光子治疗系统的制作方法

本文提供了涉及治疗疾病的技术，特别是但非排他地，涉及用于用光子辐射治疗处于直立位置的患者的系统和方法。

背景技术：

1、癌症的治疗通常涉及使肿瘤暴露于光子辐射以杀死癌细胞。常规的放疗是在患者处于水平(例如，仰卧或俯卧)位置时递送给患者的，部分原因是治疗计划使用在患者处于水平位置时采集的诊断成像数据。然而，通过治疗处于直立位置的患者，提供了对癌症治疗的改善。参见，例如rahim (2020) “upright radiation therapy – a historicalreflection and opportunities for future applications” frontiers in oncology10: 213，通过援引并入本文。还参见boisbouvier (2022) “upright patientpositioning for pelvic radiotherapy treatments” technical innovations&patientsupport in radiation oncology 24: 124–130。虽然直立放疗在患者舒适度和改善治疗结果方面提供了益处，但用于对处于直立位置的患者进行成像和治疗的技术尚不发达。因此，需要新的直立放疗和成像技术来用于治疗处于直立位置的患者。

技术实现思路

1、因此，本文提供了涉及治疗患有疾病的患者的技术，特别是但非排他地，涉及用于用光子辐射治疗处于直立位置(例如，站立、倾斜、坐立、跪立或栖息(perched))的癌症患者的系统和方法。系统包括患者旋转系统、医学成像系统和射束递送系统。在一些实施方式中，由医学成像系统提供的处于直立位置的患者的医学诊断图像被用于规划使用由射束递送系统生成的光子射束来对处于直立位置的患者进行放射治疗。在一些实施方式中，由医学成像系统提供的处于直立位置的患者的医学诊断图像也被用于在使用由射束递送系统生成的光子射束治疗处于直立位置的患者之前验证患者的位置。在一些实施方式中，由医学成像系统提供的处于直立位置的患者的医学诊断图像被用于在治疗前调节患者的位置。

2、在一些实施方式中，患者旋转系统稳定并支撑处于直立位置的患者，并且医学成像过程和放射治疗过程均使用相同的患者旋转系统来执行，以将患者支撑并摆位在相同位置中。与常规技术相比，对处于直立位置的患者进行成像和/或治疗提供了增加患者舒适度和改善患者稳定性的益处。此外，对于许多适应症(例如，肺癌、乳腺癌)，对处于直立位置的患者进行诊断和/或治疗比对处于水平位置的患者进行常规诊断和/或治疗提供了优势。

3、因此，该技术的实施方式提供了用于光子辐射治疗系统中的光子射束递送系统。例如，在一些实施方式中，光子射束递送系统包括：被配置为产生光子射束(例如，高能光子射束(例如，x射线射束))的光子发生器；准直器，所述准直器定位在所述光子发生器和患者之间；准直器壳体，所述准直器壳体围绕所述准直器定位，其中，使用过盈配合将所述准直器联接至所述准直器壳体；以及定位在准直器和患者之间的多叶准直器；其中，所述光子射束在到达所述患者之前穿过所述准直器和所述多叶准直器。在一些实施方式中，光子发生器包括波导和围绕波导定位的波导屏蔽件。在一些实施方式中，波导屏蔽件联接至导轨，该导轨被配置为允许波导屏蔽件在第一位置和第二位置之间移动，其中波导屏蔽件在第一位置中围绕波导定位，并且波导屏蔽件在第二位置中定位在与波导相距一定距离处。

4、在一些实施方式中，射束递送系统进一步包括：联接至光子发生器的调节环；以及抵接调节环的安装板，其中调节环和安装板被配置为调节光子发生器相对于准直器的定向。在一些实施方式中，调节环和安装板沿着基本上球形的表面接触。

5、在一些实施方式中，射束递送系统包括治疗头壳体(nozzle housing)，该治疗头壳体包括凹部，其中该凹部被尺寸设定并配置为在运行期间防止射束递送系统、患者和光子辐射治疗系统发生碰撞。在一些实施方式中，射束递送系统被配置为在治疗位置和存储位置之间移动。在一些实施方式中，射束递送系统进一步包括遮板，其中当射束递送系统处于治疗位置时，遮板被配置为处于降低位置，并且当射束递送系统处于存储位置时，遮板被配置为处于升高位置。在一些实施方式中，射束递送系统包括被配置为在治疗位置和存储位置之间移动的治疗头(nozzle)。在一些实施方式中，射束递送系统进一步包括遮板，其中当治疗头处于治疗位置时，遮板被配置为处于降低位置，并且当治疗头处于存储位置时，遮板被配置为处于升高位置。

