专利名称：多室放射治疗系统的制作方法
技术领域：
本发明总的涉及一种放射系统，尤其是涉及这样一个能将放射线束引导到多个治疗室的系统。
背景技术：
在过去的几十年中，放射治疗和诊断的领域得到了显著的发展。外部光束放射治疗加速器、短距离放射治疗以及其他专业放射治疗仪器都得到很大改进。治疗性放射线束的质量和适应性的发展包括新的对象和滤光器、改良的加速器、通过新的发射机增加光束成形的折射率、准直仪(collimator)和扫描系统、以及光束补偿技术等。改良过的剂量测定和几何治疗的确认方法也被引入。此外，能实现输出光束强度分布的生物最优化的新治疗计划系统现在也已经可用了。
在多个与单个的片段放射治疗和诊断的成像领域里，一个共同的常规方法是将病人安置在床上。一个放射头(radiation head)和构台(gantry)将诊断或治疗的放射线束引导到病人身上，以便将放射线传送到一个确定的目标或治疗体积(treatment volume)，例如一个肿瘤。根据在先技术，这样的经典放射性仪器如
图1中所示。该放射性仪器包括一个设计成常规L形的同中心构台80和一个支持构台80仪器的转动支柱，该支柱连于仪器一端的轴末尾。因此，构台80可以绕着旋转轴30旋转，以便将放射线束从放射头20传送到在病床40上的病人50的目标体积55，如图10中所示。
当今的大多数放射治疗仪器，包括图1中所示的仪器，都有一个同中心构台的设计。在这种设计中，优选的是将需放射的组织或目标体积55安置于所谓的同中心的四周，典型的同中心是由三个轴在一个共同点的交叉所形成的。这些轴包括构台旋转轴3、放射线束10的中心轴以及治疗床45的主要旋转轴45。治疗床45也是图中所示的准直仪头20的旋转轴。
在先技术的放射治疗仪器所存在的问题在于它们有限的处理能力，即根据在给定的时间间隔内可接受治疗的病人的总量而言，其处理能力是有限的。虽然实际的照射过程是相当快的，例如它通常只持续几分钟(1-2.5分钟)，但是在照射之前需要一个较长的治疗设定(set-up)。在这个设定中，医护人员尽可能准确地安置将要治疗的病人，通常基于一个治疗计划，该计划是根据诊断数据、放射线束数据等早已制定或编辑好的。在将病人放置在床上后，在真正的放射治疗处理之前，通常会对治疗设定进行测试并鉴定光束的方向和治疗的计划。在设定的程序中，最基本的目的就是按照治疗计划组装仪器和安置病人。入口的图像，例如基于治疗光束本身的图像，经常用来确定治疗和检测它的再生能力。还有例如体内的放射量测定或者相关的技术，可以用来检测在目标体积和/或在附近组织，特别是危险中的器官中，传送的放射剂量。如果测量数据与治疗计划的预期一致，那么实际的放射治疗可以安全地开始了。
作为进行病人设定、定位和模拟程序的结果，总的治疗需要比实际的照射更长的时间，通常至少需要至少5-10分钟或更多的时间。另外，如果量度与计算的数据差异在设定和模拟实验中被发现，以及该差异超出了可以忍受的范围，治疗的设定就应该进行修改。这样就不仅是收集一些设定的参数，而且是更大的调整，这种调整需要新的治疗计划以及需要新的诊断过程所得到的新的解剖信息。当需要一个新的治疗计划时，也需要一个更新的治疗模拟实验。这样就使治疗的时间增加了一到两天。
因此，这时，放射仪器实际用在照射病人的时间占使用仪器的总时间的一小部分。这就必然导致昂贵的放射仪器的利用率低下，以及在一定时间内只能治疗更少数量的病人。更糟糕的问题还有当在治疗室中的病人没穿衣服时，病人感觉不舒服并想就治疗所出现的各种问题与治疗助理人员进行交谈，等等。
一个可行的解决方法可以是执行模拟程序，该程序是用专门的放射模拟仪器来代替实际的放射治疗仪器。然而，虽然病床的设计，以及用作模拟和治疗的两个仪器都是相似的，但是用不同的仪器和可能不相同的床头来正确地模拟治疗仍是非常困难的。这是因为病人的定位问题，即使各床具有相同的设计，也还是无法将病人正确地同样安置在两个不同床上。而且，包括带有肿瘤的目标体积在内的组织和器官是可变形的、弹性的结构，它们相对于在治疗计划中所用的参考点的定位不是固定不变的，它们可能的变化取决于诸如病人的姿势、膀胱的充盈度和呼吸的动作等。因此，即使参考点可以在治疗和相关的模拟中得到正确地校正，目标体积也可能会不重合。
在美国专利US 6,683,318的说明书中提出了一种适用于癌症治疗的治疗系统，该系统采用轻离子放射线束。该治疗系统包括一个离子源，该离子源提供轻离子到含有同步加速器的加速器系统。离子光束传输系统引导来自同步加速器的被选取的高能量的光束进入三个不同的治疗室。在第一治疗室里，一个固定的构台提供水平的离子光束照射。在另外的两个治疗室里，各自安放可旋转的同心构台。即使这个治疗系统对三个构台用同一个离子源和光束加速器系统，上述发现的关于(低)病人处理量以及成本效率的问题仍然存在于该治疗系统的各个构台中。
