用于放射疗法的吸收装置的制作方法

文档序号:16505228发布日期:2019-01-05 08:59阅读:173来源:国知局
用于放射疗法的吸收装置的制作方法
放射疗法中越来越多的应用利用肿瘤跟踪技术。使用射频和类似的电磁技术进行肿瘤跟踪很大程度上取决于正确定位信息的记录。使用成像系统(x射线、ct、mri、超声等)确定肿瘤位置之后,使用肿瘤跟踪技术来重新对准放射治疗。包括目标定位天线和一个或多个目标应答器的目标定位系统在放射治疗中越来越常见。应该理解的是,在本发明的领域中,应答器还称为信标或标记。定位天线的收发器产生交变电磁场,激发靠近目标的植入信标/标记,并且接收来自派生出定位信息的信标/标记的反馈信号。在使用目标定位系统的放射治疗中,在治疗开始之前,机器等中心与治疗目标对齐。随后治疗的准确性将取决于这个对齐的准确性。而且,还使用目标定位系统探测患者/目标在治疗过程中的即使是轻微的运动,从而在必要时,可以重新对齐和动态调整等中心,以保持放射治疗的准确性。精确的目标定位能够更有效的治疗,最小化对周围健康组织的任何潜在伤害以及治疗的任何潜在副作用。大多数现代线性加速器(linac)装备了电动起重机架和电动治疗台。治疗台通常装备有碳纤维的床板,因为材料的稳定性高以及x射线的衰减低,最大程度减少了治疗期间获得的、在x射线图像上的伪影,并优化了剂量的剂量测定特性(例如,低x射线衰减和剂量累积)。但是,碳床板和起重机架的金属部件都是导电的。定位系统的收发器放置在靠近起重机架和治疗台的位置。研究发现,部分交变磁能转移到导电材料表面的环形电流上,并最终作为热量消散。因此,定位系统的无线应答器/信标/标记接收少于之前的能量,从而它们无法激发到所需的程度。这导致定位误差以及无线应答器/信标/标记与收发器之间更短的通信距离。此外,其他周围电子产品(例如,从起重机架和治疗台的电动驱动器)还可以产生电磁噪声,该电磁噪声干扰收发器探测的信号并降低定位的准确性。与电磁肿瘤跟踪一起使用的现有顶板使用非标准碳床板以防止在位置测量中发生上述的非系统误差。美国专利公开us20130078414公开了这种具有非标准碳纤维布线的碳床板。由于需要将每个纤维元件垂直和水平对齐,这种非标准床板的制造是复杂的。这种复杂性意味着产品非常昂贵;床板的硬度和载荷能力降低。从而,仍然需要能够使用具有传统碳纤维床板的线性加速器的电磁目标定位系统。美国专利us6,246,231公开了包括植入到人体的应答器的磁场位置与方位测量系统,该系统用于外科与诊断治疗。发射器和附接在其后侧的可渗透层用于避免周围的金属变形和磁场强度的降低。发射器和可渗透层均安装在铝外科手术台上。接收器被植入并通过电缆连接供电。美国专利公开us2015/0223904公开了用于跟踪射频定位装置的定位装置,其还被植入到人体并通过电缆连接供电。这些现有技术系统公开了具有植入信标/发射器的患者躺在导电的患者支撑台上。主天线组件位于台上,而屏蔽片放置在患者支撑台和天线之间。然而,这种现有的布置没有解决与使用现有的电磁/无线信标系统和在放射疗法装置中使用导电的患者支撑台相关的实际问题;例如,与由收发器产生的涡流相关的问题;患者支撑系统内部的电机发出的电子噪声;意外的放射活性效应;剂量测量变化和x射线图像伪影。此外,这些已知系统不允许定位系统为单独的、自容的系统,而需要连接到患者支撑系统上;即,患者体内植入的应答器/信标/标记不是自供电的,而需要额外的电源电缆连接。从而,本发明的目的旨在缓解上述问题。技术实现要素:根据本发明的一个方面,提供用于包括至少一层电磁放射吸收材料的放射治疗的吸收装置,其中,吸收材料用于防止具有约300khz至约500khz之间的目标频率范围的目标定位系统与导电治疗台之间的相互作用。优选地,该吸收装置在不引入显著放射活动和x射线伪影的情况下防止目标定位系统与导电治疗床之间的相互作用。本发明最小化或防止了床板的导电材料与定位系统的目标无线信标(应答器/标记)之间的相互作用,以确保准确的目标定位,并从而实现准确的放射治疗。本发明实现了使用带现有碳纤维床板的已知电磁目标定位系统。本发明防止定位系统中的跟踪误差,其中收发器天线产生非常高的交变电磁场。植入的无线信标直接通过这个交变电磁场供电,无需使用诸如电池的额外的能源。