專利名稱：測(cè)定惡性腫瘤位置及其放射治療用的x射線設(shè)備的制作方法
發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明涉及測(cè)定患者體內(nèi)惡性腫瘤的方法和利用X射線進(jìn)行治療的設(shè)備背景技術(shù)已知的方法包括診斷確診并決定使用X射線對(duì)惡性腫瘤進(jìn)行放射治療以后，進(jìn)行外形測(cè)量(topometric)的準(zhǔn)備。在所述的外形測(cè)量準(zhǔn)備期間，要測(cè)定病灶、器官和解剖結(jié)構(gòu)的線性尺寸、面積和體積，并定量地描述這些病灶、器官和解剖結(jié)構(gòu)在具體患者體內(nèi)的相對(duì)位置(例如參見《惡性腫瘤放射治療的物理學(xué)家指南》E.S.Kiseleva教授編輯，刊于“醫(yī)學(xué)”莫斯科1996[1]，pp46-47)。外形測(cè)量準(zhǔn)備的主要任務(wù)是綜合從疾病診斷所得的各種數(shù)據(jù)，向放射醫(yī)生提供關(guān)于受照區(qū)1比1尺度的解剖數(shù)據(jù)，從而有可能制定一個(gè)輻照方案。為了選定輻照方案中的變量和參數(shù)，從輻射傳播的觀點(diǎn)來看，必須知道靶區(qū)的形狀和尺寸，其在患者體內(nèi)的位置以及周圍組織的鄰接關(guān)系，靶和最重要的解剖結(jié)構(gòu)和重要器官之間的距離。在外形測(cè)量準(zhǔn)備和制定輻照方案以后，具體選定在進(jìn)行X射線輻照時(shí)X射線要投射的患者皮膚表面上的特征部位和區(qū)域。
所述的為進(jìn)行輻照而對(duì)患者的臨床準(zhǔn)備和輻照本身相結(jié)合的主要缺點(diǎn)，是這兩個(gè)階段在時(shí)間和空間上都是分開的。特別是因?yàn)檫@兩步是利用不同的裝置來進(jìn)行的。輻照(為了殺傷惡性腫瘤細(xì)胞而令射線作用在其上)是利用相當(dāng)強(qiáng)的X射線的定向輻射源來實(shí)現(xiàn)的。X射線檢查比輻照治療要早，是用明顯較低強(qiáng)度的輻射進(jìn)行的，此外，它們僅代表一種與其它手段(血管造影術(shù)，排泄尿路造影術(shù)，胃腸道牽引，骨架、腦殼骨和胸的檢查，骨和肝的放射核素檢查，超聲方法(回聲反射鏡、回聲計(jì)算機(jī)斷層掃描術(shù))來形成腹腔、骨盆和軟組織的圖像，提供高效X射線圖像的計(jì)算機(jī)斷層攝影法，磁共振斷層攝影法等)結(jié)合使用的方法。所以要獲得高準(zhǔn)確度的輻射作用非常困難，結(jié)果惡性腫瘤某些部位未被照射，或者強(qiáng)大的X射線集中照射在超過所述惡性腫瘤部位大小的區(qū)域上。若是后者情況，周圍健康組織受到的照射量比處于輻照到惡性腫瘤的路徑上的健康組織還要多。
當(dāng)實(shí)施本方法時(shí)，不僅要說明各次輻射時(shí)X射線取向與對(duì)準(zhǔn)方向的誤差，而且要說明各次輻照時(shí)內(nèi)部器官位置的差異以及病人取位的誤差。病人為了避免健康組織受過量照射而要求采取的分次照射會(huì)造成惡性循環(huán)，因?yàn)槿藗冎溃淮蝹鬟f給惡性病灶并足以使該病灶產(chǎn)生不可逆殺傷的劑量只是足以產(chǎn)生同樣效果的分次照射累積劑量的幾分之一(文獻(xiàn)1，pp.84.91)。
為了克服這個(gè)缺點(diǎn)，某些已知的技術(shù)方案采取一些特殊步驟，目的在于增加準(zhǔn)確度和穩(wěn)定的患者定位(例如見美國專利No.5983424，1999年11月16日出版[2])。
所謂模擬機(jī)的使用是克服上述缺點(diǎn)的另一種方法[文獻(xiàn)1 P55]，它是一臺(tái)在幾何形狀和運(yùn)動(dòng)機(jī)動(dòng)性方面十分類似于遠(yuǎn)距離輻照設(shè)備的X射線診斷機(jī)。利用所述的模擬機(jī)在不改變患者位置的情況下可以在不同方向上對(duì)患者進(jìn)行照射。在進(jìn)行外形測(cè)量時(shí)，病人躺在模擬機(jī)平臺(tái)上，其位置可以接受輻照進(jìn)行X射線透視。選擇受照體積的中心和邊界，利用光線交叉和可移動(dòng)的X射線對(duì)比纖維來確定輻射時(shí)射線束中心軸線所在的平面。
但是這些措施都不能避免輻照惡性腫瘤的射線束在“定向”上的誤差，因?yàn)檫@些誤差來自于腫瘤增大。這一點(diǎn)在長期治療中會(huì)成為重要的因素，在長期治療時(shí)從把病人診斷檢查結(jié)果最終定下來的時(shí)刻起到各次輻照是相隔一定時(shí)間的過程。
最接近于本發(fā)明的技術(shù)方案可參見美國專利No.5,207,223(1993.5.4公布[3])。根據(jù)這個(gè)專利，就在病人受照前，利用定向的X射線束形成患者組織結(jié)構(gòu)的影像，并將其與先前診斷檢查的結(jié)果比較用來對(duì)輻照方案進(jìn)行修正。但是使用不同的X射線束來形成所述的圖像以及對(duì)于惡性病灶進(jìn)行輻照，這在原則上不可能避免輻射束方向上的誤差。此外，只有當(dāng)計(jì)算機(jī)斷層掃描的算法實(shí)現(xiàn)后，才能得到可接受的成像準(zhǔn)確度，這意味著不僅要使用復(fù)雜的技術(shù)裝置，而且要采用足夠高的輻照劑量。
發(fā)明的概述本發(fā)明涉及惡性腫瘤放射治療的方法，確定惡性腫瘤位置的方法以及實(shí)行所述兩方法的設(shè)備，其提供的技術(shù)效果在于能消除由于使用普通X射線束對(duì)于確定組織結(jié)構(gòu)和腫瘤位置以及射線對(duì)腫瘤區(qū)作用的上述不利影響。本發(fā)明另一種類型的技術(shù)效果是減少了形成組織結(jié)構(gòu)的圖象(所述圖像用于修正輻照方案)所需的輻照劑量，并減少了所選要進(jìn)行輻照的區(qū)域周圍的組織所受的輻照劑量。
本發(fā)明用X射線對(duì)惡性腫瘤進(jìn)行放射治療的方法和已知的方法一樣都分為兩個(gè)階段。在第一階段，根據(jù)現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)的空間坐標(biāo)組和對(duì)應(yīng)于所述坐標(biāo)的組織密度值的信息，形成患者身體一部分(包括惡性腫瘤以及該部分周圍的器官和組織)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖像。然后利用先前診斷的結(jié)果，對(duì)與惡性腫瘤相關(guān)聯(lián)的結(jié)構(gòu)要素的圖象進(jìn)行識(shí)別，形成輻照方案，該輻照方案是一組X射線劑量，它應(yīng)傳送到由固定的一套坐標(biāo)點(diǎn)所代表的惡性腫瘤的不同部位。此后就開始第二階段，此時(shí)實(shí)施該輻照方案。
為了得到本發(fā)明方法的兩類技術(shù)效果，比現(xiàn)有方法優(yōu)越，在第一階段為得到關(guān)于患者體內(nèi)部分結(jié)構(gòu)的信息，將X射線集中在含現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的位于患者體內(nèi)的點(diǎn)(包括惡性腫瘤)的區(qū)域中。將該區(qū)域發(fā)出的次級(jí)輻射傳送到一個(gè)或多個(gè)探測(cè)器，然后用相對(duì)移動(dòng)輻射集中區(qū)域和患者身體的方式對(duì)患者體內(nèi)該部分(包括惡性腫瘤)進(jìn)行掃描。根據(jù)次級(jí)輻射強(qiáng)度數(shù)據(jù)組(它是利用一個(gè)或多個(gè)探測(cè)器得到的并同時(shí)用現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的X射線集中區(qū)域的點(diǎn)的坐標(biāo)限定的)來確定該點(diǎn)的組織密度。使用定量指標(biāo)(取組織密度的值)與對(duì)應(yīng)于所述定量指標(biāo)的坐標(biāo)值一起為分布在患者體內(nèi)該部分(包括惡性腫瘤)的組織密度成像。在第二階段，用第一階段同樣方法集中X射線，掃描惡性腫瘤所占的那部分空間，從而使X射線集中的區(qū)域?qū)?yīng)于惡性腫瘤部分，該區(qū)域由一套點(diǎn)坐標(biāo)表示，這套點(diǎn)坐標(biāo)是第一階段識(shí)別有關(guān)惡性腫瘤的圖象結(jié)構(gòu)要素以后決定的。與第一階段相比，在第一階段制定的輻照方案是通過增加X射線強(qiáng)度并控制輻照時(shí)間而實(shí)現(xiàn)的。
可以例如利用一個(gè)或多個(gè)準(zhǔn)直器用相應(yīng)數(shù)目的相隔的X射線源將X射線集中在含現(xiàn)時(shí)測(cè)量所涉及的并位于患者體內(nèi)的點(diǎn)(包括惡性腫瘤)的區(qū)域中。把產(chǎn)生的次級(jí)輻射傳送到一個(gè)或多個(gè)探測(cè)器也可利用一個(gè)多個(gè)準(zhǔn)直器實(shí)現(xiàn)。所有的準(zhǔn)直器的設(shè)置方向應(yīng)使它們的中心通道的軸線交于現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)。
也可以利用一個(gè)或多個(gè)X射線半透鏡將X射線集中在含現(xiàn)時(shí)測(cè)量所涉及的并位于患者體內(nèi)的點(diǎn)(包括惡性腫瘤)的區(qū)域中，這些半透鏡能把相應(yīng)數(shù)目的，相互間隔的X射線源的發(fā)散的輻射轉(zhuǎn)變成準(zhǔn)平行的輻射束。因此也可以利用一個(gè)或多個(gè)X射線半透鏡把產(chǎn)生的次級(jí)輻射聚焦到探測(cè)器上或形成準(zhǔn)平行輻射來把產(chǎn)生的次級(jí)輻射傳送到一個(gè)或多個(gè)探測(cè)器上，所有的X射線半透鏡的設(shè)置方向應(yīng)使它們的光軸交于現(xiàn)時(shí)的測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)。