此外，很多采用带电粒子的治疗不是按照同心设定的原则建立的，例如在电子、质子或轻离子的治疗中，在粒子源与病人表面之间具有固定距离的固定SSD治疗可被执行，使得同心治疗设备没有那么重要了。
发明内容
本发明解决了这些以及其他在先技术的缺陷。
本发明的主要目的是提供一个带有不同圆心的构台的放射系统。
本发明的另一个目是提供一种带有构台的放射系统，该构台能将放射线束传送到围绕该构台分布的多个治疗室内。
本发明的一个特别目的是提供一种放射系统，该系统可以将临床用的放射线束传送到在第一治疗室中的目标，同时该放射系统的模拟装置和光束设定部分将用于照射设定以及对在邻近治疗室的其他对象的模拟，作为对照射治疗的准备过程。
本发明的另一个特别目的是提供一种放射系统，该系统具有整合可用于多个治疗室的放射治疗和模拟的功能。
本发明所述的这些和其它目的已经在所附的权利要求中作出限定。
简要地说，本发明涉及一种放射系统或仪器，该放射系统或仪器有一个可以用来照射在多个照射室或治疗室中的目标的不同圆心的构台。该构台可以用于照射治疗，例如将放射治疗剂量传送到第一治疗室的第一目标，同时用相同的放射治疗构台给第二治疗室的第二目标施行治疗设定和模拟程序。当对第一目标的照射和对第二目标的治疗设定完成时，该构台可以转向将放射治疗剂量传送到第二目标，同时，对第一目标的后续(follow-up)治疗或者对第三目标的新的治疗设定将在第一治疗室中开始进行。因此，根据在给定的特定时间内治疗的目标的总数，本发明所述的放射系统的处理能力远远大于在先技术的仪器的处理能力。而且，在每个治疗之前和治疗之后，每个治疗室中的病人都可以得到更多的照顾时间。
本发明所述的放射系统包括一个构台，该构台适用于安排与多个治疗室相连接，这些治疗室由放射防护或者放射隔离的构件来分隔，这些构件例如放射防护隔离物(墙)和/或者天花板/地板等。放射头由构台机械地支撑着，并相对于构台是活动的，它至少可在第一位置与第二位置之间运动，它在第一位置将放射线束引导到第一治疗室，它在第二位置将放射线束引导到第二治疗室。
优选地，本放射系统的构台是安排在分隔多个治疗室的隔离物和/或者天花板/地板的交点处。本放射系统通常有一个球形的或者圆柱形的设计，该设计可以让放射头在隔离物和/或者天花板/地板的专门间隔中旋转。因此，传送放射剂量的放射头可以在两个不同的治疗室间转动，被照射的对象就可以放在这些不同的治疗室里。构台可以包括附着于分隔构件的固定构台部分。这样的话，活动构台部分就由固定构台部分支撑着移动(或旋转)。放射头因而可以更好地附着在活动构台部分。
而且，优选地，每个治疗室包括或有权使用模拟器头(simulator head)，例如一个发光光学的和/或诊断的X射线系统，这些模拟器头能够模拟从放射头发出的治疗光束。这些模拟器头可被安置在构台上并在构台上同心地移动。因此，在每个房间里，低成本的放射模拟器可以用作在放射头转到该治疗室进行真正治疗前对病人的设定。选择性地，一些模拟器头可以在治疗室与辅助器材之间转动以便在治疗之前安置好病人。
对于治疗室的隔离物和/或者天花板/地板，很多不同的房间构造可以从本放射系统的基本结构中预见到。治疗室位于以不同圆心的构台为中心的周围，放射线束的引导方向取决于每个治疗室的位置，典型地30-60°斜侧面的前面的方向、后面的方向和/或直的垂直方向和/或水平方向都是可能的。甚至可以是这样两个这种结构的不同心的构台可以结合使用，以便斜侧面的、平行相反的或垂直的放射线束的任意结合，可以通过多个治疗入口同时指向一个对象或相同的对象。
本发明所述的放射系统的不同圆心的构台，优选的是包括一个放射线束扫描和弯曲系统，例如一个基于磁体的系统，适用于以狭窄的笔形光束的形式来扫描和弯曲一个射出到一个对象上的放射线束。当放射头和本放射系统的构台在不同的房间之间转动时，该扫描和弯曲系统，或者至少其中的一部分，也随之旋转。弯曲系统的弯曲磁体可以是薄片状的，以实现在加速器产生的脉冲中的快速的磁场转变，但也可以是超导的以最小化磁体的弯曲半径。
由于所述的弯曲和扫描系统的设计，不同圆心的构台适用于从质子及以上到碳离子和氧离子等轻离子。这些轻离子包括如质子、氘核、氚核、氦、锂、铍、硼、碳和氧离子。