一旦无线信标足以由交变电磁场激发,它会向定位系统的收发器天线发送反馈信号。已经发现,磁通量在与导电床板相遇时是不连续的,并且交变磁场的一部分转移到导电治疗台表面的环电流(例如所谓的“涡流”)上,该电流最终作为热量消散。还发现,这种环形电流不仅由碳床板产生,还来自其他周围导电材料(例如来自linac台架)产生。在没有本发明的特定布置的情况下,无线信标接收的能量比以前少,并且不能正常激发,这导致相对于定位系统的收发器的定位误差和更短的通信距离。优选地,吸收装置包括具有高磁导率的材料。具有高磁导率的材料在其到达碳纤维床板之前从定位系统吸收产生的电磁场,并部分作为热量消散。优选地,吸收装置包括在300khz下具有约230的相对磁导率(μ’)的实部的材料;优选地,在300khz下具有约175~285之间的相对磁导率的实部;可选地,在300khz下具有约150~310之间的相对磁导率的实部。可选择地,吸收装置包括在300khz下具有约450的相对磁导率的实部的材料;可选地,在300khz下具有450~690之间的相对磁导率的实部。优选地,吸收装置包括具有低表面导电性的材料。具有低表面导电性的材料对沿吸收装置的表面运行的电流提供有效的电阻。优选地,表面电阻大于或等于约1.00e+09欧姆。优选地,吸收装置包括至少一个铁氧体层,其中该铁氧体层或每个铁氧体层包括多个铁氧体片;其中每个铁氧体片具有约0.05mm至约1mm之间的厚度。铁氧体材料通常是铁磁性陶瓷化合物,并且坚硬且易碎。从而,实现具有大尺寸和均匀厚度的层是相当困难的。本发明使用多个铁氧体片以克服这些缺点。更优选地,多个铁氧体片堆叠起来并用粘合剂粘在一起;可选地,多个铁氧体片堆叠起来并用胶带粘在一起。在本发明优选的实施例中使用的铁氧体材料具有固定的密度,并且已经发现剂量测量将随着非常厚的铁氧体层显著地改变。此外,高密度和厚铁氧体层的使用还可以产生不必要的无线电激活。已经仔细考虑了与这些变化相关的安全问题,以达到本发明的厚度和层状堆叠结构,这实现了以安全且经济有效的方式来提供吸收装置。实时肿瘤跟踪系统可以产生非常高的磁场,而单铁氧体层的使用是不够的,因为单铁氧体层将是“饱和的”,即磁通量将超过铁氧体层的吸收能力。本发明的多层铁氧体片增加了吸收装置的有效“存储容量”以避免磁通量饱和。此外,本发明克服了从本质上易碎的材料中形成铁氧体层的潜在困难。此外,该铁氧体层降低了由电子噪声造成的干扰风险(例如,由治疗台内的电机驱动产生的电子噪声)。从而,改善跟踪的准确性,并且可以增加信标与收发器之间的距离的增加的可能性,这能够保持更大体型的患者的准确性。优选地,每个铁氧体层的尺寸覆盖目标定位系统的收发器天线的尺寸。更优选地,该铁氧体层或每个铁氧体层覆盖治疗台。仔细选取吸收装置的铁氧体层或每个铁氧体层的尺寸,以确保限制由台运动机制的电机产生的电子噪声。此外,通过覆盖收发器天线的尺寸(如果不是整个治疗台),本发明确保当起重机架在治疗台下方旋转时,来自起重机架的涡流或电子噪声的影响最小。从而,通过应用本发明,目标定位系统对长距离使用是稳健的,即,当目标定位系统的信标与收发器天线之间具有较大的无线通信距离时(例如用于较大体型患者的治疗)。优选地,吸收装置包括至少一层铁氧体材料;优选地,烧结的铁氧体材料;更优选地,铁氧体材料的烧结片。优选地,吸收装置包括具有在300khz下大于200的相对磁导率(μ’)的实部和在300khz下小于50的相对磁导率(μ”)的虚部的材料。优选地,吸收装置包括射频放射吸收材料的多个重叠片。优选地,吸收装置包括至少一个间隔层。优选地,间隔层或每个间隔层包括一种或多种材料,例如环氧树脂、聚酯、聚合物、聚甲基丙烯酰亚胺、乙烯基酯树脂、木材、陶瓷、芳香聚酰胺、玻璃纤维或超高分子量聚乙烯。用于形成吸收装置的片状铁氧体层的多个铁氧体片对放射活性、剂量以及x射线/ct成像质量具有一定影响。例如,片状铁氧体层可以在ct图像上产生伪影。使用至少一个间隔层或缓冲层(优选地,置于铁氧体层上方)避免引起放射活性的风险,并且还确保可以维持高质量的ct成像。从而,本发明为铁氧体材料降低引入放射活性、剂量测量变化或x射线成像伪影的可能性。优选地,吸收装置包括至少一个电绝缘层。优选地,吸收装置将对x射线放射基本上是至少约95%透明的。