6、在一些实施方式中，多叶准直器被配置为在射束递送系统提供高能光子射束的同时围绕射束轴线在第一位置和第二位置之间交替地旋转。在一些实施方式中，多叶准直器在第一位置和第二位置之间旋转大约5至45度(例如，5、10、15、20、25、30、35、40或45度)。在一些实施方式中，多叶准直器向第一位置或第二位置旋转大约5至25度(例如，5、10、15、20或25度)。在一些实施方式中，多叶准直器在第一位置和第二位置之间旋转大约30度(例如，25.0、25.5、26.0、26.5、27.0、27.5、28.0、28.5、29.0、29.5、30.0、30.5、31.0、31.5、32.0、32.5、33.0、33.5、34.0、34.5或35.0度)。在一些实施方式中，多叶准直器向第一位置或第二位置旋转大约15度(例如，12.0、12.5、13.0、13.5、14.0、14.5、15.0、15.5、16.0、16.5、17.0、17.5或18.0度)。

7、在一些实施方式中，多叶准直器在患者围绕患者旋转轴线旋转的同时在第一位置和第二位置之间旋转。在一些实施方式中，多叶准直器在多叶准直器的多个叶片平移的同时在第一位置和第二位置之间旋转。

8、此外，该技术提供了光子辐射治疗系统的实施方式。例如，在一些实施方式中，光子辐射治疗系统包括：射束递送系统、医学成像系统和患者旋转系统。在一些实施方式中，射束递送系统包括：被配置为产生光子射束(例如，高能光子射束(例如，x射线射束))的光子发生器；准直器，所述准直器定位在所述光子发生器和患者之间；准直器壳体，所述准直器壳体围绕所述准直器定位，其中，使用过盈配合将所述准直器联接至所述准直器壳体；以及定位在准直器和患者之间的多叶准直器；其中，所述光子射束在到达所述患者之前穿过所述准直器和所述多叶准直器。在一些实施方式中，医学成像系统包括被配置为在顶置位置和成像位置之间移动的扫描器环，并且其中射束递送系统被配置为在治疗位置和存储位置之间移动。在一些实施方式中，当射束递送系统处于治疗位置时，扫描器环处于顶置位置，并且当射束递送系统处于存储位置时，扫描器环处于成像位置。在一些实施方式中，扫描器环在顶置位置和成像位置之间的移动与射束递送系统在治疗位置和存储位置之间的移动相协调。在一些实施方式中，患者旋转系统被配置为支撑处于直立位置的患者以进行成像和治疗。

9、在一些实施方式中，医学成像系统包括：第一扫描器支柱和第二扫描器支柱；机架，所述机架可旋转地联接至所述第一扫描器支柱和所述第二扫描器支柱；以及扫描器环，该扫描器环可平移地联接至机架，其中扫描器环包括在由扫描器环环绕的孔的相对两侧上的光子源和光子探测器。在一些实施方式中，患者旋转系统被配置为支撑处于倾斜位置的患者。在一些实施方式中，光子辐射治疗系统进一步包括被支撑在倾斜位置的患者。在一些实施方式中，机架围绕水平轴线旋转以对处于倾斜位置的患者进行成像。在一些实施方式中，使被支撑在倾斜位置的患者与由射束生成系统产生的光子辐射接触。在一些实施方式中，医学成像系统以旋转定向设置，使得在射束轴线和扫描器桥的长轴线之间形成大约110至135度的角度。在一些实施方式中，医学成像系统的旋转定向相对于未旋转定向的医学成像系统提供了增大的进/出区域。

10、在一些实施方式中，该技术提供了治疗患者的方法。在本文描述的一些方法实施方式中，患者患有需要治疗的疾病，例如需要治疗的癌症。例如，在一些实施方式中，方法包括：提供光子辐射治疗系统，该光子辐射治疗系统包括射束递送系统、医学成像系统和患者旋转系统；将患者以直立位置摆位在所述患者旋转系统上；对在所述患者旋转系统上处于所述直立位置的所述患者成像；通过所述射束递送系统产生光子射束；以及使处于直立位置的患者与光子射束接触。在一些实施方式中，方法进一步包括：在使患者与光子射束接触的同时旋转患者旋转系统和患者。在一些实施方式中，方法进一步包括：在使患者与光子射束接触的同时，使多叶准直器围绕射束轴线在第一位置和第二位置之间交替地旋转。在一些实施方式中，第一位置和第二位置相隔大约5至45度(例如，5、10、15、20、25、30、35、40或45度)。在一些实施方式中，第一位置和第二位置相隔大约30度(例如，25.0、25.5、26.0、26.5、27.0、27.5、28.0、28.5、29.0、29.5、30.0、30.5、31.0、31.5、32.0、32.5、33.0、33.5、34.0、34.5或35.0度)。在一些实施方式中，方法进一步包括：在使患者与光子射束接触的同时以竖直方向平移患者。在一些实施方式中，方法进一步包括：在使患者与光子射束接触的同时平移多叶准直器的多个叶片。在一些实施方式中，患者的直立位置是倾斜位置，该倾斜位置使患者头部位于后侧并且患者足部位于前侧。