本发明具有以下优点——能有效地用于照射在不同治疗室的多个对象；——当真正的放射治疗在一个房间进行时，使治疗设定、模拟和/或对象退出过程能够在其他几个房间中同时进行；——增加了处理能力，即在给定的时间段内可被照射治疗的对象的总数量；——使轻离子放射线能被使用，具有一个紧凑的构台设计、小的弯曲磁体半径，以及灵活的放射线束方向选择；——充分地减少了安装成本，因为一个带有可调整的光束方向结构的低成本设备，有利于用——在多个治疗室，从而代替多个昂贵带有固定的光束结构的的同中心设备；允许将更多的注意力集中在每个病人的个人料理和正确的治疗设定，而消除对治疗辅助组的压力。
本发明的其他优点将在以下对发明内容的具体描述中加以阐述。
附图简要说明本发明以及其更多对象与其优点，将通过以下描述结合相应的附图来作进一步说明，有关附图如下图1表示在先技术的同圆心构台设计的放射治疗仪器；图2表示本发明所述的放射系统的一个具体实例，该系统带有一个由多个治疗室环绕的不同圆心的构台；图3表示图2中的放射系统在相对于图2的另一个治疗室照射病人；图4表示本发明所述的放射系统的另一个具体实例，该系统带有一个不同圆心的构台与不同的治疗室结构，该结构允许垂直或平行的放射线束的传送；图5表示本发明所述的放射系统的一个进一步的具体实例，该系统带有一个不同圆心的构台与不同治疗室结构，该结构允许倾斜的、垂直的或平行的放射线束的传送；图6表示本发明所述的放射系统的另一个具体实例，该系统带有两个不同圆心的构台，允许两束放射线同时传送到一个治疗室中；图7是本发明所述的放射系统的不同圆心的构台的一个具体实例的横截面示意图；图8表示图7的放射系统在相对于图7的另一个治疗室中照射病人；以及图9为本发明所述的放射系统的不同圆心的构台的另一个具体实例的横截面示意图；图10为本发明所述的放射系统的不同圆心的构台的一个进一步的具体实例的横截面示意图；以及图11为本发明所述的放射系统的不同圆心的构台的另一种具体实例的横截面示意图。
具体实施例方式
通过这些附图，相同的参考特征将被用于相应的或近似的元件。
本发明涉及一种放射系统或设备，与所谓的不同圆心的构台设计，它能用于提供一个放射线束进入多个(例如至少两个)照射室或治疗室。该构台适用于安排与多个治疗室连接，这些治疗室由放射分离或放射防护隔离构件所分隔。该构台机械地支撑一个旋转头。该旋转头可相对于构台(和隔离构件)在不同位置之间移动，以引导一放射线束进入不同的治疗室中。
通过这样一个构台设计，它可能照射，例如对在第一治疗室的第一对象或病人传送放射治疗剂量，同时允许用相同的放射线传送系统与构台来为在另一个治疗室中的至少一个第二对象进行治疗的准备(治疗设定)、模拟或者执行治疗的后续程序。
因此，本发明所述的放射系统的容量，根据给定的时间周期内所治疗的病人总数而定，比在先技术的仪器(如图1所示的放射仪器)更大。
以下将对本发明进行描述，涉及一种放射治疗系统，该放射治疗系统给予病人治疗目的的剂量照射，主要是医疗上的放射治疗，例如根除肿瘤。这种放射治疗系统也能用于缓解性放射治疗，该治疗的目标通常是通过保持原位肿瘤控制来改善病人的生活质量，减轻症状或避免或延缓一个迫近的症状，但不适用于根除肿瘤。然而，该放射系统可替代地用于其他放射目的，如一个单独剂量放射治疗、放射诊断或者放射处理。而且，该放射系统可被用于组合式放射治疗和诊断。在后者的例子中，旋转头能递送一种(高能的)放射治疗光束和一种(低能的)放射诊断光束。实际上，本发明所述的放射系统能应用于任何放射目的，可预见该系统将放射线束引导到一个治疗室中的对象或病人，同时在一个(相邻的)治疗室中用同样的放射构台来执行放射模拟、设定或后续程序，所涉及另一个对象或病人是随后进行照射的，或者是已经被照射过的。
图2表示了本发明所述的一种放射系统或设备1，它带有一个不同圆心的构台100，该构台能照射在四个不同治疗室61至64中的对象或病人50-1至50-4。这样，该放射构台被安排与这四个治疗室61至64相连接。在这种具体结构中，构台100位于隔离构件的交叉点，该隔离构件例如墙或隔离物72、74与天花板/地板71、73，分隔为四个房间61至64。注意这样的话，治疗室61和64位于治疗室62和63的下一层中。
用于分隔相关治疗室61至64的隔离构件71至74具有放射防护特性。这样，隔离构件71至74就更适宜于避免治疗放射线束从当前的照射治疗室61泄漏到其他治疗室62至64。因此，有了这些放射防护隔离构件71至74，(医务)人员和病人可以安全地出现在治疗室62至64中，即使当放射系统1将放射线110照射在一个邻近的治疗室61中的一个病人50-1上。换言之，隔离构件71至74停止(吸收)放射线110以使在相邻的治疗室62至64中所泄漏的放射线水平是在已定义的安全范围内。用作隔离构件71至74的材料与材料的厚度的选择，取决于所应用的治疗放射线110的属性，例如治疗放射线束110的能量水平，所用的放射线的类型，等等。这些都是能被本领域的熟练技术人员无须创造性活动就可确定的。用于隔离构件71至74的合适材料包括但不限于混凝土、聚乙烯和石墨。在引导放射线进入旋转头120的放射线传送系统周围与附属的材料，优选的是也具有良好的放射防护属性的材料。
