Мобильный рентгеновский аппарат
Изобретения относятся к медицинской технике, а именно к мобильным рентгеновским аппаратам. Мобильный рентгеновский аппарат включает в себя основание для размещения блока управления и источника питания, а также перемещаемый шарнирный рычаг, поддерживающий рентгеновский аппликатор, содержащий рентгеновскую трубку для испускания рентгеновского луча, имеющего центральную ось, через выходное окно для облучения объекта, причем рентгеновский аппарат дополнительно включает в себя дозиметрическую систему на основе фантома, включающую в себя эквивалентный ткани материал, при этом дозиметрическая система содержит по меньшей мере два дозиметра, обеспеченные в эквивалентном ткани материале на определенных глубинах. Способ дозиметрического контроля рентгеновского луча, испускаемого из мобильного рентгеновского аппарата, включает в себя этап, на котором обеспечивают дозиметрическую систему на основе фантома для верификации очаговой дозы рентгеновского облучения. Использование изобретений позволяет осуществлять доставку рентгеновского луча управляемым образом. 2 н. и 21 з.п. ф-лы, 6 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к мобильному рентгеновскому аппарату, включающему в себя основание для размещения блока управления и источника питания, и дополнительно включающему в себя перемещаемый шарнирный рычаг, поддерживающий рентгеновский аппликатор, содержащий рентгеновскую трубку для испускания рентгеновского луча через выходное окно для облучения объекта.
Настоящее изобретение относится также к способу для дозиметрического контроля рентгеновского луча, испускаемого из мобильного рентгеновского аппарата.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Рак кожи, увеличив показатель заболеваемости в последнем десятилетии 20-го века, требует значительных усилий со стороны медицинских работников в плане ранней диагностики, логистики и доступности подходящего лечения. Тем не менее, следует иметь в виду, что ежегодно диагностируется более 1,3 миллиона новых случаев рака кожи и их количество растет со скоростью примерно 5% в год. Повышенное пребывание на солнце без защиты кожи и уменьшение озонового слоя рассматриваются как основные причины этого роста - цена проблемы по оценкам составляет более 1 млрд евро, необходимых для ежегодных расходов на лечение. Более 80% рака кожи происходят в областях головы и шеи, и 50% заболеваний приходятся на пациентов старше 60 лет. Ожидается, что численность этой старшей части населения к 2025 году удвоится по сравнению с нынешними демографическими показателями.
Нераспространяющиеся виды рака, являясь по существу поверхностными поражениями, могут лечиться различными способами. Во-первых, может быть предусмотрена операция. Однако такой способ может быть невыгоден с точки зрения длинных очередей и осложнений, связанных с послеоперационным уходом. В дополнение к этому, в связи с инвазивным характером хирургического вмешательства дополнительный риск может представлять собой загрязнение раны инфекцией. Во-вторых, может быть предусмотрено облучение электронами с использованием мягкого рентгеновского излучения. Такие способы имеют то преимущество, что они не являются инвазивными, а сеанс лечения может быть коротким - 2 минуты. Следует иметь в виду, что обычно интегральное лечение с использованием радиотерапевтических методов может включать в себя курс сеансов облучения.
Соответственно, рост заболеваемости раком кожи и увеличение доли старшего населения в общих демографических показателях создают существенные проблемы для логистики лечения рака.
В последнее время было предложено использование портативных рентгеновских аппаратов, которые могут быть использованы в больничном отделении лучевой терапии. Один из вариантов осуществления такого портативного устройства описан в патентном документе США 2007/0076851. Известное устройство включает в себя рентгеновский аппликатор, содержащий источник рентгеновского излучения, снабженный фильтрующим устройством, имеющим множество фильтров, которые могут вращаться относительно фокусной точки рентгеновской трубки для изменения характеристик фильтрации по требованию. Множество фильтров расположено в фильтрующем устройстве, которое поперечно расположено относительно продольной оси рентгеновской трубки. Такая компоновка требует дополнительных мер для доставки рентгеновского луча по направлению к плоскости фильтра. Известное устройство используется путем позиционирования рентгеновского аппликатора на некотором расстоянии от кожи пациента.
Недостатком известной рентгеновской трубки является то, что контроль за действительным очерчиванием рентгеновским лучом, выходящим из рентгеновского аппликатора, обрабатываемой области пациента является недостаточным.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задачей настоящего изобретения является предложить улучшенный мобильный рентгеновский аппарат. Более конкретно, задачей изобретения является предложить мобильный рентгеновский аппарат, в котором рентгеновский луч может быть доставлен управляемым образом.
С этой целью мобильный рентгеновский аппарат в соответствии с настоящим изобретением включает в себя дозиметрическую систему на основе фантома, выполненную с возможностью осуществлять в режиме онлайн или в реальном времени дозиметрическую проверку рентгеновского луча.
Следует иметь в виду, что термины «мобильный» и «портативный» в контексте настоящей заявки могут быть взаимозаменяемыми, поскольку эти термины в равной степени относятся к легко перемещаемому или транспортируемому устройству, например, к устройству, которое может быть перемещено или транспортировано одним человеком.
Было найдено выгодным предложить дозиметрическую систему на основе фантома для обеспечения быстрого и надежного средства гарантии качества и контроля радиационной безопасности рентгеновского аппарата в соответствии с настоящим изобретением.
Предпочтительно дозиметрическая система на основе фантома включает в себя предварительно произведенный, предпочтительно твердый, фантомный блок, снабженный одним или более местами для установки подходящего дозиметра. Следует иметь в виду, что дозиметр может быть пленкой, ионизационной камерой или полупроводниковым датчиком. Для того, чтобы облегчить пленочную дозиметрию, фантом может быть снабжен выдвижными ящиками для размещения одной или более частей пленки в их предписанных положениях для выдержки. Для ионизационной камеры и полупроводникового устройства фантом может включать в себя специальные выемки, соответствующие по размеру используемому дозиметру. Фантом может быть предпочтительно изготовлен из материала с такими свойствами, которые соответствуют дозиметрическим свойствам человеческой кожи. В конкретных вариантах осуществления фантом может не только соответствовать дозиметрическим свойствам человеческого тела, но также может и моделировать его внешнюю форму. Например, руки, шея, ухо, лицо, грудь, нос или любые другие неплоские поверхности могут быть воплощены фантомом. Было установлено, что это особенно важно для обеспечения правильного планирования курса и осуществления лечения. Более конкретно, фантом может включать в себя подходящие вставки, которые могут использоваться во время дозиметрии предварительного планирования так же как и во время лечения. Например, фантом может включать в себя вставки в форме уха и носа для того, чтобы гарантировать электронное равновесие и надлежащее распределение дозы, когда эти органы будут облучаться. Возможно, что такие человекоподобные фантомы обеспечиваются в различных формах и размерах для того, чтобы учесть, например, различные формы у взрослых пациентов и различия в размерах между детьми и взрослыми.
В конкретном варианте осуществления дозиметрическая система может быть выполнена с возможностью быть соединенной с гнездом рентгеновского аппликатора. Хотя может быть предусмотрено специализированное гнездо, предпочтительно, чтобы дозиметрическая система была соединена с гнездом коллиматора. Для этой цели дозиметрическая система на основе фантома может быть снабжена такими же средствами соединения, что и коллиматоры, для соединения с гнездом коллиматора. Вариант осуществления дозиметрической системы, присоединяемой к рентгеновскому аппликатору, будет обсужден со ссылкой на Фиг. 5a и Фиг. 5b.
В одном варианте осуществления рентгеновского аппарата в соответствии с настоящим изобретением дозиметрическая система включает в себя средство цифрового считывания. Было найдено особенно выгодным обеспечить дозиметрическую систему, работающую в режиме онлайн и/или в реальном времени, которая может напрямую передавать данные в подходящий блок обработки данных, который может быть электронно соединен с органами управления рентгеновским аппаратом.
В дополнительном варианте осуществления рентгеновского аппарата в соответствии с настоящим изобретением дозиметрическая система выполнена с возможностью обеспечивать верификацию по меньшей мере очаговой дозы, плоскостности луча и мощности дозы генерируемого рентгеновского поля.
