專利名稱:多葉型準直器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種用于放射治療裝置并通過多個準直葉片控制照射域的準直器。本發明也涉及一種定位該準直器的多個準直葉片的方法。
背景技術：
在使用放射治療設備或X射線診斷設備時，減少照射到對象如人體上的X射線照射量非常重要。已提出很多種技術用于實現減少X射線照射量，一個眾所周知的技術是使用準直器。準直器通過減小它的孔徑的尺寸來減小照射域(radiation field)。所述的孔徑尺寸通過調整孔徑葉片在交叉(X-Y)方向的位置進行控制。該孔徑葉片典型地由一個不透過X射線的材料，如鉛或鎢制成。在所述準直器的一個示例中，在與X射線放射器相應的位置處設置一盞燈，燈光穿過準直器被控制的孔徑而產生的遮光陰暗部分用于調整和確定實際的照射域。換句話說，理想的照射域通過控制所述孔徑而獲得，這樣所述遮光陰暗部分等于理想的照射域。該技術公開在如日本專利申請公告PH3-44768中。
不過，在許多情況下，多葉型準直器用于放射治療裝置。所述多葉型準直器包括由多個準直器葉片(leave)以相互接觸的方式形成的一種排列，該準直器葉片執行的功能與所述孔徑葉片執行的功能相似。不是使用一對孔徑葉片，而是在一個方向上使用一對每個都包括多個準直葉片的準直構件來控制所述孔徑，這樣有助于形成更適合腫瘤形狀的孔徑形狀。不過，如果使用上面所提到的燈來調整多個準直葉片，那么在位置調整上就不容易獲得足夠的精度。所述的位置調整通常在所述燈的燈光發射區域的等中心點的位置進行，在等中心點所要求的精度為例如是一毫米的誤差。同時，該準直葉片的位置典型地以0.1毫米的精度來檢測。所以，所述準直葉片位置的檢測誤差(即不正確的檢測結果)也可以導致在等中心點的誤差擴大。換句話說，輕微的檢測誤差可以導致在等中心點的誤差超出要求的精度。因此，對于準直葉片而言在位置檢測上需要高精度。
發明內容
按照本發明的第一方面，提供一種用于控制從X射線放射器中發射的X射線的照射域的準直裝置。該裝置包括多個第一準直葉片，多個第二準直葉片，一個波束發生器，一個檢測器，一個存儲器和一個控制器。所述的多個第二準直葉片與第一準直葉片相對。所述的波束發生器設置為產生一束在所述的多個第一準直器和所述的多個第二準直器葉片之間發射的波束。所述的檢測器設置為檢測所述波束。所述的存儲器設置為當根據檢測結果確定多個第一和第二準直葉片的每個葉片橫切波束時，存儲多個第一和第二準直葉片的每個葉片的位置信息。所述的控制器設置為根據所述的位置信息對每個葉片定位，以便控制照射域。
按照本發明的第二方面，提供一種用于控制從X射線放射器發射的X射線的照射域的準直裝置。該裝置包括多個第一準直葉片，多個第二準直葉片，一個波束發生器，一個檢測器，一個存儲器，以及一個控制器。所述的多個第二準直葉片與第一準直葉片相對。所述波束發生器設置為產生至少第一和第二波束，所述的第一波束橫切所述多個第一準直葉片，所述第二波束橫切所述多個第二準直葉片。所述的檢測器設置為檢測所述第一和第二波束。所述的存儲器設置為當根據檢測結果確定第一準直器的每個葉片橫切波束時，存儲多個第一準直器葉片中每一個葉片的位置信息。所述的存儲器也設置為當根據檢測結果確定第二準直器的每個葉片橫切波束時，存儲多個第二準直器葉片中每一個葉片的位置信息。所述的控制器設置為根據所述的第一位置信息對多個第一準直葉片的每個葉片定位，以及根據所述的第二位置信息對多個第二準直葉片的每個葉片定位，以便控制照射域。
按照本發明的第三方面，提供一種用于發射X射線，并將所述X射線集中到對象的給定部分的放射治療裝置。該裝置包括一個X射線發射器和準直器，所述X射線發射器設置為發射X射線。所述準直器設置為控制由該X射線發射器發射的X射線的照射域。所述的準直器包括多個第一準直葉片，多個第二準直葉片，一個波束產生器，一個檢測器，一個存儲器和一個控制器。所述的多個第二準直葉片與多個第一準直葉片相對，所述的波束發生器設置為產生一束波束。所述的波束在所述多個第一準直葉片和所述多個第二準直葉片之間發射，所述的檢測器設置為檢測該波束。所述的存儲器設置為當根據檢測結果確定第一和第二準直器的每個葉片橫切波束時，存儲多個第一和第二準直器葉片的每個葉片的位置信息。所述的控制器設置為根據所述的位置信息對每個葉片定位。
按照本發明的第四方面，提供一種用于對控制從X射線放射器發射的X射線的照射域的準直器中的準直葉片進行定位的方法。所述的準直葉片包括多個第一準直葉片和與所述第一準直葉片相對的多個第二準直葉片。所述方法首先產生一束在所述多個第一準直葉片和所述多個第二準直葉片之間發出的波束，然后，當根據檢測結果確定第一準直器的每個葉片橫切波束時，所述方法繼續檢測所述波束，并存儲所述多個第一和第二準直葉片中的每個葉片的位置信息。所述方法還繼續通過根據所述位置信息對每個葉片進行定位，從而控制照射域。
按照本發明的第五方面，提供了一種用于對控制從X射線放射器中發射的X射線照射域的準直器的準直葉片進行定位的方法。所述準直葉片包括多個第一準直葉片和多個與第一準直葉片相對的第二準直葉片。該方法首先產生至少第一和第二波束，所述的第一波束橫切所述多個第一準直葉片，并且所述的第二波束橫切所述的多個第二準直葉片。該方法繼續檢測所述第一和第二波束，并且當根據檢測結果確定每個第一準直葉片橫切所述第一波束時存儲所述多個第一準直葉片的每個葉片的第一位置信息，當根據檢測結果確定每個第二準直葉片橫切所述第二波束時存儲所述多個第二準直葉片的每個葉片的第二位置信息。該方法還繼續通過根據所述第一位置信息對每個第一準直葉片定位，并根據所述第二位置信息對每個第二準直葉片定位，從而控制所述照射域。
