图涵盖替代方案、修改方案和等效方案，它们可包括在由所附权利要求限定的本公开的精神和范围内。此外，在本公开的以下详细描述中，阐述众多具体细节以便提供对本公开的透彻理解。然而，应当理解，本公开可在没有这些具体细节的情况下实践。在其他情况下，未对众所周知的方法、规程、部件和电路进行详细描述，以免不必要地混淆本公开的方面。

以下的详细描述的一些部分以规程、逻辑块、处理和对计算机存储器内的数据位的操作的其他象征性表示来呈现。这些描述和表示是数据处理领域中的技术人员用来最有效地将他们的工作要旨传达给本领域中的其他技术人员的手段。在本申请中，规程、逻辑块、过程等被构思为导致期望结果的自相一致的顺序的步骤或指令。这些步骤是利用物理量的物理操纵的步骤。通常，尽管不是必要的，但是这些量采用能够在计算系统中存储、传送、组合、比较以及以其他方式操纵的电信号或磁信号的形式。已经证明主要出于一般用法的原因而将这些信号称为事务、位、值、元素、符号、字符、样本、像素等有时是方便的。

然而，应当牢记于心，所有这些术语和类似术语都将与适当的物理量相关联并且仅仅是应用于这些量的方便标签。除非另外具体陈述，否则如根据以下讨论清楚的，应当理解，贯穿本公开，利用诸如“访问”、“控制”、“标识”、“瞄准”、“打开”、“关闭”等的术语的讨论是指计算系统或类似电子计算装置或处理器(例如，图1的计算系统100)的动作和过程(例如，图6、图7、图9和图10的流程图)。计算系统或类似电子计算装置对计算系统存储器、寄存器或其他这样的信息存储、传输或显示装置内的表示为物理(电子)量的数据进行操纵和变换。诸如“剂量”或“能量”的术语总体上是指剂量或能量值；此类术语的使用根据周围讨论的背景将是清楚的。

就方法呈现并讨论以下详细描述的部分。尽管在本文的描述这种方法的操作的附图(例如、图6、图7、图9和图10)中公开步骤及其排序，但此类步骤和排序是示例性的。实施方案非常适于执行各种其他步骤或本文中的附图的流程图中所列举的步骤的变体以及以与本文所描绘和描述不同的顺序来执行。

本文所述的实施方案可在由一个或多个计算机或其他装置执行的驻留在某种形式的计算机可读存储介质(诸如程序模块)上的计算机可执行指令的一般背景下讨论。通过举例而非限制的方式，计算机可读存储介质可包括非暂时性计算机存储介质和通信介质。总体上，程序模块包括执行特定任务或实施特定抽象数据类型的例行程式、程序、对象、部件、数据结构等。在各种实施方案中，程序模块的功能性可根据需要来结合或分布。

计算机存储介质包括以任何信息存储方法或技术实现的易失性的和非易失性的、可移动的和不可移动的介质，诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其他数据。计算机存储介质包括但不限于随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程rom(eeprom)、快闪存储器或其他存储器技术、光盘rom(cd-rom)、数字通用光盘(dvd)或其他光学存储装置、磁盒、磁带、磁盘存储装置或其他磁性存储装置，或可用来存储期望信息且可被访问以检索所述信息的任何其他介质。

通信介质可具体体现计算机可执行指令、数据结构和程序模块，并且包括任何信息递送介质。通过举例而非限制的方式，通信介质包括有线介质(诸如有线网络或直接有线连接)和无线介质(诸如声学、射频(rf)、红外线以及其他无线介质)。上述内容中的任一项的组合也可包括在计算机可读介质的范围内。