优选地,吸收装置将对x射线放射基本上是透明的。这是本发明的特别有利的特征,因为吸收层对x射线放射的影响微不足道。在这方面,已经示出对x射线放射的影响不大于约1~2%。在本说明书中,术语“基本上对x射线放射透明”意味着至少约90%、优选地至少约95%、优选地至少约97%、优选地至少约98%、优选地至少约99%、优选地基本上所有、优选地所有x射线放射穿过吸收装置。优选地,铁氧体层或每个铁氧体层的总质量的至少约50%包括氧化铁(fe2o3)。优选地,吸收装置包括包含氧化镍(nio)和/或氧化锌(zno)和/或氧化铜(cuo)和/或氧化铁(fe2o3)的至少一个铁氧体层。优选地,铁氧体层或每个铁氧体层具有大于约1.00e+0.9欧姆的表面电阻。优选地,吸收装置配置为在使用中置于患者与治疗台之间。本发明的另一方面,提供了一种用于放射治疗的床垫,该床垫包括具有用于防止目标定位系统与治疗台之间的相互作用的至少一层射频吸收材料的吸收装置,其中定位系统的目标频率范围在约300khz至500khz之间。用于放射疗法应用的吸收层暴露在linac的高能电子束中,因而需要解决安全问题。本发明的特殊材料成分确保放置在患者与治疗台之间的床垫/吸收装置满足必要的安全标准。本发明的另一方面,提供了一种用于放射治疗的患者定位装置,该患者定位装置包括具有用于防止目标定位系统与导电治疗台之间的相互作用的至少一层射频吸收材料的吸收装置,该目标定位系统的目标频率范围在约300khz至500khz之间。本发明的另一方面,提供了在放射治疗期间支撑患者的床板,该床板包括如前所述的吸收装置。本发明的另一方面,提供包括至少一个无线信标、至少一个收发器以及如前所述的吸收装置的肿瘤定位系统;其中至少一个无线信标可植入在患者中,并且至少一个收发器是放置在患者身上或患者上方。本发明的定位系统能够使收发器在使用中放置在患者身体上,因而离开了治疗台;例如离开导电表面约6cm~27cm。这允许大范围的患者体型尺寸。本发明进一步的方面,提供用于放射治疗的床垫,该床垫包括如前所述的吸收装置。本发明进一步的方面,提供用于放置在患者周围的吸收装置。优选地,其中吸收装置包括至少两个基本直立的壁和在其之间的至少一个横向构件,用于放置在患者上方和周围。根据本发明进一步的方面,提供了一种用于放射治疗的吸收装置,该装置包括至少一层射频放射吸收材料,其中,吸收材料用于防止目标定位系统与治疗台之间的相互作用。优选地,吸收装置包括具有高磁导率的材料。优选地,吸收装置包括具有低表面导电性的材料。优选地,吸收装置包括具有约230的相对磁导率的材料;优选地,具有约175~285之间的相对磁导率;可选地,具有约150~310的相对磁导率。可以选择地,吸收装置包括具有约450的相对磁导率的材料;可选地,具有约450~690之间的相对磁导率。更优选地,吸收装置包括具有约230的相对磁导率和约0.3mm厚度的材料。优选地,吸收装置的相对磁导率与厚度的乘积为约60mm至约80mm之间。更优选地,吸收装置的相对磁导率与厚度的乘积为约65mm至约75mm之间;更优选地,吸收装置的相对磁导率与厚度的乘积为约70mm;最优选地,吸收装置的相对磁导率与厚度的乘积为约69mm。优选地,吸收装置包括具有大于或等于1.00e+09欧姆的表面电阻的材料。优选地,吸收装置包括至少一层铁氧体材料;优选地,烧结的铁氧体材料;更优选地,铁氧体材料的烧结片。优选地,吸收装置包括至少一层crownferritefam8;更优选地,具有约0.1mm至约0.4mm之间厚度的至少一层crownferritefam8;最优选地,具有约0.33mm的厚度。优选地,吸收装置包括至少一层würthelektronikwe-fsfs354003;优选地,具有约0.2mm~0.4mm之间的厚度;更优选地,具有约0.3mm的厚度。优选地,吸收装置包括射频放射吸收材料的多个重叠片。优选地,吸收装置包括至少一个加强层。优选地,吸收装置包括至少一个间隔层。优选地,吸收装置包括至少一个电绝缘层。优选地,吸收装置将对x射线放射基本上是至少约95%透明的。优选地,吸收装置将对x射线放射基本上是透明的。优选地,吸收装置配置为在使用中置于患者与治疗台之间。本发明的另一方面,提供了一种用于放射治疗的床垫,该床垫包括具有用于防止目标定位系统与治疗台之间的相互作用的至少一层射频放射吸收材料的吸收装置。