也可以利用一或多個(gè)X射線半透鏡將X射線集中在含現(xiàn)時(shí)測(cè)量所涉及的并位于患者體內(nèi)的點(diǎn)(包括惡性腫瘤)的區(qū)域中，所述半透鏡將相應(yīng)數(shù)目相隔的X射線源的發(fā)散輻射轉(zhuǎn)變?yōu)闇?zhǔn)平行的輻射。另外將發(fā)生的次級(jí)輻射傳送到一個(gè)或多個(gè)探測(cè)器是利用一個(gè)或多個(gè)X射線透鏡進(jìn)行的，X射線透鏡將該輻射聚焦到探測(cè)器上，因此所有的X射線半透鏡和透鏡的設(shè)置方向應(yīng)使它們的光軸相交于所述現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)。
在一個(gè)具體的實(shí)例中，當(dāng)實(shí)施本發(fā)明方法時(shí)，利用多個(gè)X射線半透鏡將X射線集中在含現(xiàn)時(shí)測(cè)量所涉及的并位于患者體內(nèi)的點(diǎn)(包括惡性腫瘤)的區(qū)域中，所述X射線半透鏡把相應(yīng)數(shù)目相互間隔的X射線源發(fā)散輻射轉(zhuǎn)變成準(zhǔn)平行輻射，并且利用一個(gè)或多個(gè)準(zhǔn)直器把產(chǎn)生的次級(jí)輻射傳送到一個(gè)或多個(gè)探測(cè)器。因此X射線半透鏡和準(zhǔn)直器的設(shè)置方向應(yīng)使所有的X射線半透鏡的中心軸線和所有準(zhǔn)直器的中心通道相交于所述現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)。
在另一個(gè)具體實(shí)例中，利用一個(gè)或多個(gè)間隔的X射線源和相應(yīng)數(shù)目的X射線透鏡將X射線集中在含現(xiàn)時(shí)測(cè)量所涉及的并位于患者體內(nèi)的點(diǎn)(包括惡性腫瘤)的區(qū)域中，所述X射線透鏡把每一個(gè)X射線源發(fā)散的X射線聚焦在現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)上。在這種情況下，把產(chǎn)生的次級(jí)輻射傳送到一個(gè)或多個(gè)探測(cè)器是利用X射線透鏡來實(shí)現(xiàn)的，該透鏡把該輻射聚焦到探測(cè)器上，并在所述的點(diǎn)有第二個(gè)焦點(diǎn)。在這種特殊情況下，會(huì)得到一個(gè)額外的技術(shù)成果，即利用少量的X射線束(甚至一個(gè)X射線束)將輻射作用限制是在超小尺寸的區(qū)域中，而對(duì)健康組織的輻照維持在很低的水平，這樣就避免可能的分次照射并在某些情況下只對(duì)小腫瘤進(jìn)行一次放射治療。由于在本發(fā)明中使用了X射線透鏡，因此可得到這樣的技術(shù)效果。
在一個(gè)更加具體的實(shí)例中，利用一個(gè)或多個(gè)間隔的X射線源和相應(yīng)數(shù)目的X射線透鏡將X射線集中在含現(xiàn)時(shí)測(cè)量所涉及的并位于患者體內(nèi)的點(diǎn)(包括惡性腫瘤)的區(qū)域中，這些透鏡把每一個(gè)X射線源發(fā)散的輻射聚焦到所述現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)。因此，也利用準(zhǔn)直器把產(chǎn)生的次級(jí)輻射傳送到一個(gè)或多個(gè)探測(cè)器，準(zhǔn)直器的設(shè)置方向應(yīng)使它們的中心通道的光軸線交于所述的點(diǎn)。
在本發(fā)明用X射線束確定惡性腫瘤位置的方法中，以及美國專利NO.5,207,223[3]所述的已知方法中，根據(jù)現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)的一套空間坐標(biāo)數(shù)據(jù)，以及相應(yīng)于所述坐標(biāo)的組織密度值，形成患者身體一部分內(nèi)部結(jié)構(gòu)(包括周圍器官和組織)的圖像。此后，利用先前診斷的結(jié)果來識(shí)別有關(guān)惡性腫瘤結(jié)構(gòu)要素的圖象。
與所述的已知方法不同，在本發(fā)明方法中，為獲得在取得有關(guān)患者內(nèi)部結(jié)構(gòu)的信息方面的上述技術(shù)效果，將X射線集中在含有現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及并位于患者體內(nèi)的點(diǎn)(包括惡性腫瘤)的區(qū)域中。在這個(gè)區(qū)域中形成的次級(jí)輻射被傳送到一個(gè)或多個(gè)探測(cè)器；以相對(duì)移動(dòng)輻射集中區(qū)域和患者身體的的方式掃描患者身體該部分(包括惡性腫瘤)。而所述現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)的生物組織密度則是根據(jù)一套次級(jí)輻射的數(shù)值來測(cè)定的，該套數(shù)據(jù)是利用一個(gè)或多個(gè)探測(cè)器與含所述點(diǎn)的X射線集中區(qū)域的坐標(biāo)同時(shí)得到的。此由生物組織密度值表達(dá)的定量特征和相應(yīng)于所述定量特征的坐標(biāo)值，用來形成患者身體該部分(包括惡性腫瘤)的生物組織的密度分布的圖象。然后，將該點(diǎn)的坐標(biāo)和對(duì)應(yīng)于所述的坐標(biāo)并被識(shí)別為惡性腫瘤所具有的生物組織密度一道固定下來。
在實(shí)施本發(fā)明方法測(cè)定惡性腫瘤位置的具體實(shí)例中，利用一個(gè)或多個(gè)準(zhǔn)直器將X射線集中在含現(xiàn)時(shí)測(cè)量所涉及的并位于患者體內(nèi)的點(diǎn)(包括惡性腫瘤)的區(qū)域中。因此使用相應(yīng)數(shù)目的間隔的X射線源，并利用一個(gè)或多個(gè)準(zhǔn)直器把產(chǎn)生的次級(jí)輻射傳送到一個(gè)或多個(gè)探測(cè)器。所有的準(zhǔn)直器的設(shè)置方向應(yīng)使它們的中心通道的軸線交于現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)。
在實(shí)行本發(fā)明方法另一個(gè)實(shí)例中，利用一個(gè)或多個(gè)X射線半透鏡將X射線集中在含現(xiàn)時(shí)測(cè)量所涉及的并位于患者體內(nèi)的點(diǎn)(包括惡性腫瘤)的區(qū)域中，所述X射線半透鏡將相應(yīng)數(shù)目的間隔的X射線源發(fā)散的輻射轉(zhuǎn)變成準(zhǔn)平行的輻射，而把形成的次級(jí)輻射傳送到一個(gè)或多個(gè)探測(cè)器也是利用一個(gè)或多個(gè)X射線半透鏡來實(shí)現(xiàn)的，該半透鏡將該輻射聚焦到探測(cè)器上或形成準(zhǔn)平行的輻射。因此，所有X射線半透鏡的設(shè)置方向應(yīng)使其光軸交于現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)上。
在另一個(gè)實(shí)例中，利用一個(gè)或多個(gè)X射線半透鏡將X射線集中在含現(xiàn)時(shí)測(cè)量所涉及的并位于患者體內(nèi)的點(diǎn)(包括惡性腫瘤)的區(qū)域中，該X射線半透鏡把相應(yīng)數(shù)目的間隔的X射線源發(fā)散的輻射轉(zhuǎn)變成準(zhǔn)平行的輻射；利用一個(gè)或多個(gè)X射線透鏡把產(chǎn)生的次級(jí)輻射傳送到一個(gè)或多個(gè)探測(cè)器，該X射線透鏡把該輻射聚焦到探測(cè)器上。因此所有的X射線半透鏡和透鏡的設(shè)置方向應(yīng)使它們的光軸交于現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)。
在另一個(gè)具體實(shí)例中，利用數(shù)個(gè)X射線半透鏡將X射線集中在含現(xiàn)時(shí)測(cè)量所涉及的并位于患者體內(nèi)的點(diǎn)(包括惡性腫瘤)的區(qū)域中，該X射線半透鏡把相應(yīng)數(shù)目相互間隔的X射線源發(fā)散的輻射轉(zhuǎn)變成準(zhǔn)平行輻射；利用一個(gè)或多個(gè)準(zhǔn)直器將產(chǎn)生的次級(jí)輻射傳送到一個(gè)或多個(gè)探測(cè)器，因此X射線半透鏡和準(zhǔn)直器的設(shè)置方向應(yīng)使所有的X射線半透鏡的光軸和所有準(zhǔn)直器的中心通道交于所述現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)。
也可利用一個(gè)或多個(gè)相互間隔的X射線源和相應(yīng)數(shù)目的X射線透鏡將X射線集中在含現(xiàn)時(shí)測(cè)量所涉及的并位于患者體內(nèi)的點(diǎn)(包括惡性腫瘤)的區(qū)域中，透鏡把每個(gè)源發(fā)散的X射線聚焦到現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)，利用X射線透鏡把次級(jí)輻射傳送到一個(gè)或多個(gè)探測(cè)器上，所述X射線透鏡把輻射聚集到探測(cè)器上，并在所述點(diǎn)有第二個(gè)焦點(diǎn)。
此外，可以利用一個(gè)或多個(gè)相互間隔的X射線源和相應(yīng)數(shù)目的X射線透鏡將X射線集中在含現(xiàn)時(shí)測(cè)量所涉及的并位于患者體內(nèi)的點(diǎn)(包括惡性腫瘤)的區(qū)域中，X射線透鏡把每個(gè)源發(fā)散的X射線聚焦到所述現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)。在此情況下，利用準(zhǔn)直器把產(chǎn)生的次級(jí)輻射傳送到一個(gè)或多個(gè)探測(cè)器，準(zhǔn)直器設(shè)置的方向應(yīng)使它們的中心通道的光軸相交于所述的點(diǎn)。
