辐射治疗中的实时机械和剂量测定质量保证测量的方法和装置制造方法

辐射治疗中的实时机械和剂量测定质量保证测量的方法和装置制造方法
【专利摘要】用于在辐射治疗中的实时机械质量保证测量和剂量测定质量保证测量的方法和设备，提供了机械运动和机器的辐射组件的统一测量。设备包括用于接收多个能量源的成像表面。成像表面具有安置在与医疗加速器的等中心点相同的平面上的成像平面。摄像机测量和记录关于多个能量源的数据。反射镜系统可以被用来将多个能量源导向到摄像机以进行进一步处理。然而，在一些例子中，可能不需要反射镜系统。因此，单个设备可以被用来统一机械运动的测量和机器的辐射组件的测量。设备也可以包括计算机控制以自动化设备的运动和/或自动化QA协议。
【专利说明】福射治疗中的实时机械和剂量测定质量保证测量的方法和装置
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求提交于2012年3月8日的编号为61/608，300的美国临时专利申请的利益，其全部通过引用并入到本文。

【技术领域】
[0003]本发明大体涉及辐射治疗。更具体地，本发明涉及辐射治疗中的机械质保和剂量质保。

【背景技术】
[0004]医疗加速器用于癌症患者的辐射治疗并且以360°发射辐射。患者躺在平台上，而设备的头部围绕患者身体转动。医疗加速器的完整性的质量保证(QA)是最重要的，以确保辐射治疗的安全实施。用于QA的两个主要标准是辐射再现性和机器的机械完整性。QA任务具体包括加速器的机械运动、各种光学指示器和递送的剂量的精确度和精密度的量化。图1阐释了每个医疗加速器每日、每月和每年必须执行的QA任务的图表。
[0005]图2阐释了用于辐射治疗的医疗加速器的前视图。如图2所阐释，QA的一个任务是确保辐射束沿着轴和激光束形式的安置辅助的在医疗加速器的等中心点(isocenter)处配准。为了验证沿着轴I的辐射束被配置为准确地治疗病人而不引起烧伤或其它不希望的副作用，这个配准的QA是重要的。
[0006]目前，图1中列出的几乎所有的QA任务用不同装置执行。机械和光学组件进行视觉检查，其中的数据不能通过文档进行修正。例如，技术员通过将光源导向到病人床位来检查光源，并且旋转它以确保它绕着医疗加速器的等中心点运动。使用带有最流行的二维阵列离散检测器的各种电离检测器来测量剂量。更高分辨率的测量使用其数据转换过程可能是枯燥的胶片来测量。这些任务的一些在每日、每月或每年的基础上被执行，并且可能花费数小时来执行。例如，尽管每日维护仅花费大约10分钟，但是这些机器的每月维护典型地将花费5-6小时之间，以测试机器的输出和机械完整性，部分地文档化测试结果。事实上，机器上的年度维护可能花费大约4天完成。
[0007]因此，在本领域需要一种提供医疗加速器的完整性的QA的更快和更精确的测量的设备。此外，在本领域需要一种同时测量机械QA任务和剂量测定QA任务并产生关于QA测量的文档化结果的单独的设备。


【发明内容】

[0008]根据本发明的第一个方面，用于统一辐射治疗中的实时机械质量保证测量和剂量测定质量保证测量的设备包括用于接收多个能量源的成像表面。成像表面被安置在与医疗加速器的等中心点相同的平面上。设备包括用于测量和记录关于多个能量源的数据的摄像机。此外，设备包括用于将多个能量源导向到摄像机的反射镜系统(miiTor system)。反射镜系统也被配置为将摄像机的成像平面维持在医疗加速器的等中心点。
[0009]依据本发明的方面，摄像机是静止的并被安置在与成像平面相同的轴上。计算机系统被包括，用于收集和分析数据。计算机系统可以包括用于设备的自动控制的反馈回路。测量是实时进行的。反射镜系统不包括反射镜或包括用于将能量源导向到摄像机的一个或多个反射镜。如果反射镜被使用，反射镜可以是固定的或可运动的。此外，成像表面是绕着摄像机的轴可旋转的。单个荧光屏或塑料闪烁片被用来接收来自X射线束、电子束、光束和激光束的多个能量源。荧光屏或塑料闪烁片包括用于空间校准的标记。
[0010]依据本发明的另一个方面，反射镜系统是可旋转的以捕获来自不同的机架角度的数据。设备可以被编程以与医疗加速器的机械组件同步地围绕等中心点运动。摄像机可以采用常规的摄像机的形式。在这种情况下，反射镜被布置为庇护摄像机免受辐射。作为选择，摄像机采用耐辐射摄像机的形式。摄像机也可以采用平板检测器的形式。计算设备可以被配置为控制设备的运动，并且计算设备被编程为使使用设备执行的QA协议自动化。另夕卜，计算设备被配置为结合医疗加速器的运动使该设备的运动自动化。至少一个盛水塑料片(sheet of plastic water)可以被包括,并且至少一个盛水塑料片可以提供离子腔。至少一个盛水塑料片也可以包括用于以45°角钻入至少一个盛水塑料片内的用于离子腔的接受器。
