用于放射治疗处置引导和验证的探测器的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于探测兆伏级X射线辐射的探测器和对应的方法，并且涉及一种用于辐射治疗的装置和对应的方法。本发明尤其涉及对由医学线性粒子加速器生成的X射线辐射的探测并且涉及图像引导的辐射治疗。
【背景技术】
[0002]用于癌症处置的一种途径是外部射束放射治疗或辐射治疗，其涉及利用高强度电子、光子、质子或强子射束的处置。在图像引导的辐射治疗(IGRT)中，通过从不同成像模态提取并被馈送到处置规划和验证工作流中的信息实现了使被递送到肿瘤的剂量最大化同时使对周围组织的剂量最小化的目标。
[0003]通常，全部新诊断出的癌症患者中超过50%要求外部射束治疗作为对他们的处置的主要部分。常规的外部放射治疗依赖于利用医学线性粒子加速器(LINAC)生成的辐射，所述LINAC借助于高强度电子射束产生电子或光子处置射束。线性加速器技术与控制的进步已经允许新的处置策略的出现，例如，强度调制辐射治疗(MRT)或体积调制电弧治疗(VMAT)，它们被设计为使肿瘤控制最大化并使对关键区和健康组织的损伤最小化。然而，由新的处置途径提供的潜在的临床增益能够因不充分的患者固定、在处置递送时的设置误差和验证而受损。运动或有关于周围组织的肿瘤迀移的发生使得有必要包括用于在处置之前紧接的处置验证和处置规划的步骤。
[0004]在利用常规光子射束的图像引导的辐射治疗中，已经引入了用于射束监测和患者定位的两个主要技术:使用相同的或改动的处置射束(即，由LINAC生成的辐射)的兆伏级(MV)成像，或者使用额外的X射线射束的千伏级(kV)成像。LINAC能谱范围从千伏级直到兆伏级能量范围段(约6-18MeV的端点区域)。尽管光子中的大多数实际上的能量小于IMeV，但是通常在指该类型的辐射时使用术语“兆伏级辐射”。在本申请的上下文中，兆伏级X射线辐射因此指的是在kV和MV范围段内的能量。
[0005]许多年来，使用电子射野设备(electronic portal device) (ΕΗ)Ι)的兆伏级成像(或者基于电影或者基于有源矩阵平板成像器(AMFPI))传统上是用于对现场放置(fieldplacement)的几何验证以及剂量测定验证的主要技术。然而，利用兆伏级能量光子验证软组织靶体积的位置是有挑战性的，这归因于在这些能量处的光子衰减系数的非常小的差异。与常规的2D成像并行的是，用于基于锥形射束CT(CBCT)的3D成像的技术也得以实施。过去已经提出了借助于也与聚焦配置并行的经分割的重闪烁体面板来改进AMFPI的探测效率的解决方案。然而，这些解决方案常常归因于射束发散而以劣化的空间分辨率为代价。
[0006]作为对MV电子射野成像的备选方案，机载(on-board) kV成像近年来已经作为改进软组织与骨的对比度的方式而出现，并且是当前针对IGRT的主要选项中的一个，这归因于对靶体积和邻近的风险器官的增强的局部化的前景。大多数商业实施方式依赖于kV X射线源和相对的非晶硅平板成像器，所述非晶硅平板成像器成90°安装到处置头以用于对kV X射线投影图像的采集，从而用于放射照相和荧光透视。来自kV CBCT的剂量低于来自宽场MV射野成像的剂量，特别是针对对比度常常为低的、要求利用MV射束的额外暴露时间的解剖位点。针对这样的探测器的一个范例被使用在Elekta协同系统中，并且依赖于由非晶娃平板(RID 1604，Perkin-ElmerOptoelectronics)读出的 Gd202S:Tb (G0S)屏。其具有41 X41cm2的有效面积，被称作1024X 1024像素、400微米间距的阵列。该面板被定位为距旋转轴大约半米处，并且以2.7Hz的固定帧率捕获图像。较新的系统是被安装具有Csl面板的，以较高的帧率提供改进的数据采集。