在本说明书中,已经以能够写出清晰简明的说明书的方式描述了实施例,但其旨在并将理解为,在不脱离本发明的情况下,实施例可以是各种组合或单独的。在本发明书中,术语“约”意味着正负20%,更优选地,正负10%,更优选地正负5%,最优选地正负2%。具体实施方式现在将参照附图描述本发明的示例性实施例,其中:-图1示出了为定位系统设置的示例性治疗室的侧视图,利用该示例性治疗室配置使用本发明的装置;图2a是在没有本发明装置的情况下定位系统中使用的无线信标的响应信号的示意图;而图2b是在有本发明的装置的情况下定位系统中使用的无线信标的响应信号的示意图;图3是示出针对各种吸收体材料的无线信标的床板和信标之间的垂直距离(x轴)对沿z方向(cm)绘制的定位误差(y轴)的曲线图;图4示出在目标与床板之间的位置上装置的另一示意性横截面视图,示出了形成本发明的优选实施例装置的附加层;图5示出了形成本发明的吸收装置的多层示意性视图;图6示出了包括本发明的吸收装置、置于患者与治疗床之间的定位装置的横截面视图;图7示出了置于患者与治疗床之间的图6的吸收装置的可选择实施例的横截面视图;图8a、图8b和图8c示出了本发明的吸收装置的另一可选择实施例。本发明旨在在放射成像和治疗中支持将电磁肿瘤跟踪系统与碳纤维床板相结合使用。参考图1,示出了放射治疗中使用的目标定位系统1。多个无线信标2植入到患者3中;例如,无线信标2(还称为标记或应答器)植入在治疗目标上或靠近治疗目标。可选择地或附加地,多个无线信标2置于患者的皮肤表面,而患者3躺在治疗台/床板4上。无线信标2在治疗期间实时发送目标运动的信号。通常为板形式的收发器阵列5,其用于发送、检测和测量信标应答器信号,以使得能够在三维中计算治疗目标的位置的客观测量。如图1所示,在使用中收发器天线5在患者3的上方,而床板4在患者的下方,而无线信标2置于收发器5和床板4之间。目标的准确定位意味着放射治疗师可以在放射治疗开始之前将患者的治疗目标与机器等中心对齐。无线信标2与收发器5的使用还实现了实时监控给予放射治疗过程中患者/目标的运动情况。应该理解的是,图1所示的实例包括电磁收发器阵列5;但是在本发明可选择的实施例中,目标定位系统包括单独的部件以发送并接收定位信号。在本发明优选的实施例中,射频信标2或每个射频信标2是无线的并且不需要电池。信标应答器2由收发器天线的磁场自动供电。参照图1,典型的目标定位系统1进一步包括控制台7、光学系统9以及跟踪站11,其中,电磁收发器5附接到该控制台7上;该光学系统9例如包括多个红外摄像机;并且放射治疗师或类似的保健专业人士将从跟踪站11监控患者3的设置和治疗。在使用中,放射治疗装置包括线性加速器(linac)和可以移动的起重机架,其由电机供电(未示出)。根据通过目标定位系统1给定的、所探测到的患者3的3d位置,适时调整给予患者的治疗。参照图2a,定位系统的收发器5产生非常高的电磁场,并且当患者(未示出)躺在治疗台4上时,置于患者身体的上方。无线信标2植入到患者的身体中或放置在患者的皮肤上。无线信标2通过从收发器5产生的电磁场进行自供电,并且没有电池或电缆连接。收发器5和无线信标2在约300khz~500khz之间的频率范围内运行。图2a例示了来自无线信标2的信号13如何能够受到周围电磁噪声的影响,例如,该电磁噪声通过治疗台内的电机10或从linac起重机架(未示出)产生。这就导致了定位误差。此外,如图2a所示,来自收发器5的电磁场向导电床板4和linac起重机架(未示出)移动,从而交变电磁场的一部分转移到导电材料表面的环形电流上,随后最终作为热量消散。因此,无线信标40接收较少的电磁能,并可能无法产生足够的反馈信号,这导致定位误差,这是由于在三维空间中对治疗目标的位置的客观测量的不准确计算。除非明确指出了相反的情况,应该理解的是,术语“磁导率”在本发明的背景下指的是相对磁导率μ’的实部。应该理解的是,在本发明的背景下,“高”磁导率指的是300khz下大于200的相对磁导率(μ’)的实部,优选范围在300khz下是200~1000。应该理解的是,在本发明的背景下,“低”损耗指的是300khz下小于50的相对磁导率(μ”)的虚部,优选范围在300khz下是1~50。