[0011]依据本发明的另一个方面，用于辐射治疗中的实时机械质量保证测量和剂量测定质量保证测量的方法，包括提供用于接收多个能量源的成像表面。成像表面包括安置在与医疗加速器的等中心点相同的平面上。方法也包括将多个能量源导向到摄像机。与多个能量源相关的数据可以被测量和记录。
[0012]依据本发明的又一个方面，成像表面可以采用被配置为接收所有光学光信号、激光信号和福射信号的突光屏的形式。数字传感器被配置为相对于突光屏保持静止。光学光信号、激光信号和辐射信号经由光通路被导向到荧光屏。此外，光通路还包括被配置为将光学光信号、激光信号和辐射信号导向到荧光屏的反射镜。

【专利附图】

【附图说明】
[0013]附图提供了直观表示，其被用来更充分的描述本文公开的典型实施方式，其可以被本领域普通技术人员使用以更好地理解它们和它们的内在优点。在这些图中，相似的参考标号标识相应的元件，并且:
[0014]图1阐释了必须每日、每月和每年执行的每个医疗加速器的QA任务的图表。
[0015]图2阐释了用于辐射治疗的医疗加速器的前视图。
[0016]图3A-3D阐释了根据落入医疗加速器的治疗范围内的本发明的特征的设备的透视图。
[0017]图4A-4C阐释了根据本发明的特征用于辐射治疗中的实时机械质量保证测量和剂量测定质量保证测量的设备的透视图。
[0018]图5A-5D阐释了根据本发明的特征用于在辐射治疗中的实时机械质量保证测量和剂量测定质量保证测量的设备的局部剖视图。
[0019]图6A-6K阐释了根据本发明的实施方式的QA设备的各种视图。
[0020]图7阐释了根据本发明的特征的方法的图解。
[0021]图8A和SB阐释了示出根据本发明的特征的方法的原理图。注意，激光图象从未利用现有技术的QA设备被捕获。
[0022]图8C阐释了根据本发明的实施方式执行转盘定位QA的方法。注意，带有光程指示器的光场图像从没有利用现有技术的QA设备被捕获。
[0023]图8D阐释了根据本发明的实施方式的用于文档化的光学捕获的旋转QA的执行方法。
[0024]图SE阐释了执行由多叶准直器(collimator)形成的场的光学和辐射重合的方法。
[0025]图9阐释了根据本发明的实施方式硬编码数字图像刻度。
[0026]图10阐释了分析工具，其由软件控制程序提供用于本发明的设备。
[0027]图11阐释了定位工具，其由用于本发明的设备的软件控制程序提供。
[0028]图12阐释了兴趣区域工具，其由用于本发明的设备的软件控制程序提供。
[0029]图13阐释了用于定义使用本发明的设备拍摄所获得的图像中的比例的示例性屏眷。
[0030]图14A阐释了使用本发明的设备拍摄的叠加图像的程序特征的实例。
[0031]图14B阐释了使用本发明的设备拍摄的用于激光的共线性分析的图像的实例。
[0032]图15-19阐释了使用本发明的设备执行的激光QA任务的示例性记录。
[0033]图20阐释了使用本发明的设备的激光配准分析。
[0034]图21A-F、22A_F和23A-C阐释了使用本发明的设备执行的转盘运动和光程指示器(ODI) QA任务的示例性记录。
[0035]图24A-D阐释了使用本发明的设备的准直器旋转QA。
[0036]图25A-D和26阐释了使用本发明的设备的辐射和光场一致QA的视觉效果。
[0037]图27A和27B、28A和28B、图29和图30A和30B阐释了辐射场获得和分析的直观表不。
[0038]图31、32A-B和33A-B阐释了使用本发明的设备得到的多叶准直器(MLC) QA测量的直观表示和分析。
[0039]图33A和33B阐释了用于MLC的叶速度的测量和分析的直观表示。
[0040]图34阐释了本发明的QA设备可以提供利用离子腔的绝对剂量测定的测量的原理图。

【具体实施方式】
[0041]本公开的主题现在将参照附图在下面被更充全面地描述，其中示出了本发明的一些实施方式，但不是本发明的所有实施方式。相似的数字自始至终指代相似的元件。本公开的主题可以以很多不同形式被实施，而且不应该被解释为对本文阐述的实施方式的限制；更确切地，这些实施方式被提供以便于本公开将满足适用的法律要求。实际上，本公开的主题所属领域的技术人员将想到本文阐述的本公开的主题的很多修改和其它实施方式，其都具有前面说明书和相关的附图中教导的益处。因此，应该被理解的是本公开的主题不被限制于公开的【具体实施方式】，并且所述修改和其它实施方式旨在包括在所附权利要求的范围内。
[0042]本发明涉及用于辐射治疗中的实时机械质量保证测量和剂量测定质量保证测量的方法和装置。根据图3A-3D中所示的示例性实施方式，单个统一设备可以被采用以执行所有机械和剂量测定的QA任务，因此大大地简化和统一了所有QA任务。数字摄像机的使用确保所有测量可以记录用于重复分析。同样地，数据可以在一个会话(sess1n)中被实时地捕获。此外，系统可以与辐射机器的运行结合在一起以使整个过程自动化。数据可以实时或离线地被分析以提供关于与治疗室有关的机器的性能的警报或与治疗室有关的机器的性能趋势的警报。因此，本发明的方法和装置统一了机器的机械运动和辐射组件的测量。