图1示出可在其上实现本文描述的实施方案的计算系统100的实例的框图。在系统100的最基本配置中，系统100包括至少一个处理单元102和存储器104。这种最基本配置在图1中由虚线106示出。系统100还可具有另外的特征和/或功能性。例如，系统100还可包括另外的存储装置(可移动的和/或不可移动的)，包括但不限于磁性或光学盘或带。这种另外的存储装置在图1中由可移动存储装置108和不可移动存储装置120示出。系统100还可包含一个或多个通信连接122，其允许装置与其他装置通信，例如在使用到一个或多个远程计算机的逻辑连接的联网环境中。

系统100还包括一个或多个输入装置124，诸如键盘、鼠标、笔、语音输入装置、触摸输入装置等。还包括一个或多个输出装置126，诸如显示装置、扬声器、打印机等。

在图1的实例中，存储器104包括计算机可读指令、数据结构、程序模块等。根据系统100的使用方式，系统100—通过执行适当的指令等—可用于实现计划系统，所述计划系统用于使用三维(3d)打印机形成固定装置；可用作实现在辐射治疗系统中的辐射治疗计划的控制系统；或可用于实现用于辐射治疗计划的系统。

图2是示出可在其上实现根据本发明的实施方案的辐射治疗系统200的选定部件的框图。在图2的实例中，系统200包括生成射束201和/或使射束201加速的加速度计和射束传送系统204。根据本发明的实施方案可生成并递送质子射束、电子射束、中子射束、光子射束、离子射束或原子核射束(例如，使用诸如碳、氦或锂的元素)。加速度计和射束传送系统204的操作和参数被控制以使得根据辐射治疗计划在患者的治疗期间动态地调制或控制射束的强度、能量、大小和/或形状。

最近的辐射生物学研究已经证明在单个短暂的时间段内将全部的相对高的治疗性辐射剂量递送到目标的效用。这种类型的指令在本文中总体上称为flash辐射疗法(flashrt)。迄今为止的证据表明当正常健康组织暴露于仅单次辐照达仅非常短暂的时间段时，flashrt有利地使所述组织免受损害。对于flashrt，加速度计和射束传送系统204可生成能够在短于一秒内递送至少四(4)戈瑞(gy)并且可在短于一秒内递送至多20gy或50gy或更多的射束。

喷嘴206用于将射束朝向在治疗室中支撑在患者支撑装置208(例如，椅子、睡椅或桌子)上的患者内的各种位置(目标)瞄准。目标可以是器官、器官的一部分(例如，器官内的一定体积或区域)、肿瘤、患病组织或患者外形。

喷嘴206可安装在机架(图3)上或是其一部分，机架可相对于患者支撑装置208移动，患者支撑装置208也是可移动的。在实施方案中，加速度计和射束传送系统204也安装在机架上或是其一部分；在另一实施方案中，加速度计和射束传送系统与机架分离(但与其通信)。

图2的控制系统210接收并实现规定治疗计划。在实施方案中，控制系统210包括计算系统，其具有处理器、存储器、输入装置(例如，键盘)、可能还有显示器；图1的系统100是用于控制系统210的平台的实例。控制系统210可接收关于系统200的操作的数据。根据控制系统210接收的数据并且根据辐射治疗计划，控制系统210可控制加速度计和射束传送系统204、喷嘴206和患者支撑装置208的参数，包括诸如射束的能量、强度、大小和/或形状、喷嘴的方向、以及患者支撑装置(和患者)相对于喷嘴的位置的参数。

包括用于辐射疗法的距离补偿器的固定装置

图3示出根据本发明的实施方案中的用于治疗患者304的辐射治疗系统300的元件。系统300是例如图2的辐射治疗系统200的实现方式的实例。在实施方案中，机架302和喷嘴306可沿患者304的长度上下移动和/或在患者周围移动，并且机架和喷嘴可彼此独立地移动。在实施方案中，患者支撑装置308可相对于机架302和喷嘴306移动到不同的位置、围绕其纵向轴线旋转、围绕中心(法向)轴线旋转、和/或围绕横向轴线来回倾斜。尽管在图3的实例中患者304是仰卧的，但是本发明不限于此。例如，患者304可替代地坐在椅子上。

