用于立體定向強度調制電弧療法的方法和系統的制作方法

用于立體定向強度調制電弧療法的方法和系統的制作方法
【專利摘要】一種照射患者體內的靶的方法，包括：通過以下方式以寬廣的立體角從眾多方向將來自外部輻射源24的輻射射束引導至患者體內的靶處：將外部輻射源24圍繞中心軸線縱向轉動、并且同時或以任何順序依序沿緯度方向轉動外部輻射源24；一種球形臺架21，包括(i)前開口環22，其原點在球形臺架21上；(ⅱ)至少一個弧形臺架支撐臂23，其具有前端和后端并且是圓的一部分；(ⅲ)外部輻射源24，其被安裝在至少一個弧形臺架支撐臂23上并且沿著臺架支撐臂可移動以改變射束角的緯度；(ⅳ)后轉動軸25，其軸線沿著球形臺架21的中心軸線；(ⅴ)支撐座27；和(vi)后外殼26，其包括電源、用于移動球形臺架21的部件的機構、和用于控制球形臺架21的部件的運動和患者體內的靶的照射的控制器；一種系統20，包括球形臺架21；以及一種使用該系統照射患者體內的靶的方法。
【專利說明】
用于立體定向強度調制電弧療法的方法和系統
[0001] 相關申請的交叉引用
[0002] 本申請要求于2014年1月5日提交的共同待決的美國專利申請號14/147,553,并且 其在此以整體內容通過引用并入本文。
技術領域
[0003] 本公開涉及放射療法，特別地，一種用于將聚焦輻射從患者身體外部遞送至患者 體內的靶的方法和系統。該方法和系統目的是對來自寬立體角的外部輻射射束進行強度調 制以將病灶輻射劑量遞送至該靶。
【背景技術】
[0004] 放射療法用來治療癌癥和患者的其它疾病。所有癌癥患者的約一半患者在他們的 治療過程期間有時接收某種類型的放射療法。放射療法的一種常用形式是外部射束放射療 法。在外部射束放射療法中，由機器(通常是線性加速器(linac))生成的高能X射線束、從同 位素發射的伽瑪射線束、或由粒子加速器生成的帶電粒子被引導至患者體內的腫瘤或癌細 胞(即"祀"）處。盡管輻射殺死癌細胞，但是也損害患者體內的腫瘤/癌細胞附近的正常組織 和器官。因此，放射療法的目標是要遞送所需輻射劑量到靶體積，同時盡量減少可能引起并 發癥和損害患者的輻射劑量到周圍正常組織。
[0005] 在患者用輻射治療之前，輻射治療方案必須通過被稱為"治療計劃"的過程進行開 發，其以模擬開始。在模擬期間，詳細的成像掃描示出了患者的腫瘤位置和它周圍的正常區 域。這些掃描通常使用計算機斷層掃描(CT)執行，但是它們還可以使用磁共振成像(MRI)、x 射線或超聲波執行。
[0006] 輻射療法實現消除腫瘤和保護正常組織的目標的能力取決于由輻射遞送機提供 的自由度和劑量沉積物理學。這些自由度和物理學原理被并入治療計劃過程。
[0007] 大多數現有線性加速器或遠距放射療法機可以通過其上安裝放射源的臺架的轉 動圍繞軸線轉動。例如，參見圖1，其是其中輻射發射頭被安裝在可轉動的C形臂臺架上的典 型輻射治療系統的基本結構的圖。輻射源的軌跡形成一個圓。在臺架轉動期間，輻射射束指 向轉動中心，通常被稱為"等中心點"。這種設計將射束方向限制與大多共面角度，因此，限 制了可用光子射束實現的治療方案的質量。
[0008] 常見類型的外部射束放射療法被稱為三維適形放射療法(3D-CRTK3D-CRT允許輻 射射束由有限數目的場成形以符合靶區域的射束眼觀。輻射治療的更先進的方法是強度調 制放射療法(IMRT)，其通過允許輻射射束的強度在輻射場內改變來提供除了場成形之外比 3D-CRT更多的自由。頂RT的目標是要對需要它的區域增加輻射劑量，并且對周圍正常組織 的特定敏感區域減少輻射曝光。治療計劃系統優化射束強度分布以最大化實現這一目標。 與3D-CRT相比較，頂RT可用減少一定副作用(諸如對唾液腺的損傷(其可以導致口干或口干 癥），當頭部和頸部用放射療法（Veldeman等人，Evidence behind use of intensity-modulated radiotherapy:A systematic review of comparative clinical studies，" Lancet 0ncology9(4):367-375(2008)；and Erratum in:Lancet Oncology 9(6):513 (2008))時）的風險。3D-CRT和頂RT通常使用安裝在C形臂臺架(如圖1所示)或能夠僅單一平 面轉動的環狀臺架上的線性加速器遞送。
[0009] 螺旋斷層放療（Detorie, "Helical Tomo therapy: A new tool for radiation therapy ,〃J.Amer. Coll .Radiol .5(1) :63-66(2008))和強度調制電弧療法（IMAT) (Yu, 〃 Intensity modulated arc therapy using dynamic multi-leaf collimation:An alternative to Tomotherapy,〃Phys.Med.Biol .40(9): 1435-1449(1995))是轉動形式的 頂RT遞送。在螺旋斷層放療中，當輻射源正在做圓形運動時，患者被線性平移，從而輻射射 束和患者的相對運動是螺旋形。因為其上安裝直線加速器的臺架僅可以在單個沿煒度方向 平面上轉動，所以這種"共面"轉動IMRT方法限制了可用于創建最佳方案的射束方向范圍。 因此，這些技術沒有示出為創建比具有固定射束的頂RT顯著更好的劑量分布。
[0010] 立體定向放射外科(SRS)和立體定向放射療法(SBRT)遞送一種或多種高劑量輻射 至小月中瘤(R.Timmerman and B.Kavanagh, ^Stereotactic body radiation therapy, ^ Curr.Probl.Cancer 29:120-157(2005)) ARS通常用于治療顱內病變并且需要使用頭部框 架或其它設備來在治療期間固定患者以確保準確遞送高劑量輻射。伽瑪刀（Bhatnagar等 人，"First year experience with newly developed Leksell Gamma Knife Perfexion/'J.Med.Phys.34(3) :141-148(2009))是用于治療顱內病變的專用SRS系統。基 于臺架的線性加速器系統還用于SRS。兩者均允許輻射射束從沿煒度方向平面外的方向入 射在靶上。SBRT用來治療位于大腦外部的腫瘤。SBRT通常是在一個以上的治療時段中給出。 還提出了延伸伽瑪刀概念到身體的其它部分的方法，諸如用用于治療乳腺癌的Ga_aPod系 統（Yu等人，〃GammaPod-A new device dedicated for stereotactic radiotherapy of breast cancer，〃Med.Phys .40(5): 1703(2013))和使用用于治療除大腦中之外的腫瘤部位 安裝在轉動的電弧元件上多個源(Pastyr等人，美國專利號6,259,7628)。51?和581?1'的原理 是用來隨著該體積外部的劑量的快速下降在靶體積內產生高劑量的射束的集合聚焦。聚焦 是通過將輻射射束從數百或數千個方向瞄準靶來實現的。然而，限制了調制這些射束的形 狀和強度的能力。因此，SRS和SBRT必須不遺余力地保護周圍組織，同時維持靶體積內的高 而均勻的劑量。