典型的放射构台100具有一个球形的或圆柱形的设计，允许放射头120在墙72、74和天花板/地板71、73之间的专门间隔中旋转。
图中，构台100被引导而将放射线110照射在第一病人50-1的一个目标体积55-1，该病人位于第一治疗室61中的一个治疗床40-1上。优选的放射系统1也包含一个放射屏蔽物150，更优选的是一个旋转的放射屏蔽物，与弯曲的磁体(见图7)，该磁体使放射线束110偏转进入当前使用的治疗室61，并避免该放射线束到达其他治疗室62至64。
另外，优选的治疗室61至64是包含或拥有模拟器头200-2至220-4，该模拟器头带有发光光学和/或X射线系统，该系统能模拟治疗光束110。这些模拟器头200-2至220-4可被安排并在一个轨道上移动，该轨道只在屏蔽物150之外。这样，在房间61至64中，低成本的模拟器200-2至220-4可在放射头120被转入治疗室用于治疗操作前用作病人设定。本发明可以预见，这些模拟器头200-2至220-4可代替或选择性地用于后续目的的治疗。
在图中，三个病人50-2至50-4分别位于治疗床40-2至40-4上，他们是用作治疗设定(后续治疗)和模拟程序的当前对象，所述的模拟程序采用模拟器头200-2至220-4与模拟光束210-2至210-4。为了获得对病人治疗设定的最大精确度(典型的是在0.5-1mm之内)，用于治疗室61至64的治疗床优选是定向治疗床40-1至40-4。这样的床40-1至40-4随后将针对每个病人50-1至50-4进行自动定位和个别调节。注意，本发明的一个和相同的床40-2至40-4可用作病人设定(和后续)程序与治疗及诊断成像活动。
在治疗室61至64的每个房间中装备一个模拟器头200-2至200-4是可能的。选择性地，两个或更多房间61和62可共享一个单独的共同的模拟器200-2。在这样的方式下，优选的模拟器200-2是能移动，例如通过一种轨道系统，该轨道设在用于分隔房间61和62的天花板/地板71(或墙)的专门间隙80中。
一旦，第一病人50-1已被治疗完，同时设定和模拟程序已在另一房间完成，构台100可被转动以便放射头120现在能将放射剂量传送到在另一治疗室62中的另一个病人50-2。这种情景显示在图3中，图中放射头120(可能连同构台100)已经旋转到照射第二病人50-2的一个目标体积55-2。室62中病人50-2正在被治疗射线110照射，该室的模拟器头200-2已经离开室62的任一边，目的是允许放射头120去照射病人50-2，或者到相邻的治疗室61里用作治疗模拟。在第一室61，一个新病人50-1可以被安置在床40-1，并且执行一个设定程序和采用一个模拟器头200-2的模拟器。选择性地，一个后续治疗和后来的病人退出包括先前的被照射病人的程序也能被执行。
总的来说，在一个特定的治疗室中发生的事件顺序如下首先，房间中的设备(床和放射和定位设备)进行重新调整，以准备用于下一个将被治疗的病人。接着，采用不同的病人定位系统，例如国际专利申请WO 2004/000120中所描述的基于激光的定位系统，操作病人设定，该病人已经准确地定位在床上，尤其是一张定向床上。一旦病人已精确地定位在(定向)床上，一个治疗模拟器随后执行。在此模拟期间，本发明的放射系统的模拟器头的一个发光光学和/或诊断的X射线系统被使用。其后，真正的治疗可被执行。
因为治疗设定通常需要至少5到10分钟，真正对病人的治疗是更快的，约1-2.5分钟，治疗室61至64与病人50-1至50-4一般将有权约每隔10分钟使用治疗射线束。对于图2和图3的构台设计，表明在一个非常繁忙的治疗中心每小时最多(而且有时，尤其是简单的治疗，则更多)有6×4＝24个病人能被治疗，且仍允许在每个治疗室61至64有充足的设定时间和照顾病人的时间。与之相比，在先技术的(同中心)放射仪器的处理能力通常是在一个小时内最多可处理4-6个病人。而且，在本发明的这个具体实例中，带有一个单独的放射线束传送和扫描系统的一个单独的放射构台，能被用于在多个治疗室的包括治疗性放射和治疗设定、模拟在内的多种操作。