通過參考下面結合伴隨的附圖進行的詳細說明能夠容易地獲得對本發明的實施例以及本發明顯著的優點的更深入的理解其中圖1圖示了按照本發明第一個實施例，使用一個放射治療裝置時的例子；圖2圖示了按照本發明第一個實施例，從第一個方向看的準直器的示例性結構；圖3圖示了按照本發明第一個實施例，從第二個方向看的準直器的示例性結構；
圖4圖示了按照本發明第一個實施例，一個腫瘤和所述準直器的孔徑之間的關系的例子；圖5圖示了按照本發明第一個實施例，從第三個方向看的準直器的示例性結構；圖6圖示了按照本發明第一個實施例的驅動器的一個例子；圖7圖示了按照本發明的第一個實施例的所述準直器內的激光束發生器和激光束接收器的示例性位置；圖8圖示了按照本發明的第一個實施例在準直葉片和激光束之間橫切的例子；圖9圖示了按照本發明的第一個實施例的激光束的入射角的例子；圖10圖示了按照本發明的第一個實施例的齒輪齒嚙合的例子；圖11圖示了按照本發明的第一個實施例，通過反射鏡反射的激光束的第一個例子；圖12圖示了按照本發明的第一個實施例，通過反射鏡反射的激光束的第二個例子；圖13是顯示按照本發明的第一個實施例的有關準直器控制的示例性結構的框圖；圖14是顯示按照本發明的第一個實施例的參考位置確定和準直葉片定位的例子的流程的流程圖。
圖15圖示了按照本發明的第二個實施例，用兩束激光束進行準直葉片位置檢測的第一個例子；圖16圖示了按照本發明的第二個實施例，用兩束激光束進行準直葉片位置檢測的第二個例子；圖17圖示了按照本發明的第二個實施例，用兩束激光束進行準直葉片位置檢測的第三個例子；圖18圖示了按照本發明的第二個實施例，用三束激光束進行準直葉片位置檢測的一個例子；圖19圖示了按照本發明第二實施例，在圖18中所示的準直葉片位置檢測的第一方面；圖20圖示了按照本發明第二實施例，在圖18中所示的準直葉片位置檢測的第二方面；圖21圖示了按照本發明第二個實施例，用四束激光束進行準直葉片位置檢測的一個例子；圖22圖示了按照本發明第二實施例，在圖21中所示的準直葉片位置檢測的一個方面；和圖23圖示了按照本發明的第二個實施例，用四束激光束進行準直葉片位置檢測的一個例子。
具體實施方式
將參照
本發明的實施例。
圖1圖示了按照本發明的第一實施例使用放射治療裝置時的例子。如圖1所示，一個放射治療裝置包括一個放射裝置10，一個病床20，以及一個控制器30。該放射治療裝置用于對一個對象，如一個病人P發射X射線。所述的病床20用于將病人P定位，這樣使得發射的X射線照射病人P的腫瘤。控制器30用于有組織地控制包括放射裝置10和病人床20的放射治療裝置的元件和裝置。
放射裝置10包括一個固定支架11，一個旋轉支架12，一個放射頭13，和一個準直器14。所述的固定支架11固定在地板上，所述的旋轉支架12可旋轉地通過固定支架11支持。所述的放射頭13包括一個X射線放射器，并設置在從旋轉支架12的一端伸出的部分上。所述的準直器14包括在所述放射頭13中。旋轉支架12繞著固定支架11的水平軸H可接近360度旋轉。準直器14可繞著從放射頭13發射的X射線軸I旋轉。軸I和H的交點稱為等中心點(isocenter)IC，該等中心點IC是，例如，確定為離X射線放射器一米的位置。所述的旋轉支架12在放射時能夠在給定的固定位置使用，和/或設置為旋轉，這樣使得能夠進行不同類型的輻射，例如，旋轉輻射、擺動輻射，和間歇輻射。
病床20可在給定的角度范圍內以方向G沿著以軸I為中心的弧旋轉。病床20包括一個上部機構21，一個工作臺22，一個升降機構23，和一個底部機構24。所述的上部機構21支撐所述工作臺22，病人P躺在所述工作臺22上面。上部機構21具有一個用于沿方向e(即病人P從頭部-腳部的方向)和方向f(即病人P的右-左方向)移動工作臺的機構。
上部機構21由升降機構23支撐。所述的升降機構23可以通過連桿機構形成，并設置為在方向d上下移動，如圖所示。相應地，所述的升降機構23在給定的范圍內抬高和降低上部機構21和工作平臺22。這個升降機構23通過所述底部機構24支撐。所述底部機構24具有一個旋轉機構，該旋轉機構使所述的升降機構23繞著與軸I相距距離L所定位的軸在方向F上旋轉，當所述底部機構24旋轉一個給定角度時，所述上部機構21和所述工作臺22與升降機構23一起旋轉。
對于所述的放射治療操作，一個醫學工作者，如一個醫生D操作一個連接到控制器30上的操作單元(如圖13所示)，從而定位病人P并由所述準直器確定照射域。
在放射治療操作中，將射線集中到治療區域或部位，如惡性腫瘤上，以避免不必要的X射線照射正常組織是非常重要的。所述的準直器14用于將照射(野)控制在一個有限區域內，以達到上述目的。
所述的準直器14可以參考圖2-6進行描述。圖2圖示了按照本發明第一實施例，從第一方向看準直器14的示例結構。所述的準直器典型地包括第一對準直部件140A和140B，以及第二對準直部件141A和141B。所述的第一對準直部件與所述的第二對準直部件垂直。所述的第一對準直部件位于距離X射線源S第一距離處，所述的X射線源S是X射線放射器的一部分。所述的第二對準直部件位于距離X射線源S第二距離處，所述的第一距離可能比所述的第二距離短。
