質子治療位置投射系統的制作方法
【專利說明】質子治療位置投射系統
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本發明申請要求于2012年10月22日所提交的美國專利臨時申請號61/716，831的權益，其全部內容在此引入作為參考。
技術領域
[0003]本發明構思總體上涉及一種用于癌癥治療的質子療法，以及更加具體地涉及投射系統或方法，其將例如治療體積的圖像的圖像投射到患者或其他投射表面上用于粒子療法治療。
【背景技術】
[0004]質子療法(PT)是一種癌癥治療技術，其使用高能質子穿透患者身體，并將能量沉積于治療體積，例如癌變的腫瘤。PT利用帶電粒子的布拉格峰(Bragg Peak)特性，其中這些帶電粒子將大多數能量沉積在行程的最后幾毫米中，這與傳統的放射療法中大多數能量沉積在行程的最開始幾毫米中相反一這常導致對健康組織的嚴重損害。
[0005]PT通過一系列治療施加至患者，這一系列治療通常每天發生并持續數周。每次治療在治療前通常都需要解剖圖像來確認腫瘤處于正確位置，這可以通過基本平面X線技術來實現。最普遍的波束輸送技術是雙散射，其中窄質子束被散射以實體地散布質子，并還形成能量散布使得質子能夠以不同能量傳播。準直器可以用來在X和y方向上修整質子治療區域，以及補償器可以用來在z維度上調節質子治療。質子可以被修整到腫瘤的形狀來精確輸送放射劑量到治療體積，同時避開周圍的健康組織。
[0006]與此相反，一種更先進的并得到歡迎的技術是筆形波束掃描(“PBS”)，其消除了波束散射、準直器、和補償器。在PBS治療中，窄帶質子束由掃描磁體指引，以在X和y方向上遵循治療形狀。在z方向上通過用降能器改變能量來調整波束，生成質子束，降能器通常被放置于掃描磁體和諸如回旋加速器的粒子加速器之間。
【發明內容】
[0007]本發明一般構思的示例實施方式提供一種質子治療體積投射系統，以輔助患者治療，其中投射器源在患者上靠近治療體積提供對應于患者的治療體積的X和y方向的圖像。該治療能夠包括但不限于質子療法治療。
[0008]本發明一般構思的示例實施方式也能夠通過提供一種治療體積投射系統來實現，其包括能夠從粒子線束產生源接收粒子線束，并將粒子線束的方向改變到包含在患者內的治療體積的裝置，以及將對應于至少一部分治療體積的圖像投射到投射表面上的裝置。
[0009]投射表面能夠是患者的皮膚、治療室墻壁、以及設置于臺架上的屏幕中的一個或多個。
[0010]投射的圖像能夠是從任何角度投射到患者的皮膚的、對應于X-y掃描區域的二維圖像。
[0011]導向鏡、光管、脫離線束軸的投射器中的一個或多個能夠用來將投射的圖像引導到投射表面上。
[0012]投射的圖像能夠包括多種治療體積輪廓。投射的圖像能夠包括對齊標記、患者標識符、系統狀態指示和娛樂/媒體內容中的至少一個。
[0013]攝像單元能夠被提供用來記錄投射表面的圖像。
[0014]處理器能夠被提供來使用計算機視覺處理記錄的圖像，從而執行三維等角點定位操作。
[0015]致動器能夠被提供來將用于投射的裝置移動到粒子線束中以投射圖像，并隨后在患者治療過程中把用于投射的裝置從投射粒子線束中移開。
[0016]投射的圖像能夠是被配置成模擬治療體積掃描的運動圖像。
[0017]投射的圖像能夠包括第一顏色，其指示允許患者移動，以及第二顏色，其指示禁止患者移動。
[0018]所投射的二維圖像能夠包括醫師和輔助人員中至少一個的視頻。
[0019]本發明一般構思的示例實施方式還可通過提供一種將患者的治療體積的圖像投射到患者上來輔助患者治療的方法，其包括捕獲患者的治療體積的第一圖像，處理該圖像來產生對應于治療體積的至少一部分的治療體積圖像，使用圖像投射器將治療體積圖像投射到患者的靠近治療體積的皮膚上，以及根據所投射的治療體積圖像的尺寸來對患者的治療體積進行治療。
[0020]對患者的治療能夠包括對患者的質子筆形波束掃描，該方法還包括把圖像投射器移到質子輸送系統的線束中，以將該圖像投射到患者的靠近治療體積的皮膚上，并隨后在患者的筆形波束掃描治療過程中把圖像投射器從線束中移開。
[0021]投射操作能夠包括使用導向鏡、光導向器、離束投射器中的一個或多個來引導投射的治療體積圖像。
