专利名称:多叶型准直器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于放射治疗装置并通过多个准直叶片控制照射域的准直器。本发明也涉及一种定位该准直器的多个准直叶片的方法。
背景技术：
在使用放射治疗设备或X射线诊断设备时，减少照射到对象如人体上的X射线照射量非常重要。已提出很多种技术用于实现减少X射线照射量，一个众所周知的技术是使用准直器。准直器通过减小它的孔径的尺寸来减小照射域(radiation field)。所述的孔径尺寸通过调整孔径叶片在交叉(X-Y)方向的位置进行控制。该孔径叶片典型地由一个不透过X射线的材料，如铅或钨制成。在所述准直器的一个示例中，在与X射线放射器相应的位置处设置一盏灯，灯光穿过准直器被控制的孔径而产生的遮光阴暗部分用于调整和确定实际的照射域。换句话说，理想的照射域通过控制所述孔径而获得，这样所述遮光阴暗部分等于理想的照射域。该技术公开在如日本专利申请公告PH3-44768中。
不过，在许多情况下，多叶型准直器用于放射治疗装置。所述多叶型准直器包括由多个准直器叶片(leave)以相互接触的方式形成的一种排列，该准直器叶片执行的功能与所述孔径叶片执行的功能相似。不是使用一对孔径叶片，而是在一个方向上使用一对每个都包括多个准直叶片的准直构件来控制所述孔径，这样有助于形成更适合肿瘤形状的孔径形状。不过，如果使用上面所提到的灯来调整多个准直叶片，那么在位置调整上就不容易获得足够的精度。所述的位置调整通常在所述灯的灯光发射区域的等中心点的位置进行，在等中心点所要求的精度为例如是一毫米的误差。同时，该准直叶片的位置典型地以0.1毫米的精度来检测。所以，所述准直叶片位置的检测误差(即不正确的检测结果)也可以导致在等中心点的误差扩大。换句话说，轻微的检测误差可以导致在等中心点的误差超出要求的精度。因此，对于准直叶片而言在位置检测上需要高精度。
发明内容
按照本发明的第一方面，提供一种用于控制从X射线放射器中发射的X射线的照射域的准直装置。该装置包括多个第一准直叶片，多个第二准直叶片，一个波束发生器，一个检测器，一个存储器和一个控制器。所述的多个第二准直叶片与第一准直叶片相对。所述的波束发生器设置为产生一束在所述的多个第一准直器和所述的多个第二准直器叶片之间发射的波束。所述的检测器设置为检测所述波束。所述的存储器设置为当根据检测结果确定多个第一和第二准直叶片的每个叶片横切波束时，存储多个第一和第二准直叶片的每个叶片的位置信息。所述的控制器设置为根据所述的位置信息对每个叶片定位，以便控制照射域。
按照本发明的第二方面，提供一种用于控制从X射线放射器发射的X射线的照射域的准直装置。该装置包括多个第一准直叶片，多个第二准直叶片，一个波束发生器，一个检测器，一个存储器，以及一个控制器。所述的多个第二准直叶片与第一准直叶片相对。所述波束发生器设置为产生至少第一和第二波束，所述的第一波束横切所述多个第一准直叶片，所述第二波束横切所述多个第二准直叶片。所述的检测器设置为检测所述第一和第二波束。所述的存储器设置为当根据检测结果确定第一准直器的每个叶片横切波束时，存储多个第一准直器叶片中每一个叶片的位置信息。所述的存储器也设置为当根据检测结果确定第二准直器的每个叶片横切波束时，存储多个第二准直器叶片中每一个叶片的位置信息。所述的控制器设置为根据所述的第一位置信息对多个第一准直叶片的每个叶片定位，以及根据所述的第二位置信息对多个第二准直叶片的每个叶片定位，以便控制照射域。
按照本发明的第三方面，提供一种用于发射X射线，并将所述X射线集中到对象的给定部分的放射治疗装置。该装置包括一个X射线发射器和准直器，所述X射线发射器设置为发射X射线。所述准直器设置为控制由该X射线发射器发射的X射线的照射域。所述的准直器包括多个第一准直叶片，多个第二准直叶片，一个波束产生器，一个检测器，一个存储器和一个控制器。所述的多个第二准直叶片与多个第一准直叶片相对，所述的波束发生器设置为产生一束波束。所述的波束在所述多个第一准直叶片和所述多个第二准直叶片之间发射，所述的检测器设置为检测该波束。所述的存储器设置为当根据检测结果确定第一和第二准直器的每个叶片横切波束时，存储多个第一和第二准直器叶片的每个叶片的位置信息。所述的控制器设置为根据所述的位置信息对每个叶片定位。
按照本发明的第四方面，提供一种用于对控制从X射线放射器发射的X射线的照射域的准直器中的准直叶片进行定位的方法。所述的准直叶片包括多个第一准直叶片和与所述第一准直叶片相对的多个第二准直叶片。所述方法首先产生一束在所述多个第一准直叶片和所述多个第二准直叶片之间发出的波束，然后，当根据检测结果确定第一准直器的每个叶片横切波束时，所述方法继续检测所述波束，并存储所述多个第一和第二准直叶片中的每个叶片的位置信息。所述方法还继续通过根据所述位置信息对每个叶片进行定位，从而控制照射域。
按照本发明的第五方面，提供了一种用于对控制从X射线放射器中发射的X射线照射域的准直器的准直叶片进行定位的方法。所述准直叶片包括多个第一准直叶片和多个与第一准直叶片相对的第二准直叶片。该方法首先产生至少第一和第二波束，所述的第一波束横切所述多个第一准直叶片，并且所述的第二波束横切所述的多个第二准直叶片。该方法继续检测所述第一和第二波束，并且当根据检测结果确定每个第一准直叶片横切所述第一波束时存储所述多个第一准直叶片的每个叶片的第一位置信息，当根据检测结果确定每个第二准直叶片横切所述第二波束时存储所述多个第二准直叶片的每个叶片的第二位置信息。该方法还继续通过根据所述第一位置信息对每个第一准直叶片定位，并根据所述第二位置信息对每个第二准直叶片定位，从而控制所述照射域。