在根据本发明的实施方案中，在辐射疗法期间，固定装置320邻近患者支撑装置308上的患者304并抵靠患者304放置。图3的实例中所示的固定装置320的放置以及装置的形状和相对大小仅是实例。在实施方案中，固定装置320由患者304穿戴。固定装置320可被定制设计为拟合患者304的身体轮廓。总体上，固定装置320是患者特定的装置。也就是说，固定装置320是针对单个患者设计的并且由单个患者使用。

固定装置320有助于确立患者304在患者支撑装置308上的固定的限定位置，并且还有助于确立患者的体位(例如，姿势)。固定装置还有助于在辐射治疗环节进程期间维持患者处于所确立的位置和体位，并在随后的治疗环节中重新确立并维持患者的位置和体位。在根据本发明的实施方案中，固定装置320具有提供这些功能性的形状。此类形状在本领域是已知的。

常规地，固定装置被放置成使得它不妨碍射束的路径。相比之下，在根据本发明的实施方案中，固定装置320在射束路径中放置在喷嘴306与患者304体内的目标之间，使得射束在其到达目标的路上穿过固定装置。

因此，在实施方案中，固定装置320的另一目的是确保辐射射束从喷嘴306到患者304内部的目标的任何路径都将行进穿过基本上相同的有效物质厚度。也就是说，根据患者身体的形状、目标在患者体内的位置以及目标的形状，如果不针对这些变量进行补偿的话，射束可穿过不同量(深度)的组织。类似地，具有平行路径的两个或更多个射束可各自穿过不同量的组织。固定装置320的形状可被设计来针对这些类型的差异进行补偿。因此，对于射束(诸如质子射束、电子射束、中子射束、光子射束、离子射束和原子核射束)，可使用穿过固定装置320的一个或多个射束跨目标的长度(深度)递送均匀(或几乎均匀)的剂量。

而且，对于质子射束和离子射束，固定装置320可被设计来将射束的布拉格峰定位在目标内部。具体地，可将布拉格峰定位在目标的远侧部分或边缘处，并且然后通过改变射束能量而将布拉格峰沿射束路径朝向目标的近侧边缘移动，以实现展宽布拉格峰(sobp)。而且，如将要描述的(参见图5a)，固定装置320的形状可被设计来实现sobp。

图3的固定装置320可有利地与flashrt一起使用，尽管本发明不限于此。总体上，由于如上文所提及的与flashrt相关联的较高剂量率，因此期望使辐照目标外部的正常健康组织的时间的量最小化。实现这一点的手段是制定辐射治疗计划，在此计划中，射束在目标外部不重叠或尽可能少地重叠。实现这一点的另一种手段是在辐射治疗计划期间指定目标外部的正常健康组织的最大辐照时间和最小剂量率的限制。然而，仍然必须将规定剂量递送到目标中且跨目标均匀地递送。根据本发明的实施方案中的固定装置可将均匀剂量提供到目标内并且跨目标提供，并且因此可通过解决计划的这一方面或有助于解决计划的这一方面来促进使用flashrt的辐射治疗计划。

如上文所提及，固定装置可通过使用3d打印机进行3d打印来制造。图4是示出根据本发明的实施方案中的用于制造固定装置的过程400中的部件的框图。

在图4的实例中，使用图像系统402对患者(例如，患者304)成像，所述图像系统402使用例如x射线、磁共振成像(mri)和计算机断层摄影(ct)。当使用例如ct或mri成像时，将从3d体积获取一系列二维(2d)图像。每个2d图像都是3d体积的截面“切片”的图像。可将所得的2d截面切片集合进行组合以创建患者解剖结构(例如，内部器官)的3d模型或重建。3d模型将包含可称为感兴趣结构的感兴趣器官。那些感兴趣器官包括靶向用于辐射疗法的器官(目标)、以及在治疗期间会面临辐射暴露风险的其他器官。