能从在图2和图3中举例阐明的四房间结构的基础上，可以预见到更多的不同的房间结构。四等分的治疗室位于以不同圆心的构台为中心的周围，放射线束的引导方向取决于每个治疗室的位置，典型地30-60°斜侧面的前面的方向(房间61和64)或者后面的方向(房间62和63)都是可能的。利用轻离子可非常方便地治疗这样的病人在该病人的治疗计划中需要2-4个光束入口方向，要求每天通过一个光束入口来照射，因此，连续使用如图2和图3中所示的不同的治疗室，可满足不同的光束方向的照射需要。这样，一个或同一个病人能在不同的治疗室中以不同的照射场合接受照射，从而接受从不同入射角度和方向的治疗放射线束。
本发明也可以在一些房间里采用直的垂直方向和/或平行方向的治疗放射线束，同时可以在其他房间使用斜的入射光束。图4以图例显示了在四个不同治疗室61至64的这种情形，它们有权使用本发明所述的一个带有不同圆心的构台设计100的共同的放射系统1。由于构台100的位置在天花板71上，相对于在室61内床40-1上的病人50-1处，所以直的垂直方向的治疗射线束110是可能的。类似地，对于在治疗室63的病人50-3，后的垂直方向的射线束是可能的。然而，在另一个治疗室64，射线束将斜向入射到病人上。在图中，该室64的病人的支撑40-4是空的，图例说明有关病人进入/退出程序的原理。
相应地，如果本放射系统1和构台100基本上安排在治疗室62和63之间的一个墙72内，一个病人50-2则可被垂直地照射。通过本发明可以预见到本发明所述的一个不同圆心的构台和放射系统可适用于仅是水平地放射，或仅是垂直地放射，或仅是斜向放射，或是水平、垂直和/或斜向的组合放射。
在本发明的这一具体实例中，模拟器头200-1至200-3已安排在构台100的专门的洞或者部分内，或者在构台100的放射屏蔽物150中。这些洞可固定，但优选是可活动的，或可旋转的，以便模拟器头200-1至200-3能离开(可能在室61至64之间)以留出空间给放射头120来照射病人。
在一个带有六个围绕的治疗室的不同圆心的构台，通过联合图2和图4、图3和图4的解决方案，来结合垂直的、前面的和后面的各种方向的放射线束也是可能的。这样一个构台设计，不但会导致在四个治疗室产生斜侧位的前面和后面的放射线束，而且也会导致在两个房间内产生平行相反的垂直放射线束。
图5图解了本发明所述的放射系统1和不同圆心的构台100，它们能向多个放射治疗室61至68提供(治疗)放射线110，这些放射治疗室定位于相当于三个不同的层。这样，三个治疗室61、67、68在第一层，第二层包括两个治疗室62、66，放射构台100通常定位于这两层之间。第三层包括剩下的三个治疗室63至65。在这个具体实例中，构台100被安排与两个放射屏蔽对墙73、78和74、77和两个放射防护天花板-地板对71、76和72、75连接，这些构件用于隔离8个治疗室61至68。因而，最多7个病人50-2至50-8能被包含在治疗设定、模拟或者后续程序，这些治疗设定、模拟或者后续程序可用于放射模拟或者诊断头210-2至210-8，同时放射系统的治疗放射线束110可用来照射病人50-1。
在水平平面上的一个给定的治疗室内将一个病人旋转180度也是可能的，例如图5中在室61内，以获得在一次治疗期间，一对在肿瘤上的在前的斜侧面的光束入口。这是用于由浅到半深的肿瘤的最有效的治疗结构之一。对于深层治疗，平行相反的前-后放射线束可能是最有效率的，尤其与高级LET(线性能源转换)离子如碳和氧，如图5所示可被有效地传送到房间64和68。
参考图6，用一个放射系统1带有多个(如只少两个)不同圆心的构台100-1和100-2也是有可能的，在这样的结构中，多个治疗入口能让任一个以斜侧面(如图中所示)、平行相反和/或垂直正交的射线束结合110-1和110-2同时引导到一个和同一个病人50-4上。这样，在图6的结构中，在房间63和64的病人50-3和50-4能被从两个不同圆心的构台100-1和100-2的放射头120-1和120-2所发出的射线束110-1和110-2所照射。在图中，剩下的四个房间61、62、65和66只有权使用构台100-1和100-2之一。通过本发明可预见到超过两个本发明所述的不同圆心的构台可以安排在同一个结构中以便至少两个或更多的构台能照射在某个治疗室中的一个病人。通过改变构台在墙和天花板/地板的安排方式，将图4和图6中的构台安排相结合，也是可能的。
本发明所述的放射系统的这些至少两个构台的放射线可起源于多个不同的放射源。选择性地，一个共同的放射源(可能包括一个离子源)、加速器系统(带有一个同步加速器或者回旋加速器)、射线束导向和分离系统，能被用于至少两个构台。根据本发明所述的适当的离子源、加速器和射线束导向系统的一个例子，已揭示在美国专利US 6,683,318的说明书中。该射线束分离系统能通过一个隔膜来识别，例如在一个薄的导电箔片的形式，用于安排射线束的路径。通过将一个(高)电流作用到隔膜，因此发生的感生磁场能被用于将所进入的离子束分离成至少两个流出的离子束。通过一个离子流导向系统，每个这样流出的离子束能被带到各自分开的本发明所述的不同圆心的构台，如图6中所示的结构。