[0011] 已經提出了用于從大量射束角度遞送強度調制放射的技術。射波刀系統 (J.Adler ,//CyberKnife radiosurgery for brain and spinal tumors,''International Congress Series 1247 :545-552(2002))采用安裝在機器人手臂上的線性加速器。它可以 從大量非共面角度遞送輻射，但是射束角度的實際數目受限于與大量獨立射束相關聯的長 治療時間。更進一步地，由于幾何約束，所以來自患者的后半球的射束方向的范圍受限。更 進一步地，射束調制程度受限于其準直儀設計。
[0012] Accuray公司的Maurer和他的同事已經提出使用固定環臺架的若干個備選解決方 案，而不是機器人手臂(美國專利申請公開號US 2011/0210261 A1;美國專利申請公開號US 2011/0301449 A1和美國專利申請公開號US 2012/0189102 A1)。盡管環形臺架對診斷成像 而言是理想的，其中，單個沿煒度方向平面或受限的非共面角度用于成像射束，但是它們對 治療而言不是理想的，其中，較大范圍的非共面角度是理想的。對于輻射治療大多數解剖部 位，輻射射束被優選從患者的沿煒度方向軸線的一側(通常從相對于該軸線的大角度）引導 至靶。例如，在治療顱內病變中，大多數射束應當從上半球(患者頭頂上方)而不是從下半球 引導。在治療前列腺癌中，它通常優選從下部身體引導射束，而不是從上部身體，因為最好 是有射束經過較少的組織和腹部區域中的關鍵結構。由Maurer和他的同事提出的環形臺架 系統采取這種解剖喜好的優勢或達到高度非共面的射束方向的能力有限。
[0013] 本公開通過尤其提供一種強度和場形狀改變的放射射束通過放射源的縱向和沿 煒度方向組合轉動從寬廣的立體角度聚焦的方法來尋求克服目前在本領域中可用的隨之 而來的系統和方法的限制。鑒于前述，本公開描述了一種方法和輻射遞送系統，用來經由增 加除可用現有的頂RT和SRS/SBRT系統實現的之外的輻射遞送中的自由度來進一步增加基 于光子的治療系統的實用性和臨床功效。具體地，這是通過允許強度調制光子射束從非常 大量的射束方向（包括高度非共面的那些)遞送。立體角度范圍包括所有縱向角度(約患者 的縱向軸線）和廣泛沿煒度方向角度。該方法和系統在實際設計中組合SRS/SBRT的幾何聚 焦和MRT的強度調制，從而提供不是由單獨的IMRT或SRS/SBRT所能實現的功能。這個和其 它的目的和優點以及發明特征將從本文中所提供的【具體實施方式】變得清楚。

【發明內容】

[0014] 提供一種照射患者體內的靶的方法。該方法包括:通過以下方式以寬廣的立體角 從眾多方向將來自外部輻射源(諸如至少一個外部輻射源）的輻射射束引導至患者體內的 靶處:將外部輻射源圍繞共同等中心點同心地縱向轉動、并且同時或以任何順序依序沿煒 度方向轉動外部輻射源。在照射全部縱向和/或沿煒度方向轉動的不同點期間、或在將外部 輻射源維持在單個靜態位置處期間，能夠改變輻射射束的強度、輻射射束的孔的形狀、或輻 射射束的強度和孔的形狀兩者。可以改變外部輻射源的縱向轉動速度、外部輻射源的沿煒 度方向轉動速度、或外部輻射源的縱向轉動速度和沿煒度方向轉動速度兩者。該方法可以 進一步包括:在照射期間連續地或不連續移動地患者。
[0015] 進一步提供了一種球形臺架，該球形臺架用于圍繞放置在待被照射的靶中的等中 心點同心地縱向和沿煒度方向轉動外部輻射源(諸如至少一個外部輻射源）。該球形臺架具 有與等中心點相交的中心軸線，并且包括作為部件的（i)前開口環，其原點在球形臺架的中 心軸線上；（?)至少一個弧形臺架支撐臂，其具有前端和后端并且是圓的一部分；（m)外部 輻射源，諸如至少一個外部輻射源，其安裝在至少一個弧形臺架支撐臂上并且可以沿著弧 形臺架支撐臂移動以繞著等中心點沿煒度方向轉動，并且任選地，射束止動器，其安裝在至 少一個弧形臺架支撐臂上，并且其中，射束止動器在球形臺架的與外部輻射源相對的另一 側上；（iv)后轉動軸，其軸線沿著球形臺架的中心軸線；（V)支撐座；以及(Vi)后外殼，其包 括電源、用于移動球形臺架21的部件的機構、和用于控制球形臺架21的部件的運動和患者 體內的靶的照射的控制器。前開口環被附連到至少一個弧形臺架支撐臂的前端。后轉動軸 被附連到至少一個弧形臺架支撐臂的后端。前開口環和后轉動軸由支撐座和后外殼支撐。 前開口環和后轉動軸可以圍繞中心軸線轉動，從而使外部輻射源縱向轉動。外部輻射源是 線性加速器或放射性同位素遠距放療設備。外部輻射源可以沿著至少一個弧形臺架支撐臂 的長度移動，該外部輻射源以可變速度安裝在至少一個弧形臺架支撐臂上。可替代地，外部 輻射源被固定在至少一個弧形臺架支撐臂上，并且弧形臺架支撐臂和后轉動軸被平移以使 外部輻射源以可變速度沿煒度方向轉動。球形臺架的半徑可以約40cm至約100cm。球形臺架 的中心軸線的定向可以從水平改變為基本上垂直或垂直，在這種情況下，后外殼能夠縱向 轉動，并且與球形臺架一起在水平和垂直位置之間樞轉。
[0016]更進一步提供了一種用于照射患者體內的靶的系統。該系統包括（i)球形臺架、 (ii)患者平臺、（iii )患者平臺支架、和任選的（iv )護罩。可以在沿著患者平臺的長度的方向 或z維度上、或在患者平臺的寬度的方向或X維度上、和/或在患者平臺上方或下方的方向或 y方向上獨立移動患者平臺。患者平臺的（多個)運動與輻射源的縱向和沿煒度方向轉動同 步，并且由在照射患者期間協調所有運動的控制單元集中控制。患者平臺支架支撐患者平 臺。護罩將患者與系統的其余部分分開。