选取用于本发明的吸收装置24的材料以实现最佳的定位准确性。研究发现,具有高相对磁导率的材料非常适合本发明。相对磁导率μ是复数并且包含如等式1所表达的实部(μ’)和虚部(μ”):μ=μ’-jμ”[等式1]实部μ’指的是电磁能的存储能力,而虚部μ”指的是电磁能的损耗特性。除非明确指出了相反的情况,术语“磁导率”在本发明的背景下指的是相对磁导率μ’的实部。在吸收装置24中使用的理想材料包括高存储能力(μ’)并保持低损耗成分(μ”)的电磁能。如图2b所示,在本发明的优选实施例中,吸收装置24放置在床板4的上方,患者躺在其上,而收发器5在患者的上方。从而,如图2a所示,从收发器5产生的电磁场14的磁通量14将吸收到吸收装置24里的吸收层内,而不是消散在导电床板4的表面。随着本发明的改进,无线信标2从收发器接收足够的电磁能以发送具有足够强度的反馈(定位)信号,以便精确定位。从电机10产生的电磁噪声将被局部吸收并在到达无线信标2之前高度衰减。从而,无线信标2受周围导电材料和电磁噪声的影响显著减少,这大大提高了目标定位的准确度。研究了用于本发明的吸收装置的各种材料,并且量化了每种可能材料的定位误差。参照图3b,发现误差(显示在y轴上)主要是z方向的定位误差,即,在床板4表面与无线信标2之间探测到的距离中。根据图1,无线信标2安装在与收发器5保持不变的距离的位置上,并且床板4垂直移动。得到图3所示结果的量化分析使用了专门的测量测试装置,以评估不同吸收体/层配置的定位误差。定位系统的收发器与无线信标之间的距离是固定的,而可移动床板与吸收层之间的距离对一系列垂直位置是变化的。每次记录相对于无线信标的已知位置的定位误差。为了对照的目的,在没有使用吸收层的情况下进行测量。本发明中使用的优选材料具有高存储能力(例如,μ’值高)和低损耗特性(例如,μ”值低),因为这最大程度地减小了电磁定位误差。研究还发现,吸收层的表面电阻还影响电磁场进而影响定位准确性。应该理解的是,在本发明的背景下,术语“磁导率”指的是相对磁导率(μ’)的实部,而术语“导磁材料”是具有相对磁导率(μ’)值的高实部的材料。μ’和μ”均极其依赖于电磁场的频率。图3涉及关于各种吸收层的本发明吸收层的测试,并且为了对照的目的,还是在没有使用吸收层的情况下进行测量。图3所示的材料与床板的结合为:案例1:无导电床板;案例2:未使用吸收层的导电床板;案例3:具有导磁镍铁合金的吸收层,还称为μ金属,具有0.1mm的厚度,在300khz下μ’>800;案例4:具有磁粉和橡胶的吸收层,具有2.5mm的厚度,在300khz下μ’=25,并且在300khz下μ”<3;案例5:具有烧结铁氧体板的吸收层,具有0.2mm的厚度,在300khz下μ’=600,并且在300khz下μ”=220;案例6:具有烧结铁氧体板的吸收层,具有0.2mm的厚度,在300khz下μ’=450,并且在300khz下μ”<30;案例7:具有两个烧结铁氧体板的吸收层,每个板具有0.2mm的厚度,引起总厚度为0.4mm,在300khz下μ’=450,并且在300khz下μ”<30;图3中所示的结果显示,由导电床板造成的定位误差出现在床板到无线信标约20cm的距离处。当导电床板更靠近信标和收发器的天线时,其导致更多电磁场的损耗,从而当床板更靠近信标和收发器天线3cm时,定位误差增加到1.3cm。图3还示出,高μ’和低μ”的材料适合于最小化定位误差。在实践中,吸收层的表面电阻还影响电磁场。尽管案例3的μ-金属具有非常高的μ’,但是由于低表面电阻而导电,并且显示出产生大的定位误差。从而,案例5、6和7的烧结铁氧体材料是本发明优选的。参考案例7,图3还显示,使用多层吸收体可以进一步提高有关铁氧体板的电磁场的“存储能力”,从而可以进一步减小定位误差。图3中所示的总体结果表明,具有高μ’、高表面电阻、低μ”和多层铁氧体板的吸收层对本发明的吸收装置是有利的。还对本发明的吸收装置实施进一步的测试,以考虑铁氧体材料引入的潜在副作用。例如,考虑了诱导放射性效应、剂量测量变化或x射线伪影的可能性。用于本发明吸收层的铁氧体材料包括一组由与一种或多种附加金属元素化学结合的氧化铁(fe2o3)组成的陶瓷化合物,包括但不限于氧化铜(cuo)、氧化锌(zno)和氧化镍(nio)。