CN102698374A - 一种图像引导放射治疗设备 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种图像引导放射治疗设备，包括一安装底座，以及固定安装于所述安装底座上的治疗床及治疗设备主体，所述治疗设备主体包括同轴套设在一起且相互之间能旋转的屏蔽体滚筒、安装有可拆卸放射源组件的源体滚筒、带有准直器的准直体滚筒组件，所述放射源组件放射出的射线经过所述准直器的限束射向所述治疗设备主体内，所述治疗床被所述治疗设备主体360度整周包围，在所述源体滚筒上固设有图像引导装置可随源体滚筒进行旋转，实现了对患者360度范围内的影像跟踪及在治疗过程中的实时监测、靶点随动，从而达到了图像引导下精确放射治疗的目的。

Description

一种图像引导放射治疗设备

技术领域

本发明涉及一种医疗器械中的放射治疗设备，尤其涉及一种图像引导放射治疗设备。 

背景技术

目前以伽玛射线为放射源的治疗设备一般都是利用将伽玛射线在患者靶点处进行聚焦照射来达到保护正常组织，杀死病灶的目的。随着放疗技术的不断进步，射线聚焦的方式已从静态聚焦的方式发展到了旋转聚焦技术。旋转聚焦技术就是让伽玛射线围绕患者的靶点不断进行旋转运动，以此提高焦皮比，降低正常组织所受到的平均照射剂量。旋转聚焦的方式一般有两种：一种是射线沿通过患者靶点的某一根中轴进行自转，另一种就是射线沿通过患者靶点的某一根中轴进行公转。 

现有的放射治疗设备，参见图1所示，采用多个放射单元按照不同的经纬度分布在同一个半球体或球冠体上，参见图2所示，其半球体或球冠体围绕其自身的中轴线a进行旋转运动，由于此时各个放射单元自身的轴线会在球心处交汇至一点，因此形成了锥形体射线束，交汇点就是旋转聚焦点，也就是进行治疗时候病灶的放置点。此类放射治疗设备由于仅仅采用围绕自身轴线自转的方式且放射源纬度大多布置得较低，使得其很难有多余的空间实施即时的图像引导治疗。在另一些现有的放射治疗设备中，采用射线束围绕靶点进行公转的方式来进行治疗，但是在实践中由于机械结构的限制以及敏感组织的保护要求，其公转角度往往达不到360度的整圈旋转，而只能是采用一定角度下的小范围弧形聚焦照射，因此对于需要进行360度整周扫描才能进行成像的图像引导治疗方式来说实现起来也是相当地困难。 

发明内容

本发明的目的在于提供一种图像引导放射治疗设备，通过设置所述治疗设备主体上的同轴套设在一起且相互之间能旋转的屏蔽体滚筒、固设有放射源组件及图像引导装置的源体滚筒、准直体滚筒组件，将治疗床360度整周包围，解决了射线不能在图像实时引导的情况下围绕靶点进行360度范围内精确照射治疗的问题。 

本发明是这样实现的，一种图像引导放射治疗设备，包括一安装底座，以及固定安装于所述安装底座上的治疗床及治疗设备主体；所述治疗设备主体包括一屏蔽体滚筒，还包括套设于所述屏蔽体滚筒内的一源体滚筒，以及套设于所述源体滚筒内的一准直体滚筒组件，所述源体滚筒与所述准直体滚筒组件均与屏蔽体滚筒同轴，所述屏蔽体滚筒固定安装于所述安装底座上，所述源体滚筒由源体滚筒电机驱动可绕其中心轴360度旋转，所述准直体滚筒组件由准直体滚筒电机驱动可绕其中心轴360度旋转；所述治疗设备主体还包括一能提供射线的放射源组件，所述放射源组件可拆卸地安装于所述源体滚筒上，可随源体滚筒旋转而旋转，所述准直体滚筒组件包括一准直器，所述放射源组件放射出的射线经过所述准直器的限束后射向所述治疗设备主体内；所述治疗设备主体还包括一固定安装于所述源体滚筒上的图像引导装置，可随所述源体滚筒旋转而旋转；所述治疗床沿所述屏蔽体滚筒的轴线方向穿过所述治疗设备主体内，并被所述治疗设备主体360度整周包围。 

