质子治疗位置投射系统的制作方法
【专利说明】质子治疗位置投射系统
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本发明申请要求于2012年10月22日所提交的美国专利临时申请号61/716，831的权益，其全部内容在此引入作为参考。
技术领域
[0003]本发明构思总体上涉及一种用于癌症治疗的质子疗法，以及更加具体地涉及投射系统或方法，其将例如治疗体积的图像的图像投射到患者或其他投射表面上用于粒子疗法治疗。
【背景技术】
[0004]质子疗法(PT)是一种癌症治疗技术，其使用高能质子穿透患者身体，并将能量沉积于治疗体积，例如癌变的肿瘤。PT利用带电粒子的布拉格峰(Bragg Peak)特性，其中这些带电粒子将大多数能量沉积在行程的最后几毫米中，这与传统的放射疗法中大多数能量沉积在行程的最开始几毫米中相反一这常导致对健康组织的严重损害。
[0005]PT通过一系列治疗施加至患者，这一系列治疗通常每天发生并持续数周。每次治疗在治疗前通常都需要解剖图像来确认肿瘤处于正确位置，这可以通过基本平面X线技术来实现。最普遍的波束输送技术是双散射，其中窄质子束被散射以实体地散布质子，并还形成能量散布使得质子能够以不同能量传播。准直器可以用来在X和y方向上修整质子治疗区域，以及补偿器可以用来在z维度上调节质子治疗。质子可以被修整到肿瘤的形状来精确输送放射剂量到治疗体积，同时避开周围的健康组织。
[0006]与此相反，一种更先进的并得到欢迎的技术是笔形波束扫描(“PBS”)，其消除了波束散射、准直器、和补偿器。在PBS治疗中，窄带质子束由扫描磁体指引，以在X和y方向上遵循治疗形状。在z方向上通过用降能器改变能量来调整波束，生成质子束，降能器通常被放置于扫描磁体和诸如回旋加速器的粒子加速器之间。
【发明内容】
[0007]本发明一般构思的示例实施方式提供一种质子治疗体积投射系统，以辅助患者治疗，其中投射器源在患者上靠近治疗体积提供对应于患者的治疗体积的X和y方向的图像。该治疗能够包括但不限于质子疗法治疗。
[0008]本发明一般构思的示例实施方式也能够通过提供一种治疗体积投射系统来实现，其包括能够从粒子线束产生源接收粒子线束，并将粒子线束的方向改变到包含在患者内的治疗体积的装置，以及将对应于至少一部分治疗体积的图像投射到投射表面上的装置。
[0009]投射表面能够是患者的皮肤、治疗室墙壁、以及设置于台架上的屏幕中的一个或多个。
[0010]投射的图像能够是从任何角度投射到患者的皮肤的、对应于X-y扫描区域的二维图像。
[0011]导向镜、光管、脱离线束轴的投射器中的一个或多个能够用来将投射的图像引导到投射表面上。
[0012]投射的图像能够包括多种治疗体积轮廓。投射的图像能够包括对齐标记、患者标识符、系统状态指示和娱乐/媒体内容中的至少一个。
[0013]摄像单元能够被提供用来记录投射表面的图像。
[0014]处理器能够被提供来使用计算机视觉处理记录的图像，从而执行三维等角点定位操作。
[0015]致动器能够被提供来将用于投射的装置移动到粒子线束中以投射图像，并随后在患者治疗过程中把用于投射的装置从投射粒子线束中移开。
[0016]投射的图像能够是被配置成模拟治疗体积扫描的运动图像。
[0017]投射的图像能够包括第一颜色，其指示允许患者移动，以及第二颜色，其指示禁止患者移动。
[0018]所投射的二维图像能够包括医师和辅助人员中至少一个的视频。
[0019]本发明一般构思的示例实施方式还可通过提供一种将患者的治疗体积的图像投射到患者上来辅助患者治疗的方法，其包括捕获患者的治疗体积的第一图像，处理该图像来产生对应于治疗体积的至少一部分的治疗体积图像，使用图像投射器将治疗体积图像投射到患者的靠近治疗体积的皮肤上，以及根据所投射的治疗体积图像的尺寸来对患者的治疗体积进行治疗。
[0020]对患者的治疗能够包括对患者的质子笔形波束扫描，该方法还包括把图像投射器移到质子输送系统的线束中，以将该图像投射到患者的靠近治疗体积的皮肤上，并随后在患者的笔形波束扫描治疗过程中把图像投射器从线束中移开。
[0021]投射操作能够包括使用导向镜、光导向器、离束投射器中的一个或多个来引导投射的治疗体积图像。