3d模型的一个目的是制定辐射治疗计划。为了制定患者特定的辐射治疗计划，从3d模型提取信息以确定参数，诸如器官形状、器官体积、肿瘤形状、肿瘤在器官中的位置、以及其他若干感兴趣结构的位置或取向，因为它们与受影响的器官和任何肿瘤有关。辐射治疗计划可指定例如要使用多少个辐射射束以及每个射束将从哪个角度递送。

在根据本发明的实施方案中，来自图像系统402的图像被输入到计划系统404。在实施方案中，计划系统404包括计算系统，其具有处理器、存储器、输入装置(例如，键盘)和显示器。图1的系统100是用于计划系统404的平台的实例。

继续参考图4，计划系统404执行软件，所述软件能够产生用于针对患者304和为患者设计的治疗计划定制的一个或多个固定装置的打印计划。所述软件本身可将图像系统402的输出(例如，3d模型)转变为3d打印机406可使用的文件。可替代地，软件可由设计者用于基于图像系统402的输出并且还基于治疗计划产生此类文件。印刷计划可以是用于固定装置的设计，或者可以是可用于制造固定装置的模具的设计。计划系统404将文件输出到产生一个或多个固定装置和/或模具的3d打印机406。

固定装置320可由3d打印机406使用适合于这种装置的一系列不同材料(也就是说，使用具有必要放射特性的材料)来产生。如果3d打印机406无法使用此类材料，那么它可替代地产生可用于产生由合适材料制成的固定装置的模具。固定装置320可3d打印为单件，或者可3d打印为随后组装的多件。

可在将如此产生的固定装置320用于患者之前，作为质量保证计划的一部分检查和测试所述装置。如果固定装置320在某些方面不足，则可调整打印计划以在使用固定装置之前校正不足。

过程400的一些或全部可在现场(例如，在治疗中心)实现。因此，可在现场容易、快速、廉价且有效地产生患者特定的装置而无需外部制造商，从而避免了从制造商运送以及可能地运送回制造商。患者就诊的次数可减少，因为例如可在患者接受治疗时制造固定装置，和/或因为可在针对拟合性和/或功能进行测试之后或在执行辐射治疗时现场快速修改固定装置。另外，固定装置可循环使用并且不需要储存。

图5a示出根据本发明的实施方案中的可3d打印的固定装置502。固定装置502是图3的固定装置320的实例。固定装置502包括距离补偿器504和定位部件506。总体上固定装置502，并且特别地距离补偿器504和定位部件506，可由包括金属或塑料的任何合适的材料或材料组合制成。

如上文所讨论，固定装置502是被设计或配置来将患者保持在适当位置的患者特定的装置。固定装置502还可被设计或配置来针对不同射束可行进穿过的组织量的差异进行补偿，以跨患者体内的目标提供均匀剂量。此外，在实施方案中，固定装置502(具体地，距离补偿器504)被设计或配置来使递送给患者的剂量的分布成形。在实施方案中，治疗射束是质子射束或离子射束，并且距离补偿器504被配置来将射束的布拉格峰定位在患者体内的目标内部。在一个这样的实施方案中，距离补偿器504被配置来将布拉格峰定位在目标的远侧部分或边缘处。

距离补偿器504的形状可被设计成使得通过将射束引导穿过距离补偿器的不同部分，而可使质子射束或离子射束的布拉格峰在目标内移动。例如，如图5a的实例所示，距离补偿器504具有面向传入射束的不均匀表面。因此，距离补偿器504的厚度(其中厚度是在射束路径的方向上测量的)是不均匀的。因此，通过将射束瞄准距离补偿器504的一部分，再瞄准另一部分，依此类推，可使布拉格峰在目标中的位置沿射束路径在目标的远侧部分与近侧部分之间移动，从而产生sobp。也就是说，通过将射束瞄准距离补偿器504的不同部分，由此影响射束中的粒子的能量，从而影响粒子穿透到目标中的距离并且移动布拉格峰在目标中的位置以产生sobp，可在射束的路径中放置不同厚度的材料。sobp还可通过使用加速度计和射束传送系统204(图2)改变入射射束的能量来实现。