[0043]图3A-3D示出了系统的运行原理。在图3A-3D中，设备10放置在辐射治疗室的病人床位12上。设备10被邻近于医疗加速器14安置以经受QA测量，使得设备10被安置在包含多叶准直器(MLC) 24和机架26的医疗加速器14的钳爪(jaw) 16、18之间。当放置在床位12上，设备10可以从大约+90°到-90°连续旋转，以便于当它从大约+90°到-90°旋转时查看机架26的辐射图像或光学图像。当设备被支撑以悬挂在床位的边缘时，设备也可以被完全旋转360°。图3A阐释了在大约0°和90°之间的中间位置的钳爪16、18、机架26和MLC 24。图3B阐释了在大约-90°位置的钳爪16、18、机架26和MLC 24。图3C阐释了在大约0°位置的钳爪16、18、机架26和MLC 24，并且图3D阐释了在大约90°位置的钳爪16、18、机架26和MLC 24。
[0044]同样，如在图3A-3D中阐释的，为了进行辐射QA测量，包括复杂的强度调制治疗，将使用用于接收多个能量源的成像表面22。成像表面22可以采用本领域技术人员已知的用于接收多个能量源的任何形式。更具体地，荧光屏或塑料闪烁片可以被用于捕获多个能量源。荧光屏还用于光线场、光学指示器、以及激光通路的光学成像。成像表面22还可以包括显示空间校准的标记。通过将设备放置在不被治疗头20遮挡的位置，系统可以被用来光学捕获室内的所有激光和其他的配准指示器的位置，以及包括钳爪16、18、MLC 24、机架26和床位12的医疗加速器14的整体机械运动。这是重要的改进，因为这些光学测量同时引起视觉注意，并且作为文本被记录在QA文档中。将普通荧光屏或塑料闪烁片同时用于辐射成像和光学成像也是一项重要的且未被现有技术报道过的发现，因为其导致了不需要更换荧光屏以用于光学成像的结果。
[0045]图4A-4C阐释了根据本发明的特征的设备10更详细的视图。图4A阐释了设备10的第一侧的透视图，而图4B阐释了设备10的第二侧的透视图，两者都根据本发明的特征。图4C阐释了旋转到大约-45°位置的设备的透视图。如图4A-4C中所阐释，设备包括外壳21和摄像机28。摄像机可以采用常规数字摄像机或耐辐射摄像机的形式。应该注意的是，如果常规数字摄像机使用防护罩，其在本文进一步描述，可以被用来保护摄像机免受辐射并降低根据包含耐辐射摄像机的模型的设备的总成本。摄像机28还被配置为测量和记录辐射治疗中使用的多个能量源相关的数据。摄像机28也包括镜头29。为了从在医疗加速器14机架26的所有角度的多个能量源转移数据到摄像机28，设备10也包括反射镜系统30。反射镜系统30包括内部的三反射镜布置,其将相对于图5A-?被进一步详细描述。尽管三反射镜布置作为示例性实施方式显示于此，但是可以使用任何功能性的反射镜系统，只要在接受器荧光屏绕着加速器14机架26的等中心点平面旋转时，它维持静止的摄像机位置。
[0046]而且，如图4A-4C中所阐释的，设备10安装在转盘34上。转盘34允许设备10在大约-90°和90°之间旋转，以致成像表面22和反射镜系统30可以保持与机架26配准以记录数据。转盘34也可以包括底座支架36。底座支架36包括调平脚38和气泡水准仪40。当为了医疗加速器的QA分析而放置时，调平脚38和气泡水准仪40允许设备10为最佳运行而被校平。转盘34也可以包括臂42、44，其保持并挂起设备10，略高于底座支架36的上表面46。这允许设备10自由地绕着转盘34的轴“A”旋转。用于旋转的机构可以采用用于将设备10从大约-90°旋转到90°的任何合适的机构的形式。在另一个实施方式中，整个底座可以被设计为随着臂42、44和设备10 —起旋转，以致测量可以在完整的360°旋转中获得。
[0047]图5A-?示出了内部的三反射镜布置30，其可以被旋转以捕获来自不同机架角度的数据。外壳21内的这个三反射镜布置30允许成像平面48，也就是成像表面22，放置在机器等中心点50的平面处，机器等中心点50是所有机器参数的校准中心。最重要地，摄像机28是静止的并且安置在与成像平面相同的轴上。同样地，成像平面48与通过摄像机28的纵向中心的轴“B”是共线的。此外，成像平面48可以绕着摄像机28的轴“B”旋转。也应该注意的是，当设备10绕着摄像机28旋转时，摄像机28可以被保持静止。
[0048]而且，如图5A-?所阐释的，第一反射镜52安置在设备10的外壳21的第一下壁54上，在摄像机28的对面。第二反射镜56安置在设备10的外壳21的第二下壁58上并且相邻于安置在第一下壁54上的第一反射镜52。第一反射镜52和第二反射镜56以分开一个角度。任何合适的分开角度都可以被使用，只要数据被适当地传输到摄像机28。第三反射镜60安置在平行于第二平面的第一平面中，第二反射镜56被布置在第二平面中。第一平面与第二平面被分开一定距离。所述距离可以是适合于传输数据到摄像机28的任何距离。优选地，所有反射镜被设置为45度以允许90度反射。这不是必须的要求，因为自动机器学(robotics)可以被用来提供90度反射，或者软件可以被用来矫正不完美的反射。