[0007]在西门子健康护理白皮书“In-LinekView Imaging - The new standard inImage-Guided Radiat1n Therapy”中，提出了一种IGRT途径，所述IGRT途径利用改动的处置射束以用于成像。现有的处置射束被改动并被优化以用于成像，以便使用被安装在LINAC机架上的机载MV AMFPI设备来提供具有高的2D和3D软组织对比度的kV样图像。出于处置的目的，均整器(flattening filter)用于实现跨射野的均匀剂量。该均整器吸收对高对比度图像所必要的低能量光子。通过出于成像的目的而移除该均整器，该途径允许恰好利用射束中的那些低能量分量。通常使用约4MV的射束。另外，用于成像的特殊碳靶还使能谱朝向更适合于成像的kV范围移位。能够利用经常使用的平板探测器来探测经改动的射束。然而，其要求改动用于成像的射束。
[0008]在W0 2010/057500 A1中，公开了一种掺杂有光导(optical guide)的辐射探测器。该探测器适合于与粒子治疗应用结合使用，并且包括至少一组闪烁光导，所述至少一组闪烁光导在暴露于入射辐射后生成闪烁光。该光导被布置在阵列中，例如被布置在所谓的harp构型中，以用于探测横向辐射束轮廓。
[0009]在US 2012/0292517 A1中，公开了一种辐射治疗系统，所述辐射治疗系统包括被配置为发出辐射的射束的线性加速器和被配置为实时探测由线性加速器发出的辐射的射束的剂量计。该剂量计包括闪烁纤维的至少一个线性阵列和探测系统，其中，所述闪烁纤维的至少一个线性阵列被配置为以多个独立的角取向来捕获来自射束的辐射，所述探测系统被耦合到所述至少一个线性阵列，该探测系统被配置为通过测量闪烁纤维的输出来探测辐射的射束。
[0010]在US 2012/0205530 A1中，公开了一种注量监测探测器，所述注量监测探测器用于与具有X射线辐射源的放射治疗机上的多叶准直器一起使用。该注量监测探测器包括多条闪烁光纤、被耦合到闪烁光线的相反两端的多个收集光纤，以及被耦合到收集光纤的光探测器。
[0011]在US 2007/0164225 A1中，公开了一种用于射野成像的切伦科夫X射线探测器。该探测器包括由大量光纤制成的光纤锥(0FT)。该光纤锥为具有由例如硅石制成的芯材料并涂覆有包层玻璃或聚合物的光纤的矩阵。光纤锥中的每条光纤都与入射X射线源完全对齐，使得进入纤维顶部的X射线直接朝同一纤维的底部行进。
【发明内容】
[0012]本发明的目标是提供一种用于探测兆伏级X射线辐射的、具有改进的探测效率的探测器和对应的方法，尤其是用于MV电子射野成像的探测器和对应的方法。本发明另外的目标是提供一种用于IGRT的装置。
[0013]根据本发明的第一方面，提出了一种用于探测兆伏级X射线辐射的探测器，包括:闪烁体，其包括用于响应于入射兆伏级X射线辐射而发出闪烁光子的多条重闪烁纤维，所述多条重闪烁纤维指向发出所述兆伏级X射线辐射的辐射源的方向；支撑结构，其用于支撑所述多条重闪烁纤维并将所述多条重闪烁纤维固持到位；以及光探测器，其用于探测所发出的闪烁光子的空间强度分布。
[0014]根据本发明的另一方面，提出了一种用于辐射治疗的装置，包括:粒子加速器，其用于生成兆伏级X射线辐射；对象支撑体，其用于支撑经受利用辐射治疗的处置的患者或目标，所述辐射治疗使用所述兆伏级X射线辐射；以及如在本文中所描述的用于探测兆伏级X射线辐射的探测器。
[0015]根据本发明的另外的方面，提出了对应的方法。本发明的优选实施例被定义在从属权利要求中。应当理解，要求保护的装置和方法具有与要求保护的探测器以及如从属权利要求中定义的相似和/或相同的优选实施例。
[0016]与主要针对对千伏级X射线辐射的探测进行优化的其他探测器相比，根据本发明的探测器尤其适合于对兆伏级X射线辐射的探测。在该上下文中，兆伏级X射线辐射指的是由LINAC生成的辐射，所述由LINAC生成的辐射能够包括具有在keV和MeV范围段内的能量的光子。对这样的辐射的探测的一个特征在于，探测器包括包含多条重闪烁纤维的闪烁体。在所述闪烁体中，即，在闪烁体材料中，闪烁光子是响