11、在一些实施方式中，方法包括：提供光子辐射治疗系统，该光子辐射治疗系统包括射束递送系统、医学成像系统和患者旋转系统；将患者以直立位置摆位在所述患者旋转系统上；对在所述患者旋转系统上处于直立位置的所述患者成像；通过所述射束递送系统产生光子射束；以及在使处于直立位置的患者与光子射束接触的同时旋转患者旋转系统和患者；使多叶准直器围绕射束轴线在第一位置和第二位置之间交替地旋转；以竖直方向平移所述患者；以及平移多叶准直器的多个叶片。在一些实施方式中，第一位置和第二位置相隔大约5至45度(例如，5、10、15、20、25、30、35、40或45度)。在一些实施方式中，第一位置和第二位置相隔大约30度(例如，25.0、25.5、26.0、26.5、27.0、27.5、28.0、28.5、29.0、29.5、30.0、30.5、31.0、31.5、32.0、32.5、33.0、33.5、34.0、34.5或35.0度)。在一些实施方式中，对患者成像提供患者的医学图像，用于规划治疗、验证患者位置或调节患者位置。在一些实施方式中，患者患有癌症。

12、在一些实施方式中，方法包括：提供医学成像系统，该医学成像系统包括处于顶置位置的扫描器环；提供处于存储位置的射束递送系统；将患者以直立位置摆位在患者旋转系统上；将所述扫描器环平移到成像位置，在所述成像位置中所述患者位于所述扫描器环的孔内；对患者成像；将所述扫描器环平移到所述顶置位置；将所述射束递送系统平移到治疗位置；使所述患者与由所述射束递送系统产生的光子射束接触；以及将射束递送系统平移到存储位置。在一些实施方式中，方法进一步包括：在使患者与光子射束接触的同时旋转患者旋转系统和患者。在一些实施方式中，对患者成像提供患者的医学图像，用于规划治疗、验证患者位置或调节患者位置。在一些实施方式中，患者患有癌症。在一些实施方式中，射束递送系统包括治疗头壳体，并且治疗头壳体包括凹部，以在射束递送系统处于治疗位置时为患者旋转系统和/或患者的旋转提供间隙。在一些实施方式中，处于存储位置的射束递送系统将治疗头壳体设置在使治疗头壳体的表面位于与壁齐平的位置中。在一些实施方式中，射束递送系统进一步包括遮板，该遮板在射束递送系统处于存储位置时覆盖壁中的空隙。

13、在一些实施方式中，方法包括：提供光子辐射治疗系统，该光子辐射治疗系统包括射束递送系统和患者旋转系统；将患者以倾斜位置摆位在所述患者旋转系统上，其中，所述患者包括头部和足部；以及在患者处于倾斜位置时，使患者与由射束递送系统产生的光子辐射接触。在一些实施方式中，将患者以倾斜位置摆位在患者旋转系统上包括：将患者以直立位置摆位在患者旋转系统上，并围绕水平轴线旋转患者旋转系统和患者，使得患者的头部向后移动，并且患者的足部向前移动。在一些实施方式中，处于倾斜位置的患者相对于z轴线倾斜大约15度(例如，10、11、12、13、14、15、16、17、18、19或20度)。

14、本描述的一些部分以算法和对信息操作的符号表示来描述该技术的实施方式。这些算法描述和表示通常被数据处理领域的技术人员用来将他们工作的实质有效地传达给本领域的其他技术人员。这些操作虽然在功能上、计算上或逻辑上进行了描述，但应理解为由计算机程序或等效电路、微代码等来实现。此外，在不失一般性的情况下，有时将这些操作布置称为模块也被证明很方便。所描述的操作及其相关联的模块可以体现在软件、固件、硬件或其任何组合中。

15、本文中所述的某些步骤、操作或过程可用一个或更多个硬件或软件模块单独或与其他装置组合来执行或实施。在一些实施方式中，软件模块是用计算机程序产品实现的，该计算机程序产品包括含有计算机程序代码的计算机可读介质，该计算机程序代码可以由计算机处理器执行以进行所描述的任何或所有步骤、操作或过程。

16、在一些实施方式中，系统包括虚拟提供的计算机和/或数据存储(例如，作为云计算资源)。在特别的实施方式中，该技术包括使用云计算来提供虚拟计算机系统，该虚拟计算机系统包括如本文所述的部件和/或执行如本文所述的计算机的功能。因此，在一些实施方式中，云计算通过网络和/或经互联网提供如本文所述的基础设施、应用程序和软件。在一些实施方式中，计算资源(例如，数据分析、计算、数据存储、应用程序、文件存储等)是通过网络(例如，互联网；和/或蜂窝网络)远程提供的。

17、该技术的实施方式还可涉及用于执行本文中的操作的设备。该设备可为所需目的而专门构造(例如，专用集成电路或现场可编程门阵列)，和/或该设备可包括通用计算装置(例如，微控制器、微处理器等)，该通用计算装置由存储在计算机中的计算机程序选择性地激活或重新配置。该设备可被配置为执行本文描述的一个或更多个步骤、动作和/或功能，例如，作为计算机程序的指令提供。这样的计算机程序可以存储在非暂时性、有形计算机可读存储介质或适合于存储电子指令的任何类型的介质中，其可以联接到计算机系统总线。此外，说明书中提及的任何计算系统可以包括单个处理器或者可以是采用多处理器设计以增加计算能力的架构。

18、基于本文包含的教导，额外的实施方式对于相关领域的技术人员将是显而易见的。