[0049]通常，来自治疗头20的数据沿着轨道通路(trajectory path)68被传输。轨道通路68垂直地经过成像表面22行进，并且以大约90°的角度反射出第一反射镜52。优选地，所述角度将是精确地90°。不完美的90°将被软件校正。轨道通路68然后行进越过由设备10的壁定义的内部空间70以被第二反射镜56以大约90°的角度反射出。轨道通路68然后继续垂直地被第三反射镜60以大约90°的角度反射出。被第三反射镜60反射出后，轨道通路68继续通过摄像机28的镜头，以记录沿着通路68行进的数据。虽然具体的反射镜系统在上面被描述，但是这个实例不意味着限制。实际上，反射镜系统可以被配置以致它具有一个或多个静止的或可调节位置的反射镜或它们的组合。此外，反射镜系统可以是可旋转的以捕获来自不同机架角度的数据。
[0050]同样，如图5A-5D中所阐释的，随着设备旋转，第三反射镜将来自成像平面的所有数据导向摄像机。摄像机可以被保持静止以捕获可以被数字校正的任何旋转的视野，或者摄像机可以与反射镜系统一起在它的静止位置旋转以致不需要图像校正。静止摄像机提供设置简单的优点。计算机也可以被包含在系统中以用于收集和分析数据。计算机包括用于设备10的自动控制的反馈回路。更具体地，设备10可以被编程以与医疗加速器的机械组件同步围绕等中心点运动。测量实时进行。系统可以被扩展到用于千瓦成像系统的QA，并且可以被扩展到近距离治疗辐射源安置。软件工具可以被实现以分析、评价和趋势化治疗单元的性能和室内配准附件的集成性。
[0051]图6阐释了根据本发明的实施方式的QA设备的部分剖视图。如上面相对于图5A-5D的描述，图6阐释了设备100的部分剖视图。在外壳121内的内部反射镜布置130的实施方式被阐释。内部反射镜布置130允许成像平面148，也就是成像表面122，放置在机器等中心点的平面处。
[0052]而且，如图6中所阐释的，第一反射镜152被安置在设备100的外壳121的第一下壁154上。第二反射镜156安置在设备100的外壳121的第二下壁158上，并且相邻于安置在第一下壁154上的第一反射镜152。第一反射镜152和第二反射镜156分开一定角度。任何合适的分开角度可以被使用，只要数据被适当地传输到摄像机。第三反射镜160安置在平行于第二平面的第一平面，第二反射镜156被布置在第二平面中。第一平面与第二平面分开一定距离。所述距离可以是适合于传输数据到摄像机的任何距离。设备也可以包括安置的第四反射镜172，以致它防护摄像机免受来自医疗加速器的直接辐射。第四反射镜172也以一定角度放置，使得数据从第三反射镜160被传输到摄像机。
[0053]图7阐释了依据本发明的特征的方法的框图。方法200 —般针对辐射治疗中的实时机械和剂量测定的质量保证测量。方法200包括提供用于接收多个能量源的成像表面的步骤202。更具体地，成像表面具有安置在与医疗加速器的等中心点一样的平面上的成像平面。步骤204包括将多个能量源导向摄像机。此外，步骤206可以包括测量和记录多个能量源相关的数据。
[0054]依据本发明的特征，图8A和SB还阐释了医疗加速器上执行的很多QA标准的两个评价方法。如图8A和SB中所示，多个能量源可以在设备300被引导，并因此可通过设备300被记录。在图8A中，辐射束308从医疗加速器304被导向设备300。辐射束308被导向设备300，使得其穿过成像表面322行进，在这种情况下是荧光屏。来自荧光屏的光309然后可通过摄像机328测量，如采样图像310中所示。摄像机328，然后可以通过有线或无线连接将数据传输到用于记录和分析的计算机312。在图SB中，在等中心点平面的室内激光314、316可以在被导向设备300的成像表面322。荧光屏还可以用作带有覆盖刻度320或数字编码刻度的在成像平面322的图像接受器318。室内激光314、316的投射由摄像机328测量，并且该数据然后可以被传输到用于记录和分析的计算机(未示出)。
[0055]根据本发明的实施方式，图SC阐释了执行转盘安置QA的方法。以前，转盘安置QA是目视测定的。光程指示器(ODI)验证被使用，其是横向激光的验证。模仿辐射源的激光，被照射到本发明的设备上，设备被布置在病人转盘上并被旋转90度以查看横向室内激光。激光安置的正确性先前被目测评价，并没有进行定位的记录。使用本发明的设备，ODI可以被记录和评估。记录也可以被保存用于任何以后的医疗加速器的正常功能的审查或者验证。如图8C中所阐述，ODI被记录在90厘米、等中心点(或100厘米)和110厘米处。图SC还阐释了在向上或升起位置、在等中心点和在向下或降低位置的转盘。