继续参考图5a，定位部件506将固定装置502相对于患者保持在适当位置。也就是说，定位部件506将固定装置502保持在患者身上，其方式为使得：如果患者移动，则固定装置也移动，使得固定装置在患者身上的相同位置。

在实施方案中，定位部件506将固定装置502紧固到患者。例如，如图5b所示，定位部件506可由带子组成或包括带子，所述带子可围绕患者延伸(未示出)以抵靠患者将固定装置502(具体地，距离补偿器504)保持在适当位置。固定装置502的面向患者的表面可被轮廓化以匹配患者身体的轮廓。

在另一实施方案中，参考图5c，定位部件506附接到患者(未示出)所穿戴的物品508。例如，患者可穿戴包括紧固件(例如，卡扣件或)的服装，所述紧固件与定位部件506的对应紧固件相配合，以将固定装置502(具体地，距离补偿器504)保持在适当位置。

在实施方案中，参考图5d，距离补偿器504和定位部件506被制造为单件。

图6是根据本发明的实施方案中的用于产生固定装置的计算机实现的操作的实例的流程图600，所述固定装置用于在辐射疗法期间限制患者在患者支撑装置上的移动。流程图600可实现为驻留在某种形式的计算机可读存储介质上的计算机可执行指令(例如，使用图1的计算系统100)。

在图6的框602中，从计算系统的存储器访问用于固定装置的打印计划。固定装置包括诸如上文结合图3和图5a至图5d所述的那些的特征。另外的信息参考图4提供。

在图6的框604中，使用打印计划控制3d打印机以制造固定装置。另外的信息参考图4提供。

图7是根据本发明的实施方案中的用于执行辐射治疗的计算机实现的操作的实例的流程图700。流程图700可实现为驻留在某种形式的计算机可读存储介质上的计算机可执行指令(例如，使用图1的计算系统100)。

在图7的框702中，从计算系统的存储器访问辐射治疗计划。辐射治疗计划规定将要由从辐射治疗系统的喷嘴发射的入射射束递送到患者体内的目标的剂量或剂量分布。

在根据本发明的实施方案中，使用剂量阈值曲线指定辐射治疗计划的限制。剂量阈值曲线根据剂量率或辐照时间提供正常(健康)组织保护剂量。剂量阈值曲线可以是组织相关的。比如，肺的剂量阈值曲线可不同于脑的剂量阈值曲线。一个或多个适当的剂量阈值曲线可用于确立辐射治疗计划的剂量限制。例如，可使用适当(例如，组织相关)的剂量阈值曲线来确定射束方向(机架角度)。

剂量限制可包括但不限于：目标中的每个子体积(体素)的辐照时间的限制(例如，对于目标组织的每个体素，短于x1秒的治疗时间)；目标外部的每个子体积(体素)的辐照时间的限制(例如，对于正常组织的每个体素，短于x2秒的治疗时间；x1和x2可以相同或不同)；目标中的每个子体积(体素)的剂量率的限制(例如，对于目标组织的每个体素，大于y1gy/sec的剂量率)；以及目标外部的每个子体积(体素)的剂量率的限制(例如，对于正常组织的每个体素，大于y2gy/sec的剂量率；y1和y2可以相同或不同)。总体上，这些限制意图使正常组织被辐照的时间量最小化。

在框704中，根据治疗计划控制喷嘴以将射束瞄准固定装置，所述固定装置类似于如图3和图5a至图5d所示的固定装置。

概括地说，根据本发明的实施方案提供改进的多功能的固定装置。除了使患者固定之外，所述装置还可用于使患者体内的目标的剂量分布成形。在实施方案中，固定装置包括距离补偿器。实际上，在实施方案中，距离补偿器从辐射治疗系统的喷嘴移动到固定装置。固定装置的多功能方面可改善辐射治疗并降低成本。固定装置可以是3d打印的，这也可以提供许多益处，如上文所解释。