Следует иметь в виду, что рассматриваются различные варианты осуществления. Во-первых, можно расположить дозиметрическую пленку, чувствительную к рентгеновскому излучению, производимому рентгеновской трубкой, в направлении, по существу совпадающем с направлением продольной оси выходящего рентгеновского луча. Таким способом может быть измерена очаговая доза. Следует иметь в виду, что возможны одна или более таких пленок для обеспечения измерений вне центра.
Далее, можно предусмотреть несколько термолюминесцентных дозиметров (TLD) внутри фантома на предопределенных глубинах вдоль луча, соответствующего центральной оси рентгеновского поля. Также могут быть обеспечены измерения вне центра посредством подходящего размещения дозиметров в желаемых местах. Показания облучаемых TLD могут быть считаны выделенным считывающим блоком, и данные могут быть сделаны доступными для дальнейшего анализа. Например, считыватель показаний TLD может экспортировать компьютерный файл в подходящий блок обработки данных.
Далее, фантом может быть снабжен одной или несколькими выемками для установки одной или более ионизационных камер или одного или нескольких полупроводниковых устройств. Такие дозиметры могут быть связаны с измерительным блоком, способным обеспечивать дозиметрические данные в режиме онлайн. Сигнал от измерительного блока может подаваться на блок управления мобильным рентгеновским аппаратом в соответствии с настоящим изобретением для записи дозиметрических данных и/или для корректировки параметров настройки источника питания высокого напряжения, если это необходимо.
Следует иметь в виду, что предпочтительно используется набор миниатюрных ионизационных камер. Альтернативно в выемки могут быть вставлены диодные датчики излучения, включающие в себя первый набор, расположенный на поверхности дозиметрической системы на основе фантома, и второй набор, расположенный на глубине 5 мм. Следует иметь в виду, что предпочтительные отдельные датчики второго набора размещаются вне тени от датчиков первого набора. В конкретном варианте осуществления предусмотрены 10-15 датчиков на глубине 5 мм и 10-15 датчиков на глубине 10 мм, вне тени от вышерасположенных датчиков. Следует иметь в виду, что абсолютная величина первой глубины и второй глубины для наборов датчиков может быть другой.
В еще одном дополнительном варианте осуществления рентгеновского аппарата в соответствии с настоящим изобретением дозиметрическая система калибруется для того, чтобы обеспечить абсолютную дозиметрию очаговой дозы. Было найдено особенно выгодным, чтобы дозиметрическая система на основе фантома была способна обеспечивать абсолютные дозиметрические данные в режиме онлайн или в режиме реального времени. Специалисты в данной области техники легко поймут, какие меры по калибровке необходимы для обеспечения абсолютной калибровки дозиметрической пленки, ионизационной камеры или полупроводникового датчика.
В еще одном дополнительном варианте осуществления мобильного рентгеновского аппарата в соответствии с настоящим изобретением поверхность фантома снабжена образцом для выравнивания.
Было найдено особенно выгодным предусмотреть подходящий образец для выравнивания на поверхности и/или внутри фантома. Следует иметь в виду, что для обеспечения визуализации внутренней структуры материал фантома должен быть по существу прозрачным.
Также следует иметь в виду, что образец для выравнивания может также использоваться для верификации геометрического соответствия между ожидаемой формой рентгеновского поля, полностью или частично визуализируемой путем использования светового индикатора, и фактической формой рентгеновского поля. Предпочтительно такое соответствие проверяется для различных угловых положений рентгеновского аппликатора.
Дозиметрическая система, то есть пленка или подходящее устройство (TLD, ионизационная камера или полупроводник) может включать в себя множество точек измерения, предпочтительно распределенных на плоскости. Когда такое устройство помещается в рентгеновское поле, его показания могут быть обработаны для формирования данных о дозе, получаемой всей облученной областью. Например, могут быть взяты показания на центральной оси и показания в ряде периферических точек, предпочтительно на различных радиальных расстояниях. В результате может быть получена информация относительно не только абсолютной дозы в центральной области, но также и информация о плоскостности луча, проходящего через область. Следует иметь в виду, что для таких целей предпочтительной может быть пленочная дозиметрия.
В еще одном дополнительном варианте осуществления рентгеновского аппарата в соответствии с настоящим изобретением он дополнительно включает в себя индикатор для визуализации по меньшей мере части рентгеновского луча, выходящего из выходного окна.
Было установлено, что эффективность лечения существенно улучшается, когда предусмотрен индикатор для визуального очерчивания по меньшей мере части генерируемого рентгеновского луча, такой как его центральная ось, и/или всей геометрии луча.
В частности, такая визуализация может быть удобна для позиционирования фантома дозиметрической системы относительно рентгеновского луча. Предпочтительно индикатор включает в себя источник света. Источник света может быть размещен в рентгеновском аппликаторе или в качестве альтернативы он может быть размещен вокруг наружной поверхности рентгеновского аппликатора. В первом случае световой индикатор может быть выполнен с возможностью очерчивания центральной оси рентгеновского луча и/или всей геометрии луча, тогда как во втором случае световой индикатор может быть выполнен с возможностью очерчивания центральной оси рентгеновского луча, предпочтительно на предопределенном расстоянии от рентгеновского аппликатора. Такая особенность может быть выгодной, когда рентгеновский аппликатор используется на стандартном расстоянии от кожи пациента. Однако, следует иметь в виду, что световой индикатор, расположенный вокруг рентгеновского аппликатора, может быть настраиваемым для обозначения центральной оси рентгеновского луча на различных осевых расстояниях от рентгеновского аппликатора. Если предусматривается осевая визуализация, особенно выгодно использовать прозрачный фантом, снабженный внутренним образцом для выравнивания для того, чтобы проверить копланарное соответствие между центральной осью фантома и центральным лучом рентгеновского поля.
Альтернативно дозиметрическая система может быть присоединена к рентгеновскому аппликатору так, чтобы выходная поверхность, через которую рентгеновский луч проходит при использовании, находилась в контакте с верхней поверхностью дозиметрической системы на основе фантома.
В одном варианте осуществления мобильного рентгеновского аппарата в соответствии с настоящим изобретением индикатор включает в себя два или больше источника света, концентрически расположенных вокруг рентгеновского аппликатора. Хотя может быть достаточным обеспечить единственный источник света, производящий узкий луч для того, чтобы обозначить центральную ось рентгеновского луча, было найдено предпочтительным обеспечить множество источников света, производящих соответствующие узкие лучи света, пересекающиеся на заданном расстоянии от выходной поверхности рентгеновского аппликатора. Благодаря этому варианту осуществления установка рентгеновского аппликатора на предписанном расстоянии от фантома обеспечивается точно так же, как и точная установка дозиметрической системы относительно рентгеновского луча. Для того, чтобы гарантировать правильное покрытие целевой части рентгеновским лучом, рентгеновский аппликатор может быть позиционирован так, чтобы указанный центр рентгеновского луча был помещен по существу в центр фантома, который предпочтительно снабжен образцом для выравнивания. Следует иметь в виду, что такой вариант осуществления функционирует особенно хорошо для рентгеновских лучей регулярной формы, например, когда для придания формы рентгеновскому лучу используются круглый, квадратный, овальный или треугольный коллиматор.
В еще одном дополнительном варианте осуществления мобильного рентгеновского аппарата в соответствии с настоящим изобретением индикатор включает в себя источник света, размещенный внутри рентгеновского аппликатора для генерации луча света, проходящего через коллиматор для обеспечения светового изображения рентгеновского поля, излучаемого из выходной поверхности.
Этот вариант осуществления был найден особенно предпочтительным для тех случаев, когда должна быть очерчена полная форма рентгеновского луча, например, в ситуациях, когда используется нерегулярная форма луча. В таком случае источник света может быть предусмотрен предпочтительно рядом с мишенью или, посредством зеркала, вне оси для генерации луча света, проходящего через коллиматор. Следует иметь в виду, что направление распространения луча света должно по существу совпадать с направлением распространения рентгеновского луча. В одном варианте осуществления, когда используется зеркало, источник света может быть удобно размещен вне оси.