表格1示出了不同铁氧体材料组合物的诱导放射性(μsv/小时)。实施的测试使用了18mv的光束发生器以将96gy的光子能量传送到若干铁氧体样品上。随后在铁氧体材料样品的表面测量诱导放射性。研究发现,不同铁氧体材料组合物引入不同的放射性特性,并且诱发放射性在两个小时以后降到原来的背景水平。进一步的测量还显示在放射后μ’和μ”均没有改变。通过将吸收层的铁氧体材料远离患者的身体放置,可以减小诱导放射性的影响。在本发明中,在一个或多个铁氧体材料层的上方引入舒适的床垫层和间隔层,以最小化这种诱发放射性。应该理解的是,“上方”是面向患者的方向,远离患者躺在其上的床板的表面。放射后的时间(分)样品-1样品-2样品-301.81.60.810110.5200.60.60.51200.20.20.2[表格1]参照图4,示出了本发明的吸收装置的优选布置的简化示意图。无线信标20示出为植入到患者22中。在定位和治疗过程中,患者22躺在本发明的包括多层结构的吸收装置24上。电磁定位系统的收发器和相应的天线5放置在患者22的上方或患者22上。吸收装置24包括包裹舒适床垫层28的包装26、间隔层30和吸收层32。本发明的吸收装置24在使用中搁置在床板34的上方。包装26在其面向床板的表面上包括防滑基层,以最小化吸收装置24放置在床板34与患者22之间时的任何移动。可选择地,包装26可以包括用于将吸收装置24附接到床板34的装置,从而其在使用过程中固定到位。舒适的床垫层28是填充材料(例如泡棉或其他缓冲材料)以提高患者的舒适度。间隔层30具有增加患者与床板34之间的距离的优势,已研究发现这进一步最小化了任何潜在的定位误差。间隔层30还可以包括加强材料,以防止损害吸收层32,该材料可以是脆性材料。如前所述,吸收层32包括具有高磁导率的材料,以避免电磁能从收发器或无线信标消散,否则可能导致定位误差。吸收层32还包括具有高表面电阻率的材料,以为沿床板34和吸收装置24的表面运行的电流提供有效的电阻。在优选的实施例中,吸收层32包括具有高磁导率(μ’)、高表面电阻率和低损耗(μ”)的至少一层烧结铁氧体材料,以吸收从收发器5产生的磁通量。吸收层32具有以下特性:●在300khz下,μ’>200;●在300khz下,μ”<50;●表面电阻>1.00e+0.9欧姆;●铁氧体材料组合物,包括至少50%的氧化铁(fe2o3),并且更优选地,还包含氧化铜(cuo)和/或氧化锌(zno)和/或氧化镍(nio)。参照图5,用于本发明的吸收层32的烧结铁氧体材料制造成约0.1mm的厚度。可以设想,在可选的实施例中,吸收层的厚度为约0.2mm、约0.3mm或约0.4mm。烧结铁氧体材料附接到具有120mm×120mm表面面积的一片粘合剂材料上,以形成铁氧体片。这个120mm×120mm的铁氧体片附接到具有更大表面面积的载体板上,以形成具有约48cm×108cm的所需表面面积的铁氧体板,其配置成覆盖典型的患者身体尺寸。在可选的实施例中,堆叠铁氧体片并将彼此的上方粘贴起来,以增加铁氧体层的厚度。由于从收发器产生的大量电磁能量,多层铁氧体板避免了潜在的电磁场饱和。如图5所示,在使用中,吸收层32通过床垫层28和间隔层30与患者分离。研究发现,通过床垫28和间隔层30的仔细布置,避免了表面上可能引入放射性/x射线的伪影。床垫层28和间隔层30都是不导电的;具有大于1.00e+0.9欧姆的表面电阻;并具有非常低的x射线衰减。床垫28和间隔层30有效地形成“缓冲层”以最小化或阻止由吸收层32产生的诱导放射性效应和潜在x射线伪影。植入到患者的无线信标通过使用床垫28和间隔层30进一步从导电床板分离,以进一步提高定位准确性。本发明的可选实施例中,可以设想,吸收装置24包括具有高磁导率而低表面电阻率的吸收层32,其中修改吸收层以补偿低表面电阻率,例如,通过由绝缘介质包围的小块件形式来提供。可以设想,在这个配置中,由于修改材料以降低导电性,高磁导率/低表面电阻率的材料是可用的。在本发明的一个实施例中,吸收装置的吸收层包括铁氧体材料的板/瓷砖。参照图6和图7,为了可重复且稳定地定位患者,真空垫40与本发明的吸收装置41结合使用。真空垫40模制成患者的解剖结构并且允许患者定位在完全相同的位置,用于成像和治疗以及每个后续治疗部分。