所述源体滚筒的内壁上开设有第一图像引导装置安装通孔及第二图像引导装置安装通孔，所述第一图像引导装置安装通孔及第二图像引导装置安装通孔呈180度相向设置，所述第一图像引导装置安装通孔与所述第二图像引导装置安装通孔之间的连线穿过所述治疗床。 

所述准直体滚筒组件在径向上留有两开口端，所述第一图像引导装置安装 通孔与所述第二图像引导装置安装通孔之间的连线穿过所述准直体滚筒组件的两开口端。 

所述源体滚筒的壁体上还开设有用来放置放射源组件的放射源安装通孔，所述第一图像引导装置安装通孔及第二图像引导装置安装通孔与所述放射源组件之间夹角均为90度。 

所述图像引导装置包括发射端和接收端，所述发射端安装于所述第一图像引导装置安装通孔内，所述接收端安装于所述第二图像引导装置安装通孔内。 

所述第一图像引导装置安装通孔为圆形，所述第二图像引导装置安装通孔为长方形。 

所述屏蔽体滚筒在径向方向上开设有装源孔用于换装新源和日常维修，所述装源孔为相向对称设置的两个通孔，分别位于所述屏蔽体滚筒的水平两端，所述治疗设备主体还包括两个装源孔堵块，分别与所述屏蔽体滚筒上的装源孔配合安装。 

所述图像引导装置为DR数字X线成像系统。 

所述图像引导装置为CBCT锥形束CT成像系统。 

所述放射源组件提供的射线为伽玛射线。 

采用本发明实施例提供的图像引导放射治疗设备的有益效果为：通过在源体滚筒上设置能提供射线的放射源组件与图像引导装置，并带动放射源组件及图像引导装置围绕治疗床360度整周旋转，实现了对患者360度范围内的影像跟踪及在治疗过程中的实时监测、靶点随动，从而达到了图像引导下精确放射治疗的目的。 

附图说明

图1是本发明的现有技术中放射治疗装置示意图； 

图2是本发明的现有技术放射治疗装置的射线示意图； 

图3是本发明的放射治疗设备结构示意图； 

图4是本发明放射治疗设备结构正面剖视图； 

图5是本发明放射治疗设备结构侧面剖视图； 

图6是本发明放射源组件与模拟源组件及其驱动装置结构示意图； 

图7是本发明准直体滚筒组件结构示意图； 

图8是本发明屏蔽体滚筒结构示意图； 

图9是本发明源体滚筒与准直体滚筒组件结构示意图； 

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。 

图3是本发明的放射治疗设备结构示意图，包括一安装底座3，以及固定安装于安装底座3上的治疗床2及治疗设备主体1。 

参见图4及图5所示，治疗设备主体1包括均为圆柱筒形状的屏蔽体滚筒11、源体滚筒12以及准直体滚筒组件13，屏蔽体滚筒11固定安装于安装底座3上，源体滚筒12通过第一轴承15套设于屏蔽体滚筒11内，准直体滚筒组件通过第二轴承16套设于源体滚筒12内，该屏蔽体滚筒11、源体滚筒12与准直体滚筒组件13共一旋转中心轴，源体滚筒12及准直体滚筒组件13分别可由源体滚筒电机(图未示)及准直体滚筒电机(图未示)驱动分别绕其中心轴360度旋转；治疗设备主体1还包括一能提供射线的放射源组件14，该射线可为伽玛射线，该放射源组件14可拆卸的安装于源体滚筒12上，可随源体滚筒12旋转而旋转，准直体滚筒组件13包括一与放射源组件14放射出的射线相配合使用的准直器131；该治疗床2沿屏蔽体滚筒11的中心轴线方向布置，穿过治疗设备主体1内，并被治疗设备主体360度整周包围，当源体滚筒12旋转时带动放射源组件14旋转，放射源组件14放射出的射线经过准直器131的限束后射向治疗设备主体1内治疗床2上的患者，可对病灶进行360度范围内任意旋 转拉弧照射。 