В еще одном дополнительном варианте осуществления мобильного рентгеновского аппарата в соответствии с настоящим изобретением индикатор включает в себя источник света и оптоволокно, выполненное с возможностью доставки света от источника света для прохождения через коллиматор.
У этого варианта осуществления есть то преимущество, что источник света может быть размещен вне рентгеновского аппликатора для того, чтобы не увеличивать его внешние размеры. Например, источник света может быть размещен в основании рентгеновского аппарата, и оптоволокно может проходить от основания внутрь рентгеновского аппликатора для того, чтобы подходящим образом осветить коллиматор для получения светового изображения генерируемого рентгеновского луча.
В еще одном дополнительном варианте осуществления мобильного рентгеновского аппарата в соответствии с настоящим изобретением индикатор может включать в себя множество оптоволокон, распределенных в рентгеновском аппликаторе в области, находящейся выше коллиматора, для того, чтобы осветить отверстие коллиматора и пропустить через него результирующее световое поле. Этот вариант осуществления может быть предпочтительным для получения светового поля, имеющего существенную интенсивность.
В еще одном дополнительном варианте осуществления мобильного рентгеновского аппарата в соответствии с настоящим изобретением индикатор включает в себя источник света, испускающий узкий луч света, размещенный внутри аппликатора, для очерчивания продольной оси рентгеновского луча. Предпочтительно используется миниатюрный лазерный источник.
В еще одном варианте осуществления рентгеновского аппарата в соответствии с настоящим изобретением внутри внешнего корпуса предусмотрен датчик излучения для обнаружения рентгеновского луча.
Предпочтительно рентгеновский аппарат в соответствии с настоящим изобретением включает в себя первичный таймер, который устанавливает период времени подачи высокого напряжения для обеспечения заданной дозы облучения. Датчик излучения, размещенный внутри рентгеновского аппликатора, может быть частью схемы вторичного таймера, адаптированной для отключения высокого напряжения в том случае, если заданная доза облучения будет достигнута. Таким образом может быть улучшена безопасность путем радиационного контроля.
Было найдено выгодным обеспечить независимое средство для обнаружения наличия генерируемого рентгеновского луча. Предпочтительно в одном варианте осуществления, когда дозиметрическая система способна обеспечить абсолютные данные о дозе облучения в режиме онлайн или в режиме реального времени, сигнал от дозиметрической системы может использоваться в дополнение к сигналу встроенного датчика излучения для обеспечения контроля качества встроенных прерываний рентгеновского аппарата в соответствии с настоящим изобретением.
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения предложен способ для дозиметрического контроля рентгеновского луча, выходящего из мобильного рентгеновского аппарата, включающего в себя основание для размещения блока управления, источника питания и охладителя, и дополнительно включающего в себя перемещаемый шарнирный рычаг, поддерживающий рентгеновский аппликатор, имеющий рентгеновскую трубку для генерации рентгеновского луча, причем этот способ включает в себя:
- обеспечение дозиметрической системы на основе фантома для верификации по меньшей мере очаговой дозы рентгеновского облучения.
Предпочтительно используется твердый фантом, снабженный одним или более дозиметрами для проверки очаговой дозы, плоскостности луча и мощности дозы. Фантом в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения может быть изготовлен из материала со свойствами, соответствующими дозиметрическим свойствам человеческой кожи. В конкретном варианте осуществления фантом является человекообразным, моделируя наружную поверхность части человеческого тела, такой как ухо, рука, нос, грудь, шея и так далее.
В дополнительном варианте осуществления способа в соответствии с настоящим изобретением предусмотрен индикатор в или около рентгеновского аппликатора для того, чтобы визуально очертить по меньшей мере часть рентгеновского луча для позиционирования дозиметрической системы на основе фантома. Предпочтительно индикатор включает в себя источник света, выполненный с возможностью генерации светового поля, пропускаемого через отверстие коллиматора для того, чтобы обеспечить визуализацию рентгеновского луча. Альтернативно индикатор может включать в себя источник света, выполненный с возможностью очерчивания продольной оси рентгеновского луча.
Эти и другие аспекты настоящего изобретения будут рассмотрены со ссылкой на чертежи, на которых одинаковые условные позиции или обозначения относятся к одинаковым элементам. Следует иметь в виду, что чертежи представлены только для иллюстративных целей и не могут быть использованы для ограничения объема прилагаемой формулы изобретения.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1a в схематическом виде изображает вариант осуществления мобильного рентгеновского аппарата в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 1b в схематическом виде изображает вариант осуществления перемещаемой панели мобильного рентгеновского аппарата.
Фиг. 1c в схематическом виде изображает вариант осуществления функции перемещения аппликатора рентгеновского аппарата в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 2 в схематическом виде изображает вариант осуществления архитектуры мобильного рентгеновского аппарата в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 3 в схематическом виде изображает дозиметрическую систему на основе фантома рентгеновского аппарата в соответствии с настоящим изобретением.
Фиг. 4a в схематическом виде изображает первый вариант осуществления поперечного сечения рентгеновского аппликатора мобильного рентгеновского аппарата в соответствии с настоящим изобретением, показывающий первый вариант осуществления индикатора.
Фиг. 4b в схематическом виде изображает второй вариант осуществления поперечного сечения рентгеновского аппликатора мобильного рентгеновского аппарата в соответствии с настоящим изобретением, показывающий второй вариант осуществления индикатора.
Фиг. 4c в схематическом виде изображает третий вариант осуществления поперечного сечения рентгеновского аппликатора мобильного рентгеновского аппарата в соответствии с настоящим изобретением, показывающий третий вариант осуществления индикатора.
Фиг. 5a в схематическом виде изображает вариант осуществления дозиметрической системы на основе фантома в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения.
Фиг. 5b в схематическом виде изображает вариант осуществления дозиметрической системы на основе фантома, изображенной на Фиг. 5a, в сечении.
Фиг. 6 в схематическом виде изображает вариант осуществления рентгеновской трубки для использования в мобильном рентгеновском аппарате в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг. 1a представляет собой схему варианта осуществления мобильного рентгеновского аппарата в соответствии с настоящим изобретением. Мобильный рентгеновский аппарат 10 включает в себя основание 2, содержащее по меньшей мере блок питания, систему охлаждения и блок управления для управления работой рентгеновского аппликатора 4, включающего в себя рентгеновскую трубку, размещенную во внешнем корпусе. Рентгеновский аппликатор 4 соединен с основанием с использованием гибких кабелей 3, которые могут по меньшей мере частично находиться в перемещаемой панели 5. Аппликатор 4 поддерживается шарнирным перемещаемым рычагом 4а, который может включать в себя шарнир для изменения угла наклона аппликатора 4 в пространстве. Аппликатор 4 имеет продольную ось и выходное окно 8, через которое выходит генерируемый рентгеновский луч. Шарнирный рычаг 4а также может быть механически соединен с перемещаемой панелью 5 для обеспечения возможности изменения вертикального положения рентгеновского аппликатора 4. Перемещаемая панель 5 предпочтительно снабжена рукояткой 6, которая позволяет легко манипулировать ею. Перемещаемая панель 5 может перемещаться вдоль подходящих рельсов для обеспечения по существу плавного и безударного ее перемещения.
Предпочтительно рентгеновский аппликатор, в котором размещена рентгеновская трубка, имеет коаксиальную геометрию, в которой рентгеновский луч 8a, облучающий целевую область на поверхности P’ пациента P, выходит из выходного окна 8, имеющего ось луча 8b, по существу соответствующую оси рентгеновской трубки. Это может быть обеспечено, например, посредством размещения продольной оси анода рентгеновской трубки по существу параллельно к продольной оси рентгеновского аппликатора 4.