[0017]該系統還可以包括(v)至少兩個平直支撐梁、（vi)X射線管、和(vii)x射線檢測器 陣列。X射線管被安裝在球形臺架的一側上的至少一個平直支撐梁上。X射線檢測器陣列被 安裝在球形臺架的與X射線管相對的一側上的至少一個平直支撐梁上，并且可以沿著它們 被安裝到的至少兩個平直支撐梁的長度移動。至少兩個平直支撐梁與球形臺架的中心軸線 平行。X射線管和X射線檢測器陣列被安裝在單獨的轉動軸上，并且可以沿著它們被安裝到 的至少兩個平直支撐梁的長度移動。X射線檢測器陣列可以是一維或多維的(諸如二維的）。 兩個平直支撐梁由安裝在球形臺架的前環上的軸承支撐在前端、并且由與球形臺架的后轉 動軸同軸但是分開的軸承支撐在后端。兩個平直支撐梁可以獨立轉動，即，縱向獨立轉動 (即，球形臺架的縱向轉動）。通過沿著平直支撐臂平移X射線管和檢測器復合（detector complex)并且獨立于球形臺架轉動而圍繞患者轉動，可以在輻射治療之前、期間和之后獲 取CT圖像。
[0018] 可替代地，該系統還可以包括（vl)計算機斷層攝影（CT)成像系統、磁共振成像 (MRI)系統、或正電子發射斷層攝影(PET)/計算機斷層攝影(CT)成像系統，其位于與球形臺 架的前開口環相鄰，其中，CT成像系統、MRI系統或PET/CT成像系統可以提供機載成像制導。
[0019] 更進一步提供了一種使用該系統在成像制導下照射患者體內的靶的方法。該方法 包括:a)使用X射線管和X射線檢測器復合、或使用附接的或相鄰的體積成像系統(CT、MRI或 PET/CT)對處于治療位置中的患者進行成像;b)開發治療方案以通過以下方式以寬廣的立 體角從眾多方向將來自外部輻射源的強度調制后的輻射射束引導至患者體內的靶處來遞 送病灶輻射劑量:將外部輻射源圍繞中心軸線縱向轉動、并且同時或以任何順序依序沿煒 度方向轉動外部輻射源，同時連續地或不連續移動地患者;c)根據治療方案遞送治療，而患 者留在設定與a)中的成像相同的患者平臺上；以及d)在輻射治療期間，使用安裝在患者的 相對側上的平直支撐梁上的X射線管和X射線檢測器陣列對患者進行成像，其中，如果檢測 到患者解剖結構的一個改變或多個改變，則調整治療遞送參數(例如，患者支撐平臺位置、 多葉準直器的形狀、射束的縱向和/或沿煒度方向角度、和射束強度）的一個或多個治療遞 送參數，使得依據治療方案對患者體內的靶進行照射。
【附圖說明】
[0020] 圖1是其中輻射發射頭被安裝在可轉動的C形臂臺架上的典型輻射治療系統的基 本結構的圖。
[0021] 圖2是包括球形臺架21的系統20的圖，該球形臺架包括前開口環22、臺架支撐臂 23、外部輻射源24(例如，至少一個輻射源）、后轉動軸25、后外殼26和支撐座27。還示出了患 者平臺28和患者平臺支架29。
[0022] 圖3(a)圖示了坐標系和與球形臺架的正視圖相關聯的命名法。半徑(R)是固定的。 輻射源24的位置(P)由其沿煒度方向角度（φ )和其縱向角度（Θ)(即，F (φ，θ))來唯一標 識。
[0023] 圖3(b)圖示了坐標系和與球形臺架的側視圖相關聯的命名法，該球形臺架包括后 轉動軸25。半徑(R)是固定的。輻射源24的位置(Ρ)由其沿煒度方向角度（（p )和其縱向角度 (θ)(Βρ，ρ(φ，θ))來唯一標識。
[0024]圖4(a)示出了當安裝在弧形臺架支撐臂23上的外部輻射源24沿煒度方向轉動到 后轉動軸25所在的球形臺架21的后(封閉)端時的輻射治療系統20的局部側視圖。還示出了 患者平臺28和患者平臺支架29。
[0025]圖4(b)示出了當安裝在弧形臺架支撐臂23上的外部輻射源24沿煒度方向轉動到 球形臺架21的前(開放)端時的輻射治療系統的局部側視圖。還示出了患者平臺28和患者平 臺支架29。
[0026] 圖5部分地示出了當從前開口環22觀察時的輻射治療系統20。示出了安裝在相鄰 的弧形臺架支撐臂23上的輻射源24、患者平臺28、和具有滾筒30的支撐座27。
[0027] 圖6(a)圖示了來自縱向和沿煒度方向轉動速度恒定的外部輻射源的射束的軌跡， 由此來自外部輻射源的射束的軌跡形成球形螺旋。示出了后轉動軸25。
[0028] 圖6(b)圖示了來自縱向轉動緩慢和沿煒度方向來回轉動的外部輻射源的射束的 軌跡，由此來自外部輻射源的射束的軌跡形成球體表面上的之字形圖案。示出了后轉動軸 25〇
[0029]圖7部分圖示了系統20,被配置為用于治療大腦和頭頸部腫瘤的專用設備，其中， 球形臺架21的前端和后端處的沿煒度方向角度的范圍關于橫穿球形的原點的沿煒度方向 平面高度非對稱。示出了前開口環22、弧形臺架支撐臂23、外部輻射源24、后外殼26、連接到 轉動使能設備34(rotation-enabling device，諸如轉矩電機）的后轉動軸25和患者平臺 28。整個球形臺架21由支撐柱36支撐。
[0030] 圖8部分圖示了系統20,被配置為用于治療通過位于球形臺架的開口上方的患者 平臺28中的開口懸垂的人類胸部中的癌癥的專用設備，其縱向轉動軸線是垂直的。示出了 弧形臺架支撐臂23、外部輻射源24和后轉動軸25。
[0031] 圖9圖示了球形臺架21的實施例，其中，縱向轉動軸線可以在水平位置和垂直位置 之間樞轉。后外殼26包括電源、用于移動球形臺架的部件的機構、和用于控制球形臺架的部 件的移動和患者體內的靶的照射的控制器。在該實施例中，球形臺架21和后外殼26通過轉 矩電機34-起縱向轉動、并且通過由兩個支撐柱36支撐的樞轉軸30在水平位置和垂直位置 之間樞轉。示出了前開口環22、弧形臺架支撐臂23、外部輻射源24、后轉動軸25、后外殼26、 轉矩電機34和兩個支撐柱36。
[0032]圖10圖示了系統20的實施例，其中，當以"腳入(feet-in)定向"治療(諸如用于治 療前列腺癌)時，球形臺架21的后端處的凹部為患者的腳提供了空間。用于后軸25的連接點 是在凹部的后端。示出了前開口環22、弧形臺架支撐臂23、外部輻射源24、支撐座27、患者平 臺28和患者平臺支架29。
[0033] 圖11(a)示出了系統20的側視圖，其中平直支撐梁31通過單獨軸軸承36附連到球 形臺架21以便于機載成像(諸如2D X射線或3D CT成像）。示出了前開口環22、弧形臺架支撐 臂23、外部輻射源24、球形臺架25的后轉動軸、后外殼26、支撐座27、患者平臺28、患者平臺 支架29、和使用X射線管32和X射線檢測器陣列33的機載成像。
[0034] 圖11(b)示出了系統20的球形臺架21的前環的視圖，其中平直支撐梁31附連到球 形臺架21以便于機載成像(諸如2D X射線或3D CT成像）。示出了前開口環22、外部輻射源 24、和使用X射線管32和X射線檢測器陣列33的機載成像。