所述的準直部件140A和140B可以具有但不限于沿著以X射線源S為中心的圓弧的弧形。準直部件140A和140B可以沿著該圓弧移動(即沿著方向X)。準直部件140A和140B可以彼此相對并設置在相對于軸I對稱的位置。所述的準直部件140A可以是一個由如鉛或鎢等重金屬制成的傳統的開口葉片，并以朝向和離開準直部件140B的方向移動。準直部件140A由一個驅動器142A通過齒輪144A驅動。同樣地，準直部件140B可以是一個由鉛或鎢等重金屬制成的傳統的開口葉片，并以朝向和離開準直部件140A的方向移動。準直部件140B由驅動器142B通過一個齒輪144B驅動。從而，控制一對準直部件140A和140B的位置，以使從X射線源在X方向發射的X射線的照射域變窄或減小。所述的每個準直部件140A和140B都是獨立控制的。
控制第二對準直部件141A和141B的位置，以使從X射線源S在不同方向發射的X射線的照射域進一步變窄或減小。準直部件141A包括多個準直葉片141A1到141An。同樣地，準直部件141B包括多個準直葉片141B1到141Bn。
圖3圖示了按照本發明第一個實施例，從第二個方向看準直器14的示例性結構。因為圖3顯示了垂直于圖2所示視圖方向的視圖，圖3只顯示了一個準直葉片141A1。同樣的，圖中只顯示了一個準直葉片141B1作為準直部件141B的例子。因此，下面關于準直葉片141A1的說明也適用于準直葉片141A2到141An。下面關于準直葉片141B1的說明也適用于準直葉片141B2到141Bn。
如圖3所示，準直葉片141A1和141B1可以具有，但不限于沿著以X射線源S為中心的圓弧的弧形。準直部件141A1和141B1可以沿著該圓弧(即沿著方向Y)移動。準直葉片141A1和141B1可以彼此相對并設置在相對于軸I對稱的位置。所述的準直葉片141A1以朝向和離開準直部件141B1的方向移動。準直葉片141A由一個驅動器143A1通過齒輪143a驅動。同樣地，準直葉片141B1以朝向和離開準直部件141A1的方向移動。準直葉片141B1由驅動器143B1通過齒輪145B1驅動。因此，控制一對準直部件141A和141B的位置，以使已經被第一對準直部件140A和140變窄的照射域在Y方向被進一步變窄或減小。所述的每個準直部件141A和141B的位置都是獨立控制的。更進一步，所述每個準直葉片141A1到141An的位置也是獨立控制的，并且所述每個準直葉片141B1到141Bn的位置也是獨立控制的。因此，如圖4所示，通過控制每個準直葉片141A1到141An和141B1到141Bn的位置，使得能夠調整孔徑U成為適合惡性腫瘤T的形狀。準直葉片141A1到141An和141B1到141Bn將在下面進行詳細地說明。
圖5是按照本發明的第一實施例，從第三個方向看準直器14的示例性結構。圖5顯示了沿著軸I從準直器14的頂部和底部看的視圖。所述的第一對準直部件140A和140B用連續的雙點虛線顯示。
所述的準直葉片141A1到141An用互相相接的方式設置。由于所述的準直葉片141A1描述為連接到驅動器143A1，所述的準直葉片141A1到141An分別連接到驅動器143A1到143An。相應地，所述的準直葉片141A1到141An分別由驅動器143A1到143An驅動。同樣，準直葉片141B1到141Bn設置為互相相接的方式。由于準直葉片141B1已經描述為連接到驅動器143B1上，準直葉片141B1到141Bn則分別連接到驅動器143B1到143Bn上。相應地，準直葉片141B1到141Bn分別由所述地驅動器143B1到143Bn獨立驅動。
圖6圖示了按照本發明第一實施例的驅動器143A1的例子。下面對驅動器143A1的說明也適用于驅動器143A2到143An和143B1到143Bn。圖6顯示了驅動器143A1和準直葉片141A1之間的關系。如圖6所示，所述的準直葉片141A1沿著底部邊141a的一段弧形形成一個扇形。與準直葉片141B1(圖6中沒有示出)距離很遠的邊由一楔狀物形成。可選擇地，該邊也可以是平的。對輻射進行準直的準直葉片141A1的另一邊是平的。底部邊141a具有齒輪齒，從而與驅動齒輪143a嚙合。驅動齒輪143a固定在軸143b的一端，所述的軸143b由一個電機143c通過熱傳動齒輪143d和其它齒輪驅動。相應地，軸143b可以與電機143c一同旋轉。驅動裝置143A1也包括一個電位計143e和一個編碼器143f。所述的電位計143e和編碼器143f用于檢測準直葉片141A1的位置信息。電位計143e和編碼器143f的輸出信號提供給控制器30。所述的控制器30根據所提供的輸出信號控制電機143c，以允許將準直葉片141A1放在合適的位置。
然后，在下面對準直器14的控制技術進行描述。
關于第一對準直部件140A和140B，所述的準直部件140A沿著所述方向X移離準直部件140B。還有一個止動器(或保持器)保持所述的準直部件140A位于離準直部件140B最遠的位置。所述準直部件140A的一個位置控制確定裝置根據保持位置來控制位置。同樣地，準直部件140B沿著所述X方向移離準直部件140A。還有一個止動器(或一個保持器)以保持準直部件140B位于離準直部件140A最遠的位置。準直器部件140B的位置控制確定還根據所述的保持位置來確定位置，控制器30控制驅動器142A和142B，這樣能夠將準直部件140A和140B移動到合適的位置。相應地，準直裝置14將它的孔徑調整為沿著X方向優選的寬度。準直部件140A(140B)和驅動器142A(142B)之間的關系與準直部件141A1和驅動器143A1的之間的關系相類似。
關于第二對準直部件141A和141B，必須精確控制每個準直葉片沿著Y方向的位置，以獲取通過準直器14的孔徑的優選的照射域。雖然定位每個準直葉片的技術與所述的第一對準直葉片140A和140B的方式相似，但這并不是優選的，因為當所述的準直葉片由止動器保持時，每個準直葉片可能由于沖擊碰撞而變形。