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения дозиметрическая система 9a, 9b на основе фантома предусмотрена для обеспечения данных по меньшей мере по очаговой дозе излучаемого рентгеновского поля. Предпочтительно для дозиметрической системы 9a, 9b выбирается система, способная генерировать данные в режиме онлайн. Ионизационные камеры и твердотельные датчики, например полупроводниковые датчики, являются подходящими для этой цели. Такие датчики могут быть размещены на поверхности дозиметрической системы на основе фантома, так же как и на определенной глубине, например на глубине 5 мм. Посредством обеспечения множества точек измерений, обеспечиваемых дозиметрами радиации, могут быть определены такие параметры, как очаговая доза и плоскостность луча. Следует иметь в виду, что дозиметрическая система может обеспечивать относительные данные. Для абсолютной дозиметрии может быть выполнена калибровка. Для того, чтобы определить очаговую дозу, может быть предусмотрено некоторое количество дозиметров 9d (по меньшей мере два) на определенных глубинах по центральной оси 8b. Для мягкого рентгеновского излучения (50-130 кВ) достаточно измерить данные на поверхности и на глубине 5 мм. Следует также иметь в виду, что набор дозиметров может содержать 10-20 датчиков или даже вплоть до 50 датчиков. Для того, чтобы предотвратить их взаимную интерференцию в дозиметрической системе на основе фантома, дозиметры, расположенные в глубине 9c, предпочтительно размещаются вне тени соответствующих дозиметров, расположенных на поверхности 9b. Предпочтительно, сигнал от дозиметрического блока подается в блок 21 управления рентгеновского аппарата для контроля полученной дозы в режиме онлайн и/или прерывания.
Предпочтительно для позиционирования рентгеновского аппликатора 4 и дозиметрической системы 9a по отношению друг к другу аппликатор снабжен индикатором, выполненным с возможностью визуально очерчивать рентгеновское поле, которое будет генерироваться рентгеновской трубкой в аппликаторе 4. Предпочтительно индикатор включает в себя источник света, такой как светодиод, лазер и т.п.
Источник света может быть расположен либо в рентгеновском аппликаторе 4, либо вокруг рентгеновского аппликатора, либо он может быть помещен дистанционно, например в основании 2. В последнем случае свет от источника света (не показан) может быть проведен к рентгеновскому аппликатору с использованием соответствующего одного или большего количества оптоволокон. Более подробно индикатор будет представлен со ссылкой на Фиг. 4a-4c.
Предпочтительно в рентгеновском аппарате 10 основной блок 2 снабжен дисплеем 7 для отображения соответствующей информации о пользователе. Дисплей 7 может быть реализован в виде сенсорного экрана, выполненного с возможностью ввода подходящих данных в систему. Например, панель дисплея может включать в себя средство для включения светового индикатора. По желанию световой индикатор может включаться всегда, когда включается рентгеновский аппарат. Пользовательский интерфейс может дополнительно использоваться для ввода предписанной дозы облучения и, возможно, предписанного распределения дозы, особенно когда используются модификаторы дозы для создания градиента в профиле дозы поперек рентгеновского поля. Пользовательский интерфейс может также быть выполнен с возможностью отображения данных относительно фактического профиля получаемой дозы и распределения дозы во время лечения. Следует иметь в виду, что при использовании дозиметрической системы протокол доставки дозы может быть сравнен с фактическими данными о получаемой дозе облучения и, если это необходимо, фактически получаемая доза облучения может быть скорректирована во время последующих процедур курса лечения, если будет обнаружено несоответствие между предписанной и полученной дозой более, чем на 1%.
Фиг. 1b в схематическом виде изображает вариант осуществления перемещаемой панели мобильного рентгеновского аппарата. На этом увеличенном виде 10а изображены конкретные элементы перемещаемой панели 5. Соответственно, рукоятка 6 может быть выполнена в виде механической детали для притягивания или отталкивания панели 5. Альтернативно, рукоятка 6 может быть выполнена в виде электрического привода для запуска двигателей (не показаны) для перемещения панели 5. Например, когда рукоятку 6 тянут на себя, могут быть активированы двигатели, в результате чего панель 5 сместится в направлении А. Нажатие на рукоятку 6 может привести к опусканию панели 5 в направлении B. Предпочтительно мобильный рентгеновский аппарат включает в себя средство ограничения расстояния перемещения панели 5. Это может быть полезным для обеспечения механической стабильности системы с одной стороны (ограничение верхнего уровня), а с другой стороны это может быть полезно для предотвращения повреждений кабеля (ограничение нижнего уровня). Предпочтительно панель 5 перемещается с помощью встроенных рельсов, длина которых может быть выбрана для ограничения диапазона смещения панели 5 желаемым образом.
Предпочтительно основание 2 дополнительно включает в себя дисплей 7, который может функционировать в качестве подходящего пользовательского интерфейса 7а. Например, данные о пациенте, такие как фотография пациента и/или фотография поражения могут быть представлены в окне 7b, при этом соответствующая информация о пациенте, например, дата рождения, пол, предписанная доза, протокол применения дозы и так далее, может отображаться в окне 7с. Кнопки 7d могут быть предусмотрены как сенсорная функциональность для обеспечения возможности ввода данных. Альтернативно или дополнительно к этому могут быть предусмотрены подходящие аппаратные переключатели или кнопки.
Фиг. 1c в схематическом виде изображает вариант осуществления функции перемещения аппликатора рентгеновского аппарата в соответствии с настоящим изобретением. В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения разработана и реализована механическая часть мобильного рентгеновского аппарата для поддержки широкого спектра поступательных и вращательных движений рентгеновского аппликатора 4.
Вид 11 схематически изображает вариант осуществления, в котором рентгеновский аппликатор находится в своем исходном положении. Следует иметь в виду, что для простоты кабели и оптоволокна не показаны. Такое положение может быть пригодным для перевозки мобильного рентгеновского аппарата к кабине и/или для маневрирования рентгеновским аппаратом вокруг пациента. Для того, чтобы придвинуть рентгеновский аппликатор как можно ближе к основанию 2, шарнирный рычаг 4а может быть изогнут под внешней частью 5а перемещаемой панели 5. Для обеспечения устойчивости мобильного рентгеновского аппарата при его маневрировании, вблизи от пола предусмотрен блок 2а груза для снижения абсолютного положения центра тяжести всей конструкции.
Вид 12 схематически изображает еще одну возможность, в которой рентгеновский аппликатор 4 находится в одном из рабочих положений, в которых рентгеновская выходная поверхность 8 ориентирована по направлению к пациенту P. Для того чтобы соответствующим образом позиционировать рентгеновский аппликатор по отношению к пациенту Р, смещаемая панель может быть перемещена в определенную позицию, расположенную между самым низким положением и самым высоким положением панели 5. Шарнирный рычаг 4а может быть использован для соответствующего вращения рентгеновского аппликатора вокруг оси вращения. Ось вращения предпочтительно выбирается так, чтобы совпадать с направлением испускания рентгеновского луча из выходной поверхности, когда рентгеновская трубка ориентирована вертикально.
Вид 13 схематически изображает еще одну возможность, в которой рентгеновский аппликатор 4 должен быть использован в опущенном положении. С этой целью перемещаемая панель 5 может занять самое низкое положение, и рычаг 4а может быть использован для ориентации рентгеновского аппликатора желаемым способом.
Фиг. 2 в схематическом виде изображает вариант осуществления архитектуры мобильного рентгеновского аппарата в соответствии с настоящим изобретением. Мобильный рентгеновский аппарат в соответствии с настоящим изобретением включает в себя источник высокого напряжения, предпочтительно выполненный с возможностью генерирования рентгеновских лучей 50-75 кВ в подходящей рентгеновской трубке, систему охлаждения для охлаждения рентгеновской трубки во время использования и систему управления для управления электронными и электрическими параметрами подблоков рентгеновского аппарата во время использования. Вид 20 схематически изображает основные блоки системы 21 управления и рентгеновского аппликатора 22. Однако рентгеновская трубка может быть также выполнена с возможностью работы в диапазоне 50-130 кВ.