為了實(shí)現(xiàn)所提出的本發(fā)明方法，可以用一種同樣的設(shè)備。該設(shè)備以及美國專利NO.5,207,223[3]所述的測(cè)定惡性腫瘤的位置以及用X射線束進(jìn)行放射治療的已知設(shè)備，都包括X射線光學(xué)系統(tǒng)、進(jìn)行患者身體和X射線光學(xué)系統(tǒng)相對(duì)定位的裝置、數(shù)據(jù)處理和成像的裝置。而X射線光學(xué)系統(tǒng)包括一個(gè)或多個(gè)X射線源，并帶有輻射集中裝置和一個(gè)或多個(gè)探測(cè)器，其輸出端連接到數(shù)據(jù)處理和成像系統(tǒng)上。
為了得到本發(fā)明所特有的上述類型技術(shù)效果，本發(fā)明設(shè)備與已知設(shè)備不同，作為X射線光學(xué)系統(tǒng)的一部分的X射線源具有改變輻射強(qiáng)度的能力，并且該X射線光學(xué)系統(tǒng)包括共同控制多個(gè)X射線源輻射強(qiáng)度的裝置。將這些源的輻射集中的裝置具有把所有X射線輻射源的輻射集中到含有現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的并位于患者體內(nèi)的點(diǎn)(包括惡性腫瘤)的區(qū)域中的能力。該X射線光學(xué)系統(tǒng)也包括一個(gè)或多個(gè)裝置，能把從輻射集中區(qū)域產(chǎn)生的次級(jí)輻射傳送到位于這些裝置輸出端的探測(cè)器，所述的探測(cè)器對(duì)次級(jí)輻射是靈敏的。測(cè)定現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及并位于患者體內(nèi)的點(diǎn)(包括惡性腫瘤)的坐標(biāo)的傳感器，連接到用于給患者身體和X射線光學(xué)系統(tǒng)進(jìn)行相對(duì)定位的裝置。所述的傳感器以其輸出端連接至數(shù)據(jù)處理和成象裝置。數(shù)據(jù)處理和成象裝置能利用患者身體和X射線光學(xué)系統(tǒng)相對(duì)定位的裝置，將X射線源的輻射集中在患者身體一部分(包括惡性腫瘤)上并進(jìn)行掃描，能得出組織密度分布并將其成像。
在本發(fā)明的一個(gè)具體實(shí)例中，X射線光學(xué)系統(tǒng)包括數(shù)個(gè)X射線源和把所述源的輻射集中到含有現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)的區(qū)域中的各個(gè)裝置，用來將所述點(diǎn)發(fā)出的次級(jí)輻射傳送到探測(cè)器的裝置是帶有通道的準(zhǔn)直器，該準(zhǔn)直器的方向朝著X射線源集中輻射的區(qū)域，因此所有準(zhǔn)直器的中心通道的光學(xué)軸線交于所述現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)。
在這情況下，例如，有可能使用準(zhǔn)點(diǎn)狀X射線源和聚焦在這些點(diǎn)源上的帶通道的準(zhǔn)直器，作為X射線光學(xué)系統(tǒng)的一部分，因此，帶孔的屏柵放在每一個(gè)X射線源輸出端和相應(yīng)的準(zhǔn)直器的輸入端之間。
在所述的情況下，也可能使用擴(kuò)展的X射線源和帶通道的準(zhǔn)直器，所述準(zhǔn)直器朝著所述X射線源逐漸變寬，作為X射線光學(xué)系統(tǒng)的一部分。
在其它具體實(shí)例中，作為X射線光學(xué)系統(tǒng)一部分的X射線源是準(zhǔn)點(diǎn)狀的，將X射線集中于含有現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)的區(qū)域的各個(gè)裝置是X射線半透鏡，它把相應(yīng)X射線源發(fā)散的輻射轉(zhuǎn)變成準(zhǔn)平行輻射，而把產(chǎn)生的次級(jí)輻射傳送到探測(cè)器的每一個(gè)裝置是X射線半透鏡，它將該輻射聚焦到探測(cè)器上。因此，所有X射線半透鏡的光軸交于所述現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)。
在又一個(gè)具體實(shí)例中，作為X射線光學(xué)系統(tǒng)的一部分的X射線源是準(zhǔn)點(diǎn)狀的，將X射集中到含有現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)的區(qū)域的裝置是X射線半透鏡，它把相應(yīng)X射線源發(fā)散輻射轉(zhuǎn)變成準(zhǔn)平行輻射；把產(chǎn)生的次級(jí)輻射傳送到探測(cè)器的每一個(gè)裝置是X射線半透鏡，它形成準(zhǔn)平行輻射，并在X射線集中區(qū)域中有個(gè)焦點(diǎn)，因此，所有X射線半透鏡的光軸交于所述現(xiàn)時(shí)的測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)。
另一個(gè)具體實(shí)例中，作為X射線光學(xué)系統(tǒng)的一部分的X射線源是準(zhǔn)點(diǎn)狀的，將X射線集中在含有現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)的區(qū)域的每一個(gè)裝置是X射線半透鏡，它把相應(yīng)X射線源發(fā)散的輻射轉(zhuǎn)變成準(zhǔn)平行輻射，而把次級(jí)輻射傳送到探測(cè)器的每一個(gè)裝置是X射線透鏡，該X射線透鏡將該輻射聚焦到探測(cè)器上，并在射線集中區(qū)域有第二個(gè)焦點(diǎn)。在此情況下，所有的X射線半透鏡和透鏡的光軸交于所述現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)。
設(shè)備也有可能是，當(dāng)作為X射線光學(xué)系統(tǒng)的一部分的X射線源是準(zhǔn)點(diǎn)狀的時(shí)，將X射線集中到含有現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)的區(qū)域的每一個(gè)裝置是X射線半透鏡，它把相應(yīng)X射線源發(fā)散的輻射轉(zhuǎn)變成準(zhǔn)平行輻射；而把產(chǎn)生的次級(jí)輻射傳送到探測(cè)器的每一個(gè)裝置是帶朝著相應(yīng)探測(cè)器發(fā)散的通道的準(zhǔn)直器。因此，所有的X射線透鏡和半透鏡的光軸以及準(zhǔn)直器的中心通道交于所述現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)。
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明設(shè)備又一個(gè)可能的方式具有如下特點(diǎn)作為X射線光學(xué)系統(tǒng)的一部分的X射線源是準(zhǔn)點(diǎn)狀的，將X射線集中在含有現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及點(diǎn)的區(qū)域中的每一個(gè)裝置是X射線半透鏡，它把相應(yīng)X射線源的發(fā)散的輻射轉(zhuǎn)變成準(zhǔn)平行輻射，而把產(chǎn)生的次級(jí)輻射傳送到探測(cè)器的每一個(gè)裝置是帶朝著相應(yīng)的探測(cè)器會(huì)聚的通道的準(zhǔn)直器。因此所有的X射線半透鏡的光軸和準(zhǔn)直器的中心通道交于所述現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)。
作為實(shí)現(xiàn)該設(shè)備的另一個(gè)具體實(shí)例，作為X射線光學(xué)系統(tǒng)的一部分的X射線源是準(zhǔn)點(diǎn)狀的，將X射線集中到含現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)的區(qū)域中的每一個(gè)裝置是X射線透鏡，它聚焦X射線源的發(fā)散輻射，而把產(chǎn)生的次級(jí)輻射傳送到探測(cè)器的每一個(gè)裝置是X射線透鏡，它把該輻射聚焦到相應(yīng)的探測(cè)器上，因此，所有的X射線的透鏡的光軸交于所述現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)。
也有可能以下列方式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的設(shè)備作為X射線光學(xué)系統(tǒng)的一部分的X射線源是準(zhǔn)點(diǎn)狀的，將X射線集中在含有現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)的區(qū)域中的每一個(gè)裝置是X射線透鏡，它聚焦X射線源的發(fā)散輻射；而把產(chǎn)生的次級(jí)輻射傳送到探測(cè)器的每一個(gè)裝置是帶朝相應(yīng)探測(cè)器會(huì)聚的通道的準(zhǔn)直器，所有的X射線透鏡的光軸和準(zhǔn)直器的中心通道交于所述現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)。
本發(fā)明的設(shè)備也可以是這樣，作為X射線光學(xué)系統(tǒng)的一部分的X射線源是準(zhǔn)點(diǎn)狀的，把X射線集中到含有現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)的區(qū)域中的每個(gè)裝置是X射線透鏡，它聚焦X射線源的發(fā)散輻射，而把產(chǎn)生的次級(jí)輻射傳送到探測(cè)器的每一個(gè)裝置是帶朝著相應(yīng)的探測(cè)器發(fā)散的通道的準(zhǔn)直器，所有X射線透鏡的光軸和準(zhǔn)直器的中心通道交于所述現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)。
在所有上述描述的情況中，所述設(shè)備都可附加一個(gè)裝置，用于在高強(qiáng)度X射線源工作時(shí)關(guān)閉或屏蔽探測(cè)器。
附圖簡(jiǎn)述下面參照附圖描述本發(fā)明