[0035]圖12圖示了具有環形臺架的3D成像設備32如何抵接在系統20的球形臺架21的前 環以允許對患者進行成像并且治療，同時保持其在患者平臺上的相同位置。示出了弧形臺 架支撐臂23、外部輻射源24、后轉動軸25、患者平臺28、患者平臺支架29和機載3D成像設備 35〇
【具體實施方式】
[0036] 提供一種照射患者體內的靶的方法。該方法包括：以寬廣的立體角從眾多方向（這 些方向可以如此眾多以致被認為是廣闊）將來自外部輻射源(諸如至少一個外部輻射源）的 輻射射束引導至患者體內的靶處。外部輻射源關于軸線圍繞患者縱向轉動。同時，隨著縱向 轉動或以任何順序（即，之前或之后）相對于縱向轉動，外部輻射源可以沿著圓形軌跡經由 平移沿煒度方向轉動。同時，外部輻射源的縱向和沿煒度方向轉動實際上沿位于球體表面 上的軌跡移動輻射源。沿煒度方向轉動范圍足以在轉動范圍的一端或兩端允許大的非共面 射束角度。優選地，甚至理想地，輻射射束的中心軸線在整個外部輻射源的所有轉動中集中 于空間中的固定點。該點是"等中心點"、或縱向轉動的軸線與沿煒度方向轉動的軸線的交 點。因此，外部輻射源優選地甚至理想地縱向轉動、并且圍繞共同等中心點沿煒度方向同心 轉動。諸如在外部輻射源的運動期間，即，在照射全部縱向和/或沿煒度方向轉動的不同點 期間、或在將外部輻射源維持在單個/靜態位置處期間，可以改變輻射射束的強度、輻射射 束的孔的形狀、或輻射射束的強度和孔的形狀兩者。可以改變外部輻射源的縱向轉動速度、 外部輻射源的沿煒度方向轉動速度、或外部輻射源的縱向轉動速度和沿煒度方向轉動速度 兩者。來自輻射射束被引導到其內的立體角的幅寬可以根據正在被照射的患者體內的靶的 位置而改變。這些轉動所橫跨的立體角的幅寬可以根據正在被照射的患者體內的靶的位置 而改變，從而允許定制用于不同位置的遞送。如圖6(a)所示，當外部輻射源縱向轉動并且以 恒定速度沿煒度方向轉動時，外部輻射源的路徑是球形螺旋，該圖6(a)圖示了縱向轉動和 沿煒度方向轉動的速度恒定的外部輻射源的軌跡，由此射束源的軌跡形成球形螺旋。可以 在兩個方向上執行縱向轉動和沿煒度方向轉動。如圖6(b)所示，當外部輻射源縱向緩慢轉 動并且不斷來回沿煒度方向轉動時，外部輻射源的路徑是之字形，該圖6(b)圖示了縱向轉 動和來回沿煒度方向轉動緩慢的外部輻射源的軌跡，由此射束源的軌跡在球體表面上形成 之字形圖案。當外部輻射源縱向來回轉動并且沿煒度方向緩慢轉動時，外部輻射源的路徑 是相反方向上的螺旋的連接段。該方法可以進一步包括:在照射期間，連續地或不連續移動 地患者，從而允許輻射焦點在靶內動態移動或靜態放置在靶中的或周圍的一個或多個位置 處。這種方法被稱為立體定向強度調制電弧療法(SIMAT)。
[0037] 還提供了一種球形臺架21，用于圍繞放置在待被照射的靶中的等中心點同心地縱 向和沿煒度方向轉動外部輻射源。該球形臺架21具有與等中心點相交的中心軸線，并且可 以關于中心軸線在整個360°范圍中轉動外部輻射源24。這種運動在本文中被稱為"縱向轉 動"，并且當外部福射源圍繞中心軸線轉動時，它被說成"縱向轉動（r 〇 t a t e longitudinally)"或"縱向轉動（longitudinally rotate)"或"縱向轉動（longitudinally rotated)"。優選地，甚至理想地，球形臺架21可以能夠在任一方向上轉動，即，順時針和逆 時針。還優選地，甚至理想地，球形臺架21能夠以可變速度轉動。該球形臺架21包括以下部 件：（i)前開口環22,其原點在球形臺架21的中心軸線上；（ii)至少一個弧形臺架支撐臂23， 其具有前端和后端并且是圓的一部分，其原點在球形臺架的中心軸線上；（m)外部輻射源 (24，還被稱為"輻射生成設備"、"輻射發射設備"和"輻射頭"），其安裝在至少一個弧形臺架 支撐臂23上，并且任選地，射束止動器，其安裝在至少一個弧形臺架支撐臂23上，并且其中， 射束止動器在球形臺架21的與外部輻射源24相對的另一側上；（iv)后轉動軸25,其軸線沿 著球形臺架21的中心軸線；（v)支撐座27;以及(vi)后外殼26,其包括電源、用于移動球形 臺架21的部件的機構、和用于控制球形臺架21的部件的運動和患者體內的靶的照射的控制 器。前開口環22被附連到至少一個弧形臺架支撐臂23的前端。優選地，前開口環22被附連到 分開縱向角度180°的至少兩個弧形臺架支撐臂23、或分開縱向角度180°的至少兩對相鄰弧 形臺架支撐臂23的前端。（多個)弧形臺架支撐臂23的曲率使得外部輻射源24能夠沿著原點 (即，等中心點）位于球形臺架的轉動軸線21上的圓形路徑(并且當存在時，射束止動器)運 動。前開口環22理想地提供支撐和剛性。前開口環22由設置在支撐座27上的滾筒30、軸承等 支撐，使得前開口環22可以在支撐座27上自由轉動。后轉動軸25被附連到至少一個弧形臺 架支撐臂23的后端，并且便于球形臺架21的縱向轉動。縱向轉動還可以通過驅動前開口環 22來實現。當存在至少兩個弧形臺架支撐臂23時，優選地，轉動軸被附連到至少兩個弧形臺 架支撐臂23的后端，并且兩個弧形臺架支撐臂23形成圓的一部分。采用這種配置，弧形臺架 支撐臂23被附著到并且從后轉動軸25向外和向前延伸。前開口環22和后轉動軸25由支撐座 27和后外殼26支撐。前開口環22和后轉動軸25可以圍繞中心軸線轉動。這種配置當繞中心 軸線轉動時占據類似球體或球形的部分或全部的空間。在這方面，球形臺架可以稍微或多 或少是半球形的。
[0038]驅動機構可以被附連到球形臺架上的任何合適地方(多個）。例如，驅動機構可以 被附接到后轉動軸25和/或前開口環22。
[0039]優選地，滑環用來將電力從后外殼26供應到安裝在球形臺架上的外部輻射源24的 電源，并且用來在安裝在球形臺架和固定的后外殼上的部件(諸如傳感器、控制器等)之間 建立通信鏈路。滑環還可以用來傳送冷卻水到轉動球形臺架21并且從轉動球形臺架21傳送 冷卻水。當球形臺架21來回轉動時，而單個方向上的最大轉動范圍不顯著超過10圈（即， 3600° )，滑環技術是沒有必要的。
[0040] 球形臺架21的驅動機構被設計成防止在存在功率損耗并且球形臺架21的重量在 球形周圍不均衡的情況下的意外轉動。在實施例中，其可以是優選的，使用不可逆的可驅動 齒輪機構。這種機構用來保護患者和球形臺架21、以及包括球形臺架的系統20。
[0041] 球形臺架可以具有任何合適半徑。理想地，球形臺架21具有的半徑是足夠大的用 于預期的應用。對于治療患者軀干中的腫瘤，前開口環的直徑應該是60cm至100cm，其足以 允許患者(特別是人類患者)被放置在球形臺架21的內部空間中，并且在球形臺架21的內部 空間內在三維上任選地移動。對于胸部、大腦、和頭部/頸部應用，開口可以更小。
