用于控制在iort期間輸送的電子束脈沖的放射劑量控制裝置制造方法
【專(zhuān)利摘要】一種用于控制在IORT(手術(shù)中放射治療)的治療期期間輸送的電子束脈沖的放射劑量控制裝置，包括PWM系統(tǒng)，所述PWM系統(tǒng)被配置為在被發(fā)送到線性加速器或直線加速器(AL)的電子槍(G)的輸入的輸入電子束(FE)的每個(gè)脈沖，以DC電壓提供電子注入，以使得離開(kāi)所述直線加速器(AL)的輸出電子束(FU)非常穩(wěn)定，并使得所述輸出電子束(FU)的放射劑量的變化僅由所述輸入電子束(FE)的輸送時(shí)間的變化所導(dǎo)致，從而所述輸出電子束(FU)的所述劑量變化與所述輸入電子束(FE)的所述輸送時(shí)間成正比。
【專(zhuān)利說(shuō)明】用于控制在1RT期間輸送的電子束脈沖的放射劑量控制裝置
[0001]本發(fā)明涉及用于控制在1RT(手術(shù)中放射治療)的治療期期間輸送的以及在置于放射劑量控制裝置下游的器官和組織上放射的電子束脈沖的放射劑量控制裝置。
[0002]本發(fā)明還涉及配備有所述放射劑量控制裝置的1RT機(jī)。
[0003]眾所周知的是，手術(shù)中放射治療(1RT)是創(chuàng)新技術(shù)，由于移動(dòng)機(jī)器的發(fā)展，手術(shù)中放射治療在治療各種類(lèi)型的腫瘤中逐漸在全球范圍內(nèi)擴(kuò)展。
[0004]具體地，手術(shù)中放射治療由在手術(shù)切除腫瘤塊期間進(jìn)行的放射組成；一般通過(guò)由動(dòng)能為4至12MeV之間的電離粒子組成的均勻且分散的電子束執(zhí)行所述放射。
[0005]實(shí)際上，由于手術(shù)切除了腫瘤塊，所以利用電子束對(duì)腫瘤塊附近或周?chē)慕M織進(jìn)行放射以破壞腫瘤細(xì)胞并防止它們的再生；當(dāng)疾病沒(méi)有表現(xiàn)出存在轉(zhuǎn)移時(shí)，手術(shù)中放射治療可以用作整個(gè)放射治療的一部分，或者作為單獨(dú)的放射，由于對(duì)于多種類(lèi)型的病人來(lái)說(shuō)，手術(shù)中放射完全并成功地取代了已知的放射治療，因此大大縮短了治療階段的持續(xù)時(shí)間。
[0006]固定或移動(dòng)1RT機(jī)允許以基本上圓柱或橢圓形對(duì)稱(chēng)地對(duì)目標(biāo)進(jìn)行放射；通過(guò)對(duì)組織施加金屬或塑料管來(lái)提供所述放射，以在目標(biāo)上傳導(dǎo)并散布由電子加速器產(chǎn)生的電子束。
[0007]具體地，將管的近端元件固定到放射頭，同時(shí)遠(yuǎn)端元件接觸要放射的區(qū)域并將遠(yuǎn)端元件固定到近端元件。
[0008]利用所述結(jié)構(gòu)獲得的電磁場(chǎng)具有明顯的圓柱對(duì)稱(chēng)形狀，這對(duì)某些癌癥，特別是乳腺癌的治療是適當(dāng)?shù)模涣硗猓哂信c管的直徑相對(duì)應(yīng)的直徑的放射防護(hù)盤(pán)還保護(hù)位于放射區(qū)域下面的健康組織。
[0009]另外，電子束的重復(fù)頻率通常在10至40Hz之間變化，以確保使用具有10mm直徑的管時(shí)的劑量率大于或等于1Gy/分鐘，并且具有高達(dá)30Gy/分鐘的更高的劑量率也是可能的；然而，當(dāng)提供單一治療時(shí)，建立理想的劑量率是不可能的，而且，也不能根據(jù)合適的放射生物學(xué)準(zhǔn)則調(diào)整劑量率。
[0010]因此，本發(fā)明的主要目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，并且具體地，提供一種用于控制在1RT期間輸送的電子束脈沖的放射劑量控制裝置，這允許當(dāng)執(zhí)行單一治療時(shí)，根據(jù)合適的放射生物學(xué)準(zhǔn)則調(diào)整劑量率。