本发明所述的放射系统能被设计为该放射构台是固定的，而连接到这个固定构台的放射头是活动的(可旋转的)，能在多个治疗室之间移动(旋转)。在本发明所选择的一个具体实例中，构台可包括一个固定的构台部分和一个活动的构台部分。放射头则由活动构台部分来机械地支撑。因此，固定的构台部分可附着或连接在治疗室的分隔构件上。在这样的设计中，活动构台部分与放射头是可相对于固定的构台部分在各治疗室之间移动(旋转)的。
在图2-6中已揭示了本发明所述的放射系统，参考放射构台的安排，所连接的分隔构件用于分隔至少一些位于不同层(水平)的治疗室。然而本发明并不局限于这些方式。例如，放射系统的构台能被安排在(放射防护)隔离物，该隔离物分隔位于同一层的两个治疗室。因此，放射系统能将一放射线束引导到至多两个不同的治疗室中。然而，在一个大房间或大堂的一个独立的构台也是可能的，该构台采用常规的圆柱或柱状或类柱的设计。因此，这个大房间能被隔开或分为多个照射位置或(更小)房间，通过放射防护分隔构件(部分)来分隔。这样，在这个具体实例中，分隔构件各自以第一短端连接到或至少接近圆柱形构台的侧表面。分隔构件接着从构台(可能放射状地)突出，以定义不同的放射防护治疗室。放射头能旋转地连接到构台，或者放射头和活动构台部分是旋转地连接到固定的构台部分，依序安排在地板上。取决于治疗室中病人床的高度和放射线束的输出角度，斜的或水平的照射都是可能的。
图7显示了放射系统1的一个具体实例的垂直交叉区的图象，该放射系统1带有一个本发明所述的不同圆心的构台设计100。入射的放射线束可从一个邻近定位的放射源进来，例如一个放射线束安排在邻近于构台100的一个房间，并用弯曲的磁体来将放射线引导到构台。用一个放射源也是可能的，该放射源被直接安排在构台100上，或者一个相关地远距离的放射源，例如同步加速器(参见美国专利US 6,683,318)，或者回旋加速器，它能传送所需的放射线到几个不同的治疗单位和不同圆心的构台100。
以下，本发明将参考一个放射治疗系统来描述，该放射治疗系统包含一个(笔形)光束扫描系统104-106、122，用于照射病人50。这样，磁场由扫描系统104-106、122来提供，该磁场用于控制在放射线束中的带电粒子。在这种放射线束控制中，放射线束的点尺寸(spot-size)能用于调节和扫描病人50的治疗区。通过调整扫描速度和射线束强度的变化，任何在目标体积55上所期望的剂量分配，都能产生一个传送到健康组织的最小的额外剂量。然而，本发明并不限于这样的笔形放射治疗系统与扫描技术。
根据本发明的一个较佳的具体实例，从(远程)放射源(未图示)而来的放射线束首先进入四极102以聚集放射线束。其后，优选的方式是使放射线束进入一个扫描磁体104。这个磁体104使放射线束偏转，并在平面制图上给出一个扫描动作。该放射线束从扫描磁体104形成，正如它来自一个有效的扫描中心，典型的是邻近于磁体104的中间。在平面制图上扫描的放射线束，接着弯曲或偏转到一个弯曲的或偏转磁体106，用于将入射的放射线束引导下至放射头120和同时进入病人40的目标体积55。该弯曲磁体106可被层压以允许在加速器脉冲之间的快速场改变，但也可超导到最小的弯曲半径。
由于磁体106对放射线束的弯曲功能，该放射线束将进入放射头120和第二扫描磁体122。该磁体122有能力来扫描或使放射线束偏转，在一个平面横向偏转到图中的平面，例如进或出该图的平面。接着，该放射线束可进入一个准直仪124，该准直仪被安排好以避免放射外面，该射出的扫描的放射线束继续照射到病人50。一个可选择的传输监视器125可被提供在准直仪124之下，用于记录从准直仪124中经过的放射量。
图7中的扫描系统也可被切断以使用一个正常的双或单的散射箔片系统，以获得简单的统一的放射线束。
在放射线束110离开放射头120之前，更优选的方式使它通过一个第二准直仪126。优选的第二准直仪126是一个多叶准直仪类型。这样一个多叶准直仪类型包含一个相对延长的复数对、弯曲的或平的、在横截面楔入成形的叶，每个相邻的叶并排地排列，这样的一个扇形结构可聚集对一个顶点有效的放射线源127。与本发明优选的带有一个单一源127的系统相反，传统的带有两个联贯的偶极扫描磁体扫描系统将不同有效源定位在这两个扫描平台中。准直仪126的叶装配用于(组合的)旋转的和/或平移的运动。这个动态多叶准直仪126可用于保护在肿瘤侧面的正常组织，例如目标体积55，同时弯曲磁体106的磁场在每个扫描位置被快速调整到所需能量。通常，在射线束110在病人40的某个确定深度扫描期间，能量保持固定。