Система 21 управления предпочтительно включает в себя аппаратный пользовательский интерфейс 21а для включения и выключения источника 21b высокого напряжения. Предпочтительно источник 21b высокого напряжения включает в себя генератор 21c высокого напряжения с улучшенными характеристиками разгона и торможения. Предпочтительно время разгона составляет порядка 100 мс. Аппаратный интерфейс 21а может также быть выполнен с возможностью автоматического включения системы 21d охлаждения, когда генератор высокого напряжения включен. Кроме того, система 21 управления может включать в себя первичный контроллер 21е, выполненный с возможностью управления доставкой дозы от используемого рентгеновского аппликатора. Такой первичный контроллер 21е может быть снабжен первичным счетчиком, выполненным с возможностью регистрировать время, прошедшее после того, как инициировано рентгеновское излучение. Первичный счетчик может затем автоматически выключать подачу высокого напряжения на рентгеновскую трубку в случае достижения заранее определенной дозы облучения. Следует иметь в виду, что заранее определенная доза зависит по меньшей мере от энергии генерируемого рентгеновского излучения и его мощности, причем эта зависимость может быть откалибрована заранее. При условии, что соответствующие калибровочные данные доступны для первичного контроллера, может быть обеспечен адекватный первичный контроль дозы облучения. Предпочтительно предусматривается вторичный контроллер 21f для обеспечения независимого контура дозиметрического контроля. Вторичный контроллер может быть соединен с дозиметром, размещенным внутри рентгеновского аппликатора в рентгеновском поле перед коллиматором. Соответственно, дозиметр может в режиме реального времени обеспечить данные о фактической дозе облучения с учетом изменения дозы в процессе разгона и замедления источника высокого напряжения. Также предпочтительно, чтобы система управления могла дополнительно включать в себя контроллер 21g безопасности, выполненный с возможностью сравнения показаний от первичного контроллера 21e и вторичного контроллера 21f для инициирования отключения генератора 21c высокого напряжения в случае, если желаемая доза облучения достигнута. В дополнение к этому или альтернативно, контроллер 21g безопасности может обеспечивать аппаратный аварийный останов, блокировку двери и блокировку генератора.
Система управления может дополнительно включать в себя блок 21h управления дозиметрией, выполненный с возможностью связи с дозиметрической системой на основе фантома, предпочтительно в режиме онлайн. Однако, возможно также, что блок 21h управления дозиметрией может принимать данные о проанализированном дозиметрическом поле и на их основе обновлять данные о полученной дозе.
Блок 21h управления дозиметрией предпочтительно выполнен с возможностью обеспечения сигнала прерывания в том случае, если дозиметр, работающий в режиме онлайн, обнаружит существенное расхождение между предписанной дозой и измеренной дозой. Например, блок 21h управления дозиметрией может обеспечить подходящий сигнал прерывания для блока управления генератором 21c высокого напряжения.
Система управления может дополнительно включать в себя контроллер 21i индикатора для того, чтобы управлять источником света для очерчивания по меньшей мере части рентгеновского луча. Хотя для простоты контроллер 21i индикатора может быть связан с блоком 21b источника питания для включения источника света при включении системы, предпочтительно, чтобы источник света переключался по требованию. Соответственно, управление индикатором может быть выполнено с возможностью подачи электрической энергии на источник света по инициативе пользователя. Пользователь может обеспечить подходящий сигнал переключения посредством пользовательского интерфейса, или, например, используя специальный аппаратный переключатель.
Рентгеновский аппликатор 22 может предпочтительно включать в себя следующие особенности: рентгеновскую трубку 22a, размещенную во внешнем корпусе (защите) 22k. В соответствии с настоящим изобретением предлагается рентгеновская трубка, имеющая копланарную мишень, коллиматор, и такую геометрию выходного окна, что она заставляет генерируемый рентгеновский луч распространяться по существу параллельно продольной оси рентгеновской трубки. Предпочтительно расстояние между мишенью и коллиматором находится в диапазоне 4-10 см, предпочтительно примерно от 5 до 6 см. Следует иметь в виду, что указанное расстояние между мишенью и коллиматором является расстоянием между внешней поверхностью пластины мишени и средней плоскостью коллиматора. Рентгеновский аппликатор может дополнительно включать в себя фильтр 22b увеличения жесткости излучения для перехвата излучения низкой энергии и фильтр 22с уплощения луча, предназначенный для перехвата части рентгеновского излучения для образования луча по существу с плоским профилем вблизи выходной поверхности рентгеновского аппликатора. Кроме того, рентгеновский аппликатор 22 может включать в себя один или более коллиматоров, выполненных с возможностью определения геометрии лучевой обработки. Предпочтительно используется набор коллиматоров, например, имеющих диаметры 1, 1,5, 2, 2,5, 3, 3,5, 4, 4,5, 5 см. Следует иметь в виду, что хотя обсуждаются круглые коллиматоры, возможны также коллиматоры любой формы, например квадратной, эллиптической или заказной формы. Было найдено выгодным обеспечить рентгеновский аппликатор 22 средством 22f автоматического определения коллиматора, выполненным с возможностью автоматического формирования сигнала об используемом коллиматоре. Предпочтительно используется резистивное распознавание, в котором каждый коллиматор снабжен по меньшей мере парой выступов для замыкания резистивного пути, предусмотренного в гнезде коллиматора. Результирующее электрическое сопротивление гнезда коллиматора представляет собой сигнал, характеризующий используемый коллиматор. Рентгеновский аппликатор 22 еще более предпочтительно включает в себя встроенный температурный датчик, выполненный с возможностью формирования сигнала о температуре рентгеновской трубки и/или ее внешнего корпуса (защиты). Сигнал с датчика температуры принимается системой управления, которая проводит его анализ. Если измеренная температура вышла за верхний предел допустимого уровня, может быть сгенерирован сигнал тревоги. По желанию может быть предусмотрен сигнал отключения генератора высокого напряжения. Рентгеновский аппликатор 22 включает в себя также датчик 22h радиации, расположенный внутри внешнего корпуса 22k для обнаружения рентгеновского излучения, фактически выходящего из рентгеновской трубки. По соображениям безопасности рентгеновский аппликатор 22 предпочтительно также включает в себя энергонезависимую память 22i данных, выполненную с возможностью записи рабочих параметров по меньшей мере рентгеновской трубки. Кроме того, для повышения радиационной безопасности рентгеновский аппликатор 22 может быть снабжен индикатором 22j излучения, выполненным с возможностью обеспечения визуального и/или звукового выходного сигнала для пользователя и/или пациента относительно включенного/выключенного состояния рентгеновской трубки. Следует иметь в виду, что индикатор 22j излучения может включать в себя множество распределенных средств сигнализации. Предпочтительно по меньшей мере одно средство сигнализации, например, светоизлучающий диод (LED), связано с рентгеновским аппликатором 22. Более предпочтительно, чтобы средства сигнализации были предусмотрены на рентгеновском аппликаторе 22.
Фиг. 3 в схематическом виде изображает дозиметрическую систему на основе фантома рентгеновского аппарата в соответствии с настоящим изобретением. Дозиметрическая система 100 на основе фантома выполнена с возможностью позиционироваться на расстоянии относительно рентгеновского аппликатора 1, что является типичным для лечения пациента. Обычно это расстояние будет находиться в диапазоне 0,5-2 см. Однако, может быть предусмотрено расстояние вплоть до 10 см. Дозиметрическая система на основе фантома предпочтительно используется для получения дозиметрических данных для всех представительных расстояний между рентгеновским аппликатором 1 и фантомом Ph. Следует иметь в виду, что, хотя фантом Ph ради простоты показан как плоская структура, фантом Ph может иметь форму, соответствующую неплоской поверхности на человеческом теле или внешнему органу. Такой фантом может упоминаться как человекообразный фантом. Более предпочтительно человекообразный фантом имеет значение Z, соответствующее мягким тканям человеческого тела.
Для того, чтобы выровнять фантом Ph относительно аппликатора 1, фантом может быть снабжен средством выравнивания, а аппликатор может быть снабжен средством для визуализации рентгеновского луча. Однако может быть достаточным визуализировать только центральный пучок рентгеновского луча 8a, используя, например, лазер.
Рентгеновский аппликатор 4, обсуждавшийся со ссылкой на предшествующее, включает в себя рентгеновскую трубку с анодом 1, имеющим область мишени 1a для того, чтобы генерировать расходящийся рентгеновский луч 8a. Область мишени 1a является по существу плоской пластиной, которая проходит по существу перпендикулярно продольной оси анода 1. Хотя предпочтительно анод 1 ориентирован коаксиально с осью 8b рентгеновского луча (и рентгеновской трубки), возможны также другие соответствующие ориентации. Генерируемый рентгеновский луч испускается рентгеновским аппликатором из выходной поверхности 8’. Следует иметь в виду, что подходящие фильтры, коллиматор и выходное окно рентгеновской трубки не изображены в целях ясности. Соответственно, выходная поверхность 8’ не обязательно соответствует выходному окну рентгеновской трубки.