[0011]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用于控制在1RT期間輸送的電子束脈沖的放射劑量控制裝置，其被配置為對(duì)于每個(gè)電子束脈沖，都提供對(duì)劑量率和放射劑量的調(diào)整，具體地是通過(guò)二極管式電子槍執(zhí)行上述調(diào)整。
[0012]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種用于控制在1RT期間輸送的電子束脈沖的放射劑量控制裝置，其能夠快速地獲得電子放射劑量率的理想值。
[0013]本發(fā)明的又一個(gè)目的是提供一種用于控制在1RT期間輸送的電子束脈沖的放射劑量控制裝置，在已經(jīng)獲得所述理想值之后，所述放射劑量控制裝置還被配置為設(shè)置電子放射的劑量率。
[0014]通過(guò)根據(jù)所附的權(quán)利要求1所述的用于控制在1RT期間輸送的電子束脈沖的放射劑量控制裝置實(shí)現(xiàn)上述目的；其他詳細(xì)的技術(shù)特征包含在從屬權(quán)利要求中。
[0015]本發(fā)明的另一個(gè)目的是提供一種根據(jù)權(quán)利要求8所述的相關(guān)的測(cè)量方法和根據(jù)從屬權(quán)利要求9所述的包括放射劑量控制裝置的1RT機(jī)。
[0016]有利的是，根據(jù)本發(fā)明的放射劑量控制裝置被配置為，使用二極管式電子槍以及使用具有簡(jiǎn)單的電子控制電路并不使用附加的高電壓電纜的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)，對(duì)每個(gè)電子束脈沖，都提供對(duì)電子放射的劑量和劑量率的調(diào)整。
[0017]因此，能夠根據(jù)合適的放射生物學(xué)準(zhǔn)則調(diào)整劑量率，并且還能夠獲得所述劑量率的理想值，從而劑量率在電子束內(nèi)是固定的。
[0018]另外，在所述機(jī)器的監(jiān)視器單元(UM)和劑量率之間能夠有任意的預(yù)定的比例，并且還能夠區(qū)分每個(gè)能量值所需的劑量率的值，因此還優(yōu)化了治療期的時(shí)間。
[0019]最后，能夠獲得劑量和脈沖之間的比例，所述比例是恒定的并且可以隨著時(shí)間重復(fù)。
[0020]現(xiàn)在將根據(jù)優(yōu)選實(shí)施例并具體地參考附圖1來(lái)描述本發(fā)明，附圖1示意性地示出了用于控制在1RT期間輸送的電子束脈沖的放射劑量控制裝置，這是本發(fā)明的目的。
[0021]參考上述圖1，根據(jù)本發(fā)明的用于控制在1RT單一治療期期間輸送的電子束脈沖的放射劑量控制裝置包括PWM系統(tǒng)，所述PWM系統(tǒng)破配置為提供具有隨時(shí)間恒定的電子劑量率的電子束脈沖。
[0022]電子槍G將輸入電子束FE發(fā)送到線性加速器或直線加速器AL (LINAC)，以實(shí)現(xiàn)DC型的電子注入。
[0023]另外，延遲輸入電子束FE，從而，當(dāng)最大量的RF能量轉(zhuǎn)移提供給直線加速器AL時(shí)，將輸入電子束FE注入到電子槍G中，因此在線性加速器AL內(nèi)的電子具有隨時(shí)間恒定的能量。
[0024]因此，離開(kāi)直線加速器AL的輸出的電子束FU是非常穩(wěn)定的，并且僅因?yàn)檩斎腚娮邮鳩E的輸送時(shí)間(脈沖寬度)發(fā)生變化，才會(huì)獲得劑量變化；所述劑量變化與所述輸送時(shí)間成正比。
[0025]如上所述，因?yàn)閯┝颗c電子束FE的持續(xù)時(shí)間成正比，所以能夠容易地減少或增加所述劑量值，并使機(jī)器監(jiān)視器單元UM的實(shí)際值(從置于輸出電子束FU上的機(jī)器監(jiān)視器室CM取得)等于標(biāo)準(zhǔn)單位的預(yù)定值VPM(例如，IcGy = IUM)，同時(shí)微處理器控制單元MP還允許區(qū)分每個(gè)能量值所需的電子束劑量值，從而也優(yōu)化了治療期的時(shí)間。