典型的扫描的放射线束110覆盖在病人40身上30cm×30cm大小的区域。如果在放射头120内加装一个发射监视器125，该监视器能锁定并连续跟踪扫描的放射线束的运动。
本发明所述的带有一个不同圆心的构台设计的放射设备1，如图7所示，该设备非常适用于轻离子的放射线束，也就是从质子和以上的轻离子，例如氦、碳或氧离子。这些离子对治疗患癌症病人是非常有效的。因为它们有良好的物理和生物学属性，因此它们能用作发展与传统的质子束相比已改善的治疗技术，轻离子束提供了几种优势的独特结合，包括在布拉格峰(Bragg peak)的高物理选择性和更高的生物有效性。
正如本领域所熟知的，轻离子需要非常大的弯曲半径(大至几米)。在先技术中提供轻离子剂量传送的放射构台和仪器需承受高安装成本。而且，这样在先技术的仪器具有几个大尺寸的弯曲磁体和它们的汇聚缺口，这些都需要在弯曲前的平面扫描放射线束，以及需要获得一个适用于向治疗室的任意方向传送离子束的构台。然而，与在先技术所用的磁体相比，用于本发明的弯曲磁体106可具有一个小缺口和更小的半径和由此而得的更小的总体尺寸。这导致了一个包含扫描和弯曲磁体104、106、122的紧密的笔形放射线束扫描系统能提供(30cm×30cm)放射线束到环绕不同圆心的构台100的几个治疗室。
虽然该构台设计是适用于轻离子放射，但是通过首先扫描最初偏离的质子或氘核和电子束来产生经扫描的中性束，该构台也可用于任何带电粒子，甚至如中子与质子等中性粒子，可见例如美国专利US 4,442,352的说明书所述。
在图7中，构台100具有一个固定构台部分140，该部分连接到用于隔离两个相邻的治疗室61、62的地板/天花板71。一个内部的活动构台部分130，与附属的或整合的放射头120，是由固定部分140活动地(这里是可旋转地)支持。这个活动式支持可以使用传统的齿轮解决方案和轴承来实现。为了增加构台100的稳定性，放射头120可通过活动构台部分130来支持，右手边(如图所示)和到左手边。因此，典型的构台100将包括两个固定部分140，每个部分安排在地板/天花板71中，但在旋转的放射头120的任一边之上。
当放射仪器被用于治疗在另一个治疗室62的一个病人时，构台100(活动构台部分130)可以简单地转动或旋转，这样会导致扫描和弯曲系统102-106、122与放射头120的旋转。图8显示了这个原理，图7中的放射系统1的不同圆心的构台100从照射在第一治疗室61的一个病人，转动到照射躺在治疗床40上的第二个病人50，该床安置在第二治疗室62。这样，一个单独的扫描、瞄准、射线束弯曲和角度调整系统可被用于几个治疗室，明显减少了整个系统的安装成本。
图9是本发明所述的放射系统的另一个具体实例的一个相应的横截面图例。在这个具体实例中，构台100主要地安排在用于分隔两个相邻的治疗室61和62的一个放射防护墙或隔离物71。该具体的构台100具有特殊的结构以提供水平的射线束110到病人50的治疗体积55上。放射头120所包括的单元124-126与射线束处理(引导与扫描)系统104-106、122类似于前面结合图7讨论的相应的单元，因此不再详述。
虽然在图2至8显示的不同圆心的构台的旋转轴是平行的或垂直的显示于图9中，但本发明并不局限于此。旋转轴可以具有从垂直到平行的任何角度，在某种程度上取决于射线束是如何从加速器中引出，以及临床所需的可变性的范围。
图10显示了放射系统1的一部分的一个横截面，该系统带有一个可提供斜射线束110的构台100。与图7中的放射系统相比，本具体实例的治疗放射线束110是由弯曲磁体106所偏转的，偏转较少以节省能量并获得在多个治疗室61和62的斜射线束。角度可同样低至某种程度，这在一些特殊例子中是有用的。构台100所包括的单元和放射系统1相应的单元，已在前面结合图7作了讨论。
图11显示了本发明所述的不同圆心的构台100的射线束扫描与弯曲系统104-106、122内部单元的另一个可能的设计。本具体实例将旋转构台部分130的直径最小化，该部分包括磁体106和治疗头120。类似于在图7至10所示的具体实例，射出的(轻离子)放射线束，优选的方式是首先进入四极102。该放射线束接着进入一个弯曲和扫描磁体104，该磁体在图示的平面内扫描该放射线束。经扫描的放射线束接着弯曲进入一个(超导的)弯曲磁体106。该弯曲磁体106优选的方式是将放射线束引导到第二扫描磁体122。该扫描磁体122和准直仪124和126，已结合图7进行了讨论。为了真正最小化构台的尺寸与最大化成本效率，放射防护物150也可包括在内，但某种程度上，在磁体104中需要比图11所示的更小的偏转。