所以，按照本發明的第一個實施例，每個準直葉片的參考位置(或參考信息)能夠在對每個準直葉片都沒有任何沖擊碰撞的情況下精確地確定，而。相應地，準直葉片141A1到141An和141B1到141Bn的每個準直葉片的位置根據所述的位置信息來控制的，以獲取所需的孔徑(或照射到病人P上的所需的照射域)。換句話說，所述的控制器30控制每個準直葉片根據位置信息移動的距離。如圖5所示，所述的準直器14包括一個激光束發生器41和一個激光束接收器42，以確定參考位置。所述的激光束接收器42包括作為檢測器的功能，用于檢測所接收的激光束。
所述的激光束發生器41和激光束接收器42彼此相對，這樣從所述的激光束發生器41產生的激光束在準直部件141A和141B之間發射。所述的激光束40也橫切軸I。一個例子是該激光束40穿過垂直于Y方向的方向，換句話說，在準直部件141A和141B之間的激光束40的入射角與Y方向成90度。另一個例子是該激光束的方向可以不垂直于所述的Y方向，該入射角是，例如，與Y方向成85度角。在上面的另一個例子中，每個準直葉片的位置信息根據準直部件141A或141B沿方向X的入射角和位置進行補償。這種被補償的位置信息用來作為參考位置。
激光束發生器41和激光束接收器42位于例如如圖7所示的位置，作為準直器14的一部分。準直器14支撐在放射頭13中。
在激光束產生之前，所述的準直葉片141A1到141An都沿著Y方向移離準直葉片141B1到141Bn。用止動器(或保持器)將準直葉片141A1到141An保持到離141B1和141Bn的最遠位置處。同樣地，所述準直葉片141B1到141Bn都沿著Y方向移離準直葉片141A1到141An。用止動器(或保持器)將準直葉片141B1到141Bn保持到離141B1和141Bn的最遠位置處。
在保持準直葉片141A1到141An和141B1到141Bn后，每個準直葉片各自朝向激光束40移動。例如，準直葉片141A1朝向激光束40(即朝向準直葉片141B1)移動。當所述的準直葉片141A1在第一位置橫切激光束40時，所述的第一位置通過電位計143e或編碼器143f檢測，作為所述準直葉片141A的參考位置。所檢測的參考位置作為準直葉片141A1的位置信息存儲在控制器30的存儲器中。在檢測完有關準直葉片141A1后，準直葉片141A1移動回所述止動器的位置。作為響應，準直葉片141A2向著激光波束40(即向著準直葉片141B2)移動。當所述的準直葉片141A2在第二位置橫切激光束40時，通過電位計143e或編碼器143f檢測第二位置作為準直葉片141A2的參考位置。所檢測的參考位置作為準直葉片141A2的位置信息存儲在控制器30的存儲器中。對剩余的準直葉片即所述的準直葉片141A3到141Bn以及141B1到141Bn)重復進行類似的檢測。
在上面的例子中，當激光束接收器42以給定的能夠在不橫切所述準直葉片141A1時檢測到的百分比檢測所接收的激光束40時，這種橫切可以被確定，如圖8所示。例如，所述給定的百分比可以是百分之五十。作為一種修正，所述的準直葉片可以首先移動到激光束完全被擋住的位置，然后移回到激光束被半遮擋的位置。
如上面所描述的，當所述的激光束40在如圖9所示的在不與Y方向相垂直的方向上在準直部件141A和141B之間發射時，所檢測到的參考位置(位置信息)可以根據激光束40的入射角進行補償。
而且，如圖10所示，當用一個齒輪機構移動準直葉片時，在所述的準直葉片和所述的軸143b之間的位置關系由于在齒輪旋轉時的齒嚙合而發生了改變。因此，考慮齒輪嚙合時，所述的參考位置也可以根據所述軸143b的旋轉方向(即所述準直葉片的移動方向)來補償。在這種情況下，例如可以準備兩種類型的來補償的位置信息，一種用于第一方向(即左)，一種用于第二方向(即右)。這種補償也考慮了軸的旋轉量和角度，因為在準直葉片和軸143b的位置之間一直保持著上述關系，直到軸143b以一定角度旋轉。類似的補償也可以運用到旋轉支架12的旋轉中。換句話說，所述的位置信息也可以根據旋轉支架12的旋轉角進行補償，并且所述的補償位置信息也可以用于根據放射治療中所使用的旋轉角對準直葉片141A1到141An和141B1到141Bn進行定位。
由激光束發生器41產生的激光束40并不是必須由激光束接收器42所直接接收。如圖11所示，由激光束發生器41產生的激光束40在穿過所述的準直部件141A和141B后，可以被一個或多個反射鏡100(反射器)反射，然后被激光束接收器42接收。另一個例子如圖12所示，由激光束發生器41產生的激光束40在穿過所述的準直部件141A和141B之前可以被一個或多個反射鏡110(反射器)反射，然后被激光束接收器42接收。
也可以使用光敏感系統替代激光束發生器41和激光束接收器42實現同樣的目的。
確定每個準直葉片參考位置的和對每個準直葉片進行定位的基本操作可以參考圖12和13進行說明。圖13是顯示按照本發明的第一個實施例的準直器控制裝置的示例性結構的框圖，圖14是顯示按照本發明第一個實施例的參考位置確定和準直葉片定位的例子的流程的流程圖。
如圖13所示，所述的控制器30控制放射治療裝置的各種部件并與操作單元31相連接。操作單元31用于輸入各種類型的信息并指示各種操作。所述的控制器30包括一個存儲器32，一個中央處理單元(CPU)33，一個照射域確定單元34，以及一個計算單元35。所述的存儲器32存儲上面所述的位置信息。所述的CPU 33作為主控制器進行操作。所述的照射域確定單元34確定準直器14的孔徑，以控制由X射線源S發射的X射線的照射域。所述的計算單元35計算準直葉片141A1到141An和141B1到141Bn的移動距離。所述的控制器30也計算準直部件140A和140B的移動距離。所述的控制器30還包括一個或多個用于控制如放射裝置、旋轉支架12和病床20的處理器。不過，因為這些處理器與按照本發明的第一實施例的準直器14的說明并不直接相關，因此在這里省略了對這些控制的說明。