通过参考下面结合伴随的附图进行的详细说明能够容易地获得对本发明的实施例以及本发明显著的优点的更深入的理解其中图1图示了按照本发明第一个实施例，使用一个放射治疗装置时的例子；图2图示了按照本发明第一个实施例，从第一个方向看的准直器的示例性结构；图3图示了按照本发明第一个实施例，从第二个方向看的准直器的示例性结构；
图4图示了按照本发明第一个实施例，一个肿瘤和所述准直器的孔径之间的关系的例子；图5图示了按照本发明第一个实施例，从第三个方向看的准直器的示例性结构；图6图示了按照本发明第一个实施例的驱动器的一个例子；图7图示了按照本发明的第一个实施例的所述准直器内的激光束发生器和激光束接收器的示例性位置；图8图示了按照本发明的第一个实施例在准直叶片和激光束之间横切的例子；图9图示了按照本发明的第一个实施例的激光束的入射角的例子；图10图示了按照本发明的第一个实施例的齿轮齿啮合的例子；图11图示了按照本发明的第一个实施例，通过反射镜反射的激光束的第一个例子；图12图示了按照本发明的第一个实施例，通过反射镜反射的激光束的第二个例子；图13是显示按照本发明的第一个实施例的有关准直器控制的示例性结构的框图；图14是显示按照本发明的第一个实施例的参考位置确定和准直叶片定位的例子的流程的流程图。
图15图示了按照本发明的第二个实施例，用两束激光束进行准直叶片位置检测的第一个例子；图16图示了按照本发明的第二个实施例，用两束激光束进行准直叶片位置检测的第二个例子；图17图示了按照本发明的第二个实施例，用两束激光束进行准直叶片位置检测的第三个例子；图18图示了按照本发明的第二个实施例，用三束激光束进行准直叶片位置检测的一个例子；图19图示了按照本发明第二实施例，在图18中所示的准直叶片位置检测的第一方面；图20图示了按照本发明第二实施例，在图18中所示的准直叶片位置检测的第二方面；图21图示了按照本发明第二个实施例，用四束激光束进行准直叶片位置检测的一个例子；图22图示了按照本发明第二实施例，在图21中所示的准直叶片位置检测的一个方面；和图23图示了按照本发明的第二个实施例，用四束激光束进行准直叶片位置检测的一个例子。
具体实施方式
将参照
本发明的实施例。
图1图示了按照本发明的第一实施例使用放射治疗装置时的例子。如图1所示，一个放射治疗装置包括一个放射装置10，一个病床20，以及一个控制器30。该放射治疗装置用于对一个对象，如一个病人P发射X射线。所述的病床20用于将病人P定位，这样使得发射的X射线照射病人P的肿瘤。控制器30用于有组织地控制包括放射装置10和病人床20的放射治疗装置的元件和装置。
放射装置10包括一个固定支架11，一个旋转支架12，一个放射头13，和一个准直器14。所述的固定支架11固定在地板上，所述的旋转支架12可旋转地通过固定支架11支持。所述的放射头13包括一个X射线放射器，并设置在从旋转支架12的一端伸出的部分上。所述的准直器14包括在所述放射头13中。旋转支架12绕着固定支架11的水平轴H可接近360度旋转。准直器14可绕着从放射头13发射的X射线轴I旋转。轴I和H的交点称为等中心点(isocenter)IC，该等中心点IC是，例如，确定为离X射线放射器一米的位置。所述的旋转支架12在放射时能够在给定的固定位置使用，和/或设置为旋转，这样使得能够进行不同类型的辐射，例如，旋转辐射、摆动辐射，和间歇辐射。
病床20可在给定的角度范围内以方向G沿着以轴I为中心的弧旋转。病床20包括一个上部机构21，一个工作台22，一个升降机构23，和一个底部机构24。所述的上部机构21支撑所述工作台22，病人P躺在所述工作台22上面。上部机构21具有一个用于沿方向e(即病人P从头部-脚部的方向)和方向f(即病人P的右-左方向)移动工作台的机构。
上部机构21由升降机构23支撑。所述的升降机构23可以通过连杆机构形成，并设置为在方向d上下移动，如图所示。相应地，所述的升降机构23在给定的范围内抬高和降低上部机构21和工作平台22。这个升降机构23通过所述底部机构24支撑。所述底部机构24具有一个旋转机构，该旋转机构使所述的升降机构23绕着与轴I相距距离L所定位的轴在方向F上旋转，当所述底部机构24旋转一个给定角度时，所述上部机构21和所述工作台22与升降机构23一起旋转。
对于所述的放射治疗操作，一个医学工作者，如一个医生D操作一个连接到控制器30上的操作单元(如图13所示)，从而定位病人P并由所述准直器确定照射域。
在放射治疗操作中，将射线集中到治疗区域或部位，如恶性肿瘤上，以避免不必要的X射线照射正常组织是非常重要的。所述的准直器14用于将照射(野)控制在一个有限区域内，以达到上述目的。
所述的准直器14可以参考图2-6进行描述。图2图示了按照本发明第一实施例，从第一方向看准直器14的示例结构。所述的准直器典型地包括第一对准直部件140A和140B，以及第二对准直部件141A和141B。所述的第一对准直部件与所述的第二对准直部件垂直。所述的第一对准直部件位于距离X射线源S第一距离处，所述的X射线源S是X射线放射器的一部分。所述的第二对准直部件位于距离X射线源S第二距离处，所述的第一距离可能比所述的第二距离短。