为了提高焦皮比及使射野内的剂量场尽可能均匀分布，可设置机构使射线束围绕自身分布的中心轴进行旋转，参见图4及图6所示，本实施例的放射源组件设有一具有旋转中心轴的射源体141，该射源体141上开设有多个供放射源安装的放置孔以及射线出孔，放射源安装于放置孔内，放射出的射线通过射线出孔均整后形成同向均匀分布的射线束射出，该放射源组件还包括一端与射源体141固定连接的射源体轴142，其位于射源体141的旋转中心轴上，其另一端固定连接一放射源齿轮143；治疗设备主体1上还设有一放射源驱动装置17，包括一放射源齿环171以及一具有输出齿轮172的放射源驱动电机(图未示)，该放射源齿环171通过滑块(图未示)安装于屏蔽体滚筒11内壁的导向槽内，并可围绕其旋转中心同轴转动，放射源齿环171同时与放射源驱动电机的输出齿轮172及放射源齿轮143啮合，进一步的，放射源齿环171的两端面均设有卡齿，其一端面的卡齿与放射源齿轮143啮合，另一端面的卡齿与放射源驱动电机的输出齿轮172啮合；当放射源驱动电机带动输出齿轮172转动时，带动放射源齿环171转动，再进一步通过带动放射源齿轮143转动而使射源体141绕其自身旋转中心轴旋转，从而实现了射线束围绕其自身分布的中心轴旋转。 

进一步的，参见图6所示，本实施例的射源体141由套设在一起的同中心轴的安装座1411及预准直器1412组成，该放射源放置孔位于安装座1411上，该射线出孔位于预准直器1412上，放射源放置孔与射线出孔对应设置可导通，安装座1411与预准直器1412之间可沿其中心轴相互转动，该射源体轴142由同中心轴且套设在一起的轴套1421及转轴1422组成，该放射源齿轮143由安装座齿轮1431及预准直器齿轮1432组成，该转轴1422插在轴套1421中可相互转动，且其一端固定连接预准直器1412，另一端固定连接预准直器齿轮1432，该轴套1421一端固定连接安装座1411，另一端固定连接安装座齿轮1431；放射源齿环171包括同中心轴且套设在一起的第一齿环1711及第二齿环1712， 其分别由不同的放射源驱动电机驱动，可绕其中心轴相互之间转动，第一齿环1711与安装座齿轮1431啮合，第二齿环1712与预准直器齿轮1432啮合；当电机驱动第一、二齿环1711、1712同步转动时，带动安装座1411与预准直器1412同步转动，即实现射源体141及其放射出的射线绕其中心轴的自转，当电机异步驱动第一、二齿环1711、1712时，其分别带动安装座1411与预准直器1412异步转动，此时，放射源放置孔与射线出孔错位形成不导通，放射源放置孔一端被封堵，射线无法射出，于是实现了对放射源组件14的射线开关的控制。 

参见图4及图6所示，射源体141为圆锥体，源体滚筒12的壁体上开设有圆锥型通孔，圆锥型通孔的中心轴线位于源体滚筒12的径向上并与源体滚筒12的旋转中心轴垂直，该圆锥型通孔的直径由源体滚筒12的外侧面向内侧面逐渐减小，以使得射源体141通过相适配的轴承或滑轨(图未示)安装于该源体滚筒上的圆锥型通孔内时不至于向内滑脱，射源体141与该圆锥型通孔的内壁之间环设有锥形轴承(图未示)或滑轨机构(图未示)来支撑射源体141绕其自身中心轴旋转；由于放射源组件的这种整体嵌入式安装，当需要更换射源时，可将放射源组件整体取出换源，减少逐个单元换源的风险。 