[0026]一旦如上所述的確定了監(jiān)視器單元UM的當(dāng)前值，就使用由微處理器控制單元MP控制的PID反饋控制系統(tǒng)；還在所述PID系統(tǒng)的輸出處，將校正因子FC添加到輸入電子束FE的脈沖寬度的當(dāng)前值VA。
[0027]因此，獲得了電子束劑量和電子束脈沖之間的非常精確且能夠時(shí)間重復(fù)的比例。
[0028]根據(jù)本發(fā)明的用于控制在1RT期間輸送的電子束脈沖的放射劑量控制裝置基本上如下操作。
[0029]對(duì)于每個(gè)電子束脈沖，將監(jiān)視器單元UM的當(dāng)前值與預(yù)定值VPM進(jìn)行比較，并通過(guò)微處理器控制單元控制MP使用這兩個(gè)信號(hào)之間的差值D，用于修正在電子槍G的輸入處和直線加速器AL的陰極處電子束脈沖FE的持續(xù)時(shí)間，并且還通過(guò)PID反饋系統(tǒng)進(jìn)行時(shí)間脈沖寬度調(diào)制，以使監(jiān)視器單元UM的當(dāng)前值等于預(yù)定值VPM ;對(duì)每個(gè)可用的能量值執(zhí)行上述方法。
[0030]另外，如已經(jīng)提到的，延遲對(duì)應(yīng)于電子槍G而產(chǎn)生的電子束脈沖，以便結(jié)束RF瞬態(tài)，從而確保產(chǎn)生電子的時(shí)間間隔等于RF發(fā)生器(通常為磁控管)向直線加速器AL執(zhí)行最大能量轉(zhuǎn)移的時(shí)間間隔；因此，離開(kāi)直線加速器AL的輸出電子束FU的動(dòng)能具有恒定值。
[0031]最后，本發(fā)明的裝置被配置為獲得對(duì)從二極管型電子槍G(不同于現(xiàn)有技術(shù)使用的三極管型電子槍)離開(kāi)的每個(gè)電子束脈沖的電子劑量率和電子劑量的合適調(diào)整；由于三極管型電子槍需要更復(fù)雜的結(jié)構(gòu)，更加非常復(fù)雜的控制電路以及尤其是需要附加的高電壓電纜，所以使用二極管型電子槍構(gòu)成了本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)。
[0032]通過(guò)上面的描述，我們清楚了作為本發(fā)明的目的的、用于控制在1RT期間輸送的電子束脈沖的放射劑量控制裝置的特征及相關(guān)的優(yōu)點(diǎn)。
[0033]具體地，所述優(yōu)點(diǎn)包括以下特征:
[0034]-根據(jù)合適的放射生物學(xué)準(zhǔn)則調(diào)整劑量率；
[0035]-固定電子束的劑量率；
[0036]-對(duì)每個(gè)電子束脈沖進(jìn)行直流型電子注入；
[0037]-建立劑量/監(jiān)視器單元比例的任何預(yù)定值；
[0038]-隨時(shí)間恒定的劑量/脈沖比例。
[0039]最后，我們清楚，在不背離創(chuàng)造性思想中內(nèi)在的新穎性的原理的情況下，可以對(duì)本發(fā)明的放射劑量控制裝置作出其他改變，如我們清楚的，在實(shí)際實(shí)現(xiàn)本發(fā)明期間，在不背離由所附的權(quán)利要求書(shū)限定的保護(hù)范圍的情況下，示出的材料、形狀和尺寸技術(shù)特征根據(jù)需要可以是任意的，并且它們可以由技術(shù)上等效的特征代替。
【權(quán)利要求】
1.一種用于控制在手術(shù)中放射治療(1RT)期間輸送的電子束脈沖的放射劑量控制裝置，包括PWM系統(tǒng)，所述PWM系統(tǒng)被配置為在輸入電子束(FE)的每個(gè)脈沖被發(fā)送到線性加速器或直線加速器(AL)的電子槍(G)的輸入時(shí)，以DC電壓提供電子注入，以使得離開(kāi)所述直線加速器(AL)的輸出電子束(FU)非常穩(wěn)定，并使得所述輸出電子束(FU)的放射劑量的變化僅由所述輸入電子束(FE)的輸送時(shí)間的變化所導(dǎo)致，其中，所述輸出電子束(FU)的所述劑量變化與所述輸入電子束(FE)的所述輸送時(shí)間成正比。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放射劑量控制裝置，其特征在于，所述輸入電子束(FE)由直流型和能量恒定型注入的電子組成，所述電子是從所述電子槍(G)注入到所述直線加速器(AL)的。