[0022]本发明一般构思的示例实施方式还能够通过提供一种在患者治疗中使用治疗体积投射系统来实现，其包括图像扫描器，捕获患者的治疗体积的图像；处理器，处理图像来产生对应于治疗体积的至少一部分的治疗体积图像；以及图像投射器，将治疗体积图像投射到投射表面上。
[0023]该系统可包括笔形波束扫描装置，其对患者进行笔形波束扫描治疗；和致动器，把图像投射器移到笔形波束扫描装置的线束中，以将治疗体积图像投射到患者的靠近患者治疗体积的皮肤上，并随后在患者的笔形波束扫描治疗过程中把图像投射器从线束中移开。
[0024]该治疗体积图像能够包括治疗体积的x-y扫描区域。
[0025]该系统可还包括摄像单元，从投射的治疗体积图像捕获第二图像；以及确认单元，通过将第二图像和解剖或光学标记/标识比较来确认患者安置。
[0026]投射表面可以是患者的靠近治疗体积的皮肤。
[0027]本发明构思的其他特征和实施方式一部分将在下文中描述，一部分是从描述中显而易见的，或者可以从总体发明构思的实施中学到。
【附图说明】
[0028]下述示例实施方式是代表性的示例技术和结构，其设计成用来执行本发明构思的特征，但本发明构思不局限于这些示例实施方式。此外，在附图和说明中，尺寸和相对尺寸、形状、以及线条、实体和区域的数量为了清楚起见可能会放大。参照附图，通过下面示例实施方式的详细描述，将能够更加容易地的理解和意识到各种另外的实施方式，其中:
[0029]图1以局部示意图形式示意了示例实施方式的质子疗法治疗系统，其中相邻的治疗室可接收旋转加速器产生的质子线束；
[0030]图2示意了现有技术的质子疗法治疗系统，其中准直器和补偿器被用来在线束输送到患者前调节线束；
[0031]图3示意了图2的现有技术系统，还描绘了提供至准直器的所投射的光源；
[0032]图4示意了另一实施方式的现有技术质子疗法治疗系统，其在线束输送到患者前经常使用PBS在X和y方向上引导线束；
[0033]图5示意了本发明构思的示例实施方式，其中电脑生成的图像被靠近治疗体积提供给患者；以及
[0034]图6示意了本发明一般构思的示例实施方式的局部透视图，其中电脑生成的图像被靠近治疗体积提供给患者。
【具体实施方式】
[0035]现在参照本发明一般构思的示例实施方式，其示例在附图和说明书中示意。示例实施方式在这里通过参照附图进行描述以解释本发明一般构思。
[0036]本发明一般构思的实施方式提供一种在质子疗法治疗中使用的质子治疗体积投射系统，其中投射源在患者上靠近治疗体积提供对应于患者治疗体积的X和y方向的图像。
[0037]现在参照图1，质子在例如旋转加速器15的粒子加速器中产生，并通过一系列磁体20以线束的形式导向患者，该一系列磁体20引导和成形线束以使其匹配治疗体积60的尺寸。如图1所示，通常两个或多个治疗室25A和25B连接到单个加速器15。质子被降级到期望的能量来穿透患者身体并在肿瘤处停止。能量选择系统(ESS) 35通常被用来滤除由降能器30产生的各种质子能量，并且仅将沿窄带的能量通过，来进行治疗。在治疗室25A和25B以局部示意图显示处，最后的聚焦和能量分布仪器在治疗室内，这对精确肿瘤治疗是必需的。线束能够被直接导向患者，但一个更普遍的方法是使用台架装置40，其使质子的方向改变90度，从而使得它们垂直于台架的旋转轴。这允许质子从O到360的任意角度引导到患者，并允许医师设计减少对关键器官和/或健康组织损害的治疗方案。
[0038]如图2所示，常用的线束输送技术是在靠近患者50的输送喷嘴中使用双散射65来形成平均分布的质子模式，其随后通过通常由黄铜制造的准直器70在X和y方向上修剪。通常由塑料制成的第二个装置一一补偿器75被在z方向上加工，以改变质子从其穿过的塑料的厚度来匹配治疗体积60的远端形状。这些元件的组合允许精确匹配期望治疗体积60的尺寸的治疗方案。
[0039]现在参照图3，通常用来帮助确认治疗对准以及合适的准直器选择的工具是简单的投射的光源80，其照耀穿过准直器70，并将成形的图像85投射到患者50上，如图3所示。准直器70使投射的图像85成形，并帮助治疗医师快速地确认治疗体积60在X和y方向上的形状。用来从垂直方向上从光源