所述的准直部件140A和140B可以具有但不限于沿着以X射线源S为中心的圆弧的弧形。准直部件140A和140B可以沿着该圆弧移动(即沿着方向X)。准直部件140A和140B可以彼此相对并设置在相对于轴I对称的位置。所述的准直部件140A可以是一个由如铅或钨等重金属制成的传统的开口叶片，并以朝向和离开准直部件140B的方向移动。准直部件140A由一个驱动器142A通过齿轮144A驱动。同样地，准直部件140B可以是一个由铅或钨等重金属制成的传统的开口叶片，并以朝向和离开准直部件140A的方向移动。准直部件140B由驱动器142B通过一个齿轮144B驱动。从而，控制一对准直部件140A和140B的位置，以使从X射线源在X方向发射的X射线的照射域变窄或减小。所述的每个准直部件140A和140B都是独立控制的。
控制第二对准直部件141A和141B的位置，以使从X射线源S在不同方向发射的X射线的照射域进一步变窄或减小。准直部件141A包括多个准直叶片141A1到141An。同样地，准直部件141B包括多个准直叶片141B1到141Bn。
图3图示了按照本发明第一个实施例，从第二个方向看准直器14的示例性结构。因为图3显示了垂直于图2所示视图方向的视图，图3只显示了一个准直叶片141A1。同样的，图中只显示了一个准直叶片141B1作为准直部件141B的例子。因此，下面关于准直叶片141A1的说明也适用于准直叶片141A2到141An。下面关于准直叶片141B1的说明也适用于准直叶片141B2到141Bn。
如图3所示，准直叶片141A1和141B1可以具有，但不限于沿着以X射线源S为中心的圆弧的弧形。准直部件141A1和141B1可以沿着该圆弧(即沿着方向Y)移动。准直叶片141A1和141B1可以彼此相对并设置在相对于轴I对称的位置。所述的准直叶片141A1以朝向和离开准直部件141B1的方向移动。准直叶片141A由一个驱动器143A1通过齿轮143a驱动。同样地，准直叶片141B1以朝向和离开准直部件141A1的方向移动。准直叶片141B1由驱动器143B1通过齿轮145B1驱动。因此，控制一对准直部件141A和141B的位置，以使已经被第一对准直部件140A和140变窄的照射域在Y方向被进一步变窄或减小。所述的每个准直部件141A和141B的位置都是独立控制的。更进一步，所述每个准直叶片141A1到141An的位置也是独立控制的，并且所述每个准直叶片141B1到141Bn的位置也是独立控制的。因此，如图4所示，通过控制每个准直叶片141A1到141An和141B1到141Bn的位置，使得能够调整孔径U成为适合恶性肿瘤T的形状。准直叶片141A1到141An和141B1到141Bn将在下面进行详细地说明。
图5是按照本发明的第一实施例，从第三个方向看准直器14的示例性结构。图5显示了沿着轴I从准直器14的顶部和底部看的视图。所述的第一对准直部件140A和140B用连续的双点虚线显示。
所述的准直叶片141A1到141An用互相相接的方式设置。由于所述的准直叶片141A1描述为连接到驱动器143A1，所述的准直叶片141A1到141An分别连接到驱动器143A1到143An。相应地，所述的准直叶片141A1到141An分别由驱动器143A1到143An驱动。同样，准直叶片141B1到141Bn设置为互相相接的方式。由于准直叶片141B1已经描述为连接到驱动器143B1上，准直叶片141B1到141Bn则分别连接到驱动器143B1到143Bn上。相应地，准直叶片141B1到141Bn分别由所述地驱动器143B1到143Bn独立驱动。
图6图示了按照本发明第一实施例的驱动器143A1的例子。下面对驱动器143A1的说明也适用于驱动器143A2到143An和143B1到143Bn。图6显示了驱动器143A1和准直叶片141A1之间的关系。如图6所示，所述的准直叶片141A1沿着底部边141a的一段弧形形成一个扇形。与准直叶片141B1(图6中没有示出)距离很远的边由一楔状物形成。可选择地，该边也可以是平的。对辐射进行准直的准直叶片141A1的另一边是平的。底部边141a具有齿轮齿，从而与驱动齿轮143a啮合。驱动齿轮143a固定在轴143b的一端，所述的轴143b由一个电机143c通过热传动齿轮143d和其它齿轮驱动。相应地，轴143b可以与电机143c一同旋转。驱动装置143A1也包括一个电位计143e和一个编码器143f。所述的电位计143e和编码器143f用于检测准直叶片141A1的位置信息。电位计143e和编码器143f的输出信号提供给控制器30。所述的控制器30根据所提供的输出信号控制电机143c，以允许将准直叶片141A1放在合适的位置。
然后，在下面对准直器14的控制技术进行描述。
关于第一对准直部件140A和140B，所述的准直部件140A沿着所述方向X移离准直部件140B。还有一个止动器(或保持器)保持所述的准直部件140A位于离准直部件140B最远的位置。所述准直部件140A的一个位置控制确定装置根据保持位置来控制位置。同样地，准直部件140B沿着所述X方向移离准直部件140A。还有一个止动器(或一个保持器)以保持准直部件140B位于离准直部件140A最远的位置。准直器部件140B的位置控制确定还根据所述的保持位置来确定位置，控制器30控制驱动器142A和142B，这样能够将准直部件140A和140B移动到合适的位置。相应地，准直装置14将它的孔径调整为沿着X方向优选的宽度。准直部件140A(140B)和驱动器142A(142B)之间的关系与准直部件141A1和驱动器143A1的之间的关系相类似。
关于第二对准直部件141A和141B，必须精确控制每个准直叶片沿着Y方向的位置，以获取通过准直器14的孔径的优选的照射域。虽然定位每个准直叶片的技术与所述的第一对准直叶片140A和140B的方式相似，但这并不是优选的，因为当所述的准直叶片由止动器保持时，每个准直叶片可能由于冲击碰撞而变形。