3.根據(jù)前述至少一項(xiàng)權(quán)利要求所述的放射劑量控制裝置，其特征在于，延遲所述輸入電子束(FE)，以在最大量的能量轉(zhuǎn)移到所述直線加速器(AL)的階段期間，將所述輸入電子束(FE)注入到所述直線加速器(AL)的電子槍(G)中。
4.根據(jù)前述至少一項(xiàng)權(quán)利要求所述的放射劑量控制裝置，其特征在于，從沿著所述輸出電子束(FU)放置的監(jiān)視器室(CM)引出的監(jiān)視器單元(MU)的測(cè)量，獲得所述劑量變化，所述監(jiān)視器單元(UM)的當(dāng)前值等于標(biāo)準(zhǔn)單位的預(yù)定值(VPM)。
5.根據(jù)前述至少一項(xiàng)權(quán)利要求所述的放射劑量控制裝置，其特征在于，所述裝置還包括微處理器控制單元(MP)，所述微處理器控制單元(MP)用于針對(duì)所述直線加速器(AL)的每個(gè)能量值來(lái)改變放射劑量值。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的放射劑量控制裝置，其特征在于，所述裝置還包括由所述微處理器控制單元(MP)操作的PID反饋控制系統(tǒng)，所述PID反饋控制系統(tǒng)發(fā)送恒定信號(hào)，所述恒定信號(hào)與由電子槍(G)發(fā)送到所述直線加速器(AL)的所述輸入電子束(FE)的放射脈沖和所述放射劑量的比例相關(guān)，所述微處理器控制單元(MP)被配置為提供校正因子(FC)以添加到所述輸入電子束(FE)的脈沖寬度的當(dāng)前值(VA)。
7.根據(jù)前述至少一項(xiàng)權(quán)利要求所述的放射劑量控制裝置，其特征在于，所述電子槍(G)是二極管式槍。
8.由前述至少一項(xiàng)權(quán)利要求所述的放射劑量控制裝置執(zhí)行的放射劑量控制方法，其特征在于，所述方法至少包括下述步驟: -對(duì)于所述輸入電子束(FE)的每個(gè)放射脈沖，將對(duì)應(yīng)于所述直線加速器(AL)的監(jiān)視器單元(MU)的檢測(cè)到的當(dāng)前值的信號(hào)與對(duì)應(yīng)于所述預(yù)定值(VPM)的信號(hào)進(jìn)行比較； -使用對(duì)應(yīng)于監(jiān)視器單元(MU)的檢測(cè)到的當(dāng)前值的所述信號(hào)和對(duì)應(yīng)于所述預(yù)定值(VPM)的所述信號(hào)之間的差值信號(hào)(D)，以通過(guò)所述微處理器控制單元(MP)校正所述直線加速器(AL)的所述輸入電子束(FE)的脈沖持續(xù)時(shí)間； 通過(guò)PID反饋系統(tǒng)，針對(duì)于每個(gè)能量值，對(duì)進(jìn)入到所述直線加速器(AL)的所述電子槍(G)的信號(hào)進(jìn)行脈沖寬度調(diào)制(PWM)，以使監(jiān)視器單元(MU)的所述當(dāng)前值等于所述預(yù)定值(VPM) ο
9.一種1RT機(jī)，包括根據(jù)權(quán)利要求1-7中的至少一項(xiàng)所述的放射劑量控制裝置。
【文檔編號(hào)】A61N5/10GK104519957SQ201380034532
【公開(kāi)日】2015年4月15日 申請(qǐng)日期:2013年5月22日 優(yōu)先權(quán)日:2012年5月22日
【發(fā)明者】G·弗利西, V·艾科博尼, A·西科特利, F·德安吉利斯 申請(qǐng)人:S.I.T.-索爾迪納約特技術(shù)股份公司