Предпочтительно для позиционирования рентгеновского аппликатора 4 по отношению к целевой области пациента используется индикатор. Индикатор может включать в себя два источника 15a, 15b света, выполненные с возможностью генерировать узкий луч света и смонтированные на соответствующих поддерживающих плечах 16a, 16b, и посредством этих плечей прикрепленные к наружной поверхности рентгеновского аппликатора 4. Предпочтительно источники света выполнены с возможностью обеспечения пространственной точки C, соответствующей оси 8b луча. Дозиметрическая система Ph может тогда быть отцентрирована относительно точки C для перехвата рентгеновского луча.
Для того, чтобы получить данные по очаговой дозе, фантом Ph может быть снабжен множеством дозиметров, распределенных в пределах его объема. Например, множество дозиметрических пленок может быть предусмотрено по всему рентгеновскому полю на характеристических глубинах, таких как, например 5 мм, 1 см и 5 см. Такие поперечные пленки могут также использоваться, чтобы исследовать плоскостность пучка на указанных глубинах.
Альтернативно может быть предусмотрена дозиметрическая пленка, проходящая в вертикальной плоскости фантома Ph и проходящая через центральную ось 8b. Такая компоновка может использоваться для обеспечения непрерывных по глубине данных о дозе облучения.
Следует иметь в виду, что фантом Ph может использоваться разнообразными способами, работая вместе со множеством доступных современных датчиков, чтобы выполнить дозиметрию мягкого рентгеновского излучения. Специалисты в данной области техники легко поймут соответствующие варианты осуществления фантома P.
Предпочтительно дозиметрическая система 100 на основе фантома обеспечивает считывание измеренных показателей в режиме онлайн, которые могут быть переданы с использованием соответствующего кабеля 19 в блок 21h управления дозиметрией, как это обсуждалось со ссылкой на Фиг. 2. Следует иметь в виду, что кабель 19 может использоваться в комбинации с электронным дозиметром, таким как ионизационная камера или полупроводниковый датчик.
Хотя вариант осуществления дозиметрической системы обсуждается в отношении рентгеновского аппликатора, снабженного средством очерчивания поля, следует иметь в виду, что настоящее изобретение может быть использовано и тогда, когда никакого индикатора, очерчивающего рентгеновское поле, не предусмотрено.
Фиг. 4a в схематическом виде изображает первый вариант осуществления поперечного сечения рентгеновского аппликатора мобильного рентгеновского аппарата, показывающий первый вариант осуществления индикатора для очерчивания рентгеновского поля, излучаемого из рентгеновского аппликатора. Рентгеновский аппликатор 30 включает в себя внешний корпус 36, в котором размещена сборка 35 рентгеновской трубки, снабженная внешней защитой 35а.
В соответствии с одним аспектом настоящего изобретения рентгеновский аппликатор 30 дополнительно включает в себя источник 48a света, работающий вместе с зеркалом 48 для того, чтобы излучать луч света, обозначающий рентгеновский луч, генерируемый рентгеновской трубкой. Предпочтительно рентгеновский луч имеет ось 45a распространения, которая совпадает с продольной осью рентгеновской трубки. Источник 48a света и зеркало 48 расположены так, чтобы генерируемый луч света распространялся по существу вдоль продольной оси сборки 45a рентгеновской трубки.
Когда таким образом сформированный луч света проходит через коллиматор 33, образуется визуальное отображение рентгеновского луча, облегчающее точное совмещение рентгеновского аппликатора и целевой области пациента.
Предпочтительно расстояние между мишенью (анодом) и коллиматором 33 находится в диапазоне от 4 до 10 см, предпочтительно примерно от 5 до 6 см. Такое относительно короткое расстояние от мишени до коллиматора является выгодным для генерации рентгеновского луча, имеющего по существу узкую полутень (1,5-1,8 мм для линий разграничения 20/80%) и хорошую плоскостность.
Рентгеновский аппликатор 30 также включает в себя фильтр 39 для увеличения жесткости рентгеновского луча, исходящего из мишени 45, фильтр 40 уплощения луча для создания плоского профиля рентгеновского луча и коллиматор 33, вставляемый в гнездо 41 коллиматора.
Для того, чтобы предотвратить перегрев используемой рентгеновской трубки, предусмотрена система 34 охлаждения, которая может быть выгодно расположена в пространстве между рентгеновской трубкой 35 и защитой 35а и находиться в контакте с поверхностью рентгеновской трубки 35. Подходящий хладагент может подаваться по трубе 31. Предпочтительно хладагент является циркулирующим и может быть водой или сжатым газом. Рентгеновский аппликатор может дополнительно включать в себя датчик 37 температуры.
Рентгеновская сборка 30 может дополнительно включать в себя подходящий датчик 38 излучения, связанный с индикатором 43 излучения. Предпочтительно данные, собранные датчиком 38 излучения, хранятся в блоке 44 хранения данных.
Для того, чтобы защитить выходную рентгеновскую поверхность рентгеновского аппликатора 30 от загрязнения пациентом, может быть предусмотрен колпачок 42 аппликатора, чтобы закрыть по меньшей мере выходную поверхность рентгеновского аппликатора 30. Предпочтительно колпачок аппликатора имеет достаточную толщину, чтобы полностью перехватить вторичные электроны, исходящие из рентгеновского аппликатора. Предпочтительно колпачок аппликатора изготовлен из PVDF (поливинилиденфторид) и в той части, которая закрывает окно, имеет толщину около 0,4-0,7 мм, предпочтительно 0,6 мм, и плотность приблизительно 1,75-1,8, предпочтительно 1,78. Альтернативно колпачок аппликатора в той части, которая закрывает окно, может иметь толщину 0,3-0,6 мм, предпочтительно 0,5 мм, и плотность 1,30-1,45, предпочтительно 1,39, будучи изготовленным из PPSU (полифенилсульфон). Было обнаружено, что эти материалы особенно пригодны, поскольку они устойчивы к воздействию рентгеновских лучей и подходят для различных типов стерилизации, например, химической стерилизации или стерилизации при повышенных температурах.
Фиг. 4b в схематическом виде изображает второй вариант осуществления поперечного сечения рентгеновского аппликатора мобильного рентгеновского аппарата, показывающий второй вариант осуществления индикатора. В этом примерном варианте осуществления в гнезде 41 коллиматора выше коллиматора 33 предусмотрено оптоволокно 47a. Оптоволокно 47a расположено так, чтобы генерировать световое поле, которое по существу сосредоточено вокруг отверстия коллиматора 33 для того, чтобы моделировать рентгеновский луч, выходящий из коллиматора. Для этой цели оптоволокно 47a расположено так, чтобы испускать по существу узкий луч, имеющий характеристики расхождения, соответствующие ожидаемым характеристикам расхождения рентгеновского луча.
Альтернативно можно использовать оптоволокно 47a для того, чтобы визуализировать центральную ось 45a рентгеновского луча. В этом случае выгодно расположить оптоволокно так, чтобы излучать узкий луч света, образующий миниатюрную световую отметку на поверхности пациента. Предпочтительно размер световой отметки составляет менее 5 мм2, более предпочтительно размер световой отметки составляет приблизительно 1 мм2. Подходящий светодиод или лазер могут использоваться для того, чтобы генерировать свет, выходящий из оптоволокна 47a. Предпочтительно светодиод и лазер расположены на удалении от рентгеновского аппликатора 30. Следует иметь в виду, что может использоваться альтернативная конфигурация, в которой один или более источников света работают вместе с одним или несколькими оптоволокнами.
Фиг. 4c в схематическом виде изображает третий вариант осуществления поперечного сечения рентгеновского аппликатора мобильного рентгеновского аппарата, показывающий третий вариант осуществления индикатора. В этом конкретном варианте осуществления рентгеновский аппликатор, имеющий мишень 45 для генерации рентгеновского луча 45c, имеющего продольную ось 45a, снабжен внешним индикатором для того, чтобы визуализировать продольную ось 45a на предопределенном расстоянии D от нижней поверхности 49 рентгеновского аппликатора. Следует иметь в виду, что нижняя поверхность 49 может соответствовать выходному окну, как это обсуждается со ссылкой на Фиг. 1c, или она может соответствовать колпачку аппликатора, как это обсуждается со ссылкой на Фиг. 4.