醫生D操作所述的操作單元31，以對準直部件141A和141B的每個準直葉片的參考位置的測定進行指示。為了響應所述指令，所述的CPU 33激活(或啟動操作)激光束發生器41和激光束接收器42，這樣產生所述的激光束(步驟1)。所述的CPU 33也驅動電機143c，以向后移動所有的準直葉片141A1到141An和141B1到141Bn(步驟2)。即，準直葉片141A1到141An移離準直葉片141B1到141Bn并由止動器保持。而且，所述的準直葉片141B1到141Bn移離準直葉片141A1到141An并由止動器保持，步驟1和2的處理順序也可以相反。于是操作操作單元31以指示參考位置確定的操作者不限于醫生D，而可以是任何其它被允許操作的人。
準直葉片141A1從由止動器保持的位置向準直葉片141B1移動，準直葉片141A1在準直葉片141A1橫切激光束40的位置停止。例如，所接收的激光束可以是無任何橫切時所接收的激光束的強度的百分之五十。所述位置也由電位計143e或編碼器143f檢測，作為所述準直葉片141A1的參考位置。所檢測的參考位置作為準直葉片141A1的位置信息存儲在存儲器32中(步驟3)。在檢測和存儲之后，準直葉片141A1移回到止動器的位置(步驟4)。在步驟5中，確定是否對所有準直葉片141A1到141An和141B1到141Bn都檢測了參考位置。因此，可以對準直葉片141A1到141An和141B1到141Bn中的每一個單獨執行步驟3和4中的操作。當對每個準直葉片141A1到141An和141B1到141Bn的參考位置信息都被檢測，并作為位置信息存儲后，激光束發生器41和激光束接收器42的操作終止(步驟6)。
然后，所述的計算單元35計算每個準直葉片141A1到141An和141B1到141Bn形成用于特定放射治療所設計的照射域的孔徑所需要移動的距離(步驟7)。所計算的距離是距離所述參考位置的距離。根據對每個準直葉片141A1到141An和141B1到141Bn所計算的距離，每個準直葉片通過驅動電機143c被定位(步驟8)。而且，計算單元30也計算用于移動每個準直部件140A和140B以形成所設計的照射域的移動距離。
相應地，準直部件141A的所有準直葉片141A1到141An和準直部件141B的所有準直葉片141B1到141Bn，以及準直部件140A和140B都被分別定位，以形成與腫瘤形狀相適合的照射域相對應的孔徑。
步驟1至6中的操作不僅限于在實際的放射治療之前執行。所述操作可以，例如，在放射治療裝置接通電源的任何時候執行，換句話說，在沒有醫生D的指令的情況下，所述的激光束發生器41可以響應放射治療裝置的供電而被激活，而且，操作也可選擇地以給定的時間間隔執行，例如，每三個月或在其它給定的時間間隔內。這些校準對于校正由于使用所述裝置(或使用幾次)而產生的偏差是有效的。步驟1到6的操作可以需要，例如只需要3分鐘。
所述的位置信息(所述的參考位置)和/或計算的距離可以顯示在與放射治療裝置相連接的顯示器上。
如上所述，按照本發明的第一個實施例，每個準直葉片的所述參考位置(位置信息)能夠在不會對每個準直葉片產生任何碰撞沖擊的情況下精確地確定。相應地，準直葉片141A1到141An和141B1到141Bn的每個準直葉片的位置根據所述位置信息進行控制。這使得容易并精確地獲得與適合腫瘤形狀的照射域相對應的理想孔徑成為可能。而且，既然每個準直葉片的所述參考位置能夠被自動檢測，從而使精確并快速地調整多個準直葉片的定位成為可能。所以，照射到患者P上的X射線能夠顯著降低，并且能夠對病人P進行優選的放射治療，也可以減少醫學工作者的工作。
(第二實施例)
第一個實施例說明了用一個激光束進行的準直葉片位置檢測。在第二個實施例中，將參考圖14到22對使用多個激光束的多種類型的準直葉片位置檢測進行說明。
圖15圖示了按照本發明第二個實施例，用兩束激光束進行準直葉片位置檢測的第一個例子。如圖15所示，從激光束發生器411中產生的激光束401由激光束接收裝置421接收。所述的激光束401可以用于檢測所述準直部件141A的每個準直葉片的位置。同樣地，從激光束發生器412中產生的激光束402由激光束接收裝置422接收。所述的激光束402可以用于檢測所述準直部件141B的每個準直葉片的位置。在這種結構中，可能同時對準直部件141A和141B執行檢測。
圖16圖示了按照本發明的第二實施例，用兩束激光束進行準直葉片位置檢測的第二個例子。如圖16所示，兩束激光束401和402都由激光束發生器410產生。激光束401由反射鏡120或其他任何類型的反射器反射，并由激光束接收器421接收。所述的激光束402由反射鏡130或其他任何類型的反射器反射，并由激光束接收器422接收。圖15與之類似，由反射鏡120反射的激光束401可以用于檢測準直部件141A的每個準直葉片的位置。由反射鏡130反射的激光束402可用于檢測準直部件141B的每個準直葉片的位置。如果所述的激光束發生器410在產生激光束401的同時能夠產生激光束402，就可能同時對兩個準直部件141A和141B執行所述的檢測。