[0056]根据本发明的实施方式，图8D阐释了执行旋转或光学QA的方法。这种方法测量的准直仪的旋转精度，并在本发明的设备之前，这种QA测量没有被记录。为检查准直器旋转，技术员将模拟辐射光束的光源导向到本发明的设备上，设备布置在病人床位上。技术员旋转准直器去观察光线正确地运动到大约医疗加速器的等中心点。如图8D所阐释，准直器的旋转，在大约等中心点(100厘米)被测量。准直器的旋转在90、180、270和360度的旋转被测量。使用本发明的设备，光源的位置可被记录，如图8D中所阐释。
[0057]图SE阐释了执行由多叶准直器形成的场的光学和辐射重合的方法。如图SE所阐释的，本发明的装置可以不光用于记录由多叶式准直器形成的光场，还可以用于记录由多叶式准直器形成的辐射场。如图8E中进一步所阐释的光场和辐射场的重合可以与辐射图像一起重叠，以便确保辐射场的准确性。所记录的图像可以被保持以显示医疗加速器的正常功能。此外，像相对于图8C和8D所讨论的QA的测量的方法，执行光学和辐射一致的方法以前都没有被记录。
[0058]此外，软件可以并入运行本发明的系统中。结合软件将允许本发明进一步自动化，为医学物理学家在医疗加速器上执行QA节省了更多时间。本发明的设备可包括微处理器、计算设备或者提供计算机控制给已知的或本领域技术人员可想到的设备的其它工具。作为选择，软件可以被加载到单独的计算设备、服务器或远程服务器，并且可以与本发明的设备中封装的控制设备进行无线通信或使用有线连接器进行通信。这样的设置将允许多个QA设备由一个单独的计算设备、服务器或远程服务器进行控制。已知的或者本领域技术人员可以想到的任何其它软件控制设置也可被使用。设备还可以包括机器人控制，其将运动命令从计算机程序解释为设备的运动。此外，设备的运行可以与医疗加速器的运行集成。
[0059]例如，至于机械特性，软件至少可以被用于控制或测量激光的共线性和汇聚性、转盘运动和光程指示器，以及准直器的运动。相对于辐射特性，软件至少可以被用于控制或测量光场和辐射场一致性、辐射配置不变性以及能量不变性。光和辐射场的一致性至少可以相对于X射线束、平坦度和对称性以及符合度指数被控制。辐射配置不变性至少可以相对于电子束被控制，并且能量不变性至少可以相对于X射线束和电子束被控制。
[0060]另一种软件工具可以被配置用于设置摄像机。在执行QA分析中，技术员可以使用软件来设置摄像机，包括但不限于设置累积时间和将获得的帧的数目。设置可以储存为文件，以便进一步简化QA测试。例如，用于光相关的QA测试的设置可以储存为文件，同时用于辐射相关的QA测试的设置可以储存为单独的文件。当技术员准备从事任何QA测试协议时，他可以使用这些储存的软件文件来配置摄像机以为测试的类型进行适当的设置。这些设置文件可以设定日期化，使得技术员知道哪个文件是最新的。文件也可在计算设备上被调用，以当文件被调用用于在计算设备的屏幕上查看时，允许技术员查看和验证设置。
[0061]软件还可以被配置为控制图像获取。然而，如果需要，技术员仍可以使用摄像机手动获得图像。如上所述，在示例性图像获得中，技术员可以选择设置文件来获取图像，并命名该图像以将其保存到硬盘驱动器或计算设备的网络驱动器。在图像被命名和保存之后，它可以保持在屏幕上，使得技术员可以使用软件完成各种分析任务。
[0062]为了简便、高效和有效的图像分析的目的，该软件可以被配置为显示硬编码的数字图像刻度，如图9中所示。数字图像刻度可以被叠加在所获取的图像上，并且技术员也可以具有变化数字图像刻度的选项。
[0063]图10阐释了由用于本发明的设备的软件控制程序提供的分析工具。如图10中所阐释的，分析工具可以在使用本发明的设备获取的图像中的感兴趣的点上，放下直径为10像素的圆400。根据各种QA任务的要求，感兴趣的像素位置也可以使用软件控制程序记录下来。应当注意的是，圆的直径可以是对于本领域技术人员发现的任何适合的像素值。
[0064]图11阐释了定位工具，其由用于本发明的设备的软件控制程序提供。如图11中所阐释的，定位工具可以放下具有10像素直径的第一个圆500。定位工具，然后允许技术员将线502拖动到第二个感兴趣的点，其中第二个圆504可被放下。为了调整分析工具的放置，线502可以被拉伸或收缩。软件程序随后可以被配置成确定和显示由线限定的像素的数目。如果刻度是可用的，那么软件程序可以用于显示以_为单位的线502的长度。
[0065]图12阐释了感兴趣的区域工具，其由用于本发明的设备的软件控制程序提供。感兴趣的区域工具600可以采用具有十字准线602的正方形的形式。优选地，感兴趣的区域工具600根据摄像机分辨率在直径是20个像素或多于20个像素，为约5毫米。然而，感兴趣的工具区域可以被配置为采用本领域技术人员已知的或可想到的任何其它合适尺寸。感兴趣的区域工具600可以是一个拖放工具，使得技术员可以将它四处运动到图像的各个区域。相关工具可以包括在十字准线的交叉点处选择像素的选项。图像的统计数据也可以被计算，如平均像素强度和标准偏差。此外，软件可以被配置为在图像上储存用户名和日期以及关于像素坐标和统计的任何特定信息。