[0042]球形臺架21的中心軸線的定向可以被改變。例如，中心軸線的定向可以從水平改 變為基本上垂直或垂直，在這種情況下，后外殼能夠縱向轉動，并且隨球形臺架在水平和垂 直位置之間樞轉。基本水平或水平定向可以允許例如由患者平臺28支撐的患者頭部和患者 身體被放置在球形臺架內部。當中心軸線被定向為基本上垂直或垂直，而前環22朝上，患者 可以趴在球形臺架中的患者平臺28上。在實施例中，患者平臺28包括開口，用于將女性患者 的胸部放置在球形臺架21內部，在這種情況下，胸部懸垂于患者平臺28中的開口中。
[0043]在實施例中，當外部輻射源24沿著(多個)弧形臺架支撐臂23的（多個)長度正在移 動時，它被安裝在一對相鄰弧形臺架支撐臂23上用于更大的穩定性并且更好地控制外部輻 射源24。優選地，甚至理想地，外部輻射源24可以沿著其被附接之處的（多個)弧形臺架支撐 臂23的（多個)長度以恒定速度或可變速度移動或平移。因為弧形臺架支撐臂23是球形表面 上的圓的一部分，所以這種運動在本文中被稱為"沿煒度方向轉動"，并且當外部輻射源沿 著(多個)臺架支撐臂23的（多個)長度移動/平移時，它被說成"沿煒度方向轉動"或"沿煒度 方向轉動"或"沿煒度方向轉動"。外部輻射源24的位置可以通過其縱向和沿煒度方向角度 來唯一標識。圖3(a)和圖3(b)中圖示了坐標系和與在系統20中用于計劃SMAT治療的球形 臺架21相關聯的命名法。圖3(a)圖示了坐標系和與球形臺架21的正視圖相關聯的命名法。 半徑(R)是固定的。輻射源24的位置(P)通過其沿煒度方向角度（φ )和其縱向角度(Θ)(即， Ρ(φ，θ))來唯一標識。圖3(b)圖示了坐標系和與球形臺架21的側視圖相關聯的命名法。輻 射源24可以是在不同的沿煒度方向和縱向角度，在任何時候都指向等中心點。球形臺架21 的轉動改變輻射射束的縱向角度。外部輻射源24的沿煒度方向轉動會改變輻射射束的沿煒 度方向角度。
[0044] 外部輻射源24的縱向轉動速度和沿煒度方向轉動速度可以是恒定的，但不必須是 恒定的，并且優選是不恒定的。輻射源24的軌跡在這樣的條件下不是完美的球形螺旋。而 且，外部輻射源24的縱向和沿煒度方向轉動通常不是單方向的，即，它可以在兩個方向上按 需來回轉動，并且一個方向上的每個運動可以是完整的或不完整的，即，不一定在整個360 度中的縱向轉動和不一定牽涉到沿著（多個)弧形臺架支撐臂23的（多個)整個長度的源的 平移的沿煒度方向轉動。在這方面，沿著(多個)弧形臺架支撐臂23的開始和停止位置可以 隨著外部輻射源24的位置的縱向角度而改變。輻射射束的軸線總是指向球體的原點。
[0045] 沿煒度方向角度的范圍關于通過等中心點并且垂直于球形臺架21的縱向軸線的 平面是不對稱的。對于其中縱向軸線沿著患者的長度和患者平臺28定向的情況，這種沿煒 度方向轉動的不對稱性是關于通過等中心點并且沿煒度方向于患者平臺28的垂直平面。在 放射腫瘤學領域中，它們的軸線與患者平臺（或患者)28的沿煒度方向平面共面的輻射射束 被稱為為"共面射束"，而從患者平臺（或患者)28的沿煒度方向平面的上方或下方傾斜成角 度的輻射射束被稱為"非共面射束"。對于其中縱向軸線被定向為垂直于患者和患者平臺 (28;如在圖8中）的情況，沿煒度方向轉動的不對稱性是關于通過等中心點的水平平面。與 后轉動軸25的后封閉端相比較，輻射射束在其前開放環22端具有更小的最大傾斜度。這種 配置提供了最大可能的立體角，而不收縮治療空間的開口。這種布置是理想的，因為它允許 治療空間足夠大以容納不同大小的患者，并且它使得能夠照射患者體內的廣泛的靶位點。
[0046] 還提供了一種備選機械系統，用于移動球體中的至少一個輻射源同時保持射束聚 焦在空間中的固定位置上。在該備選機構中，輻射頭24被固定在弧形臺架支撐臂23上，并且 平移弧形臺架支撐臂23和后轉動軸25,從而使外部輻射源24沿煒度方向轉動。
[0047]球形臺架21可以按照本領域已知的方法由任何合適材料制作。球形臺架21理想地 由耐用且輕便的堅固材料制作。理想地，可以容易地轉動球形臺架21，并且支撐梁可以支撐 附件(諸如外部輻射源24、射束止動器等），并且能夠在兩個方向上沿著它們的長度（即，沿 煒度方向轉動方向）承受外部輻射源24并且當存在時射束止動器的反復運動。材料的示例 是金屬。
[0048]還提供了一種用于照射患者體內的靶的系統20。該系統20包括以下部件：（i)如本 文中所描述的球形臺架21; ( ?? )患者平臺28,其沿著球形臺架21的中心軸線定位并且包括 第一端和第二端；（iii )患者平臺支架29，其支撐患者平臺28;和任選地，（iv )護罩，其將患者 和系統的其余部分分開。
[0049] 圖2是包括球形臺架21的系統20的圖。除了具有固定在C形臂臺架上的輻射源，球 形臺架的手臂形成圓的一部分;并且外部輻射源24可以沿著臺架的手臂沿煒度方向轉動。 當臺架縱向轉動并且外部輻射源24沿著弧形支撐臂23沿煒度方向轉動時，輻射源的運動軌 跡通常是球體而不是圓的表面的一部分。在這種運動期間，從外部輻射源24發射的輻射射 束指向球體的原點，輻射強度可以改變，并且輻射場的孔徑可以改變。從而，可以組合用于 遞送輻射劑量以適行患者體內的靶的形狀(強度調制和幾何聚焦）的廣泛采用的技術的兩 種技術。在輻射射束的運動期間，還可以移動患者，從而允許輻射射束的轉動等中心點能夠 掃描通過患者體內的靶，其類似于三維印刷或噴涂，從而使用所需的劑量圖案覆蓋不規則 形狀的靶(例如，腫瘤）。
[0050] 圖4(a)示出了當安裝在弧形臺架支撐臂23上的至少一個輻射源24沿煒度方向轉 動到球形臺架21的后(封閉）端時，輻射治療系統20的側視圖。因為很少希望將輻射射束引 導朝向患者頭部的頂點或患者的腳部的底部，所以沿煒度方向角度（φ )實際上不必小于 約 30°。
[0051]圖4(b)示出了當安裝在弧形臺架支撐臂23上的至少一個輻射源24沿煒度方向轉 動到球形臺架21的前(開放)端時，輻射治療系統20的側視圖。后側的沿煒度方向角度范圍 比穿過等中心點的沿煒度方向平面的前側的更寬，從而允許從臺架的封閉端的大的非共面 射束角度。在大多數情況下，沒有必要使輻射射束關于通過等中心點的沿煒度方向平面對 稱布置。因此，沿煒度方向角度（φ )實際上不必高于約120°。
[0052]圖5示出了當從前開放環22觀察時的輻射治療系統20。球形臺架21可以平滑地轉 動，例如，在支撐座27中的球軸承上。輻射頭24轉動到縱向角度(Θ)。