按照圖16所示的結構，在所述方向上的兩束激光束只需要一個激光束發生器。在所述激光束發生器410和反射鏡120、130之間的位置關系可以根據需要進行設置。不是只使用一個激光束發生器410，而是可以只使用一個帶有如反射鏡的反射器的激光束接收器。或可替換地，對兩束激光束可以只使用一個激光束發生器和一個激光束接收器，在其兩端使用反射器。
圖17圖示了按照本發明的第二實施例，用兩束激光束進行準直葉片位置檢測的第三個例子。如圖17所示，由激光束發生器413產生的激光束403由激光束接收器423接收。激光束403可以用于檢測準直部件141A的每個準直葉片的位置。在這個例子中，距離準直部件141B最遠的邊橫切激光束403。同樣地，由激光束發生器414產生的激光束404由激光束接收器424接收。激光束404可以用于檢測準直部件141B的每個準直葉片的位置。距離準直部件141A最遠的邊橫切激光束404。在這種結構中，還可以同時對準直部件141A和141B執行所述的檢測。
圖18圖示了按照本發明的第二實施例，用三束激光束進行準直葉片位置檢測的一個例子。如圖18所示，激光束40、403、404分別由激光束發生器41、413、414產生。所產生的激光束40、403、404由各自的激光束接收器42、421和424接收。如圖19所示，當準直部件141A移動到距離準直部件141B最遠的位置時，一對激光束發生器413和激光束接收器423位于激光束403橫切準直部件141A的距離準直部件141B最遠的邊的位置。當準直部件141A的準直葉片被移動并設置在與準直部件141B相對的位置時，可以使用在這個位置檢測到的定位信息。同樣地，雖然在圖19中沒有顯示，當準直部件141B移動到離準直部件141A距離最遠的位置時，一對激光束發生器414和激光束接收器424位于在激光束404橫切準直部件141B的與準直部件141A距離最遠的一邊的位置。當所述的準直部件141B的準直葉片向相對準直部件141A移動時，在此位置檢測的有關每個準直葉片的位置信息可以被使用。如圖10所示，當齒輪嚙合按照每個準直葉片的移動方向改變時，這種位置信息的使用是有優勢的。
當準直部件141A的每個準直葉片向著準直部件141B移動時，其他位置信息也可以使用。如圖20所示，一對激光束發生器41和激光束接收器42設置在激光束40通過軸I的位置。如在第一個實施例中所描述的，在準直部件141A朝著準直部件141B移動時，當準直部件141A的每個準直葉片移動到接近于準直部件141B的邊橫切激光束40時，所檢測的位置信息可以被使用。同樣地，雖然在圖20中沒有示出，在準直部件141B朝著準直部件141A移動時，當準直部件141B的每個準直葉片移動到接近于準直部件141A的邊橫切激光束40時，所檢測的位置信息可以被使用。如圖10所示，當齒輪嚙合按照每個準直葉片的移動方向改變時，這種位置信息的使用是有優勢的。
圖21圖示了按照本發明的第二實施例，用四束激光束進行準直葉片位置檢測的一個例子。如圖21所示，激光束401到404由激光束發生器411到414產生，所產生的激光束401到404由激光束接收器421到424接收。在這種結構中，一對激光束發生器413和激光束接收器423可設置在準直部件141A的每個準直葉片的一邊并能夠橫切激光束403的任何位置。所述的一邊是距離準直部件141B最遠的一邊。這種設置的一個例子是當準直部件141A移動到距離準直部件141B最遠時，準直部件141A的一邊橫切激光束403的位置，如圖19所示。當準直部件141A的準直葉片移動并定位在與準直部件141B相對的位置時，有關每個準直葉片在這個位置的位置信息檢測可以被使用。
同樣地，激光束發生器414和激光束接收器424可以設置在準直部件141B的每個準直葉片的一邊能夠橫切激光束404的任何位置。所述的一邊是距離準直部件141A最遠的一邊。這種設置的一個例子是當準直部件141B移動到距離準直部件141B最遠時，準直部件141B的一邊橫切激光束404的位置。當準直部件141B的準直葉片移動并定位在與準直部件141A相對的位置時，有關每個準直葉片在這個位置所檢測的位置信息可以被使用。
還是如圖21所示，一對激光束發生器411和激光束接收器421可以設置在準直部件141A和141B之間。例如，在準直部件141A的準直葉片向準直部件141B移動并定位時，當準直部件141A的每個準直葉片移動最靠近準直部件141B的一邊橫切激光束401時所檢測的位置信息可以被使用。同樣地，一對激光束發生器412和激光束接收器422也可以設置在準直部件141A和141B之間。例如，當準直部件141B的準直葉片向準直部件141A移動并定位時，在準直部件141B的每個準直葉片移動到最靠近準直部件141A的一邊橫切激光束402時所檢測的位置信息可以被使用。
雖然取決于將產生和接收激光束401的一對激光束發生器、激光束接收器和產生和接收激光束402的一對激光束發生器、激光束接收器所設置的位置，但如圖22所示，當準直部件141A的每個準直葉片移動到最靠近準直部件141B時，其中的一對，例如產生和接收激光束402的一對激光束發生器412和激光束接收器422，可以設置在激光束402橫切最靠近準直部件141B的一邊。當準直部件141A的準直葉片向準直部件141B移動并定位時，在此位置所檢測的位置信息可以被使用。同樣地，雖然在圖22中沒有示出，當準直部件141B的每個準直葉片距離準直部件141A最近時，其中的一對激光束發生器和接收器，例如激光束發生器411和激光束接收器421可以設置在激光束401橫切最靠近準直部件141A的一邊的位置。當準直部件141B的每個準直葉片朝著準直部件141A移動并定位時，在該位置檢測的位置信息可以被使用。如圖10所示，當齒輪嚙合根據每個準直葉片的移動方向改變時，這種位置信息的使用是有優勢的。
