[發明專利]記憶合金驅動輻射調制器

無效

• 申請號: 200710087128.6
• 申請日: 2007-03-22
• 公開（公告）號: CN101271740A
• 公開（公告）日: 2008-09-24
• 發明（設計）人: 曾憲文
• 申請（專利權）人: 曾憲文
• 主分類號: G21K1/00
• 分類號: G21K1/00;G21K1/02;A61N5/10
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及電離輻射調制技術，特別是由記憶合金驅動的動態物理調制技術和裝置。

背景技術

輻射調制是有效利用電離輻射的重要技術。被廣泛使用的輻射治癌，為了爭取腫瘤的最大療效和對正常組織的最小損傷，必須將輻射劑量盡可能地控制在治療靶區內，這就需要對射束進行調制。對于放射治療最常用的光子輻射(X線、γ線)治療，需要根據三維劑量分布的要求改變射束的強度分布，即對射束的強度進行調制，稱調強放療。對于帶電粒子輻射治療，如電子、質子、離子射線治療，需要根據三維靶區的要求改變射束的射程分布，即對射束的能量進行調制，稱調能放療。光子輻射治療一直是放射治療的主要形式，調強技術正在迅速發展成放療技術的主流。

迄今實現調強的主要方法是使用多葉準直器。它通過多組成對的準直器葉片運動，將射野分割為多數子野單元并控制其開閉，從而改變各單元的積分通量達到調強效果。葉片由各自電機驅動，程控運行，使調強放療可以全程精確地自動化操作，這是多葉準直器調強的主要優點，符合現代放療精準化和規范化的要求，被各國放療中心普遍接受。多葉準直器調強被視為調強放療的主流形式。但是，多葉準直器調強實際是注量調制，并非強度調制。受單元開閉動作的限制，大量子野被遮閉，輻射利用率低，照射時間長，輻射防護惡化，設備消耗增加，還存在葉片間漏射等問題，這些都是多葉準直器調強的固有缺點，致使調強放療成為一種代價高昂的選擇。

另一種調強方式是使用補償板(或調強板)，通稱物理調強。調強板是置于射野中的在二維分布上的變厚度衰減物實體。它通過衰減物厚度的變化，使射線相應衰減，調制射野強度。這種調強是輻射通量調制，在射野內同時實現二維強度調制，因而效率高，照射時間短，設備消耗低，且便于劑量驗證。但是，調強板是靜態的，需要為每個射野(通常5至9野)加工相應的調強板，并在每次治療中依次安裝與更換。這些操作難于滿足現代放療精準化、規范化要求。盡管物理調強優點突出，但加工與操作不便造成實施困難，迄今全世界只有個別放療中心采用。

調強板數控加工和多板一體技術有利于物理調強的實施，但并未消除其操作不便的根本缺點。以一組活塞塑型可變形混合物的技術，使調強板可調，但尚不能實現動態調強，且存在穩定性問題。一種通過壓力調節注入低密度液體以改變毛細管內汞柱高度的方法能夠實現穩定的動態調強，但射線在毛細管壁的吸收或透射都會使放射劑量分布變壞。此技術的發明者還提出了以放射低衰減棒組沒入汞池，調節棒的高度改變汞液厚度實現調強，雖然免除了管壁影響，但棒的形狀和運動的非發散性使射線半影增加，劑量分布變差，且驅動結構也比較復雜，實施不易。

顯然，需要一種既具有高效調強性能又能實現全自動化操作的新的調強技術方案和裝置。

發明內容

為了消除多葉準直器調強的效率低下和葉間漏射等固有缺點，同時完全避免靜態物理調強的加工與更換等困難，消除物理調強技術的上述缺點，本發明設計一種記憶合金驅動的動態物理調制器，既能實現射野強度的高效調制，又屬程控運行，實現全自動化操作，并能獲得較好的調強品質。

本發明采用的技術方案包括：

1.液態調制：用液體取代固體做射線衰減材料。利用液態調制體形狀的可塑性使靜態的固體調強變成動態的液體調強，完全免除了靜態調強板的加工與更換困難問題。

2.固液界面整體塑型：用射線透明的固體材料制成長棱柱體占位棒。緊密組合的占位棒陣列端面與調強液密接形成固液界面。各占位棒軸向受控位移，形成調強液塑型。由于是調強液整體塑型，沒有調制單元間的分割，不存在葉間漏射或子野間衰減而造成的放射劑量不均勻。

3.射野發散模擬：占位棒的形狀、位置以及移動方向都按照放射野的發散特性參數確定。采用發散模型可以減小半影，改善調強照射劑量分布品質。

4.記憶合金驅動：占位棒的軸向位移采用記憶合金驅動。記憶合金驅動效率高、體積小、功耗低、可靠性高，適于組成大陣列程序控制運行。

5.子野內集成設計：調制子野的調制單元和驅動機構的全部器件集成在子野本身的空間內，組成簡單、緊湊的調制器結構。

本發明所述動態物理調制器，能夠實現射野場的高效能、全自動調制。采用動態物理調制器做調強放療或調能治療，照射時間短、設備利用率高、調制品質好，能夠滿足現代放療對精準和操作規范化要求，有利于調制放療的推廣。

附圖說明

下面結合附圖對本發明進一步說明。

圖1是醫用電子直線加速器配備輻射調制器側視圖。

圖2是外置式調制器結構示意圖。