圖1描繪本發(fā)明方法的基礎(chǔ)原理為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的設(shè)備各主要部件的相對(duì)位置及其連接關(guān)系的示意圖；圖2和圖3描繪使用準(zhǔn)直器將X射線集中并把次級(jí)輻射傳送到探測(cè)器來實(shí)現(xiàn)本發(fā)明方法的具體實(shí)例；圖4和圖5描繪使用X射線半透鏡的同樣實(shí)例；圖6描繪使用X射線半透鏡集中X射線，而使用X射線“全”透鏡把次級(jí)輻射傳送到探測(cè)器的實(shí)例；圖7和圖8描繪使用X射線半透鏡來集中X射線，用準(zhǔn)直器把次級(jí)輻射傳送到探測(cè)器的實(shí)例；圖9描繪使用用X射線透鏡來集中X射線并把次級(jí)輻射傳送到探測(cè)器的實(shí)例；圖10和圖11描繪使用X射線透鏡集中X射線，利用準(zhǔn)直器把次級(jí)輻射傳送到探測(cè)器的實(shí)例。
本發(fā)明的各種實(shí)施方案就其本身而言，測(cè)定惡性腫瘤位置的本發(fā)明方法適用于兩種情況一個(gè)情況是不接著進(jìn)行惡性腫瘤的治療；另一種情況是實(shí)行所述方法作為惡性腫瘤放射治療一部分的第一階段。在這兩種情況下，該方法本身既不是診斷也不是治療方法。
本發(fā)明的惡性腫瘤放射治療方法總是包括在其第一階段中測(cè)定惡性腫瘤位置的本發(fā)明方法。
本發(fā)明設(shè)備通常是共同適用于上述二種方法。
本發(fā)明方法是利用下面所述的設(shè)備來實(shí)現(xiàn)的。
準(zhǔn)點(diǎn)狀源1(圖1)的發(fā)散X射線被X射線透鏡2聚焦到患者身體5的部分7給定的點(diǎn)4上，該部分包括先前診斷確診的惡性腫瘤。利用裝置10以所要求的方式把患者身體與X射線光學(xué)系統(tǒng)相對(duì)定位。聚焦在點(diǎn)4的輻射激發(fā)患者身體5生物組織散射的次級(jí)輻射(相干和不相干的康普頓輻射和熒光輻射)?？蓽?zhǔn)確到波動(dòng)的次級(jí)輻射強(qiáng)度正比于該處的組成物質(zhì)密度，該波動(dòng)是由次級(jí)輻射發(fā)生過程中的隨機(jī)特性引起的。第二個(gè)X射線透鏡3的焦點(diǎn)也在同樣的點(diǎn)4上，該透鏡把它所接受的散射的次級(jí)輻射聚焦到探測(cè)器6，后者則把它轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，傳送到裝置12的輸入端進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和成像。透鏡1和3的共同焦點(diǎn)4位置的選擇是利用相互定位裝置10對(duì)患者身體5和X射線光學(xué)系統(tǒng)8的相對(duì)移動(dòng)來進(jìn)行的。X射線光學(xué)系統(tǒng)8包括具有改變輻射強(qiáng)度能力的X射線源1，X射線透鏡2、3和輻射探測(cè)器6以及控制輻射強(qiáng)度的裝置9。后者能同步改變X射線光學(xué)系統(tǒng)中所有的X射線源的輻射強(qiáng)度(圖1所示僅是控制輻射強(qiáng)度裝置中的一個(gè)，描繪本發(fā)明的基本原理)。
改變輻射強(qiáng)度的可能性和用于控制所述強(qiáng)度的裝置9用于治療方法的第二階段。
應(yīng)當(dāng)說明，作為控制X射線(將發(fā)散輻射聚焦，將發(fā)散輻射形成準(zhǔn)平行束，將準(zhǔn)平行束聚焦等)裝置的X射線透鏡表現(xiàn)為傳輸輻射的曲面通道的組件(package)，所述輻射經(jīng)歷多次總的外部反射(例如參見V.A.Arkadiev，A.I.Kolomiitsev，M.A.Kumakhov等人的《具有寬角光闌的寬帶X射線光學(xué)》Uspekhi，fizicheskikh，nauk 1989.157卷第3期PP.529-537.[4]，它描述了這個(gè)類型的第一個(gè)透鏡，美國專利NO.5,744,813(1998.4.28公布)[5]描述了更為現(xiàn)代的透鏡)。如果要將發(fā)散的輻射聚焦，透鏡總體上是桶形的(即朝兩個(gè)面都變窄)，如想要將發(fā)散的輻射轉(zhuǎn)變成準(zhǔn)平行的或?yàn)榱司劢惯@種射線，透鏡是半桶形的(即僅朝一個(gè)面變窄)。術(shù)語“全透鏡”和“半透鏡”廣泛地用來表示所述的這兩種透鏡。
圖1的設(shè)備可能有兩種操作和使用的方案。一種是不移動(dòng)患者身體5，而移動(dòng)X射線光學(xué)系統(tǒng)8(圖1中箭頭10a表示其運(yùn)動(dòng)的方向性)，但保留部件1、2、3和6的相互排列(因而透鏡1和3的焦點(diǎn)重合)；另一種是反過來，X射線光學(xué)系統(tǒng)8不移動(dòng)，患者身體5移動(dòng)(這樣的運(yùn)動(dòng)在圖1中用箭頭10b表示)。
設(shè)備還包括坐標(biāo)傳感器11，它對(duì)X射線光學(xué)系統(tǒng)8和患者身體5的移動(dòng)起反應(yīng)，并連接到用于患者身體和X射線光學(xué)系統(tǒng)相對(duì)定位的裝置10，必須調(diào)節(jié)傳感器11以便其輸出信號(hào)相對(duì)所選的參考點(diǎn)對(duì)應(yīng)于該現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果涉及的點(diǎn)的坐標(biāo)。
在圖1所示的具體實(shí)例中，X射線透鏡2、3的公共焦點(diǎn)4(這兩個(gè)透鏡的光軸交于所述焦點(diǎn))正是所述現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)。
在另一種情況下，在輻射集中的區(qū)域較為寬大時(shí)，這樣的點(diǎn)是兩條光軸(即是用于集中輻射的裝置的光軸或有條件地取為光軸，例如準(zhǔn)直器中心通道的軸和傳送次級(jí)輻射到探測(cè)器的裝置的光軸)的交點(diǎn)。用于患者身體和X射線光學(xué)系統(tǒng)相對(duì)定位的裝置10應(yīng)能在患者身體所關(guān)注的部分(包括(或假設(shè)性地包括)惡性腫瘤)的范圍內(nèi)尋找所述的點(diǎn)。
輻射集中的區(qū)域表示與集中輻射所用裝置相比或大或小的區(qū)域，并且所述區(qū)域圍繞所述現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)(在實(shí)施放射治療方法的第二階段，此集中區(qū)域也圍繞著輻射集中裝置的光軸和將產(chǎn)生的次級(jí)輻射傳送到探測(cè)器裝置的光軸相交的點(diǎn)，但在此階段不進(jìn)行測(cè)量)。在圖1所示的情況下，集中區(qū)域的尺寸是最小的。
傳感器11的輸出訊號(hào)和探測(cè)器6的輸出訊號(hào)傳送到進(jìn)行數(shù)據(jù)處理和成象的裝置12的輸入端。如上所述，此情況的焦點(diǎn)4表示現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)，且事實(shí)上X射線源1的輻射被集中在此點(diǎn)的周圍(對(duì)于X射線透鏡2的聚焦區(qū)域的有限尺寸而言)。用于數(shù)據(jù)處理和成象的裝置12提供了患者身體5生物組織的基質(zhì)密度分布的圖像，并進(jìn)行形成于屏幕上的二維或三維圖像的一種或其它計(jì)算(參見例如，E.Lapshin.《IBM個(gè)人電腦圖示法》莫斯科“沙龍”1995[6])。在最簡(jiǎn)單的情況下，例如，當(dāng)掃描(移動(dòng)含現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)4的X射線集中區(qū)域)是在患者身體5的任何一個(gè)截面上進(jìn)行的時(shí)，在帶有長余輝(afterflow)的裝置12屏幕上能隨掃描同時(shí)獲得掃描圖像。也可貯存一定量測(cè)量結(jié)果和接著進(jìn)行的周期性掃描圖象等。數(shù)字設(shè)備的容量使得有可能形成在其它范圍體積(包括惡性腫瘤)中掃描形成的任何平面截面(而不僅是所關(guān)注的那個(gè)截面)上密度分布的圖像。為此，只要從所得的結(jié)果(一套密度值和相應(yīng)于該密度值的坐標(biāo)值)選出與該體積(包括所需的對(duì)應(yīng)于患者身體所關(guān)注的截面)的結(jié)果，來形成與置于該截面上坐標(biāo)軸相關(guān)的二維圖像。這種類型所需的轉(zhuǎn)換是利用類似于文獻(xiàn)[6]中所敘述的已知的方法用程序設(shè)計(jì)器來完成的。
為了識(shí)別有關(guān)惡性腫瘤所形成圖象的結(jié)構(gòu)要素，用數(shù)字形式統(tǒng)計(jì)地貯存的圖像掃描模式來代替掃描過程中實(shí)時(shí)圖象分析模式更為適當(dāng)。
本發(fā)明的作用原理起源于如下事實(shí)散射的次級(jí)康普頓輻射強(qiáng)度(形成此輻射的量子幾率)，在所有其它情況(特別是作用在物質(zhì)上初始X射線的給定強(qiáng)度)相同時(shí)，正比于的物質(zhì)密度(參見如J，Jackson《經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)》“Mir”1965[7])與已知的方法和設(shè)備相比本發(fā)明的一個(gè)主要特征是利用次級(jí)康普頓散射輻射的量子作為提供信息的量子，當(dāng)它們相互干涉時(shí)。
如前提及，在醫(yī)學(xué)用途中的一個(gè)重要優(yōu)點(diǎn)，是能以較小的輻射劑量輻照生物組織得到可接受的準(zhǔn)確度。
為估計(jì)可能的裨益，我們將本發(fā)明與X射線計(jì)算機(jī)斷層掃描術(shù)進(jìn)行比較，后者是對(duì)人體組織與器官的不可見內(nèi)部結(jié)構(gòu)形成圖象的最準(zhǔn)確的現(xiàn)代方法。