圖23圖示了按照本發明的第二實施例，用四束激光束對每個準直葉片進行準直葉片位置檢測的一個例子。如圖23所示，從激光束發生器415-417中產生的激光束405-407分別由激光束接收器425-427接收。激光束406-407在準直部件141A和141B之間發射。而且，一對激光束發生器41和激光束接收器42可以設置在使激光束40經過軸I并位于準直部件141A和141B之間的位置。這些激光束40和405-407可以用于準直部件141A的每個準直葉片的多個參考位置。例如，相鄰激光束之間的間隔可以是相同的。激光束407可以發射到準直部件141A的每個準直葉片移動到最靠近準直部件141B的位置。還有一個例子，激光束405可以發射到準直部件141A的每個準直葉片移動到距離準直部件141B最遠的位置。激光束40并不是必須通過軸I。雖然在圖23中沒有示出，類似的檢測技術可以應用到對準直部件141B的每個準直葉片的位置檢測。在圖23中所顯示的技術可以實現更精確地檢測。
按照本發明的實施例，每個準直葉片的形狀不限于是弧形的，而可以是任何可能的形狀。而且每個準直葉片的移動方向也不限于沿著以X射線源為中心的圓弧的方向，而是能夠是任何方向，例如，水平方向。
在本發明上面的實施例中，沒有描述準直部件140A和準直部件140B包括多個準直葉片。不過，當每個準直部件140A和140B包括多個準直葉片時，本發明上面的實施例也能夠用于對每個準直葉片定位。
本發明上面描述的實施例只是一些舉例，僅用于便于理解本發明，而不是用于限制本發明。因此，在本發明的范圍內，本發明的實施例中的每個部件和元件都可以進行重新設計或修改為它的等同替換物。而且，只要這些部件和元件的任何可能的組合的優點與按照本發明實施例中所公開的內容所得到的優點相似，上述組合也可以包括在本發明的范圍內。
根據上面的技術可以對本發明進行多種修改和變化，因此應當理解，在附加的權利要求
的范圍內，本發明還可以采用不同于上面描述的實施方式實現。
權利要求
1.一種用于控制從X射線放射器發射的X射線的照射域的準直裝置，所述裝置包括多個第一準直葉片；與多個第一準直葉片相對的多個第二準直葉片；一個波束發生器，所述波束發生器設置為產生在所述多個第一準直器葉片和所述多個第二準直器葉片之間發射的波束；一個設置為檢測所述波束的檢測器；一個存儲器，所述的存儲器設置為當根據檢測結果確定多個第一和第二準直器的每個葉片橫切波束時，存儲多個第一和第二準直器葉片的每個葉片的位置信息；和一個控制器，所述的控制器設置為根據所述的位置信息對每個葉片定位，以便控制照射域。
2.如權利要求
1所述的裝置，還包括一個反射器，所述反射器設置為反射由所述波束發生器產生的波束，從而所反射的波束在所述的多個第一和第二準直葉片之間發射。
3.如權利要求
1所述的裝置，還包括一個反射器，所述反射器設置為反射在所述的多個第一和第二準直葉片之間發射的波束，從而被反射的波束可以由所述檢測器檢測。
4.如權利要求
1所述的裝置，其中當所述的檢測器檢測到給定百分比的波束時，所述的存儲器存儲所述位置信息。
5.如權利要求
1所述的裝置，還包括一個補償單元，所述補償單元設置為補償所述位置信息，其中所述控制器根據補償的位置信息對所述的每個葉片定位。
6.如權利要求
5所述的裝置，其中所述的補償單元根據多個第一和第二準直葉片之間的入射角補償所述的位置信息。
7.如權利要求
5所述的裝置，其中所述的存儲器還設置為存儲所述補償的位置信息。
8.如權利要求
1所述的裝置，還包括一個第二存儲器，該存儲器設置為存儲用于補償位置信息的距離補償信息，當所述的每個葉片由齒輪驅動時，其中所述的距離補償信息基于齒輪旋轉時齒輪嚙合產生的距離。
9.如權利要求
8所述的裝置，其中所述的第二存儲器存儲第一距離信息和第二距離信息作為距離補償信息；當所述的每個葉片被驅動以在第一方向上移動一個第一預定距離時，使用所述的第一距離信息；并且當所述的每個葉片被驅動以在第二方向上移動一個第二預定距離時，使用所述的第二距離信息。
10.一種用于控制從X射線放射器發射的X射線照射域的準直裝置，所述準直裝置包括多個第一準直葉片；與多個第一準直葉片相對的多個第二準直葉片；一個波束發生器，所述波束發生器設置為產生至少第一和第二波束，其中所述的第一波束橫切所述的多個第一準直葉片，和所述的第二波束橫切所述的第二準直葉片；一個設置為檢測所述第一和第二波束的檢測器；一個存儲器，所述的存儲器設置為當根據檢測結果確定所述的多個第一準直葉片的每個葉片橫切所述第一波束時，存儲所述多個第一準直器葉片的每個葉片的位置信息；所述的存儲器還設置為當根據檢測結果確定所述的多個第二準直葉片的每個葉片橫切所述第二波束時，存儲所述多個第二準直葉片的每個葉片的位置信息；和一個控制器，所述的控制器設置為根據所述的第一位置信息定位所述多個第一準直葉片的每個葉片，以及根據所述的第二位置信息定位所述多個第二準直葉片的每個葉片，以便控制照射域。
11.如權利要求
10所述的裝置，其中該波束發生器產生一個第三波束，該波束在多個第一和第二準直葉片之間發射，并橫切所述X射線的軸；所述的檢測器還設置為檢測所述第三波束；所述的存儲器還設置為當多個第一和第二裝置葉片根據檢測結果確定所述的每個葉片橫切所述的第三波束時，存儲所述多個第一和第二準直葉片的所述每個葉片的第三位置信息；和所述的控制器設置除了根據除第一和第二位置信息以外還根據所述第三位置信息對每個葉片進行定位。
12.如權利要求