定位在患者身上以用于辐射疗法的距离补偿器

图8a是根据本发明的实施方案中的用于在辐射疗法期间治疗患者804的系统800。系统800包括一个或多个距离补偿器(由距离补偿器802例示)和一个或多个定位部件(由定位部件806例示)。实际上，每个距离补偿器定位在患者804身上。定位部件806相对于患者804将距离补偿器802保持在适当位置，使得在辐射疗法期间距离补偿器位于从辐射治疗系统的喷嘴发射的射束的路径上。

每个距离补偿器使由射束递送给患者804的剂量的分布成形。剂量分布跨目标可以是相对均匀的或者可以是不均匀的(例如，分布可包括布拉格峰)。每个距离补偿器可在目标中产生不同的剂量分布。实际上，常规地位于例如辐射治疗系统的喷嘴中的距离补偿器移动到患者804身上的位置。结合图5a、图5b、图5c和图5d描述的距离补偿器是距离补偿器802的实例。如本文先前所述，一个或多个距离补偿器和一个或多个定位部件可以是固定装置的部分。如本文先前所述，距离补偿器和定位部件可3d打印。

在实施方案中，所有距离补偿器利用单个定位部件保持在患者804身上的适当位置。例如，定位部件可以是患者804穿戴的皮带，并且每个距离补偿器可紧固到皮带。在另一实施方案中，距离补偿器由相应定位部件单独地保持在适当位置，如结合图5a、图5b、图5c和图5d所述。

在操作中，将喷嘴瞄准距离补偿器中的第一个并打开射束，从而沿射束路径将分布的剂量递送到目标。也就是说，射束的路径穿过第一距离补偿器，所述第一距离补偿器根据第一距离补偿器的设计影响射束以在目标中产生特定的剂量分布。如上文所述，第一距离补偿器可具有面向射束的不均匀表面。在那种情况下，射束可跨距离补偿器的表面扫描以改变目标内的剂量分布的形状。可通过移动喷嘴或通过移动患者804或通过同时进行两者(患者通过移动图2的患者支撑装置208来移动)来将喷嘴瞄准第一距离补偿器。在打开射束达辐射治疗计划指定的时间段之后(参见例如图7的讨论)，关闭射束。然后将喷嘴瞄准距离补偿器中的第二个(通过移动患者或喷嘴或两者)，并且再次打开射束。因此，射束的路径此时穿过第二距离补偿器，所述第二距离补偿器根据第二距离补偿器的设计影响射束以在目标中产生特定的剂量分布。像第一距离补偿器一样，第二距离补偿器可具有面向传入射束的不均匀表面，并且射束可跨第二距离补偿器的表面扫描。传输穿过第二距离补偿器的射束的能量或强度可与传输穿过第一距离补偿器的射束的能量或强度不同。在辐射治疗计划指定的时间段之后，再次关闭射束。此过程可针对每个距离补偿器重复。以此方式，容易适应不同的射束几何。

图8b是根据本发明的实施方案中的射束几何的实例的透视图。在图8b的实例中，射束(由射束812例示)在同一平面内。射束源自喷嘴(未示出)。每个射束可在相对短暂的时间段内递送相对高的剂量。例如，每个射束可在短于一秒内递送至少4gy，并且可在短于一秒内递送至多20gy或50gy或更多。在此实例中，射束的路径仅在目标814内重叠，并且在目标外部的周围组织中不重叠；然而，本发明不限于此。

图8b示出在射束812的路径中的距离补偿器802。图中所示的射束812的形状和距离补偿器802的形状仅用于说明目的。总体上，距离补偿器802位于患者(称为患者外形)的外部，即患者的皮肤上或患者所穿戴的衣物制品或类似物上。射束812被瞄准成使其穿过距离补偿器802。图中所示的其他射束可穿过其他距离补偿器(未示出)。