[0066]图13阐释了用于定义使用本发明的设备所获得的拍摄的图像中的刻度的示例性屏幕。在该实例中，技术员获得了最佳图像700，其应用相对于图9描述的数字图像刻度702，并建立了数字刻度图像。然后，技术员可以调用一个标尺工具绘制出线704。当标尺工具被调用时，可以打开对话框，要求以毫米为单位的线的距离。技术员可以确认该距离，并且程序以毫米/像素为单位计算出刻度。程序还可以用于设置日期和储存刻度图像。使用这个过程产生的刻度被认为是默认的，直到它被重新测量和更新。
[0067]图14A阐释了重叠使用本发明的设备拍摄的图像的程序特征的实例。“叠加”功能键检索η个数目的图像并将图像彼此重叠，如图14Α中所阐释。更具体地，图14Α阐释了与标尺图像映射重叠的两个激光图像的例子。图14Β阐释了激光QA的示例性记录，其使用本发明的设备以分析激光的共线性。如果图像中的线构成直线，那么医疗加速器接收通过，但如果它们不构成直线，则医疗加速器接收失败。
[0068]图15-19阐释了使用本发明的设备执行的激光QA任务的示例性记录。例如，图15和16Α阐释了使用本发明的设备获得左侧激光QA和右侧激光QA。技术员可以从下拉菜单中选择激光QA任务。激光QA任务列转盘，然后包括对室内的左侧、室内的右侧、室内的天花板和室内的后壁执行QA的选项。对于左侧QA和右侧QA,程序指不技术员获得在等中心点的激光的图像。技术员然后使用相对于图10描述的像素分析工具定位激光十字准线。技术员可以命名并储存图像。技术员在将治疗床向激光运动大约10厘米之后则被提示获得第二激光图像。技术员随后获得激光的第二图像，并使用像素分析工具定位激光十字准线。这个图像也被命名和储存。图16Β阐释了示出如相对于图16Α所描述的右室激光QA的获得的用户界面的示例性实施方式。
[0069]图17和18阐释了使用本发明的设备分别获取天花板和后壁横向激光QA。在这些例子中，技术员获得在等中心点处的天花板和后壁激光的图像。对于图17，技术员定位激光十字准线和命名、并储存天花板激光图像。然后，技术员可以定位后壁和天花板激光的交点，如图18中所阐释。技术员在将治疗床向上朝着天花板运动10厘米后则可以获得另一个图像。定位、命名和储存步骤可以为这个图像重复。
[0070]图19和20阐释了使用本发明的设备的激光配准分析。技术员可以使用程序菜单请求程序执行激光分析。对于2D或3D视图中的所有激光十字准线，程序与等中心点位置相结合。如果激光包含在直径为2毫米的范围内，那么程序将指示激光为通过，如图19中所阐释。然后程序从成对的激光图像为每个激光方向导出共线性，如图20中所阐释。如果线包含在正交于等中心点的超过20厘米的2毫米直径的圆柱体内，程序将指示激光为通过。
[0071]图21A-F、图22A-F和图23A-C阐释了使用本发明的设备执行的转盘运动和光程指示器(ODI) QA任务的示例性记录。图21A-F涉及用于使用本发明的设备捕获的转盘的垂直运动的QA。程序可以被用来将QA框设置成水平的以获得110厘米SSD处的ODI图像，如图21A中所阐释。框还可以手动设置并使用程序处理图像。如图21B中所阐释，QA框然后被垂直旋转90°以获得110厘米SSD处的左激光图像或右激光图像。如图21C和21D所阐释的，这个过程为100厘米SSD重复，如图21E和21F中所阐释的，这个过程为90厘米SSD重复。图像可以全部被命名和储存。如上面相对于图14所描述的，重叠功能可以被用于测量局部激光相对于数字刻度的垂直距离。标尺工具也可以被使用。如果距离变化在I毫米内，那么程序将指示这个QA为通过。
[0072]图22A-F涉及用于使用本发明的设备执行的转盘的横向运动的QA。如图22A中所阐释的，程序可以被用来将QA框设置成水平的以获得110厘米SSD处的光场图像。框还可以手动设置并使用程序处理图像。技术员也需要获得如图22B所阐释的天花板激光的图像。这个过程对于转盘重复，以如图22C和22D中所阐释，将其运动10厘米到中心的左侧，以及如图22E和22F中所阐释，将其运动10厘米到中心的右侧。如上相对于图14所描述的，重叠功能可以被用于测量局部激光相对于数字刻度的垂直距离。标尺工具也可以被使用。如果距离变化在I毫米内，那么程序将指示这个QA为通过。
[0073]图23A-C阐释了使用本发明的装置的转盘旋转QA的视觉效果。手动或使用程序将QA框在医疗加速器的等中心点处设置为水平的。如图23A-C中所阐释，光场的光学图像在转盘旋转180°、90°和270°时分别被获得，或在任何任意的但却已知的角度被获得。十字准线定位在每个图像中，并且图像被标记和储存。图像可以使用相对于图12所讨论的特征被重叠。局部十字准线必须在直径为2mm的圆内，以使系统通过这个QA分析。