[0053]外部輻射源24可以是任何合適的輻射源。外部輻射源24可以是自備輻射機。輻射 源24的示例包括但不限于線性加速器和放射性同位素遠距放療設備，諸如鈷-60遠距放療 頭。當外部輻射源24是線性加速器時，用于電子加速、加速器波導以及用于成形輻射場的其 它必要部件的微波功率發生器和/或放大器優選地都安裝在單個載體上，從而當輻射源沿 煒度方向轉動時，一起移動。高電壓脈沖生成調制器和其它控制電路可以固定在球形臺架 或放置在后固定外殼內部。在后一布置中，激勵輻射生成頭所需的電源可以通過滑環機構 連接。外部輻射源24包括必要屏蔽，其在輻射源、初級準直器和輻射孔成形設備(諸如多葉 準直器)周圍。輻射射束與初級準直器準直。在實施例中，其可以是優選的，多葉準直器在照 射和運動期間動態成形輻射場。
[0054]任選地，外部輻射源24與射束止動器聯接，其被安裝在球形臺架21的與外部輻射 源24相對側上的至少一個弧形臺架支撐臂23上。射束止動器是可以衰減從患者射出的射束 的輻射屏蔽板。合適射束止動器的示例在本領域中是已知的，并且包括例如高密度材料，諸 如包裹在鋼或鎢合金中的鉛。除了從外部輻射源24屏蔽輻射之外，射束止動器可以充當外 部輻射源24的配重。優選地，甚至理想地，射束止動器可以沿著它被安裝之處的（多個)弧形 臺架支撐臂23的（多個)長度移動，并且在外部輻射源24的相反方向上移動。由于外部輻射 源24以恒定速度或可變速度移動，所以射束止動器24以恒定速度或相應的可變速度移動。 射束止動器的移動的能力有助于將阻止輻射射束從患者射出所需的射束止動器的大小減 到最小。當輻射頭從正沿煒度方向角度移動到負沿煒度方向角度時，射束止動器從負沿煒 度方向角度移動到正沿煒度方向角度(反之亦然），以便維持其阻止射束從患者射出的功 能。可替代地，射束止動器可以是將前開口環22連接到后轉動軸25的固定的弧形板，從而用 作從患者射出的輻射的護罩和用作向球形臺架21提供剛性的結構支架。在該備選實施例 中，當輻射頭在球形臺架上的任何可能的位置處時，屏蔽板的寬度和圓弧長度足以屏蔽射 出射束。
[0055]患者平臺28的示例是工作臺或病床。在實施例中，患者平臺28可以在各種方向上 獨立移動。例如，可以在沿著患者平臺28的長度的方向或z維度、或在患者平臺28的寬度的 方向或X維度上、和/或在患者平臺上方或下方的方向或y方向上移動患者平臺28。這些運動 與外部輻射源的縱向和沿煒度方向轉動同步。例如，患者平臺28在三個方向上的獨立運動 可以通過至少三個電機來驅動。根據待被照射的患者體內的靶的位置，可以需要讓患者躺 在患者平臺28上，而他/她的頭部在第一端或第二端。
[0056]任何合適的患者平臺支架29可以用來支撐患者平臺。合適的患者平臺支架29的示 例是基座，患者平臺運動的驅動機構被布置在其內部。患者平臺支架29允許患者平臺28懸 置在球形臺架21的內部。患者平臺支架29還可以是多軸機器人手臂。
[0057]為了更好的幾何穩定性，支撐座27可以是穩定前開口環22、后轉動軸25和如果需 要是患者平臺28的任何合適的支撐結構，諸如實心平臺。
[0058]將患者與系統20的其余部分分開的護罩可以是如本領域中已知的任何合適的護 罩。優選地，護罩是薄且是保護性的，并且將患者與球形臺架21、外部輻射源24和安裝在球 形臺架21或與球形臺架21相鄰的其它運動部件分開。護罩可以具有任何合適的形狀(諸如 半球形狀），并且可以在治療之前在患者周圍建立。該護罩可以是透明的、半透明的或不透 明的。當軀干區域中的靶正在被照射時，患者可能更喜歡透明護罩，以便不感到被圍合。相 反，當頭部/頸部區域中的靶被照射時，患者可能更喜歡不透明護罩，以便隱藏患者臉部附 近的輻射源24的運動。該護罩可以由任何合適的材料制成。優選地，護罩是防碎的并且抗輻 射。在這方面，可以使用甚至優選塑料(諸如聚碳酸酯）。護罩應該盡可能地薄，以將可能增 加對皮膚的輻射劑量的散射輻射減到最小。優選地，護罩的厚度約為1mm或更小。
[0059] 如圖11(a)和圖11(b)所示，該系統20還可以包括以下組件：（v)至少兩個平直支撐 梁31、（ vi )x射線管32和(vii)x射線檢測器陣列33。圖11(a)示出了其中平直支撐梁31通過 單獨軸36附連到球形臺架21以便于機載成像(諸如2D X射線或3D CT成像）的系統20的側視 圖，單獨軸36與球形臺架25的軸同軸并且獨立于球形臺架25的軸，其中，示出了使用x射線 管32和X射線檢測器陣列33進行機載成像。圖11(b)示出了系統20的球形臺架21的前環22的 視圖，其中平直支撐梁31附連到球形臺架21以便于使用機載成像設備32進行機載成像(諸 如2D X射線或3D CT成像），其中，示出了使用X射線管32和X射線檢測器陣列33進行機載成 像。該陣列可以是一維或多維的。X射線管32被安裝在球形臺架的一側上的至少一個平直支 撐梁上。X射線檢測器陣列33被安裝在球形臺架的與X射線管相對的一側上的至少一個平直 支撐梁上。兩個平直支撐梁由安裝在球形臺架的前環上的軸承支撐在前端、并且由與球形 臺架的后轉動軸同軸但是分開的軸承36支撐在后端。兩個平直支撐梁可以獨立轉動，即，縱 向獨立轉動，即，球形臺架的縱向轉動。X射線管和X射線檢測器陣列可以沿著它們所被同步 安裝之處的至少兩個平直支撐梁31的長度移動。通過沿著平直支撐臂平移X射線管和檢測 器復合并且獨立于球形臺架轉動圍繞患者轉動，可以在放射治療之前、期間和之后獲取CT 圖像。
[0060] 如圖12所示，該系統20還可以包括以下部件：（vi)計算機斷層攝影(CT)成像系統、 磁共振成像(MRI)系統、或正電子發射斷層攝影(PET)/計算機斷層攝影(CT)成像系統，其位 于與球形臺架21的前開口環22相鄰，該圖12圖示了環形臺架上的三維成像設備32如何抵接 在系統20的球形臺架21的前環22以允許對患者進行成像并且治療，同時保持其在患者平臺 上的相同位置。CT成像系統、MRI系統、或PET/CT成像系統可以提供機載成像制導。
[0061] 理想地，相同的患者平臺（28或28和29)用于成像和照射以將幾何不確定性減到最 小。因此，患者可以被成像并且治療，而不需從患者平臺（28、或28和29)上的固定位置移動 患者。