10所述的裝置，其中所述的波束發生器產生第三和第四波束，所述第三和第四波束在多個第一準直葉片和多個第二準直葉片之間發射，所述的第三波束橫切所述多個第一準直葉片，并且所述的第四波束橫切所述多個第二準直葉片；所述的檢測器還設置為檢測所述的第三和第四波束；所述的存儲器進一步設置為當所述的多個第一準直葉片的每個葉片設置在距離所述的多個第二準直葉片最遠的位置，并根據檢測結果確定距離多個第二準直葉片最遠的一邊橫切所述的第一波束時，存儲所述的第一位置信息；所述的存儲器進一步設置為當所述的多個第二準直葉片的每個葉片設置在距離所述的多個第一準直葉片最遠的位置，并根據檢測結果確定距離多個第一準直葉片最遠的一邊橫切所述的第二波束時，存儲所述的第二位置信息；所述的存儲器進一步設置為當所述的多個第一準直葉片的每個葉片設置在距離所述的多個第二準直葉片最近的位置，并根據檢測結果確定距離多個第二準直葉片最近的另一邊橫切所述的第三波束時，存儲所述的第三位置信息；所述的存儲器還設置為當所述的多個第二準直葉片設置在距離多個第一準直葉片最近的位置，并根據檢測結果確定距離多個第一準直葉片距離最近的另一條邊橫切第四波束時，存儲第四位置信息；并且所述的控制器設置為根據所述的第一和第三位置信息定位所述多個第一準直葉片的所述每個葉片，以及根據所述的第二和第四位置信息定位所述多個第二準直葉片的所述每個葉片。
13.如權利要求
10所述的裝置，其中波束發生器產生包括所述第一波束的第一組波束和包括所述第二波束的第二組波束，作為多個波束，所述的第一組波束橫切所述的多個第一準直葉片，所述的第二組波束橫切所述的多個第二準直葉片；所述的檢測器還設置為檢測所述的第一和第二組波束；所述的存儲器設置為存儲所述多個第一準直葉片的每個準直葉片的第一位置信息，其中根據檢測結果確定所述的多個第一準直葉片的每個葉片靠近多個第二準直葉片最近的邊橫切第一組波束；所述的存儲器還設置為存儲所述多個第二準直葉片的每個準直葉片的第二位置信息，其中根據檢測結果確定在該位置所述的多個第二準直葉片的所述每個葉片靠近多個第一準直葉片的邊橫切第二組波束；一個控制器設置為根據所述的第一信息對所述的多個第一準直葉片的所述每個葉片定位，并根據第二信息對所述的多個第二準直葉片的所述每個葉片定位。
14一種用于發射X射線并將X射線集中到一個對象的給定部位的放射治療裝置，該裝置包括一個發射X射線的X射線放射器；一個準直器，所述準直器設置為控制由X射線放射器發射的X射線的照射域；多個第一準直葉片；與多個第一準直葉片相對的多個第二準直葉片；一個波束發生器，所述波束發生器設置為產生一個波束，該波束在所述的多個第一和第二準直葉片之間發射；一個檢測所述波束的檢測器；一個存儲器，所述存儲器設置為當根據檢測結果確定所述的多個第一和第二準直葉片的每個葉片橫切所述波束時，存儲多個第一和第二準直葉片的每個葉片的位置信息；以及一個控制器，所述的控制器設置為根據所述的位置信息對每個波束進行定位。
15.如權利要求
14所述的裝置，還包括一個顯示器，所述顯示器設置為顯示所述準直器的信息。
16.如權要求14所述的裝置，其中當所述的裝置接通電源時，所述的波束發生器可啟動操作。
17.如權利要求
14所述的裝置，其中所述的波束發生器以給定的時間間隔啟動操作。
18.如權利要求
14所述的裝置，還包括一個輸入單元，該輸入單元設置為輸入指令，其中所述的波束發生器響應所述指令啟動操作。
19.一種在控制X射線發生器中發射的X射線的照射域的準直器中所使用的對準直葉片進行定位的方法，其中所述的準直葉片包括多個第一和第二準直葉片，所述的多個第二準直葉片與所述的多個第一準直葉片相對，該方法包括產生一個波束，該波束在多個第一和第二準直葉片之間發射；檢測所述波束；當根據檢測結果確定多個第一和第二準直葉片的每個葉片橫切所述波束時，存儲所述每個葉片的位置信息；以及根據所述的位置信息對所述的每個葉片進行定位來控制照射域。
20.一種在控制X射線發生器中發射的X射線照射域的準直器中所使用的對準直葉片進行定位的方法，其中所述的準直葉片包括多個第一和第二準直葉片，所述的多個第二準直葉片與所述的多個第一準直葉片相對，該方法包括產生至少第一和第二波束，其中所述的第一波束橫切所述多個第一準直葉片，并且所述的第二波束橫切所述的多個第二準直葉片；檢測所述的第一和第二波束；當根據檢測結果確定所述的多個第一準直葉片的所述每個葉片橫切第一組波束時，存儲所述多個第一準直葉片的每個準直葉片的第一位置信息，以及當根據檢測結果確定所述的多個第二準直葉片的每個葉片橫切第二組波束時，存儲第二位置信息；以及根據所述的第一位置信息對所述多個第一準直葉片的所述的每個葉片進行定位，并根據所述的第二位置信息對所述多個第二準直葉片的所述的每個葉片進行定位，以控制照射域。
21.如權利要求
1所述的裝置，其中所述的波束橫切所述X射線的一個軸。
專利摘要
一種用于控制從X射線放射器發射的X射線的照射域的準直器裝置。本裝置包括多個第一準直葉片，多個第二準直葉片，一個波束發生器，一個檢測器，一個存儲器，以及一個控制器。多個第二準直葉片與第一準直葉片相對，所述波束發生器設置為產生一束波束，該波束在所述第一準直葉片和所述的第二準直葉片之間發射，所述的檢測器設置為檢測該波束。所述的存儲器設置為當根據檢測結果確定第一和第二準直葉片中的每個葉片橫切波束時，存儲第一和第二準直器葉片的每個葉片的位置信息。所述的控制器設置為根據所述的位置信息對每個葉片定位，以便控制照射域。
文檔編號G21K1/04GKCN1530151SQ200410038721
公開日2004年9月22日 申請日期2004年3月12日
發明者野口正 申請人:株式會社東芝, 東芝醫療系統株式會社導出引文BiBTeX, EndNote, RefMan