讓我們進(jìn)行下列假設(shè)光子能量E＝50keV，X射線集中照射區(qū)域是50mm深，尺寸為1mm×1mm×1mm(這樣的值例如對(duì)乳腺攝影檢查中的準(zhǔn)確度和觀察條件是有代表性的)，探測(cè)器探測(cè)到發(fā)生在5cm深度位置的次級(jí)輻射的5％(這個(gè)假設(shè)意味著在次級(jí)輻射到達(dá)所述的將輻射傳送到探測(cè)器的裝置輸入端之前，在患者體內(nèi)已通過5cm，因此將次級(jí)輻射傳送到探測(cè)器的透鏡或準(zhǔn)直器的俘獲角是0.05×4πsr)?？紤]到患者體內(nèi)光子吸收的線性系數(shù)接近于水的系數(shù)(對(duì)于能量為E＝50keV，此系數(shù)為2×10-11/cm左右)，當(dāng)穿透到5cm深度時(shí)，初始輻射束的強(qiáng)度減少至exp(2×10-1×5)＝e≈2.71分之一。從患者身體發(fā)射出的次級(jí)輻射強(qiáng)度(其光子強(qiáng)度非常接近于50kev)也減少至e≈2.71分之一。所以，由于在患者體內(nèi)的輻射吸收，總的強(qiáng)度減少至e×e＝7.3分之一。我們且低估所得的裨益，僅考慮次級(jí)輻射的康普頓因素。在深度Δχ處次級(jí)康普頓輻射的量子形成幾率為ω＝σK×Ne×Δχ，這里σK＝6.55×10-25cm2是次級(jí)康普頓散射截面，Ne＝3×10231/cm3是水中的電子密度。所以在Δχ＝1mm＝10-1cm情況下，幾率ω＝6.55×10-25×3×1023×10-1≈2×10-2，換句話說，在長度Δχ＝1mm處，形成1個(gè)次級(jí)光子平均需要1/(2×10-2)＝50個(gè)初始輻射的光子。
取密度(即測(cè)定次級(jí)光子的數(shù)量)的估計(jì)誤差為1％的數(shù)量級(jí)。相對(duì)誤差均方根值的隨機(jī)性等于δ＝1/(N)1/2，這里N是記錄光子的數(shù)量，N＝10000對(duì)應(yīng)于δ＝0.01。
這樣現(xiàn)在有可能為Nχ建立一個(gè)簡(jiǎn)單的方程，Nχ是穿透到5cm深度，在這個(gè)深度形成一個(gè)次級(jí)康普頓輻射光子所需的初始光子數(shù)目。所述輻射則穿過5cm，因此N＝10000個(gè)光子達(dá)到探測(cè)器Nχe-2×5×10-2×2×10-2＝104這里系數(shù)5×10-2意思是僅5％＝10-2個(gè)光子到達(dá)探測(cè)器，且是形成次級(jí)光子總量中的固定值。
如果光子通量等于2.8×10101/cm2，則50keV能量的光子形成的輻照劑量等于1倫琴(見光子能量、其數(shù)量和劑量之間關(guān)系的表格數(shù)據(jù)，例如，《醫(yī)學(xué)中圖像目測(cè)法的物理學(xué)》由S.Webb.M所編“Mir”1991[8])。當(dāng)進(jìn)入患者體內(nèi)位置的初始X射線束的截面等于1cm2，則7.3×1071/cm2通量的射線在患者體內(nèi)形成的輻照劑量等于2.6×10-3倫琴。
對(duì)傳統(tǒng)的X射線CT，例如用于骨質(zhì)疏松檢查時(shí)，輻照劑量通常等于100/300毫倫琴(V.I.Mazurov，E.G.Zottkin《骨質(zhì)疏松癥的診斷和治療的有關(guān)問題》Saint-Petersburg，IKF“Folinat”1998.P47[9])，即大100倍如果利用幾個(gè)源進(jìn)行輻照，則劑量可能會(huì)額外地減少到幾分之一，因?yàn)閄射線束按不同的路徑到達(dá)集中照射區(qū)域，在患者體內(nèi)不會(huì)累積。
所以，使用數(shù)個(gè)間隔的X射線源、探測(cè)器和相應(yīng)數(shù)目的裝置(透鏡、半透鏡、準(zhǔn)直器)用于集中輻射和將次級(jí)康普頓輻射傳送到探測(cè)器，這幾種本發(fā)明方法和設(shè)備的實(shí)施方案是最有效的。一方面，可得到更有效的輻射集中(只有使用如圖1的X射線透鏡，在單個(gè)輻射集中裝置的情況下才能獲得所述的有效集中)并增加探測(cè)器輸出的訊噪比關(guān)系。另一方面，有可能分散患者身體某部分受照的影響，并避免不要檢查的身體部分或器官的過量照射。使用幾個(gè)探測(cè)器簡(jiǎn)單平均(或在數(shù)據(jù)處理和成象裝置12中，對(duì)不同探測(cè)器輸出訊號(hào)進(jìn)行更復(fù)雜處理，例如“高度”平均或在互相靠近的點(diǎn)對(duì)密度相關(guān)的處理)有可能在其它條件相同的情況下使用較低功率的X射線源而無精度的損失。此外，其它因素的影響降低了精度，減小了平均值(這些因素例如是在通向密度所涉及的不同點(diǎn)的路徑上各個(gè)源X射線的有差別的輻射吸收，還有從該點(diǎn)到傳送次級(jí)康普頓輻射探測(cè)器裝置的輸入端的路徑上次級(jí)輻射的吸收)。
本發(fā)明方法和設(shè)備的在以下圖2-圖11中給出。
技術(shù)實(shí)施上最簡(jiǎn)單的方案表示于圖2和圖3。
在圖2中，使用準(zhǔn)點(diǎn)狀X射線源1和帶一些通道的準(zhǔn)直器13，為了把輻射集中到區(qū)域16，所述通道沿著輻射傳播方向發(fā)散(擴(kuò)大)。在X射線源1和準(zhǔn)直器13之間放置一帶孔的柵屏14，用于將輻射傳輸?shù)綔?zhǔn)直器13的輸入端，并防止射線直接(繞過準(zhǔn)直器)照射在受照體上。利用帶通道的準(zhǔn)直器15把次級(jí)輻射傳送到探測(cè)器6，所述通道沿輻射傳播方向(即朝探測(cè)器6的方向)會(huì)聚(變窄)，所述的準(zhǔn)直器在其傳感表面可有一個(gè)焦點(diǎn)。帶窄的入口小孔的半導(dǎo)體探測(cè)器可用作探測(cè)器6。
在圖3中，準(zhǔn)直器定向與圖2所示恰好相反。使用擴(kuò)展的X射線源17足以完全利用準(zhǔn)直器18的入口小孔，該準(zhǔn)直器將輻射集中照射于區(qū)域16。由于同樣的原因，使用足夠?qū)捜肟谛】椎奶綔y(cè)器20(如閃爍探測(cè)器)。
在圖4中，用于集中準(zhǔn)點(diǎn)狀源1輻射的裝置和傳送次級(jí)輻射的裝置相應(yīng)地是X射線半透鏡21和22。半透鏡22將散射的次級(jí)輻射聚焦到探測(cè)器6上。
在圖5中，用于集中準(zhǔn)點(diǎn)狀源1輻射的裝置和傳送次級(jí)輻射的裝置相應(yīng)地是X射線半透鏡21和23。半透鏡23將散射的次級(jí)輻射轉(zhuǎn)變成準(zhǔn)平行輻射，并使其射向有寬入口小孔的探測(cè)器20。
圖6所示的是一種聯(lián)合方案用于集中準(zhǔn)點(diǎn)狀源1的輻射的裝置是X射線半透鏡21，它將平行射線束投射到區(qū)域16，而將次級(jí)康普頓輻射傳送到探測(cè)器6的裝置是“全”X射線透鏡3。
圖7和圖8所示的是其它聯(lián)合的方案，其中將次級(jí)康普頓輻射傳送到探測(cè)器的裝置是準(zhǔn)直器。圖7中準(zhǔn)直器19有通道，該通道朝著探測(cè)器6加寬，該探測(cè)器6有寬的入口小孔。圖8恰好相反，準(zhǔn)直器15也有通道，但朝著探測(cè)器6變窄，該探測(cè)器6有窄的入口小孔。
圖9所示的是從準(zhǔn)確度和分辨力觀點(diǎn)來看最適合的方案，其集中準(zhǔn)點(diǎn)狀源1輻射的裝置和傳送次級(jí)輻射到探測(cè)器6的裝置都相應(yīng)地是“全”透鏡2和3(可與圖1中的進(jìn)行比較)。
圖10和圖11所示的是另兩個(gè)聯(lián)合的方案?！叭盭射線透鏡2用作集中準(zhǔn)點(diǎn)狀源1輻射的裝置是這兩個(gè)方案的特征。
圖10使用準(zhǔn)直器15，作為將次級(jí)輻射傳送到帶窄的小孔的探測(cè)器6的裝置，該準(zhǔn)直器朝著探測(cè)器變窄。
圖11使用準(zhǔn)直器19，作為將次級(jí)康普頓輻射傳送到帶寬小孔的探測(cè)器20，該準(zhǔn)直器朝著探測(cè)器變寬。
在所有體現(xiàn)X射線光學(xué)系統(tǒng)8的部件相互排列的設(shè)備的具體實(shí)例中，必須避免X射線源(1，17)的輻射(如如上所述由集中區(qū)域發(fā)出的帶有所檢查生物組織的密度信息的次級(jí)輻射那樣)直接投射到探測(cè)器(6，20)的輸入端上，也必須避免通過患者身體(5)后投射到探測(cè)器(6，20)的輸入端上。為此目的，探測(cè)器(和傳送次級(jí)輻射到該探測(cè)器的裝置)均不位于將X射線源輻射集中在集中區(qū)域的裝置的光軸的延伸線上，這些裝置形成X射線束相交的區(qū)域。
本發(fā)明測(cè)定惡性腫瘤位置的方法和實(shí)行所述方法的設(shè)備，其最終結(jié)果是確定點(diǎn)座標(biāo)的組合和相應(yīng)點(diǎn)的生物組織密度(例如通過在數(shù)據(jù)處理和成像裝置中儲(chǔ)存相應(yīng)相應(yīng)的數(shù)字代碼組)，用來識(shí)別是否屬于惡性腫瘤。例如，可用已知方法[3]通過把按本方法得出的圖象與先前的診斷比較來進(jìn)行此識(shí)別。因此一個(gè)執(zhí)行此方法的操作者能利用傳統(tǒng)計(jì)算機(jī)技術(shù)指示用的裝置例如“鼠標(biāo)”，在數(shù)據(jù)處理和成象的裝置屏幕上標(biāo)記已識(shí)別的結(jié)構(gòu)元素的圖象。
如果決定進(jìn)行惡性腫瘤的X射線攝像，在進(jìn)一步使用此設(shè)備前，要建立一套X射線劑量的輻照方案，這些劑量應(yīng)傳送到由固定的一套坐標(biāo)點(diǎn)所代表的惡性腫瘤的不同部位?？墒褂美缥墨I(xiàn)[1]中由惡性腫瘤侵入的器官的特性和其它因素描述的程序來形成輻照方案。
利用與集中X射線相同的裝置(透鏡2，21，準(zhǔn)直器13，18)掃描惡性腫瘤所占有的區(qū)域來實(shí)施此輻照方案，如同在執(zhí)行治療方法的第一階段，即測(cè)定惡性腫瘤位置時(shí)一樣。因此，對(duì)每一個(gè)輻射集中區(qū)域分立的位置開啟用相對(duì)控制X射線源輻射強(qiáng)度的裝置9控制的X射線源，開啟的時(shí)間正比于所需劑量，使其強(qiáng)度增加(例如增加X射線管的陽極電流)到足以輻射殺傷惡性腫瘤組織。在特殊情況下，如惡性腫瘤很小，可在X射線集中的區(qū)域的單一位置上進(jìn)行輻照，即不掃描。使用全透鏡集中照射進(jìn)行微小腫瘤(例如眼部)的放射治療是可能的。
為了防止探測(cè)器可能的擊穿，在X射線源具有高強(qiáng)度時(shí)，可關(guān)閉探測(cè)器或者對(duì)其進(jìn)行機(jī)械屏蔽(圖中未示所述的裝置)。