尽管图8b中示出所有射束，但是这并不意味着必须同时或在重叠时间段内递送所有射束，尽管它们可以这样。在任何一个时间递送的射束的数量取决于辐射治疗系统中的机架或喷嘴的数量以及治疗计划。

图8c示出根据本发明的实施方案中的射束几何的实例的透视图。在图8c的实例中，射束(由射束822例示)位于不同平面中。在此实例中，射束的路径仅在目标824内重叠，并且在目标外部的周围组织中不重叠；然而，本发明不限于此。尽管图中示出所有射束，但是不必同时或在重叠时间段内递送所有射束，如上文所提及。

图8c示出在射束822的路径中的距离补偿器802。图中所示的射束822的形状和距离补偿器802的形状仅用于说明目的。总体上，距离补偿器802位于患者(患者外形)的外部，如上文所述。射束822被瞄准成使其穿过距离补偿器802。图中所示的其他射束可穿过其他距离补偿器(未示出)。

因此，在根据本发明的实施方案中，将距离补偿器放置在患者804身上的位置处，使得图8b和图8c中所示的每个射束都穿过相应距离补偿器。总体上，可将患者的表面视为射束可穿过的多个分立小面。从这个角度来看，对于光子射束以外的射束，每个入射射束都与小面正交。在根据本发明的实施方案中，距离补偿器可位于每个小面上。

图9是根据本发明的实施方案中的用于辐射治疗计划的计算机实现的操作的实例的流程图900。流程图900可实现为驻留在某种形式的计算机可读存储介质上的计算机可执行指令(例如，使用图1的计算系统100)。

在图9的框902中，从计算系统的存储器访问辐射治疗计划的参数。参数包括例如射束的数量以及射束相对于患者在患者支撑装置上的位置的路径。

在框904中，标识距离补偿器在患者身上的位置。每个距离补偿器策略性地位于患者身上，使得每个距离补偿器位于射束路径中的至少一个上。每个距离补偿器使将由至少一个射束递送到患者的剂量的分布成形。

图10是根据本发明的实施方案中的用于辐射治疗的计算机实现的操作的实例的流程图1000。流程图1000可实现为驻留在某种形式的计算机可读存储介质上的计算机可执行指令(例如，使用图1的计算系统100以实现图2的控制系统210)。

在图10的框1002中，从计算系统的存储器访问辐射治疗计划。辐射治疗计划规定将由从辐射治疗系统的喷嘴发射的多个射束递送到患者体内目标的剂量的分布。

在框1004中，控制喷嘴以将射束瞄准定位在患者身上的不同位置处的距离补偿器。每个距离补偿器使将由相应射束递送给患者的剂量的分布成形。将喷嘴瞄准第一距离补偿器，然后打开第一射束并将其朝向第一距离补偿器发射。然后关闭第一射束，将喷嘴瞄准第二距离补偿器，再打开第二射束并将其朝向第二距离补偿器发射。此过程可针对多个射束中的每一个重复。

概括地说，根据本发明的实施方案中的距离补偿器可代替常规距离补偿器但也可结合常规距离补偿器用于使目标中的剂量分布成形。通过策略性地将距离补偿器定位在患者身上，可容易适应不同的射束几何。对于包括flashrt的辐射疗法，在射束几何改变时，不必等到距离补偿器被调整；相反，正确配置的距离补偿器已在适当位置。因此，可快速地执行包括flashrt的辐射疗法，从而有利于患者舒适度。根据本发明的实施方案中的距离补偿器还可用于在目标内部提供规定剂量，并且因此可通过使得更易于解决使用flashrt的辐射治疗计划的这一方面而促进计划。

尽管已经用特定于结构特征和/或方法动作的语言描述了主题，但是应当理解，所附权利要求中限定的主题不必局限于上文所述的特定特征或动作。相反，以上所述的特定特征和动作是作为实现权利要求的示例性形式而公开。