实例为由elektaab(publ)提供的bluebagtm和bodyfixtm,其包括可模塑的真空垫,该真空垫包括不透气材料的柔性袋、诸如聚苯乙烯颗粒或球的可流动填充材料、以及允许该袋连接到外部真空源或真空泵的阀门。真空垫40还可以包括至少一个靠垫(未示出)。例如,针对每个治疗部分,靠垫可以塑形成将患者的肩部区域定位在舒适、可重复的位置;或将患者的膝盖支撑在抬起的位置;或是基本圆柱形的护颈,以支撑在患者脖子的下面。附加靠垫或衬垫的使用减少患者的移动;如果合适,提高患者的舒适度并为治疗提供更好的光束通路。还可以使用靠垫或衬垫以允许患者在不引入不必要的患者移动或增减患者不舒适度的情况下抓住“紧急按钮”。参考图6,在成像或治疗之前,定位装置44真空模塑成患者42的面向床的部分,或模塑成患者42的整个身体。定位装置44放置在床45上并可以固定到其上;例如,在沿床板的连续索引固定点上。床45和定位装置44可释放地固定在一起;例如使用可释放的、细长杆,其具有突出的两个销,以容纳在定位装置44中的相应孔中;或者,定位装置44使用钩环紧固件(例如velcro(rtm)或类似物)可释放地固定到床45上。可以设想,定位装置44基本覆盖了所有的和/或复叠床板,从而定位装置44的宽度等于或大于床45的宽度。在可选的实施例中,定位装置44仅模塑到患者42所需的身体区域,并因此仅掩护该区域的床45。参考图6,患者42置于定位装置44上,该定位装置44放置在治疗床45上,而定位装置44处于充气的、柔软的以及可塑的状态。随着患者42倚靠在定位装置44并躺在所需的位置上,定位装置44的真空垫40连接到真空源或真空泵(未示出)上,并且其中包含的气体被排空,以压缩填充材料并防止填充或定位装置44的任何进一步的移动。从而,患者42通过定位装置44的模塑的真空垫40保持在可重复的位置。患者定位装置44的真空垫40保持基本刚性的状态直到真空被破坏,而定位装置44返回到柔软和可塑状态,以允许患者拆卸床45。如前所述,为了实现患者定位,一个或多个无线信标46放置在患者42中、在患者42上或邻近患者42的位置处。本发明的吸收装置41并入到定位装置44中,并防止在治疗目标的位置的计算中引入由周围导电材料和电磁场噪声造成的定位误差。定位电磁收发器47用于与无线标记46通信,以允许检测识别和/或准确的、未失真的位置信息。收发器47保持在固定的位置或使用机械臂(未示出)可移动,以将收发器47移动到相对于待检测的无线信标46的所需位置。参照图7,在本发明可选的实施例中,患者定位装置44进一步包括塑料盖片48。如前所述,患者42置于定位装置44上,并且患者42被透明塑料盖片48覆盖,其绕周长粘贴固定在定位装置44上;或至少沿定位装置44的两相对边缘固定。透明塑料盖片48允许透过盖片看到患者42并且对无线信号也是透明的。如前所述,随着患者42倚靠在定位装置44并躺在所需的位置上,定位装置44的真空垫40连接到真空源或真空泵(未示出)上,并且其中包含的气体被排空,以压缩填充材料并防止填充或定位装置44的任何进一步的移动。在这个可选的实施例中,患者42通过模塑的真空垫定位装置44和透明塑料盖片48保持在可重复的位置上。真空垫40和盖片48均保持基本刚性的状态直到真空受到破坏。定位装置44返回到柔软和可塑状态,以允许患者42拆卸床45。可以提供本发明的定位装置以模塑到和定位患者的整个身体;或为特定的身体部分或区域(例如臀部或胸部)提供定位装置。可以设想,治疗后,可以移除和替换塑料片48,并定位装置44可以再充气且用于定位另一患者42。本发明进一步优化使用的吸收层的质量密度和厚度。研究已发现,更高质量密度和更厚铁氧体吸收层导致了对剂量测量曲线的更大的影响。在制造本发明的吸收装置的过程中,仔细控制了这些因素。本发明还考虑到,不同铁氧体材料组合物引起x射线成像的不同衰减。仔细考虑引入的x射线伪影的风险,并据此确定使用的材料的性质和铁氧体层的数量。例如,当使用厚度为0.3mm的单层铁氧体材料时,在床板表面上方10.1mm处引入图像对比度变化;但是,当使用5个堆叠的铁氧体板的片状吸收装置,并且每个厚度为0.3mm而总厚度为1.5mm时,在床板表面上方50.0mm处引入图像对比度变化。