在惡性腫瘤的定位(放療第一階段)和實(shí)施輻照方案(第二階段)這兩個(gè)階段使用同樣的輻射集中裝置，并結(jié)合掌握這兩個(gè)階段的時(shí)間間隔，可使輻射束“聚焦”的誤差最小。進(jìn)行輻射治療是在與測(cè)定惡性腫瘤階段同樣的輻射集中區(qū)域的位置上進(jìn)行的，并且這兩個(gè)階段X射線光學(xué)系統(tǒng)相對(duì)于患者身體的位置也一樣，即是固定在識(shí)別關(guān)于惡性腫瘤結(jié)構(gòu)元素圖象時(shí)的位置。可以利用更好的相對(duì)定位的裝置(如文獻(xiàn)[2]所述)來增加將X射線光學(xué)系統(tǒng)相對(duì)于患者身體(對(duì)應(yīng)于識(shí)別時(shí)確定的座標(biāo))進(jìn)行重復(fù)定位的準(zhǔn)確度。
本發(fā)明的方法和設(shè)備的各具體實(shí)施方案取決于采用X射線透鏡和半透鏡來集中和傳送輻射這種有效裝置的可能性和所需的分辨率。所需的分辨率還會(huì)影響透鏡和半透鏡參數(shù)(如焦斑的尺寸、聚焦區(qū)域朝透鏡光軸延伸的范圍等等)的選擇。因此應(yīng)考慮到使用“全”透鏡可實(shí)現(xiàn)高分辨率(毫米量級(jí)和更大的部件)，卻會(huì)延長足以掃描(包括惡性腫瘤)區(qū)域的時(shí)間。也要考慮其它條件如適當(dāng)功率、尺寸等的X射線源是否可行。
由于本發(fā)明方法和設(shè)備可有許多實(shí)施方案，這就提供了各種可能性能滿足所需的具體要求。
工業(yè)的實(shí)用性本發(fā)明測(cè)定惡性腫瘤位置的方法和腫瘤的放射治療方法以及實(shí)行所述方法的設(shè)備可以用于診斷當(dāng)要求有關(guān)惡性腫瘤位置、形式和尺寸等完善的數(shù)據(jù)時(shí)，如果先已作出相關(guān)的決定或在獲得所述完善數(shù)據(jù)之后作出相關(guān)的決定，乃可依靠射線的作用進(jìn)行治療。
信息來源1、《惡性腫瘤的放射治療，醫(yī)生指南》E.S.Kiseleva教授編輯，莫斯科、“醫(yī)學(xué)”1996；2、美國專利號(hào)5983424，1999.11.16出版；3、美國專利號(hào)5207223，1993.5.4出版；4、V.A.Arkadiev，A.I.Kolomiitsev，M.A.Kumakhov等人《帶有寬角小孔的寬帶X射線光學(xué)》1989年157卷第3期；5、美國專利號(hào)5744813，1998.4.28出版；6、E.Lapshin，《IBM個(gè)人電腦用圖象法》莫斯科“沙龍”1995；7、G.Jackson，《經(jīng)典電動(dòng)力學(xué)》莫斯科“Mir”1965；8、《醫(yī)學(xué)中圖像目視法的物理學(xué)》S.Webb編輯，莫斯科“Mir”1991；9、《骨質(zhì)疏松癥的診斷和治療的典型問題》IKF，“Foliant”1998；
權(quán)利要求
1.使用X射線束放射治療惡性腫瘤的方法，該方法包括兩個(gè)階段在其第一階段，根據(jù)一套現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)的空間坐標(biāo)，和相應(yīng)于所述坐標(biāo)的患者身體的生物組織的密度值數(shù)據(jù)，形成患者部分身體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的圖象，該內(nèi)部結(jié)構(gòu)包括惡性腫瘤，和圍繞著該惡性腫瘤的器官及組織，利用先前診斷的結(jié)果識(shí)別有關(guān)惡性腫瘤的結(jié)構(gòu)要素的圖象，形成一套X射線劑量的輻照方案，這些劑量應(yīng)傳遞到用固定的一套點(diǎn)坐標(biāo)表示的惡性腫瘤的不同部位，然后開始第二階段，此時(shí)執(zhí)行所形成的輻照方案，其特征在于在第一階段為得到關(guān)于患者身體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)，將X射線集中到帶有現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的位于患者體內(nèi)的點(diǎn)，包括惡性腫瘤，的區(qū)域(16)中，將從所述區(qū)域中產(chǎn)生的次級(jí)輻射傳送到一個(gè)或多個(gè)探測(cè)器(6，20)，通過相互移動(dòng)輻射集中的區(qū)域和患者身體掃描患者身體，包括惡性腫瘤，的部分，根據(jù)利用一個(gè)或多個(gè)探測(cè)器得到的并與所述X射線集中區(qū)域的點(diǎn)的坐標(biāo)同步確定的次級(jí)輻射的強(qiáng)度值，來確定所述點(diǎn)處生物組織的密度，所述點(diǎn)是現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)，使用作為生物組織密度值的定量系數(shù)和相應(yīng)于所述系數(shù)的坐標(biāo)值形成患者身體一部分，包括惡性腫瘤，中生物組織的密度分布的圖象，在第二階段，以第一階段中同樣方法對(duì)惡性腫瘤所占的區(qū)域進(jìn)行掃描，同時(shí)集中照射X射線，使得集中照射的區(qū)域(16)所占的位置對(duì)應(yīng)于惡性腫瘤的部位，該部位由一套在第一階段作為識(shí)別有關(guān)惡性腫瘤結(jié)構(gòu)要素圖象的結(jié)果而固定的點(diǎn)坐標(biāo)來表示，與第一階段相比提高X射線強(qiáng)度并控制輻照時(shí)間來實(shí)施第一階段形成的輻照方案。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于利用一個(gè)或多個(gè)準(zhǔn)直器(13，18)使用相應(yīng)數(shù)目的相互間隔的X射線源(1，17)將X射線集中在含現(xiàn)時(shí)測(cè)量所涉及的并位于患者體內(nèi)的點(diǎn)，包括惡性腫瘤，的區(qū)域(16)中，用一個(gè)或多個(gè)準(zhǔn)直器(15，19)將產(chǎn)生的次級(jí)輻射傳送到一個(gè)或多個(gè)探測(cè)器，所有的準(zhǔn)直器的設(shè)置方向應(yīng)使它們的中心通道的軸線交于所述現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于利用一個(gè)或多個(gè)X射線半透鏡(21)將X射線集中在含現(xiàn)時(shí)測(cè)量所涉及的并位于患者體內(nèi)的點(diǎn)，包括惡性腫瘤，的區(qū)域(16)中，該半透鏡將相應(yīng)數(shù)目相互隔開的X射線源(1)發(fā)散的輻射轉(zhuǎn)變?yōu)闇?zhǔn)平行輻射，用一個(gè)或多個(gè)X射線半透鏡(22，23)將產(chǎn)生的次級(jí)輻射傳送到一個(gè)或多個(gè)探測(cè)器，該半透鏡將該輻射聚焦在探測(cè)器(6，20)上或形成準(zhǔn)平行輻射，所有的X射線半透鏡設(shè)置的方向應(yīng)使它們的光軸交于所述現(xiàn)時(shí)的測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于利用一個(gè)或多個(gè)X射線半透鏡(21)將X射線集中在含現(xiàn)時(shí)測(cè)量所涉及的并位于患者體內(nèi)的點(diǎn)，包括惡性腫瘤，的區(qū)域(16)中，該半透鏡將相應(yīng)數(shù)目相互隔開的X射線源(1)發(fā)散的輻射轉(zhuǎn)變?yōu)闇?zhǔn)平行輻射，用一個(gè)或多個(gè)X射線透鏡(3)將產(chǎn)生的次級(jí)輻射傳送到一個(gè)或多個(gè)探測(cè)器，該透鏡將該輻射聚焦到探測(cè)器(6)上，所有的X射線半透鏡和透鏡設(shè)置的方向應(yīng)使它們的光軸交于所述現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于用數(shù)個(gè)X射線半透鏡(21)將X射線集中在含現(xiàn)時(shí)測(cè)量所涉及的并位于患者體內(nèi)的點(diǎn)，包括惡性腫瘤，的區(qū)域(16)中，該半透鏡將相應(yīng)數(shù)目相互隔開的X射線源發(fā)散的輻射轉(zhuǎn)變?yōu)闇?zhǔn)平行輻射，利用一個(gè)或多個(gè)準(zhǔn)直器(19，15)將產(chǎn)生的次級(jí)輻射傳送到一個(gè)或多個(gè)探測(cè)器上，所有的X射線半透鏡和準(zhǔn)直器設(shè)置的方向應(yīng)使所有X射線半透鏡的光軸和所有準(zhǔn)直器的中心通道交于所述現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于利用一個(gè)或多個(gè)相互間隔的X射線源(1)和相應(yīng)數(shù)目的X射線透鏡(3)將X射線集中在含現(xiàn)時(shí)測(cè)量所涉及的并位于患者體內(nèi)的點(diǎn)，包括惡性腫瘤，的區(qū)域(4)中，這些透鏡把每個(gè)X射線源發(fā)散的X射線聚焦到所述現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)，利用X射線透鏡(3)將產(chǎn)生的次級(jí)輻射傳送到一個(gè)或多個(gè)探測(cè)器(6)上，該透鏡將所述輻射聚焦到探測(cè)器上并在所述點(diǎn)有第二個(gè)焦點(diǎn)，
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于用一個(gè)或多個(gè)相互隔開的X射線源(1)和相應(yīng)數(shù)目的X射線透鏡(2)將X射線集中在含現(xiàn)時(shí)測(cè)量所涉及的并位于患者體內(nèi)的點(diǎn)，包括惡性腫瘤，的區(qū)域(16)中，這些透鏡把每個(gè)X射線源發(fā)散的X射線聚焦到所述現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)，用準(zhǔn)直器(15，19)把產(chǎn)生的次級(jí)輻射傳送到一個(gè)或多個(gè)探測(cè)器(6，20)上，準(zhǔn)直器的設(shè)置方向務(wù)使它們的中心通道的光軸交于所述的點(diǎn)。