Внешний индикатор включает в себя один или более источников 52a, 52b света, расположенных на соответствующих поддерживающих плечах 54a, 54b для того, чтобы генерировать соответствующие узкие лучи 53a, 53b света, направляемые к оси 45a и настраиваемые так, чтобы пересечься на предопределенном расстоянии D от нижней поверхности 49 рентгеновского аппликатора 30. Предпочтительно расстояние D выбирается так, чтобы оно находилось в диапазоне между 0,5 см и 2 см. Поддерживающие плечи 54a, 54b расположены таким образом, чтобы лучи 53a, 53b света не загораживались рентгеновским аппликатором.
При позиционировании рентгеновского аппликатора относительно пациента Р аппликатором необходимо маневрировать таким образом, чтобы лучи 53a, 53b пересекались на поверхности пациента. Однако в том случае, если режим лечения предполагает использование материала, повышающего дозу, лучи 53a, 53b могут пересекаться на поверхности материала, повышающего дозу. Предпочтительно поддерживающие плечи 54a, 54b являются регулируемыми для того, чтобы обеспечить индикацию центральной оси 45a на различных расстояниях от нижней поверхности 49 рентгеновского аппликатора.
Для того, чтобы откалибровать регулировку поддерживающих плеч, может использоваться прозрачный калибровочный фантом, в котором маркированы центральная ось и глубина. Следует иметь в виду, что хотя Фиг. 4a-4c раскрывают отдельные варианты осуществления индикатора, комбинации таких вариантов осуществления также рассматриваются. Например, средство для того, чтобы обозначить центральную ось, может быть скомбинировано со средством для того, чтобы обозначить полное поле. В дополнение к этому, внутренние и внешние индикаторы также могут быть скомбинированы.
Фиг. 5a в схематическом виде изображает вариант осуществления дозиметрической системы на основе фантома в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения. В соответствии с настоящим вариантом осуществления рентгеновский аппликатор 4 и дозиметрическая система на основе фантома выполнены так, чтобы сформировать прикрепленную конфигурацию 60. Например, дозиметрическая система на основе фантома может быть привинчена, защелкнута, надета или иным образом прикреплена к рентгеновскому аппликатору 4. В настоящем варианте осуществления дозиметрическая система 61 на основе фантома включает в себя ручку 62 для того, чтобы работать с компонентами. Рентгеновский аппликатор 4 или дозиметрическая система на основе фантома могут быть снабжены подходящим корпусом 64, взаимодействующим с подходящим количеством винтов 67a, 67b для того, чтобы прочно присоединить дозиметрическую систему к рентгеновскому аппликатору. Корпус 63 дозиметрической системы на основе фантома может быть реализован из пластмассы, или, предпочтительно, из материала, эквивалентного человеческой ткани.
Было найдено выгодным обеспечить дозиметрическую систему на основе фантома, которая может быть присоединена к рентгеновскому аппликатору 4, поскольку подходящие дозиметрические измерения могут быть выполнены для различных углов поворота рентгеновского аппликатора 4.
Фиг. 5b в схематическом виде изображает вариант осуществления дозиметрической системы на основе фантома, изображенной на Фиг.5a, в поперечном сечении. Как следует из Фиг. 5a, рентгеновский аппликатор 4 испускает пучок рентгеновского излучения 8a, который попадает на дозиметрическую систему 61 на основе фантома. Следует иметь в виду, что дозиметрическая система 61 на основе фантома может включать в себя подстилающий материал 63 и подобный или другой материал 66, используемый для того, чтобы разместить подходящий набор элементов обнаружения. Например, для того, чтобы разместить датчики излучения, может использоваться материал PCB.
Следует иметь в виду, что рассматривается вариант осуществления, в котором датчики излучения, предусмотренные в дозиметрической системе на основе фантома, выполнены с возможностью обеспечения сигнала, представляющего измеренную дозу облучения. Например, подстилающий материал 63 может включать в себя передатчик 68, электрически связанный с датчиками и выполненный с возможностью беспроводной передачи сигналов, соответствующих сигналам считывания. Следует иметь в виду, что передатчик 68 может быть предусмотрен в любом желательном месте на или в фантоме, предпочтительно вне рентгеновского луча. Альтернативно, фантом может быть снабжен электронным устройством, которое может быть связано с использованием подходящих кабелей с внешними блоками сбора данных или обработки данных. Специалисты в данной области техники легко поймут, как реализовать на практике описанные варианты осуществления блока передачи данных.
Фиг. 6 в схематическом виде изображает вариант осуществления рентгеновской трубки для использования в мобильном рентгеновском аппарате в соответствии с одним аспектом настоящего изобретения. Рентгеновская трубка 100 имеет корпус 102, закрытый с одного конца концевым окном 104, через которое проходят рентгеновские лучи. Концевое окно сделано из тонкого листа металлического бериллия. Покрытием концевого окна 104 для обеспечения защиты от повреждений окна и защиты от токсического воздействия металла является колпачок 106 аппликатора. Колпачок 106 аппликатора предпочтительно изготавливается из пластмассы.
В корпусе 102 трубки мишень 108 находится на расстоянии от 4 до 10 см от коллиматора 130, и предпочтительно на расстоянии от 4 до 6 см от коллиматора 130 (см. Фиг. 6, сечение F-F). Это расстояние измеряется между внешней поверхностью пластины мишени и средней плоскостью коллиматора 130. Мишень выполнена из металла вольфрама, чтобы обеспечить желаемый рентгеновский спектр. Вольфрамовое острие мишени устанавливается на большой анодной сборке 110, которая также служит для отвода тепла, образующегося при генерации рентгеновского излучения в мишени. Большая часть анодной сборки изготовлена из меди. Катод 112 расположен немного сбоку от оси вблизи окна. Электроны, испускаемые катодом, ускоряются в зазоре разностью потенциалов между катодом и анодом, в данном случае установленной на уровне 70 кВ, и направляются на мишень, воздействие на которую приводит к генерации рентгеновских лучей известным способом. Рентгеновские лучи, испускаемые из мишени 108, проходят через фильтр 122 увеличения жесткости, а затем через коллиматор 130 и выходную поверхность 124 и попадают на колпачок 106 аппликатора. Коллиматор 130 может быть размещен в подходящем гнезде 128 коллиматора.
Анодная сборка 110 установлена в корпусе 102 и электрически изолирована от него. Чтобы обеспечить желаемый уровень изоляции между анодом и корпусом 102, может быть использован один из ряда известных способов и материалов.
Как также хорошо известно в данной области техники, выработка рентгеновских лучей генерирует большое количество тепла, в результате чего необходимо охлаждать трубку для того, чтобы поддерживать ее температуру на безопасном уровне. Для этого в данной области техники известны и используются различные механизмы охлаждения. В данном варианте осуществления рентгеновская трубка охлаждается с помощью воды, принудительно циркулирующей вокруг области анода. Вода поступает в заднюю часть трубки через каналы 116 и выходит из нее через второй канал 118. Контур охлаждающей воды представляет собой замкнутый контур, причем вода, выходящая из сборки рентгеновской трубки, охлаждается удаленным охладителем (не показан) перед возвращением в трубку. Альтернативно в качестве охлаждающей среды могут быть использованы масло или другая жидкость. Известно также, что сжатый газ используется в качестве эффективного хладагента в некоторых применениях.
Как известно в данной области техники, рентгеновские лучи генерируются и испускаются во всех направлениях, но экранирование корпусом трубки 102 и другими внутренними компонентами будут иметь тенденцию снижать количество излучения, испускаемого из тела трубки, до минимума, причем большая часть излучения будет испускаться из окна. Толщина экранирования, обеспечиваемого телом, проектируется таким образом, чтобы она обеспечивала по меньшей мере минимальный уровень защиты для безопасного использования оператором.