[0022]本發明一般構思的示例實施方式還能夠通過提供一種在患者治療中使用治療體積投射系統來實現，其包括圖像掃描器，捕獲患者的治療體積的圖像；處理器，處理圖像來產生對應于治療體積的至少一部分的治療體積圖像；以及圖像投射器，將治療體積圖像投射到投射表面上。
[0023]該系統可包括筆形波束掃描裝置，其對患者進行筆形波束掃描治療；和致動器，把圖像投射器移到筆形波束掃描裝置的線束中，以將治療體積圖像投射到患者的靠近患者治療體積的皮膚上，并隨后在患者的筆形波束掃描治療過程中把圖像投射器從線束中移開。
[0024]該治療體積圖像能夠包括治療體積的x-y掃描區域。
[0025]該系統可還包括攝像單元，從投射的治療體積圖像捕獲第二圖像；以及確認單元，通過將第二圖像和解剖或光學標記/標識比較來確認患者安置。
[0026]投射表面可以是患者的靠近治療體積的皮膚。
[0027]本發明構思的其他特征和實施方式一部分將在下文中描述，一部分是從描述中顯而易見的，或者可以從總體發明構思的實施中學到。
【附圖說明】
[0028]下述示例實施方式是代表性的示例技術和結構，其設計成用來執行本發明構思的特征，但本發明構思不局限于這些示例實施方式。此外，在附圖和說明中，尺寸和相對尺寸、形狀、以及線條、實體和區域的數量為了清楚起見可能會放大。參照附圖，通過下面示例實施方式的詳細描述，將能夠更加容易地的理解和意識到各種另外的實施方式，其中:
[0029]圖1以局部示意圖形式示意了示例實施方式的質子療法治療系統，其中相鄰的治療室可接收旋轉加速器產生的質子線束；
[0030]圖2示意了現有技術的質子療法治療系統，其中準直器和補償器被用來在線束輸送到患者前調節線束；
[0031]圖3示意了圖2的現有技術系統，還描繪了提供至準直器的所投射的光源；
[0032]圖4示意了另一實施方式的現有技術質子療法治療系統，其在線束輸送到患者前經常使用PBS在X和y方向上引導線束；
[0033]圖5示意了本發明構思的示例實施方式，其中電腦生成的圖像被靠近治療體積提供給患者；以及
[0034]圖6示意了本發明一般構思的示例實施方式的局部透視圖，其中電腦生成的圖像被靠近治療體積提供給患者。
【具體實施方式】
[0035]現在參照本發明一般構思的示例實施方式，其示例在附圖和說明書中示意。示例實施方式在這里通過參照附圖進行描述以解釋本發明一般構思。
[0036]本發明一般構思的實施方式提供一種在質子療法治療中使用的質子治療體積投射系統，其中投射源在患者上靠近治療體積提供對應于患者治療體積的X和y方向的圖像。
[0037]現在參照圖1，質子在例如旋轉加速器15的粒子加速器中產生，并通過一系列磁體20以線束的形式導向患者，該一系列磁體20引導和成形線束以使其匹配治療體積60的尺寸。如圖1所示，通常兩個或多個治療室25A和25B連接到單個加速器15。質子被降級到期望的能量來穿透患者身體并在腫瘤處停止。能量選擇系統(ESS) 35通常被用來濾除由降能器30產生的各種質子能量，并且僅將沿窄帶的能量通過，來進行治療。在治療室25A和25B以局部示意圖顯示處，最后的聚焦和能量分布儀器在治療室內，這對精確腫瘤治療是必需的。線束能夠被直接導向患者，但一個更普遍的方法是使用臺架裝置40，其使質子的方向改變90度，從而使得它們垂直于臺架的旋轉軸。這允許質子從O到360的任意角度引導到患者，并允許醫師設計減少對關鍵器官和/或健康組織損害的治療方案。
[0038]如圖2所示，常用的線束輸送技術是在靠近患者50的輸送噴嘴中使用雙散射65來形成平均分布的質子模式，其隨后通過通常由黃銅制造的準直器70在X和y方向上修剪。通常由塑料制成的第二個裝置一一補償器75被在z方向上加工，以改變質子從其穿過的塑料的厚度來匹配治療體積60的遠端形狀。這些元件的組合允許精確匹配期望治療體積60的尺寸的治療方案。
[0039]現在參照圖3，通常用來幫助確認治療對準以及合適的準直器選擇的工具是簡單的投射的光源80，其照耀穿過準直器70，并將成形的圖像85投射到患者50上，如圖3所示。準直器70使投射的圖像85成形，并幫助治療醫師快速地確認治療體積60在X和y方向上的形狀。用來從垂直方向上從光源