8.一種用X射線束測(cè)定惡性腫瘤位置的方法，其特征在于根據(jù)現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)的空間坐標(biāo)組的信息和相應(yīng)于該坐標(biāo)的生物組織的密度值形成患者身體一部分的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，包括惡性腫瘤與圍繞所述腫瘤的器官和組織，的圖象，根據(jù)先前的診斷識(shí)別與惡性腫瘤相關(guān)的結(jié)構(gòu)要素的圖象，為了得到關(guān)于患者身體該部分的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的信息，將X射線集中在含現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的并位于患者體內(nèi)的點(diǎn)，包括惡性腫瘤，的區(qū)域中，將所述區(qū)域發(fā)出的次級(jí)輻射傳送到一個(gè)或多個(gè)探測(cè)器，通過相對(duì)移動(dòng)輻射集中區(qū)域和患者身體對(duì)患者身體該部分，包括惡性腫瘤，進(jìn)行掃描，根據(jù)利用一個(gè)或多個(gè)探測(cè)器得到的并同時(shí)用現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果涉及的X射線集中區(qū)域的點(diǎn)的坐標(biāo)限定的次級(jí)輻射的強(qiáng)度值，確定該點(diǎn)生物組織的密度，用以生物組織密度值表示的定量數(shù)值和相應(yīng)于所述數(shù)值的坐標(biāo)值，形成患者身體該部分，包括惡性腫瘤，中生物組織密度分布的圖象，然后，把識(shí)別為惡性腫瘤的所述點(diǎn)的坐標(biāo)和對(duì)應(yīng)于所述點(diǎn)的生物組織的密度的組合固定下來。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于用一個(gè)或多個(gè)準(zhǔn)直器(13，18)使用相應(yīng)數(shù)目的相互隔開的X射線源(1，17)將X射線集中在含現(xiàn)時(shí)測(cè)量所涉及的并位于患者身體(5)內(nèi)的點(diǎn)，包括惡性腫瘤，的區(qū)域(16)中，將產(chǎn)生的次級(jí)輻射傳送到一個(gè)或多個(gè)探測(cè)器也是利用一個(gè)或多個(gè)準(zhǔn)直器(15，19)來實(shí)現(xiàn)的，所有的準(zhǔn)直器的設(shè)置方向應(yīng)使它們的中心通道的軸線交于所述現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)。
10.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于用一個(gè)或多個(gè)X射線半透鏡(21)將X射線集中在含現(xiàn)時(shí)測(cè)量所涉及的并位于患者體內(nèi)的點(diǎn)，包括惡性腫瘤，的區(qū)域(16)中，該半透鏡把相應(yīng)數(shù)目相互隔開的X射線源的發(fā)散輻射轉(zhuǎn)變成準(zhǔn)平行輻射，用一個(gè)或多個(gè)X射線半透鏡(22)把產(chǎn)生的次級(jí)輻射傳送到一個(gè)或多個(gè)探測(cè)器，該半透鏡把所述輻射聚焦到探測(cè)器(6，20)上或轉(zhuǎn)變成準(zhǔn)平行輻射，所有的X射線半透鏡的設(shè)置方向應(yīng)使它們的光軸交于所述現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)。
11.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于用一個(gè)或多個(gè)X射線半透鏡(21)將X射線集中在含現(xiàn)時(shí)測(cè)量所涉及的并位于患者身體(5)內(nèi)的點(diǎn)，包括惡性腫瘤，的區(qū)域(16)中，該半透鏡把相應(yīng)數(shù)目相互隔開的X射線源(1)發(fā)散的輻射轉(zhuǎn)變成準(zhǔn)平行輻射，用一個(gè)或多個(gè)X射線透鏡(22)將產(chǎn)生的次級(jí)輻射傳送到一個(gè)或多個(gè)探測(cè)器(6)上，該透鏡把所述輻射聚焦到探測(cè)器上。所有的X射線半透鏡和透鏡的設(shè)置方向應(yīng)使它們的光軸交于所述現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)。
12.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于用數(shù)個(gè)X射線半透鏡(21)將X射線集中在含現(xiàn)時(shí)測(cè)量所涉及的并位于患者體內(nèi)的點(diǎn)，包括惡性腫瘤，的區(qū)域(16)中，該半透鏡把相應(yīng)數(shù)目相互隔開的X射線源(1)發(fā)散的輻射轉(zhuǎn)變成準(zhǔn)平行輻射，用一個(gè)或多個(gè)準(zhǔn)直器(15，19)將產(chǎn)生的次級(jí)輻射傳送到一個(gè)或多個(gè)探測(cè)器(6，20)上，X射線半透鏡和準(zhǔn)直器的設(shè)置方向應(yīng)使所有X射線半透鏡的光軸和所有準(zhǔn)直器的中心通道交于所述現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)。
13.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于用一個(gè)或多個(gè)相互隔開的X射線源(1)和相應(yīng)數(shù)目的X射線透鏡(2)將X射線集中在含現(xiàn)時(shí)測(cè)量所涉及的并位于患者體內(nèi)的點(diǎn)，包括惡性腫瘤，的區(qū)域(16)中，該透鏡把每個(gè)X射線源發(fā)散的X射線聚焦于所述現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)(4)，用X射線透鏡(3)將產(chǎn)生的次級(jí)輻射傳送到一個(gè)或多個(gè)探測(cè)器(6)上，該透鏡將所述輻射聚焦到探測(cè)器并在所述點(diǎn)上有第二個(gè)焦點(diǎn)。
14.如權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于用一個(gè)或多個(gè)相互隔開的X射線源(1)和相應(yīng)數(shù)目的X射線透鏡(2)將X射線集中在含現(xiàn)時(shí)測(cè)量所涉及的并位于患者體內(nèi)的點(diǎn)，包括惡性腫瘤，的區(qū)域(16)中，該透鏡把每個(gè)X射線源發(fā)散的X射線聚焦于所述現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)，用準(zhǔn)直器(15，19)將產(chǎn)生的次級(jí)輻射傳送到一個(gè)或多個(gè)探測(cè)器(6，20)上，準(zhǔn)直器的設(shè)置方向應(yīng)使其中心通道的光軸交于所述的點(diǎn)。
15.一種利用X射線束測(cè)定惡性腫瘤位置及其放射治療的設(shè)備，它包括X射線光學(xué)系統(tǒng)(8)，用于患者身體和X射線光學(xué)系統(tǒng)相對(duì)定位的設(shè)備(10)，用于數(shù)據(jù)處理和成象的設(shè)備(12)，所述X射線光學(xué)系統(tǒng)(8)包括一個(gè)或多個(gè)X射線源(1)和用于將其輻射集中的裝置(2)和一個(gè)或多個(gè)探測(cè)器(6)，該探測(cè)器的輸出端連接到數(shù)據(jù)處理和成象的裝置(12)上，作為X射線光學(xué)系統(tǒng)(8)一部分的X射線源可改變其輻射強(qiáng)度，所述X射線光學(xué)系統(tǒng)包括X射線源(1)的輻射強(qiáng)度聯(lián)合控制裝置(9)，用于集中這些X射線源輻射的裝置(2)的制造和位置使其可以將所有X射線源的輻射集中到包含所述現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的并位于患者身體(5)內(nèi)部的點(diǎn)，包括惡性腫瘤，的區(qū)域中，X射線光學(xué)系統(tǒng)(8)還包括一個(gè)或多個(gè)裝置(3)，用于將輻射集中區(qū)所產(chǎn)生的次級(jí)輻射傳送到探測(cè)器(6)，所述探測(cè)器與所述裝置的輸出端相連，并對(duì)所述次級(jí)輻射靈敏，用于測(cè)定所述現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及并位于患者身體(5)內(nèi)部的點(diǎn)，包括惡性腫瘤，的坐標(biāo)，并與患者身體和X射線光系系統(tǒng)相對(duì)定位的裝置(10)相連的傳感器(11)，其輸出端連接到數(shù)據(jù)處理和成象裝置(12)上，所述的裝置能形成組織密度分布并將其成象，該組織密度分布是利用患者身體和X射線光學(xué)系統(tǒng)相對(duì)定位的裝置(10)用X射線源的輻射集中區(qū)掃描患者身體(5)，包括惡性腫瘤，的部分得出的。
16.如權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其特征在于X射線光學(xué)系統(tǒng)包括數(shù)個(gè)X射線源(1，17)，用于將所述X射線源的輻射集中到含有現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)的區(qū)域(16)的每個(gè)裝置，以及把在所述區(qū)域產(chǎn)生的次級(jí)輻射傳送到探測(cè)器(6，20)的每個(gè)裝置是準(zhǔn)直器(13，15，18，19)，其通道指向X射線源集中輻射的區(qū)域，所有的準(zhǔn)直器的中心通道的光軸都交于所述現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)。