在本发明另外的实施例中,如图8a所示,还围绕患者身体提供另外的电磁屏蔽,以允许电磁噪声的任何另外的来源;例如,来自周围的导电材料。在使用中处于患者身体(未示出)上方的收发器天线5’通过收发器天线5’上方的吸收装置24’屏蔽。如前,“上方”理解为患者躺在其上的床板4的相反方向。吸收装置24’包括侧向和横向面板,其在使用时形成围绕患者的框架(未示出)。吸收装置24’是开放的立方体形状,当通过如图8b所示的床板4支撑时,允许患者的身体进入吸收装置和/或通过吸收装置。可选择地,如图8c所示,吸收装置24”可以包括收发器天线5’上方的单板。在本发明另外的方面中,作为如前所述的衬垫或床垫附件的解决方案的替选或附加,本发明的吸收装置可以集成到床板上或永久地固定在其上。从而,本发明提供了组合的解决方案,因此碳床板与吸收装置相组合,以提供对x射线放射透明的解决方案;即,具有非常低的x射线衰减,并且在不断开磁通量的情况下维持定位系统的电磁场强度。如前所述,本发明集成的床板包括与绝缘层相组合的吸收层。在使用中,随着患者躺在床板上,患者不直接接触吸收层,而通过具有大于1.00e-0.9欧姆表面电阻的非导电绝缘层与其分离。这最小化了诱导放射性效应并阻止了由吸收层产生的任何潜在的x射线成像伪影。如关于本发明的其他方面所述,绝缘层包括以下材料中的任何一种或多种:环氧树脂、聚酯、聚合物、聚甲基丙烯酰亚胺、乙烯基酯树脂、木材、陶瓷、芳族聚酰胺、玻璃纤维或超高分子量聚乙烯。绝缘层为碳纤维床板提供了额外的加固,增强了床板的硬度和负载能力。此外,绝缘层可以包括非导电泡沫,以作为缓垫和提高患者的舒适度。集成的床板包括具有高磁导率的至少一个铁氧体板的吸收层,其中,相对磁导率的实部(μ’)在300khz下大于200,并且相对磁导率的虚部(μ”)在300khz下小于50。应该理解的是,可以根据施加的磁场进一步优化磁导率和所选的材料。用于本发明的吸收层的铁氧体材料包括一组由氧化铁(fe2o3)组成的陶瓷化合物;优选地,具有至少50%的总铁氧体材料质量。在进一步优选的实施例中,吸收层的材料还与一种或多种附加的金属元素化学结合,该金属元素包括但不限于氧化铜(cuo)、氧化锌(zno)和氧化镍(nio)。集成的床板包括具有多个铁氧体片的吸收层;其中,每个铁氧体片具有约60cm×60cm的相对小尺寸和约0.1mm至1mm之间的厚度。在将吸收层集成到床板之前,铁氧体片预先组装在粘结层以形成更大的板。优选地,更大的铁氧体片由加强层支撑。例如,加强载体层是刚性的并包括具有非常低x射线衰减的导电材料(例如碳纤维)。在集成床板的可选实施例中,根据需要调节吸收层的厚度,如果需要,堆叠铁氧体板和/或层以形成更厚的层。应该理解的是,对本文所述的现有优选实施例的各种改变和修改对本领域的技术人员是显而易见的。在不脱离本发明的精神和范围,并不减少其附带优势的情况下,可以进行这种改变和修改。从而,旨在使这种改变和修改被附加的权利要求所覆盖。附件除图1~8之外;进一步的证据证明,与现有技术的装置相比,使用床垫和间隔层作为缓冲以消除x射线成像伪影的新方法。图9例示了具有不同铁氧体样品的头部模型上引入的x射线伪影。通过不同铁氧体样品后,获得x射线的成像。它表明,伪影依赖于材料组合物。最终的铁氧体材料组合物是关于本发明所述的优化实施例。使用铁氧体材料提出的解决方案具有引入x射线伪影的可能性,并严重限制了与linac应用的临床应用。图9a-无铁氧体样品;图9b-铁氧体样品1;图9c-铁氧体样品2;图9d-铁氧体样品3。图10例示了具有多层铁氧体板的x射线伪影:(a)单层铁氧体板;(b)五层铁氧体板。图10a例示了在床板上方10.1mm处,由单层铁氧体板引入的图像对比度变化。具有0.3mm的厚度。图10b例示了图像对比度变化增加到床板上方50.0mm处,该床板具有堆叠的五层铁氧体板,具有5×0.3mm的厚度,并且板在彼此的顶部堆叠。申请人已表明,铁氧体层引入x射线伪影,而伪影随着层数越多变得更糟。为了解决这个问题,本申请人介绍了使用床垫层和间隔层,其起缓冲作用以有效地“推动”;即,有效地使患者的身体进一步远离铁氧体层移动,从而在目标身体部位处不再有x射线伪影。当前第1页12
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