Сборка 120 кабеля высокого напряжения соединена с анодной сборкой 110. Сборка кабеля высокого напряжения подключена к гибкому кабельному средству (не показано), которое в свою очередь соединено с высоковольтным источником питания.
Датчик 114 излучения находится вне пути рентгеновского луча, испускаемого из мишени 108 и проходящего через окно 104. Этот датчик может быть любым известным видом датчика излучения. В данном варианте осуществления это известный вид подходящего радиационно стойкого полупроводника, подключенного к усилителю. Датчик 114 излучения определяет, когда трубка 102 работает и излучает рентгеновскую энергию. Выход датчика подается на блок управления, выходные сигналы которого могут быть использованы для обеспечения оптической индикации для пользователя, работает трубка или нет. Посредством этого обеспечивается датчик рентгеновского излучения, который может быть использован для определения того, является ли рентгеновская трубка включенной или выключенной.
При дополнительной калибровке датчика 114 излучения можно определить и рассчитать рентгеновскую дозу, полученную пациентом во время лечения. Таким способом возможно получить дозиметрическую измерительную систему реального времени, с помощью которой может быть определено точное количество дозы излучения. Если мощность дозы известна, план лечения может быть изменен во время лечения. Это является преимуществом, поскольку позволяет очень точно и тщательно контролировать дозу получаемого пациентом рентгеновского излучения.
Для того чтобы обеспечить точное размещение трубки 102 над опухолью, используется средство освещения опухоли. Средство освещения опухоли включает в себя множество ламп 126, расположенных вокруг окружности трубки вблизи окна. При использовании свет попадает на кожу пациента. Так как лампы 126 расположены по окружности корпуса 102 трубки, на небольшом расстоянии от конца трубки они создают круг света с резкой границей внутренней части круга. Таким образом, положение ламп на корпусе 102 трубки создает тень. Этот теневой круг используется для указания области, которая будет подлежать облучению при включении рентгеновской трубки. Следует иметь в виду, что область внутри круга не будет полностью темной, в область тени может попадать окружающий свет.
Предпочтительно лампы 126 являются белыми светодиодами, которые могут быть достаточно яркими, чтобы четко осветить целевую область, но при этом не генерировать большое количество тепла и иметь очень долгий срок службы. Отсутствие тепла важно, потому что источники света будут находиться в непосредственной близости к коже пациента, и поэтому очень важно свести к минимуму риск ожога или других повреждений кожи. Могут быть использованы и другие цвета светодиодов. Альтернативно могут быть использованы другие источники света, например, известные лампы накаливания или даже удаленный источник света, связанный с кольцом посредством волоконно-оптических кабелей.
Хотя выше были описаны конкретные варианты осуществления, должно быть понятно, что изобретение может быть осуществлено иначе, чем описано выше. Следует также понимать, что когда речь идет о дозиметре в режиме онлайн, функциональность реального времени также имеется в виду. Вышеприведенные описания предназначены для иллюстрации, а не для ограничения. Таким образом, специалистам в данной области техники должно быть очевидно, что в изобретении могут быть сделаны модификации, как описано выше, без отступления от объема формулы изобретения, изложенной ниже.
1. Мобильный рентгеновский аппарат, включающий в себя основание для размещения блока управления и источника питания, дополнительно включающий в себя перемещаемый шарнирный рычаг, поддерживающий рентгеновский аппликатор, содержащий рентгеновскую трубку для испускания рентгеновского луча, имеющего центральную ось, через выходное окно для облучения объекта, причем рентгеновский аппарат дополнительно включает в себя дозиметрическую систему на основе фантома, включающую в себя эквивалентный ткани материал, присоединяемую к рентгеновскому аппликатору, выполненную с возможностью выполнять дозиметрическую проверку рентгеновского луча в режиме онлайн или в реальном времени, причем дозиметрическая система содержит по меньшей мере два дозиметра, обеспеченные в эквивалентном ткани материале на определенных глубинах.
2. Мобильный рентгеновский аппарат по п. 1, в котором дозиметрическая система включает в себя средство цифрового считывания.
3. Мобильный рентгеновский аппарат по п. 1 или 2, в котором дозиметрическая система выполнена с возможностью электронной связи с блоком управления.
4. Мобильный рентгеновский аппарат по п. 1 или 2, в котором дозиметрическая система выполнена с возможностью обеспечивать верификацию по меньшей мере очаговой дозы, плоскостности луча и мощности дозы генерируемого рентгеновского поля.
5. Мобильный рентгеновский аппарат по п. 1 или 2, в котором дозиметрическая система калибруется для того, чтобы обеспечить абсолютную дозиметрию очаговой дозы.
6. Мобильный рентгеновский аппарат по п. 1 или 2, в котором фантом включает в себя один или более дозиметров, размещенных в заранее заданных положениях внутри фантома.
7. Мобильный рентгеновский аппарат по п. 6, в котором фантом изготовлен из твердого материала.
8. Мобильный рентгеновский аппарат по любому из пп. 1, 2, 7, в котором поверхность фантома снабжена образцом для выравнивания.
9. Мобильный рентгеновский аппарат по любому из пп. 1, 2, 7, в котором дозиметрическая система выполнена с возможностью присоединения к гнезду рентгеновского аппликатора.
10. Мобильный рентгеновский аппарат по любому из пп. 1, 2, 7, причем рентгеновский аппарат дополнительно включает в себя индикатор для обеспечения визуальной индикации по меньшей мере части рентгеновского луча, испускаемого из выходного окна.
11. Мобильный рентгеновский аппарат по п. 10, в котором индикатор включает в себя источник света.
12. Мобильный рентгеновский аппарат по п. 11, в котором индикатор включает в себя набор источников света, концентрически расположенных вокруг рентгеновского аппликатора.
13. Мобильный рентгеновский аппарат по п. 12, в котором рентгеновский луч имеет продольную ось, а каждый источник света расположен так, чтобы испускать узкий луч света по направлению к продольной оси на предопределенном расстоянии от нижней поверхности рентгеновского аппликатора.
14. Мобильный рентгеновский аппарат по п. 11, в котором индикатор включает в себя источник света, помещенный внутри рентгеновского аппликатора для генерации луча света, проходящего через коллиматор для обеспечения светового изображения рентгеновского поля, излучаемого из выходного окна.
15. Мобильный рентгеновский аппарат по п. 11, в котором индикатор включает в себя источник света и оптоволокно, выполненное с возможностью доставки света от источника света для его прохождения через коллиматор.
16. Мобильный рентгеновский аппарат по п. 13, в котором индикатор включает в себя множество оптических волокон, распределенных в рентгеновском аппликаторе в области выше коллиматора для освещения отверстия коллиматора для прохождения результирующего светового поля через отверстие коллиматора.
17. Мобильный рентгеновский аппарат по п. 11, в котором индикатор включает в себя источник света, испускающий узкий луч света, расположенный внутри аппликатора для очерчивания продольной оси рентгеновского луча.
18. Мобильный рентгеновский аппарат по любому из пп. 11-17, в котором источник света является светодиодом (LED) или лазером.
19. Мобильный рентгеновский аппарат по любому из пп. 1, 2, 7, 11-17, в котором внутри рентгеновского аппликатора для обнаружения рентгеновского луча предусмотрен датчик излучения.
20. Мобильный рентгеновский аппарат по п. 19, в котором датчик излучения выполнен с возможностью генерировать управляющий сигнал при генерации рентгеновского луча.
21. Мобильный рентгеновский аппарат по любому из пп. 1, 2, 7, 11-17, 20 в котором упомянутый фантом является человекообразным.
22. Способ дозиметрического контроля рентгеновского луча, испускаемого из мобильного рентгеновского аппарата, включающего в себя основание для размещения блока управления и источника питания, и дополнительно включающего в себя перемещаемый шарнирный рычаг, поддерживающий рентгеновский аппликатор, имеющий рентгеновскую трубку для генерации рентгеновского луча, причем этот способ включает в себя этап, на котором
- обеспечивают дозиметрическую систему на основе фантома для верификации по меньшей мере очаговой дозы рентгеновского облучения.
23. Способ по п. 22, в котором используют твердый фантом, снабженный одним или более дозиметрами.