所以，按照本发明的第一个实施例，每个准直叶片的参考位置(或参考信息)能够在对每个准直叶片都没有任何冲击碰撞的情况下精确地确定，而。相应地，准直叶片141A1到141An和141B1到141Bn的每个准直叶片的位置根据所述的位置信息来控制的，以获取所需的孔径(或照射到病人P上的所需的照射域)。换句话说，所述的控制器30控制每个准直叶片根据位置信息移动的距离。如图5所示，所述的准直器14包括一个激光束发生器41和一个激光束接收器42，以确定参考位置。所述的激光束接收器42包括作为检测器的功能，用于检测所接收的激光束。
所述的激光束发生器41和激光束接收器42彼此相对，这样从所述的激光束发生器41产生的激光束在准直部件141A和141B之间发射。所述的激光束40也横切轴I。一个例子是该激光束40穿过垂直于Y方向的方向，换句话说，在准直部件141A和141B之间的激光束40的入射角与Y方向成90度。另一个例子是该激光束的方向可以不垂直于所述的Y方向，该入射角是，例如，与Y方向成85度角。在上面的另一个例子中，每个准直叶片的位置信息根据准直部件141A或141B沿方向X的入射角和位置进行补偿。这种被补偿的位置信息用来作为参考位置。
激光束发生器41和激光束接收器42位于例如如图7所示的位置，作为准直器14的一部分。准直器14支撑在放射头13中。
在激光束产生之前，所述的准直叶片141A1到141An都沿着Y方向移离准直叶片141B1到141Bn。用止动器(或保持器)将准直叶片141A1到141An保持到离141B1和141Bn的最远位置处。同样地，所述准直叶片141B1到141Bn都沿着Y方向移离准直叶片141A1到141An。用止动器(或保持器)将准直叶片141B1到141Bn保持到离141B1和141Bn的最远位置处。
在保持准直叶片141A1到141An和141B1到141Bn后，每个准直叶片各自朝向激光束40移动。例如，准直叶片141A1朝向激光束40(即朝向准直叶片141B1)移动。当所述的准直叶片141A1在第一位置横切激光束40时，所述的第一位置通过电位计143e或编码器143f检测，作为所述准直叶片141A的参考位置。所检测的参考位置作为准直叶片141A1的位置信息存储在控制器30的存储器中。在检测完有关准直叶片141A1后，准直叶片141A1移动回所述止动器的位置。作为响应，准直叶片141A2向着激光波束40(即向着准直叶片141B2)移动。当所述的准直叶片141A2在第二位置横切激光束40时，通过电位计143e或编码器143f检测第二位置作为准直叶片141A2的参考位置。所检测的参考位置作为准直叶片141A2的位置信息存储在控制器30的存储器中。对剩余的准直叶片即所述的准直叶片141A3到141Bn以及141B1到141Bn)重复进行类似的检测。
在上面的例子中，当激光束接收器42以给定的能够在不横切所述准直叶片141A1时检测到的百分比检测所接收的激光束40时，这种横切可以被确定，如图8所示。例如，所述给定的百分比可以是百分之五十。作为一种修正，所述的准直叶片可以首先移动到激光束完全被挡住的位置，然后移回到激光束被半遮挡的位置。
如上面所描述的，当所述的激光束40在如图9所示的在不与Y方向相垂直的方向上在准直部件141A和141B之间发射时，所检测到的参考位置(位置信息)可以根据激光束40的入射角进行补偿。
而且，如图10所示，当用一个齿轮机构移动准直叶片时，在所述的准直叶片和所述的轴143b之间的位置关系由于在齿轮旋转时的齿啮合而发生了改变。因此，考虑齿轮啮合时，所述的参考位置也可以根据所述轴143b的旋转方向(即所述准直叶片的移动方向)来补偿。在这种情况下，例如可以准备两种类型的来补偿的位置信息，一种用于第一方向(即左)，一种用于第二方向(即右)。这种补偿也考虑了轴的旋转量和角度，因为在准直叶片和轴143b的位置之间一直保持着上述关系，直到轴143b以一定角度旋转。类似的补偿也可以运用到旋转支架12的旋转中。换句话说，所述的位置信息也可以根据旋转支架12的旋转角进行补偿，并且所述的补偿位置信息也可以用于根据放射治疗中所使用的旋转角对准直叶片141A1到141An和141B1到141Bn进行定位。
由激光束发生器41产生的激光束40并不是必须由激光束接收器42所直接接收。如图11所示，由激光束发生器41产生的激光束40在穿过所述的准直部件141A和141B后，可以被一个或多个反射镜100(反射器)反射，然后被激光束接收器42接收。另一个例子如图12所示，由激光束发生器41产生的激光束40在穿过所述的准直部件141A和141B之前可以被一个或多个反射镜110(反射器)反射，然后被激光束接收器42接收。
也可以使用光敏感系统替代激光束发生器41和激光束接收器42实现同样的目的。
确定每个准直叶片参考位置的和对每个准直叶片进行定位的基本操作可以参考图12和13进行说明。图13是显示按照本发明的第一个实施例的准直器控制装置的示例性结构的框图，图14是显示按照本发明第一个实施例的参考位置确定和准直叶片定位的例子的流程的流程图。
如图13所示，所述的控制器30控制放射治疗装置的各种部件并与操作单元31相连接。操作单元31用于输入各种类型的信息并指示各种操作。所述的控制器30包括一个存储器32，一个中央处理单元(CPU)33，一个照射域确定单元34，以及一个计算单元35。所述的存储器32存储上面所述的位置信息。所述的CPU 33作为主控制器进行操作。所述的照射域确定单元34确定准直器14的孔径，以控制由X射线源S发射的X射线的照射域。所述的计算单元35计算准直叶片141A1到141An和141B1到141Bn的移动距离。所述的控制器30也计算准直部件140A和140B的移动距离。所述的控制器30还包括一个或多个用于控制如放射装置、旋转支架12和病床20的处理器。不过，因为这些处理器与按照本发明的第一实施例的准直器14的说明并不直接相关，因此在这里省略了对这些控制的说明。