[0074]如图24A-D中所阐释的，使用本发明的设备，准直器旋转QA以与转盘旋转QA同样的方式被执行。手动或使用程序将QA框在医疗加速器的等中心点处设置为水平的。如图24A-D中所阐释的，光场的光学图像在准直器旋转180°、0°、90°和270°时分别被获得，或在任何任意的但却已知的角度被获得。十字准线定位在每个图像中，并且图像被标记和储存。图像可以使用相对于图14所讨论的特征被重叠。局部十字准线必须在直径为2_的圆内，以使系统通过这个QA分析。
[0075]图25A-D、26、27A和27B，以及图28A和28B阐释了使用本发明的设备的辐射和光场的一致性QA的视觉效果。对于一般的辐射场的采集，它可以手动地或使用设备控制程序来执行，辐射摄像机设定被选择以使用关闭15秒或3X15秒的摄像机获得暗电流图像。辐射曝光针对相同的曝光设置获得，并且如果是可应用的则应用摄像机镜头非均匀性校正。平均暗电流图像可以从“被校正的”平均辐射图像中减掉。
[0076]特别地，如图25A-2?中所阐释的，辐射/光场一致性工具可以用来产生类似于图25A和25B中所示的实例的图像。光学摄像机设置被选择手动地或使用设备控制程序，以获得如20厘米X20厘米的预设尺寸的光场。先前储存的图像也可以使用。程序然后可以被用来检测光场的边界。辐射摄像机设置用于获得和处理暗电流和相同尺寸的辐射场。辐射场边界然后可以在50%的强度水平被检测。光场边界和辐射场的边界可以被覆盖并且图像被命名和储存。图25C阐释了用户界面的示例性实施方式，用户界面示出了 6 MV X射线QA的采集，如相对于图25A和25B所述。图2?阐释了使用本发明的设备获取的光场和辐射场一致图像的另一个实例。
[0077]图26阐释了针对本发明的设备使用控制程序中的配置工具获取的图表。为了使用配置工具辐射图像必须被获取。然后可以要求程序显示X轴配置或y轴配置的ID绘图，例如图26的图表。光场边界600也可以显示在图表上。根据公式，图表可以被用来计算平坦度、对称性和均匀性指数。图表和结果可以被储存以供将来参考。
[0078]图27A和27B阐释了示出用于使用如图26中所阐释的一个ID绘图确定光子束平坦度和对称性的计算方法的示例性绘图。光子束平坦度(F)计算阐释于图27A中，其中F=100*(Dmax-Dmin)/(Dmax+Dmin)。对称性(S)计算阐释于图27B中，其中S = 100*(面积左-面积;&)/(面积&+面积;&)。图表和结果可以被储存以供将来参考。
[0079]图28A和28B阐释了使用本发明的设备进行的辐射测量的直观表示。图28A阐释了辐射场的直观表示，而图28B阐释了均匀性指数(UI)的计算，其中Π=(面积9(|%)/(面积5(1%)。图表和结果可以被储存以供将来参考。
[0080]图29和图30A和30B阐释了辐射场采集和分析的可视化表示。应当注意的是，当辐射场使用本系统的设备成像时，也可以采取同时的胶片测量。胶片测量与本发明的设备的摄像机的测量的比例然后可以被用来提供一次性的校正映射，校正映射可以针对每个测试测量使用。更具体地，图29阐释了使用本发明的设备拍摄的平均辐射图像的直观表示。设备可以测量任何辐射场，例如4、6、8、10、15或18 MV χ-射线束或6、8、1_、12、15和18Mev电子束。根据上述协议，暗电流和辐射图像被获得。随后图像通该程序处理以创建平均辐射图像。图像可以被命名和储存以备将来参考或例如所有先前描述的平坦度、对称性和均匀性指数的额外计算。
[0081]图30A和30B阐释了用于辐射分析的能量检查的示例性直观表示。为执行能量检查，技术员获得一对适当的平均辐射图像，其在诸如塑料或模仿的固态水的不同厚度的材料下得到。感兴趣的区域被放置在辐射图像的中心，如图30A和30B中的读数I(Rl)和读数2(R2)。Rl =用于第一图像的感兴趣的区域的平均计数，并且R2=用于第二图像的感兴趣的区域的平均计数。能量恒定比率=R1/R2。这些结果也可以被命名和储存以备将来使用或参考。
[0082]图31、32A-B和33A-B阐释了使用本发明的设备所进行的多叶准直器(MLC) QA测量的直观表示和分析。这些分析使用花园护栏(garden fence)投递保证MLC定位精确度和叶速度精确度。关于图31和32A-B，其阐释了花园护栏的分析的直观表示，花园护栏图像是通过设置累积摄像机的时间设置为30秒或多于30秒而获得。成像开始，技术员驱动的狭缝光束，其由X1、X2 MLC在步骤中形成，并将递送辐射的模式发射到场中已知的位置。递送之后，成像停止，叶间隙的位置精确度可以被分析，如图31和32A-B所示。
[0083]图33A和33B阐释了用于MLC的叶速度的测量和分析的直观表示。图像通过将累积摄像机时间设置为30秒或多于30秒而获得。成像开始，技术员驱动具有不同穿过所述场的速度的每个叶对，为每个叶对递送不同的剂量。递送和成像停止之后，剂量分布的位置精确度可以被分析，如图33A-B中所示。