本领域的技术人员应能理解，各种在本发明上的变动或改进仍属于本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种放射系统，包括一构台(100)，适用于安排与至少一个第一治疗室(61)和一个第二治疗室(62)相连接，所述的治疗室由一放射防护隔离构件(71)所分隔；以及一放射头(120)，由所述的构台(100)机械地支撑，所述的放射头(120)相对于所述的构台(100)是活动的，它可在第一位置与第二位置之间运动，它在第一位置将一放射线束(110)引导到所述的第一治疗室(61)，并在第二位置将一放射线束(110)引导到所述的第二治疗室(62)。
2.根据权利要求1所述的放射系统，其特征在于所述的构台(100)包括一固定的构台部分(140)，适用于安排在所述的隔离构件(71)中；一活动的构台部分(130)，由所述的固定构台部分(140)活动地支撑，所述的放射头(120)由所述的活动构台部分(130)机械地支撑。
3.根据权利要求1或2所述的放射系统，其特征在于所述的隔离构件(71)选自以下至少一种一种放射防护隔离物，在所述的第一治疗室(61)和第二治疗室(62)之间；一种放射防护天花板-地板对，在所述的第一治疗室(61)和第二治疗室(62)之间，所述的第一治疗室(61)和第二治疗室(62)定位于不同的层。
4.根据权利要求1至3之一所述的放射系统，其特征在于所述的放射头(120)在所述的第一位置将所述的放射线束(110)引导到位于所述第一治疗室(61)内的第一对象(50-1)，并在所述的第二位置将所述的放射线束(110)引导到位于所述第二治疗室(62)内的第二对象(50-2)。
5.根据权利要求1至4之一所述的放射系统，其特征在于还包括至少一个放射模拟器头(200-1、200-2)，所述的模拟器头(200-1、200-2)能将一放射模拟光束(210-1)引导到所述的第一治疗室(61)，同时，所述的放射头(120)将所述的放射线束(110)引导到所述第二治疗室(62)。
6.根据权利要求5所述的放射系统，其特征在于所述的放射模拟器头(200-2)是可在所述的第一治疗室(61)和第二治疗室(62)之间的所述构台(100)上移动的。
7.根据权利要求5或6所述的放射系统，其特征在于所述的放射头(120)适用于提供一治疗光束(110)，所述的模拟器头(200)适用于提供一治疗模拟光束(210)。
8.根据权利要求1至7之一所述的放射系统，其特征在于还包括第二构台(100-2)，适用于安排与至少所述的第二治疗室(63、64)和一个第三治疗室(65、66)相连接，所述的治疗室由一放射防护隔离构件(71、75、77)所分隔；以及第二放射头(120-1)，由所述的第二构台(100-2)机械地支撑，所述的第二放射头(120-1)相对于所述的第二构台(100-2)是活动的，它可在第一位置与第二位置之间运动，它在第一位置将一放射线束(110-2)引导到所述的第二治疗室(63、64)，它在第二位置将一放射线束(110-2)引导到所述的第三治疗室(65、66)。
9.根据权利要求8所述的放射系统，其特征在于所述的放射头(120-1)和所述的第二放射头(120-2)是配置为将所述的放射线束(110-1、110-2)从不同的发射角度引导到所述的第二治疗室(63、64)。
10.根据权利要求8或9所述的放射系统，其特征在于还包括一放射线分光器，用于从共同的放射源同时将放射线提供到所述的第一构台(100-1)以及所述的第二构台(100-2)。
全文摘要
本发明涉及一种放射系统(1)，包括一个与多个治疗室(61－68)相连接的不同圆心的构台(100)，这些治疗室(61－68)由放射防护隔离构件(71－78)所分隔。一个活动式旋转头(120)与构台(100)相连接，它能在治疗室(61－68)之间移动，并将放射线束(110)引导到治疗室(61－68)中。优选的模拟器头(200－1至200－8)是结合于该放射系统，以致它能用于每个单独的治疗室(61－68)。因此，当第一对象(40－1)在第一治疗室(61)中被照射时，一个治疗设定程序，包括对象(40－2至40－8)的准确定位和模拟照射，能同时对在其他治疗室(62至68)的其他对象(40－2至40－8)得以实现。
文档编号A61B6/00GK1889995SQ200480035753
公开日2007年1月3日 申请日期2004年11月29日 优先权日2003年12月2日
发明者安德斯·巴哈姆 申请人:雷迪诺华公司