医生D操作所述的操作单元31，以对准直部件141A和141B的每个准直叶片的参考位置的测定进行指示。为了响应所述指令，所述的CPU 33激活(或启动操作)激光束发生器41和激光束接收器42，这样产生所述的激光束(步骤1)。所述的CPU 33也驱动电机143c，以向后移动所有的准直叶片141A1到141An和141B1到141Bn(步骤2)。即，准直叶片141A1到141An移离准直叶片141B1到141Bn并由止动器保持。而且，所述的准直叶片141B1到141Bn移离准直叶片141A1到141An并由止动器保持，步骤1和2的处理顺序也可以相反。于是操作操作单元31以指示参考位置确定的操作者不限于医生D，而可以是任何其它被允许操作的人。
准直叶片141A1从由止动器保持的位置向准直叶片141B1移动，准直叶片141A1在准直叶片141A1横切激光束40的位置停止。例如，所接收的激光束可以是无任何横切时所接收的激光束的强度的百分之五十。所述位置也由电位计143e或编码器143f检测，作为所述准直叶片141A1的参考位置。所检测的参考位置作为准直叶片141A1的位置信息存储在存储器32中(步骤3)。在检测和存储之后，准直叶片141A1移回到止动器的位置(步骤4)。在步骤5中，确定是否对所有准直叶片141A1到141An和141B1到141Bn都检测了参考位置。因此，可以对准直叶片141A1到141An和141B1到141Bn中的每一个单独执行步骤3和4中的操作。当对每个准直叶片141A1到141An和141B1到141Bn的参考位置信息都被检测，并作为位置信息存储后，激光束发生器41和激光束接收器42的操作终止(步骤6)。
然后，所述的计算单元35计算每个准直叶片141A1到141An和141B1到141Bn形成用于特定放射治疗所设计的照射域的孔径所需要移动的距离(步骤7)。所计算的距离是距离所述参考位置的距离。根据对每个准直叶片141A1到141An和141B1到141Bn所计算的距离，每个准直叶片通过驱动电机143c被定位(步骤8)。而且，计算单元30也计算用于移动每个准直部件140A和140B以形成所设计的照射域的移动距离。
相应地，准直部件141A的所有准直叶片141A1到141An和准直部件141B的所有准直叶片141B1到141Bn，以及准直部件140A和140B都被分别定位，以形成与肿瘤形状相适合的照射域相对应的孔径。
步骤1至6中的操作不仅限于在实际的放射治疗之前执行。所述操作可以，例如，在放射治疗装置接通电源的任何时候执行，换句话说，在没有医生D的指令的情况下，所述的激光束发生器41可以响应放射治疗装置的供电而被激活，而且，操作也可选择地以给定的时间间隔执行，例如，每三个月或在其它给定的时间间隔内。这些校准对于校正由于使用所述装置(或使用几次)而产生的偏差是有效的。步骤1到6的操作可以需要，例如只需要3分钟。
所述的位置信息(所述的参考位置)和/或计算的距离可以显示在与放射治疗装置相连接的显示器上。
如上所述，按照本发明的第一个实施例，每个准直叶片的所述参考位置(位置信息)能够在不会对每个准直叶片产生任何碰撞冲击的情况下精确地确定。相应地，准直叶片141A1到141An和141B1到141Bn的每个准直叶片的位置根据所述位置信息进行控制。这使得容易并精确地获得与适合肿瘤形状的照射域相对应的理想孔径成为可能。而且，既然每个准直叶片的所述参考位置能够被自动检测，从而使精确并快速地调整多个准直叶片的定位成为可能。所以，照射到患者P上的X射线能够显著降低，并且能够对病人P进行优选的放射治疗，也可以减少医学工作者的工作。
(第二实施例)
第一个实施例说明了用一个激光束进行的准直叶片位置检测。在第二个实施例中，将参考图14到22对使用多个激光束的多种类型的准直叶片位置检测进行说明。
图15图示了按照本发明第二个实施例，用两束激光束进行准直叶片位置检测的第一个例子。如图15所示，从激光束发生器411中产生的激光束401由激光束接收装置421接收。所述的激光束401可以用于检测所述准直部件141A的每个准直叶片的位置。同样地，从激光束发生器412中产生的激光束402由激光束接收装置422接收。所述的激光束402可以用于检测所述准直部件141B的每个准直叶片的位置。在这种结构中，可能同时对准直部件141A和141B执行检测。
图16图示了按照本发明的第二实施例，用两束激光束进行准直叶片位置检测的第二个例子。如图16所示，两束激光束401和402都由激光束发生器410产生。激光束401由反射镜120或其他任何类型的反射器反射，并由激光束接收器421接收。所述的激光束402由反射镜130或其他任何类型的反射器反射，并由激光束接收器422接收。图15与之类似，由反射镜120反射的激光束401可以用于检测准直部件141A的每个准直叶片的位置。由反射镜130反射的激光束402可用于检测准直部件141B的每个准直叶片的位置。如果所述的激光束发生器410在产生激光束401的同时能够产生激光束402，就可能同时对两个准直部件141A和141B执行所述的检测。