[0084]用于自动化QA过程和分析使用本发明的设备拍摄的图像的上述软件工具是示例性的，并且不被认为是限制性的。很多其它软件工具可以被开发以进一步自动化所述过程并提供所述图像的分析。用于本发明的控制程序也可以被配置为产生概括执行的所有QA测量的报告和那些测量的结果。
[0085]图34阐释了根据本发明的实施方式的与用于医疗加速器的QA设备一起使用的离子腔。离子腔800可以采用安置在设备804的表面上的多个盛水塑料片802的形式。盛水塑料片802可以高达10厘米厚。此外，一个片可以包括用于离子腔808的接受器806。(图中没有编号)接受器808可以以相对于腔800的x-y轴成45°的角钻取。这个配置允许TG51校准被执行。
[0086]虽然本发明已结合优选实施例进行了描述，但是可以被本领域技术人员领会的是，可以被进行没有被具体描述的添加、删除、修改和替换而不偏离如所附权利要求中定义的本发明的精神和范围。
【权利要求】
1.一种用于统一在辐射治疗中的实时机械质量保证测量和剂量测定质量保证测量的设备，包括: 成像表面，其用于接收多个能量源，所述成像表面安置在与医疗加速器的等中心点相同的平面上； 摄像机，其用于测量和记录关于所述多个能量源的数据；以及 反射镜系统，其用于将所述多个能量源导向到所述摄像机，并且所述反射镜系统也被配置为将所述摄像机的成像平面维持在所述医疗加速器的所述等中心点。
2.根据权利要求1所述的设备，其中所述摄像机是静止的并被安置为在与所述成像平面相同的轴上。
3.根据权利要求1所述的设备，还包括用于收集和分析所述数据的计算机系统。
4.根据权利要求3所述的设备，其中所述计算机系统包括用于所述设备的自动控制的反馈回路。
5.根据权利要求1所述的设备，其中所述测量实时进行。
6.根据权利要求1所述的设备，其中所述反射镜系统不包括反射镜或包括用于将所述能量源导向到所述摄像机的一个或多个反射镜。
7.根据权利要求6所述的设备，其中所述一个或多个反射镜是固定的。
8.根据权利要求6所述的设备，其中所述一个或多个反射镜是可移动的。
9.根据权利要求1所述的设备，其中所述成像表面是绕着所述摄像机的轴可旋转的。
10.根据权利要求1所述的设备，其中单个荧光屏或塑料闪烁片将被用于接收来自X射线束、电子束、光束和激光束的多个能量源。
11.根据权利要求10所述的设备，其中所述荧光屏或塑料闪烁片包括用于空间校准的 己 O
12.根据权利要求1所述的设备，其中所述反射镜系统是可旋转的以从不同的机架角度捕获数据。
13.根据权利要求1所述的设备，其中所述设备被编程以与所述医疗加速器的机械组件同步地绕着所述等中心点运动。
14.根据权利要求1所述的设备，其中所述摄像机包括常规的摄像机。
15.根据权利要求14所述的设备，其中布置了反射镜以保护所述摄像机免受辐射。
16.根据权利要求1所述的设备，其中所述摄像机包括耐辐射摄像机。
17.根据权利要求1所述的设备，其中所述摄像机包括平板检测器。
18.根据权利要求1所述的设备，还包括计算设备，其被配置为控制所述设备的运动。
19.根据权利要求18所述的设备，其中所述计算设备被编程以使使用所述设备执行的QA协议自动化。
20.根据权利要求18所述的设备，其中所述计算设备被配置为结合所述医疗加速器的运动来使所述设备的运动自动化。
21.根据权利要求1所述的设备，还包括至少一个盛水塑料片。
22.根据权利要求21所述的设备，其中所述至少一个盛水塑料片能够提供离子腔。
23.根据权利要求21所述的设备，其中所述至少一个盛水塑料片包括以45°角钻入所述至少一个盛水塑料片内的用于所述离子腔的接受器。
24.一种用于辐射治疗中的实时机械质量保证测量和剂量测定质量保证测量的方法，包括: 提供用于接收多个能量源的成像表面，所述成像表面具有安置在与医疗加速器的等中心点相同的平面上的成像平面； 将所述多个能量源导向到摄像机；以及 测量和记录关于所述多个能量源的数据。
25.根据权利要求24所述的方法，还包括采用配置为接收所有光学光信号、激光信号和辐射信号的荧光屏的形式的所述成像表面。
26.根据权利要求25所述的方法，还包括配置为相对于所述荧光屏保持静止的数字传感器。
27.根据权利要求25所述的方法，其中所述光学光信号、激光信号和辐射信号经由光通路被导向所述荧光屏。
28.根据权利要求27所述的方法，其中所述光通路还包括配置为将所述光信号、激光信号和辐射信号导向所述荧光屏的反射镜。
【文档编号】G01T1/161GK104204852SQ201380012441
【公开日】2014年12月10日 申请日期:2013年3月8日 优先权日:2012年3月8日
【发明者】约翰·伟昭·王, 迈克尔·斯图尔特·帕特森, 尤利安·伊万·约尔达基塔 申请人:约翰霍普金斯大学