[0062] 還提供了一種使用如本文中所描述的系統20在成像制導下照射患者體內的靶的 方法。該方法包括:a)使用X射線管和X射線檢測器復合、或使用附接的或相鄰的體積成像系 統(CT、MRI或PET/CT)對處于治療位置中的患者進行成像;b)開發治療方案以通過以下方式 以寬廣的立體角從眾多方向將來自外部輻射源的強度調制后的輻射射束引導至患者體內 的靶處來遞送病灶輻射劑量:將外部輻射源圍繞中心軸線縱向轉動、并且同時或以任何順 序依序沿煒度方向轉動外部輻射源，同時連續地或不連續移動地患者;c)根據治療方案遞 送治療，而患者留在設定與a)中的成像相同的患者平臺上；以及d)在輻射治療期間，使用安 裝在患者的相對側上的平直支撐梁上的X射線管和X射線檢測器陣列對患者進行成像，其 中，如果檢測到患者解剖結構的一個改變或多個改變，則調整治療遞送參數(諸如患者支撐 平臺位置、多葉準直器的形狀、射束的縱向和/或沿煒度方向角度、和射束強度等）的一個或 多個治療遞送參數，使得依據治療方案將外部輻射源引導至對患者體內的靶。
[0063] 治療方案可以，理想地用來管理球形臺架21、輻射源24和患者平臺28的運動。所有 運動和照射的協調反映在治療方案中并且由中央控制單元執行，該中央控制單元包括計算 機系統、和接口脈沖頻率控制器和運動控制器。這樣的控制單元通常用于由本領域技術人 員所制作的醫療線性加速器。在實施例中，治療方案通過使用患者的3D圖像的治療計劃系 統和由本文中所描述的系統所提供的所有自由被設計成確定最佳可能劑量分布。計劃過程 可以并且通常牽涉到通常被稱為"逆向計劃"的計算機優化。治療方案然后被數字地傳送到 系統20,并且轉換為驅動輻射遞送和系統和患者支撐平臺的不同部件的運動的機器控制 碼。
[0064]該系統20和方法可以被配置成制作專用于特定疾病部位的立體定向照射設備。例 如，如圖7所示，通過減少球形臺架21的前開口環22的半徑R，所得系統20可以用作專用于治 療頭部(例如，大腦)和頸部腫瘤的照射設備，該圖7圖示了被配置為用于治療大腦和頭頸部 腫瘤的專用設備，其中，球形臺架21的前端和后端處的沿煒度方向角度的范圍關于橫穿球 形的原點的沿煒度方向平面高度非對稱。在該臨床應用中，可能從球形臺架的后半球引導 大多數或所有射束。較小的半徑R允許劑量率增加。球形臺架21的沿煒度方向角度的范圍可 以小于通用系統，例如，從約40°至約110°，從而使得大部分射束從患者的上側瞄準。因為半 徑較小，所以球形臺架21的重量更小，并且支撐結構可以通過使用例如單個中心支撐柱36 來簡化。例如，其定子固定到支撐柱36并且其轉子固定到后轉動軸的轉矩電機34可以用來 驅動縱向轉動。本領域的普通技術人員可以使用來自轉矩電機34的不同機構來進行縱向轉 動。前開口環22下方的支撐座27可以被消除。包含電源和輻射頭的控制器的后固定外殼26 可以隨著球形臺架21轉動，從而消除了對用于將固定電源和控制器電連接到輻射頭的滑環 的需要。患者輕而易舉地看到了前開口。沿煒度方向范圍可以進一步利用人類頭部的幾何 形狀的優點，使得大部分或全部射束從頭部的上半球進入，從而與球形臺架21的后端一致。 [0065]如圖8所示，如果球形臺架21的前開口環22被重新定向，并且半徑R任選進一步減 少，則該系統20可以用于治療通過患者平臺28的開口懸垂的人類胸部中的癌癥，該圖8圖示 了被配置為用于治療通過位于球形臺架21的開口上方的患者平臺28中的開口懸垂的人類 胸部中的癌癥的專用設備的系統20,其縱向轉動軸線是基本垂直的或垂直的。患者平臺28 位于前開口環22上方并且被支撐和驅動以在所有三個方向（即，x、y和z軸)上做運動。
[0066] 圖7和圖8的球形臺架21不必是兩個分開的單元。圖9圖示了球形臺架21的實施例， 其中，縱向轉動軸線可以通過轉動由兩個支撐柱36所支撐的樞轉軸30在水平和垂直位置之 間樞轉。后外殼26通過轉矩電機34與球形臺架21 -起縱向轉動并且與球形臺架21儀器在水 平和垂直位置之間樞轉，其中后外殼26包括電源、用于移動球形臺架21的部件的機構、和用 于控制球形臺架21的部件的移動和患者體內的靶的照射的控制器。對縱向轉動軸線進行樞 轉的能力允許例如使用單個機器治療頭部/頸部區域和胸部。例如，支撐縱向轉動軸和后外 殼26的結構(包含電源和控制器)被附接到由例如分開足以使外殼26在支撐柱36之間擺動 的兩個支撐柱36支撐的可轉動的軸，從而允許球形臺架21的縱向軸線對于治療頭部/頸部 和胸部而言分別是水平的或垂直的。
[0067] 患者可以在"頭入(head-in)"或"腳入"定向進行治療。因此，從球體的原點（等中 心點）到非常后端的距離不應需要基本上大于約lm，以允許照射整個身體內的靶。由于使用 基本上平行于患者軸線的射束方向是不希望的，所以最小沿煒度方向角度Φ約為40° (超過 球形臺架的中心橫向平面50° )。如圖10所示，這允許可在球形臺架21的封閉后端提供附加 空間，該圖10圖示了球形臺架21的實施例，其中，當以"腳入(feet-in)定向"治療(諸如用于 治療前列腺癌)時，球形臺架21的后端處的凹部為患者的腳提供了空間。
[0068] 本文中所使用的術語僅出于描述具體實施例的目的，并不以其它方式旨在限制。 例如，術語"前(font)"和"后(rear)"用于描述相對位置的目的，并不旨在限制球形臺架的 定向。
[0069] 在說明書中提及的所有專利、專利申請出版物、期刊文章、教科書和其它出版物指 示本發明所屬領域的技術人員的技術水平。所有這些出版物通過引用并入本文，其程度就 如同每一個單獨出版物被特定的單獨的指示被引用并入一樣。
[0070] 本文中說明性地所描述的本發明可以合適地在沒有（多個)任何要素或（多個)限 制的情況下實踐，其未在本文中具體公開。因此，例如，術語"包括(comprising)"、"基本上 由· ··組成（consisting essentially of)"和"由...組成（consisting of)" 中的任一個的 本文中的每個實例可以用其它兩個術語中的任一個替換。同樣地，單數形式"一(a)"、"一個 (an)"和"該(the)"包括復數引用，除非上下文另有明確說明。因此，例如，在閱讀本公開內 容時，對"方法"的引用包括本文中所描述的和/或對于本領域普通技術人員而言明顯的類 型的一種或多種方法和/或步驟。
[0071] 已經采用的術語和表達被用作描述而非限制的術語。在這方面，在對某些術語進 行定義或在本文中其它地方以其它方式進行描述或討論的情況下，所有這樣的定義、描述 和討論旨在被歸因于這些術語。還有，在這些術語和表達的使用中并不意圖排除所示和所 述特征的任何等同物或其部分。
[0072] 應當認識到各種修改在所要求保護的發明的范圍之內均是可能的。因此，應當理 解，盡管本發明已經在優選實施例和任選特征的上下文中進行了具體公開，但是本領域技 術人員可以訴諸于本文中所公開的概念的修改和變型。這樣的修改和變型被認為是在如由 所附權利要求所限定的本發明的范圍內。
【主權項】