按照图16所示的结构，在所述方向上的两束激光束只需要一个激光束发生器。在所述激光束发生器410和反射镜120、130之间的位置关系可以根据需要进行设置。不是只使用一个激光束发生器410，而是可以只使用一个带有如反射镜的反射器的激光束接收器。或可替换地，对两束激光束可以只使用一个激光束发生器和一个激光束接收器，在其两端使用反射器。
图17图示了按照本发明的第二实施例，用两束激光束进行准直叶片位置检测的第三个例子。如图17所示，由激光束发生器413产生的激光束403由激光束接收器423接收。激光束403可以用于检测准直部件141A的每个准直叶片的位置。在这个例子中，距离准直部件141B最远的边横切激光束403。同样地，由激光束发生器414产生的激光束404由激光束接收器424接收。激光束404可以用于检测准直部件141B的每个准直叶片的位置。距离准直部件141A最远的边横切激光束404。在这种结构中，还可以同时对准直部件141A和141B执行所述的检测。
图18图示了按照本发明的第二实施例，用三束激光束进行准直叶片位置检测的一个例子。如图18所示，激光束40、403、404分别由激光束发生器41、413、414产生。所产生的激光束40、403、404由各自的激光束接收器42、421和424接收。如图19所示，当准直部件141A移动到距离准直部件141B最远的位置时，一对激光束发生器413和激光束接收器423位于激光束403横切准直部件141A的距离准直部件141B最远的边的位置。当准直部件141A的准直叶片被移动并设置在与准直部件141B相对的位置时，可以使用在这个位置检测到的定位信息。同样地，虽然在图19中没有显示，当准直部件141B移动到离准直部件141A距离最远的位置时，一对激光束发生器414和激光束接收器424位于在激光束404横切准直部件141B的与准直部件141A距离最远的一边的位置。当所述的准直部件141B的准直叶片向相对准直部件141A移动时，在此位置检测的有关每个准直叶片的位置信息可以被使用。如图10所示，当齿轮啮合按照每个准直叶片的移动方向改变时，这种位置信息的使用是有优势的。
当准直部件141A的每个准直叶片向着准直部件141B移动时，其他位置信息也可以使用。如图20所示，一对激光束发生器41和激光束接收器42设置在激光束40通过轴I的位置。如在第一个实施例中所描述的，在准直部件141A朝着准直部件141B移动时，当准直部件141A的每个准直叶片移动到接近于准直部件141B的边横切激光束40时，所检测的位置信息可以被使用。同样地，虽然在图20中没有示出，在准直部件141B朝着准直部件141A移动时，当准直部件141B的每个准直叶片移动到接近于准直部件141A的边横切激光束40时，所检测的位置信息可以被使用。如图10所示，当齿轮啮合按照每个准直叶片的移动方向改变时，这种位置信息的使用是有优势的。
图21图示了按照本发明的第二实施例，用四束激光束进行准直叶片位置检测的一个例子。如图21所示，激光束401到404由激光束发生器411到414产生，所产生的激光束401到404由激光束接收器421到424接收。在这种结构中，一对激光束发生器413和激光束接收器423可设置在准直部件141A的每个准直叶片的一边并能够横切激光束403的任何位置。所述的一边是距离准直部件141B最远的一边。这种设置的一个例子是当准直部件141A移动到距离准直部件141B最远时，准直部件141A的一边横切激光束403的位置，如图19所示。当准直部件141A的准直叶片移动并定位在与准直部件141B相对的位置时，有关每个准直叶片在这个位置的位置信息检测可以被使用。
同样地，激光束发生器414和激光束接收器424可以设置在准直部件141B的每个准直叶片的一边能够横切激光束404的任何位置。所述的一边是距离准直部件141A最远的一边。这种设置的一个例子是当准直部件141B移动到距离准直部件141B最远时，准直部件141B的一边横切激光束404的位置。当准直部件141B的准直叶片移动并定位在与准直部件141A相对的位置时，有关每个准直叶片在这个位置所检测的位置信息可以被使用。
还是如图21所示，一对激光束发生器411和激光束接收器421可以设置在准直部件141A和141B之间。例如，在准直部件141A的准直叶片向准直部件141B移动并定位时，当准直部件141A的每个准直叶片移动最靠近准直部件141B的一边横切激光束401时所检测的位置信息可以被使用。同样地，一对激光束发生器412和激光束接收器422也可以设置在准直部件141A和141B之间。例如，当准直部件141B的准直叶片向准直部件141A移动并定位时，在准直部件141B的每个准直叶片移动到最靠近准直部件141A的一边横切激光束402时所检测的位置信息可以被使用。
虽然取决于将产生和接收激光束401的一对激光束发生器、激光束接收器和产生和接收激光束402的一对激光束发生器、激光束接收器所设置的位置，但如图22所示，当准直部件141A的每个准直叶片移动到最靠近准直部件141B时，其中的一对，例如产生和接收激光束402的一对激光束发生器412和激光束接收器422，可以设置在激光束402横切最靠近准直部件141B的一边。当准直部件141A的准直叶片向准直部件141B移动并定位时，在此位置所检测的位置信息可以被使用。同样地，虽然在图22中没有示出，当准直部件141B的每个准直叶片距离准直部件141A最近时，其中的一对激光束发生器和接收器，例如激光束发生器411和激光束接收器421可以设置在激光束401横切最靠近准直部件141A的一边的位置。当准直部件141B的每个准直叶片朝着准直部件141A移动并定位时，在该位置检测的位置信息可以被使用。如图10所示，当齿轮啮合根据每个准直叶片的移动方向改变时，这种位置信息的使用是有优势的。