17.如權(quán)利要求16所述的設(shè)備，其特征在于作為X射線光學(xué)系統(tǒng)一部分的X射線源(1)是準(zhǔn)點(diǎn)狀的，準(zhǔn)直器(13)有聚焦于所述X-射線源的通道，帶孔的屏柵(14)置于每一個(gè)X射線源的輸出端和相應(yīng)準(zhǔn)直器的輸入端之間。
18.根據(jù)權(quán)利要求16所述的的設(shè)備，其特征在于作為X射線光學(xué)系統(tǒng)的一部分的X射線源(17)是擴(kuò)展的，準(zhǔn)直器(18)的通道朝著X射線源擴(kuò)大。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其特征在于作為X射線光學(xué)系統(tǒng)的一部分的X射線源(1)是準(zhǔn)點(diǎn)狀的，用于把X射線集中在含現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)的區(qū)域的每個(gè)裝置是X射線半透鏡(21)，該半透鏡把相應(yīng)X射線源發(fā)散的輻射轉(zhuǎn)變成準(zhǔn)平行輻射，用于把產(chǎn)生的次級(jí)輻射傳送到探測(cè)器的每個(gè)裝置是用于把該輻射聚焦到探測(cè)器(6)的X射線半透鏡(22)，所有X射線半透鏡的光軸交于所述現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)。
20.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其特征在于作為X射線光學(xué)系統(tǒng)的一部分的X射線源(1)是準(zhǔn)點(diǎn)狀的，用于把X射線集中于含有現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)的區(qū)域中的每一個(gè)裝置均是X射線半透鏡(21)，該半透鏡把相應(yīng)X射線源發(fā)散的輻射轉(zhuǎn)變成準(zhǔn)平行輻射，用于把產(chǎn)生的次級(jí)輻射傳送到探測(cè)器(20)的每一個(gè)裝置均是X射線半透鏡(23)，它形成準(zhǔn)平行輻射并在X射線集中的區(qū)域(16)中有一個(gè)焦點(diǎn)，所有的X射線半透鏡的光軸交于所述現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)。
21.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其特征在于作為X射線光學(xué)系統(tǒng)的一部分的X射線源(1)是準(zhǔn)點(diǎn)狀的，用于把X射線集中于含有現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)的區(qū)域(16)中的每一個(gè)裝置均是X射線半透鏡(21)，它把相應(yīng)X射線源發(fā)散的輻射轉(zhuǎn)變成準(zhǔn)平行輻射，用于把產(chǎn)生的次級(jí)輻射傳送到探測(cè)器(20)的每一個(gè)裝置均是X射線透鏡(3)，它把該輻射聚焦到探測(cè)器(6)，并在X射線集中的區(qū)域有第二個(gè)焦點(diǎn)，所有X射線半透鏡和透鏡的光軸交于所述現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)。
22.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其特征在于作為X射線光學(xué)系統(tǒng)的一部分的X射線源(1)是準(zhǔn)點(diǎn)狀的，用于把X射線集中于含有現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)的區(qū)域中的每一個(gè)裝置均是X射線半透鏡(21)，它把相應(yīng)X射線源發(fā)散的輻射轉(zhuǎn)變成準(zhǔn)平行輻射，用于把次級(jí)輻射傳送到探測(cè)器的每一個(gè)裝置均是帶通道的準(zhǔn)直器(19)，所述通道朝著相應(yīng)的探測(cè)器20發(fā)散，所有的X射線透鏡和半透鏡的光軸以及準(zhǔn)直器的中心通道交于所述現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)。
23.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其特征在于作為X射線光學(xué)系統(tǒng)的一部分的X射線源(1)是準(zhǔn)點(diǎn)狀的，用于把X射線集中于含有現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)的區(qū)域(16)中的每一個(gè)裝置均是X射線半透鏡(21)，它把相應(yīng)X射線源發(fā)散的輻射轉(zhuǎn)變成準(zhǔn)平行輻射，用于把產(chǎn)生的次級(jí)輻射傳送到探測(cè)器的每一個(gè)裝置均是帶通道的準(zhǔn)直器(15)，所述通道朝著相應(yīng)的探測(cè)器(6)會(huì)聚，所有X射線半透鏡的光軸以及準(zhǔn)直器的中心通道交于所述現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)。
24.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其特征在于作為X射線光學(xué)系統(tǒng)的一部分的X射線源(1)是準(zhǔn)點(diǎn)狀的，用于把X射線集中于含有現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)的區(qū)域中的每一個(gè)裝置均是X射線透鏡(2)，它聚焦X射線源發(fā)散的輻射，用于把產(chǎn)生的次級(jí)輻射傳送到探測(cè)器的每一個(gè)裝置均是X射線透鏡(3)，它把該輻射聚焦到相應(yīng)的探測(cè)器(6)上，所有的X射線透鏡的光軸交于所述現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)(4)。
25.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其特征在于作為X射線光學(xué)系統(tǒng)的一部分的X射線源(1)是準(zhǔn)點(diǎn)狀的，用于把X射線集中于含有現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)的區(qū)域中的每一個(gè)裝置均是X射線透鏡(2)，它聚焦X射線源發(fā)散的輻射，用于把產(chǎn)生的次級(jí)輻射傳送到探測(cè)器的每一個(gè)裝置均是帶通道的準(zhǔn)直器(15)，所述通道朝著相應(yīng)的探測(cè)器(6)會(huì)聚，所有的X射線透鏡的光軸和準(zhǔn)直器的中心通道交于所述現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)。
26.根據(jù)權(quán)利要求15所述的設(shè)備，其特征在于作為X射線光學(xué)系統(tǒng)的一部分的X射線源(1)是準(zhǔn)點(diǎn)狀的，用于把X射線集中于含有現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)的區(qū)域(16)中的每一個(gè)裝置均是X射線透鏡(2)，它聚焦X射線源發(fā)散的輻射，用于把產(chǎn)生的次級(jí)輻射傳送到探測(cè)器的每一個(gè)裝置均是帶通道的準(zhǔn)直器(19)，所述通道朝著相應(yīng)的探測(cè)器(20)發(fā)散，所有的X射線透鏡的光軸和準(zhǔn)直器的中心通道交于所述現(xiàn)時(shí)測(cè)量結(jié)果所涉及的點(diǎn)。
27.根據(jù)權(quán)利要求15-26中任何一項(xiàng)所述的設(shè)備，其特征在于所述設(shè)備包括在輻射強(qiáng)度增加時(shí)能關(guān)閉探測(cè)器，或?qū)ζ溥M(jìn)行屏蔽的附加裝置。
全文摘要
在放射治療方法的第一階段中,測(cè)定先前診斷所顯露出的惡性腫瘤的位置,對(duì)患者身體5的部分7包括所述腫瘤進(jìn)行掃描,掃描是通過移動(dòng)由幾個(gè)X射線束交叉形成的輻射集中區(qū)域4來進(jìn)行的。關(guān)于組織密度的信息是利用探測(cè)器6得到的,產(chǎn)生于集中區(qū)域4的次級(jí)輻射被傳送到該探測(cè)器。在第二階段,利用第一階段中同樣的裝置進(jìn)行掃描,即在第一階段中所測(cè)的惡性腫瘤的范圍內(nèi)移動(dòng)輻射集中的區(qū)域,因此,利用控制裝置(9),重新調(diào)整X射線源到增加強(qiáng)度的方式,該強(qiáng)度的射線足以對(duì)惡性腫瘤組織產(chǎn)生殺傷。為了傳送X射線源的輻射到輻射集中區(qū)域和傳送次級(jí)輻射到探測(cè)器,利用準(zhǔn)直器、X射線透鏡2,3和半透鏡,它們與源和探測(cè)器組合成一種X射線光學(xué)系統(tǒng)8。當(dāng)輻射集中區(qū)域在掃描時(shí),作為整體的X射線光學(xué)系統(tǒng)8和患者身體5分別地移動(dòng)(10a,10b)。坐標(biāo)傳感器11和探測(cè)器6的輸出端連接到數(shù)據(jù)處理和成象的裝置12。應(yīng)用關(guān)于生物組織密度信息的所述原理和在兩個(gè)階段中形成X射線束的共同裝置改進(jìn)了測(cè)量準(zhǔn)確度和射線效果,減少了健康組織的輻照劑量。
文檔編號(hào)G01N23/04GK1387449SQ00815327
公開日2002年12月25日 申請(qǐng)日期2000年7月5日 優(yōu)先權(quán)日2000年7月5日
發(fā)明者姆拉丁·阿布比奇羅維奇·庫馬科夫 申請(qǐng)人:姆拉丁·阿布比奇羅維奇·庫馬科夫