1. 一種照射患者體內的靶的方法，所述方法包括:通過以下方式以寬廣的立體角從眾 多方向將來自外部輻射源的輻射射束引導至所述患者體內的所述靶處:將所述外部輻射源 圍繞共同等中心點同心地縱向轉動、并且同時或以任何順序依序沿煒度方向轉動所述外部 輻射源，由此所述輻射射束照射所述患者體內的所述靶。2. 根據權利要求1所述的方法，其中，在照射全部縱向轉動和/或沿煒度方向轉動的不 同點期間、或在將所述外部輻射源維持在單個靜態位置處期間，改變所述輻射射束的強度、 所述輻射射束的孔的形狀、或所述輻射射束的所述強度和所述孔的所述形狀兩者。3. 根據權利要求1或2所述的方法，其中，改變所述外部輻射源的所述縱向轉動的速度、 所述外部輻射源的所述沿煒度方向轉動的速度、或所述外部輻射源的所述縱向轉動速度和 所述沿煒度方向轉動速度兩者。4. 根據權利要求1或2或3所述的方法，其還包括:在照射期間連續地或不連續移動地所 述患者。5. -種球形臺架，所述球形臺架用于圍繞放置在待被照射的靶中的等中心點同心地縱 向和沿煒度方向轉動至少一個外部輻射源，所述球形臺架具有與所述等中心點相交的中心 軸線，并且包括以下部件： (i) 前開口環，其原點在所述球形臺架的中心軸線上， (ii) 至少一個弧形臺架支撐臂，其具有前端和后端并且是圓的一部分， (iii) 外部輻射源，其安裝在至少一個弧形臺架支撐臂上并且能夠沿著所述弧形臺架 支撐臂移動以繞著所述等中心點做沿煒度方向的轉動， (iv) 可選地，射束止動器，其安裝在所述球形臺架的與所述外部輻射源相對的另一側 上的至少一個弧形臺架支撐臂上， (V)后轉動軸，其軸線沿著所述球形臺架的所述中心軸線， (vi) 支撐座，以及 (vii) 后外殼，其包括電源、用于移動所述球形臺架的部件的機構、和用于控制所述球 形臺架的所述部件的所述運動和所述患者體內的所述靶的所述照射的控制器，其中，所述 前開口環被附連到所述至少一個弧形臺架支撐臂的所述前端，其中，所述后轉動軸被附連 到所述至少一個弧形臺架支撐臂的所述后端，其中，所述前開口環和所述后轉動軸由所述 支撐座和所述后外殼支撐，并且其中，所述前開口環和所述后轉動軸能夠圍繞所述中心軸 線轉動，從而使所述外部輻射源縱向轉動。6. 根據權利要求5所述的球形臺架，其中，所述外部輻射源是線性加速器或放射性同位 素遠距放療設備。7. 根據權利要求5或6所述的球形臺架，其中，所述外部輻射源能夠沿著所述至少一個 弧形臺架支撐臂的長度移動，所述外部輻射源以可變速度安裝在所述至少一個弧形臺架支 撐臂上。8. 根據權利要求5或6所述的球形臺架，其中，所述外部輻射源被固定在至少一個弧形 臺架支撐臂上，并且所述弧形臺架支撐臂和所述后轉動軸被平移以使所述外部輻射源以可 變速度沿煒度方向轉動。9. 根據權利要求5、6、7或8所述的球形臺架，其中，所述球形臺架的所述中心軸線的定 向能夠從水平改變為基本上垂直或垂直，在這種情況下，所述后外殼能夠縱向轉動，并且與 所述球形臺架一起在水平位置和垂直位置之間樞轉。10. 根據權利要求5、6、7、8或9所述的球形臺架，其包括分開縱向角度180°的至少兩個 弧形臺架支撐臂或分開縱向角度180°的至少兩對相鄰弧形臺架支撐臂。11. 一種用于照射患者體內的靶的系統，所述系統包括以下部件： (i) 根據權利要求5、6、7、8、9或10所述的球形臺架， (ii) 患者平臺，其沿著所述球形臺架的所述中心軸線定位并且包括第一端和第二端， (iii) 患者平臺支架，其支撐所述患者平臺，并且任選地 (iv) 護罩，其將所述患者與所述系統的其余部分分開。12. 根據權利要求11所述的系統，其中，在沿著所述患者平臺的長度的方向或z維度上、 或在所述患者平臺的寬度的方向或X維度上、和/或在所述患者平臺上方或下方的方向或y 方向上，能夠獨立所述移動患者平臺，并且這種運動與所述外部輻射源的所述縱向轉動和 沿煒度方向轉動同步。13. 根據權利要求11或12所述的系統，所述部件還包括： (V)至少兩個平直支撐梁， (Vi)X射線管，和 (Vii)X射線檢測器陣列， 其中，所述X射線管被安裝在所述球形臺架的一側上的至少一個平直支撐梁上，其中， 所述X射線檢測器陣列被安裝在所述球形臺架的與所述X射線管相對的一側上的至少一個 平直支撐梁上，并且能夠沿著它們被安裝到的所述至少兩個平直支撐梁的長度移動，并且 其中，所述至少兩個平直支撐梁與所述球形臺架的所述中心軸線平行，并且由安裝在 所述球形臺架的所述前環上的軸承支撐在所述前端，并且由與所述球形臺架的所述后轉動 軸同軸但是分開的軸承支撐在所述后端，以便獨立于所述球形臺架的轉動而轉動。14. 根據權利要求13所述的系統，其中，所述X射線檢測器陣列是一維的或多維的。15. 根據權利要求13或14所述的系統，所述部件還包括(viii)計算機斷層攝影(CT)成 像系統、磁共振成像(MRI)系統、或正電子發射斷層攝影(PET)/計算機斷層攝影(CT)成像系 統，其同軸地或不同軸地附接到或定位到與所述球形臺架的所述前開口環相鄰，其中，所述 CT成像系統、所述MRI系統或所述PET/CT成像系統能夠提供機載成像制導。16. -種使用根據權利要求15所述的系統在成像制導下照射患者體內的靶的方法，所 述方法包括： (i) 使用所述X射線管和所述X射線檢測器復合、或使用所述CT、MRI或PET/CT成像系統 對處于治療位置中的患者進行成像； (ii) 開發治療方案以通過以下方式以寬廣的立體角從眾多方向將來自所述外部輻射 源的強度調制后的輻射射束引導至所述患者體內的所述靶處來遞送病灶輻射劑量:將所述 外部輻射源圍繞中心軸線縱向轉動、并且同時或以任何順序依序沿煒度方向轉動所述外部 輻射源，同時連續地或不連續移動地所述患者； (iii) 根據所述治療方案遞送所述治療，而患者留在設定與a)中的成像相同的所述患 者平臺上;和 (iv) 在輻射治療期間，使用在所述患者的相對側上的所述平直支撐梁上安裝的所述X 射線管和所述X射線檢測器陣列對所述患者進行成像， 其中，如果檢測到患者解剖結構的一個改變或多個改變，則調整所述治療遞送參數的 一個或多個治療遞送參數， 由此依據所述治療方案對所述患者體內的靶進行照射。17.根據權利要求16所述的方法，其中，所述治療遞送參數包括所述患者支撐平臺的位 置、所述多葉準直器的形狀、所述射束的縱向角度、所述射束的沿煒度方向的角度、和射束 強度。
【文檔編號】A61N5/10GK105916555SQ201580003507
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2015年1月5日
【發明人】新升·塞德里克·于
【申請人】新升·塞德里克·于