图23图示了按照本发明的第二实施例，用四束激光束对每个准直叶片进行准直叶片位置检测的一个例子。如图23所示，从激光束发生器415-417中产生的激光束405-407分别由激光束接收器425-427接收。激光束406-407在准直部件141A和141B之间发射。而且，一对激光束发生器41和激光束接收器42可以设置在使激光束40经过轴I并位于准直部件141A和141B之间的位置。这些激光束40和405-407可以用于准直部件141A的每个准直叶片的多个参考位置。例如，相邻激光束之间的间隔可以是相同的。激光束407可以发射到准直部件141A的每个准直叶片移动到最靠近准直部件141B的位置。还有一个例子，激光束405可以发射到准直部件141A的每个准直叶片移动到距离准直部件141B最远的位置。激光束40并不是必须通过轴I。虽然在图23中没有示出，类似的检测技术可以应用到对准直部件141B的每个准直叶片的位置检测。在图23中所显示的技术可以实现更精确地检测。
按照本发明的实施例，每个准直叶片的形状不限于是弧形的，而可以是任何可能的形状。而且每个准直叶片的移动方向也不限于沿着以X射线源为中心的圆弧的方向，而是能够是任何方向，例如，水平方向。
在本发明上面的实施例中，没有描述准直部件140A和准直部件140B包括多个准直叶片。不过，当每个准直部件140A和140B包括多个准直叶片时，本发明上面的实施例也能够用于对每个准直叶片定位。
本发明上面描述的实施例只是一些举例，仅用于便于理解本发明，而不是用于限制本发明。因此，在本发明的范围内，本发明的实施例中的每个部件和元件都可以进行重新设计或修改为它的等同替换物。而且，只要这些部件和元件的任何可能的组合的优点与按照本发明实施例中所公开的内容所得到的优点相似，上述组合也可以包括在本发明的范围内。
根据上面的技术可以对本发明进行多种修改和变化，因此应当理解，在附加的权利要求
的范围内，本发明还可以采用不同于上面描述的实施方式实现。
权利要求
1.一种用于控制从X射线放射器发射的X射线的照射域的准直装置，所述装置包括多个第一准直叶片；与多个第一准直叶片相对的多个第二准直叶片；一个波束发生器，所述波束发生器设置为产生在所述多个第一准直器叶片和所述多个第二准直器叶片之间发射的波束；一个设置为检测所述波束的检测器；一个存储器，所述的存储器设置为当根据检测结果确定多个第一和第二准直器的每个叶片横切波束时，存储多个第一和第二准直器叶片的每个叶片的位置信息；和一个控制器，所述的控制器设置为根据所述的位置信息对每个叶片定位，以便控制照射域。
2.如权利要求
1所述的装置，还包括一个反射器，所述反射器设置为反射由所述波束发生器产生的波束，从而所反射的波束在所述的多个第一和第二准直叶片之间发射。
3.如权利要求
1所述的装置，还包括一个反射器，所述反射器设置为反射在所述的多个第一和第二准直叶片之间发射的波束，从而被反射的波束可以由所述检测器检测。
4.如权利要求
1所述的装置，其中当所述的检测器检测到给定百分比的波束时，所述的存储器存储所述位置信息。
5.如权利要求
1所述的装置，还包括一个补偿单元，所述补偿单元设置为补偿所述位置信息，其中所述控制器根据补偿的位置信息对所述的每个叶片定位。
6.如权利要求
5所述的装置，其中所述的补偿单元根据多个第一和第二准直叶片之间的入射角补偿所述的位置信息。
7.如权利要求
5所述的装置，其中所述的存储器还设置为存储所述补偿的位置信息。
8.如权利要求
1所述的装置，还包括一个第二存储器，该存储器设置为存储用于补偿位置信息的距离补偿信息，当所述的每个叶片由齿轮驱动时，其中所述的距离补偿信息基于齿轮旋转时齿轮啮合产生的距离。
9.如权利要求
8所述的装置，其中所述的第二存储器存储第一距离信息和第二距离信息作为距离补偿信息；当所述的每个叶片被驱动以在第一方向上移动一个第一预定距离时，使用所述的第一距离信息；并且当所述的每个叶片被驱动以在第二方向上移动一个第二预定距离时，使用所述的第二距离信息。
10.一种用于控制从X射线放射器发射的X射线照射域的准直装置，所述准直装置包括多个第一准直叶片；与多个第一准直叶片相对的多个第二准直叶片；一个波束发生器，所述波束发生器设置为产生至少第一和第二波束，其中所述的第一波束横切所述的多个第一准直叶片，和所述的第二波束横切所述的第二准直叶片；一个设置为检测所述第一和第二波束的检测器；一个存储器，所述的存储器设置为当根据检测结果确定所述的多个第一准直叶片的每个叶片横切所述第一波束时，存储所述多个第一准直器叶片的每个叶片的位置信息；所述的存储器还设置为当根据检测结果确定所述的多个第二准直叶片的每个叶片横切所述第二波束时，存储所述多个第二准直叶片的每个叶片的位置信息；和一个控制器，所述的控制器设置为根据所述的第一位置信息定位所述多个第一准直叶片的每个叶片，以及根据所述的第二位置信息定位所述多个第二准直叶片的每个叶片，以便控制照射域。
11.如权利要求
10所述的装置，其中该波束发生器产生一个第三波束，该波束在多个第一和第二准直叶片之间发射，并横切所述X射线的轴；所述的检测器还设置为检测所述第三波束；所述的存储器还设置为当多个第一和第二装置叶片根据检测结果确定所述的每个叶片横切所述的第三波束时，存储所述多个第一和第二准直叶片的所述每个叶片的第三位置信息；和所述的控制器设置除了根据除第一和第二位置信息以外还根据所述第三位置信息对每个叶片进行定位。
12.如权利要求
10所述的装置，其中所述的波束发生器产生第三和第四波束，所述第三和第四波束在多个第一准直叶片和多个第二准直叶片之间发射，所述的第三波束横切所述多个第一准直叶片，并且所述的第四波束横切所述多个第二准直叶片；所述的检测器还设置为检测所述的第三和第四波束；所述的存储器进一步设置为当所述的多个第一准直叶片的每个叶片设置在距离所述的多个第二准直叶片最远的位置，并根据检测结果确定距离多个第二准直叶片最远的一边横切所述的第一波束时，存储所述的第一位置信息；所述的存储器进一步设置为当所述的多个第二准直叶片的每个叶片设置在距离所述的多个第一准直叶片最远的位置，并根据检测结果确定距离多个第一准直叶片最远的一边横切所述的第二波束时，存储所述的第二位置信息；所述的存储器进一步设置为当所述的多个第一准直叶片的每个叶片设置在距离所述的多个第二准直叶片最近的位置，并根据检测结果确定距离多个第二准直叶片最近的另一边横切所述的第三波束时，存储所述的第三位置信息；所述的存储器还设置为当所述的多个第二准直叶片设置在距离多个第一准直叶片最近的位置，并根据检测结果确定距离多个第一准直叶片距离最近的另一条边横切第四波束时，存储第四位置信息；并且所述的控制器设置为根据所述的第一和第三位置信息定位所述多个第一准直叶片的所述每个叶片，以及根据所述的第二和第四位置信息定位所述多个第二准直叶片的所述每个叶片。
13.如权利要求
10所述的装置，其中波束发生器产生包括所述第一波束的第一组波束和包括所述第二波束的第二组波束，作为多个波束，所述的第一组波束横切所述的多个第一准直叶片，所述的第二组波束横切所述的多个第二准直叶片；所述的检测器还设置为检测所述的第一和第二组波束；所述的存储器设置为存储所述多个第一准直叶片的每个准直叶片的第一位置信息，其中根据检测结果确定所述的多个第一准直叶片的每个叶片靠近多个第二准直叶片最近的边横切第一组波束；所述的存储器还设置为存储所述多个第二准直叶片的每个准直叶片的第二位置信息，其中根据检测结果确定在该位置所述的多个第二准直叶片的所述每个叶片靠近多个第一准直叶片的边横切第二组波束；一个控制器设置为根据所述的第一信息对所述的多个第一准直叶片的所述每个叶片定位，并根据第二信息对所述的多个第二准直叶片的所述每个叶片定位。
14一种用于发射X射线并将X射线集中到一个对象的给定部位的放射治疗装置，该装置包括一个发射X射线的X射线放射器；一个准直器，所述准直器设置为控制由X射线放射器发射的X射线的照射域；多个第一准直叶片；与多个第一准直叶片相对的多个第二准直叶片；一个波束发生器，所述波束发生器设置为产生一个波束，该波束在所述的多个第一和第二准直叶片之间发射；一个检测所述波束的检测器；一个存储器，所述存储器设置为当根据检测结果确定所述的多个第一和第二准直叶片的每个叶片横切所述波束时，存储多个第一和第二准直叶片的每个叶片的位置信息；以及一个控制器，所述的控制器设置为根据所述的位置信息对每个波束进行定位。
15.如权利要求
14所述的装置，还包括一个显示器，所述显示器设置为显示所述准直器的信息。
16.如权要求14所述的装置，其中当所述的装置接通电源时，所述的波束发生器可启动操作。
17.如权利要求
14所述的装置，其中所述的波束发生器以给定的时间间隔启动操作。
18.如权利要求
14所述的装置，还包括一个输入单元，该输入单元设置为输入指令，其中所述的波束发生器响应所述指令启动操作。
19.一种在控制X射线发生器中发射的X射线的照射域的准直器中所使用的对准直叶片进行定位的方法，其中所述的准直叶片包括多个第一和第二准直叶片，所述的多个第二准直叶片与所述的多个第一准直叶片相对，该方法包括产生一个波束，该波束在多个第一和第二准直叶片之间发射；检测所述波束；当根据检测结果确定多个第一和第二准直叶片的每个叶片横切所述波束时，存储所述每个叶片的位置信息；以及根据所述的位置信息对所述的每个叶片进行定位来控制照射域。
20.一种在控制X射线发生器中发射的X射线照射域的准直器中所使用的对准直叶片进行定位的方法，其中所述的准直叶片包括多个第一和第二准直叶片，所述的多个第二准直叶片与所述的多个第一准直叶片相对，该方法包括产生至少第一和第二波束，其中所述的第一波束横切所述多个第一准直叶片，并且所述的第二波束横切所述的多个第二准直叶片；检测所述的第一和第二波束；当根据检测结果确定所述的多个第一准直叶片的所述每个叶片横切第一组波束时，存储所述多个第一准直叶片的每个准直叶片的第一位置信息，以及当根据检测结果确定所述的多个第二准直叶片的每个叶片横切第二组波束时，存储第二位置信息；以及根据所述的第一位置信息对所述多个第一准直叶片的所述的每个叶片进行定位，并根据所述的第二位置信息对所述多个第二准直叶片的所述的每个叶片进行定位，以控制照射域。
21.如权利要求
1所述的装置，其中所述的波束横切所述X射线的一个轴。
专利摘要
一种用于控制从X射线放射器发射的X射线的照射域的准直器装置。本装置包括多个第一准直叶片，多个第二准直叶片，一个波束发生器，一个检测器，一个存储器，以及一个控制器。多个第二准直叶片与第一准直叶片相对，所述波束发生器设置为产生一束波束，该波束在所述第一准直叶片和所述的第二准直叶片之间发射，所述的检测器设置为检测该波束。所述的存储器设置为当根据检测结果确定第一和第二准直叶片中的每个叶片横切波束时，存储第一和第二准直器叶片的每个叶片的位置信息。所述的控制器设置为根据所述的位置信息对每个叶片定位，以便控制照射域。
文档编号G21K1/04GKCN1530151SQ200410038721
公开日2004年9月22日 申请日期2004年3月12日
发明者野口正 申请人:株式会社东芝, 东芝医疗系统株式会社导出引文BiBTeX, EndNote, RefMan