参见图4所示，源体滚筒12的内壁上开设有圆形的第一图像引导装置安装通孔121及长方形的第二图像引导装置安装通孔122，该第一、第二图像引导装置安装通孔121、122和放射源组件14共面且沿源体滚筒的径向呈180度相向设置，此外它们且与该放射源组件14之间的夹角均为90度。本实施例的图像引导装置包括发射端和接收端，发射端安装于第一图像引导装置安装通孔内，接收端安装于所述第二图像引导装置安装通孔内，进一步的，本实施例的图像引导装置可为DR数字X线成像系统，更进一步的可为CBCT锥形束CT成像系统。 

进一步的，参见图4及图6所示，本实施例的治疗设备主体1还设置有一模拟源组件14a，该模拟源组件14a具有与放射源组件14相同的结构和安装形式，其同样设有模拟射源体、模拟射源体轴及模拟放射源齿轮，其与放射源组 件14之间呈180度相向对称的安装于源体滚筒12上的圆锥型通孔内，不同的是，放射源组件14的射源体的放置孔中安装的是放射源，而模拟源组件14a中设置的是光源，比如激光灯，旋转源体滚筒12，将放射源组件14和模拟源组件14a位置对调，可通过(激光)灯光野实现射线路径和焦点的可视化、治疗过程的直观模拟，此外采用灯光野也能满足初步的射野验证和相关的核物理实验验证需求。 

参见图7所示，本实施例的准直体滚筒13为圆柱筒状，可绕其中心轴旋转，其包括一弧形准直器131，可随准直体滚筒13旋转而旋转，该准直器可为弧形多叶光栅或者圆形野准直器；弧形多叶光栅可由多对叶片和多组微电机组成，其叶片的纵截面对于大射野的设计需求来说可以呈弧形分布，排列成扇形或球冠状，对于小射野的设计需求也可以呈直线分布，排列成平面状，调整弧形多叶光栅各叶片的行程以形成不同形状的射野，可达到适形调强的功能，而配合每个叶片的运动速度还可以实现动态调强；弧形多叶光栅也可以更换成圆形野准直器，其上开设有不同大小的圆锥孔以形成不同尺寸的圆形野，通过旋转准直体滚筒13可选择适合尺寸的圆形野。准直体滚筒13上还固设有与该准直器131相向设置的配重块132，使得准直体滚筒13质量分布均匀，能在转动时保持平稳，同时，也可在治疗状态时将其预先运行至放射源组件下方，将需保护敏感组织的放射角度进行遮挡；该配重块132设有一平台，该平台的平面朝向准直器131，可在将配重块132旋转至下方后，将该平台作为核物理测试的平台，通过在平台上作各种标识及工装，能方便的进行核物理测试，如放置三维水箱，校验等中心位置等。准直体滚筒组件13在径向上形成的两开口端133、134，为图像引导装置留出影像采集空间，该两开口端133、134位于准直器131及配重块132之间，分别与准直器131呈90度分布，第一、二图像引导装置安装通孔121、122之间的连线穿过该准直体滚筒组件的两开口端133、134，以便图像引导装置对位于放射治疗设备主体内的病灶进行实时监控引导。

进一步的，参见图4及图8所示，屏蔽体滚筒11在径向方向上开设有相向 对称设置的两个装源孔111，分别位于所述屏蔽体滚筒11的水平两端，装源孔111用作新装及更换放射源组件时使用，也可用于日常维修，以及图像引导装置的调试安装等，该治疗设备主体1还设有两个装源孔堵块18，分别与该屏蔽体滚筒11上的装源孔111配合安装，平常这两个装源孔111都用该堵快18塞住。 

参见图9所示，源体滚筒12及准直体滚筒13在轴向的两端面上分别固设有同轴的源体齿环121、准直体齿环132，该源体齿环121、准直体齿环132分别与源体滚筒电机(图未示)及准直体滚筒电机(图未示)配合，并分别被其驱动旋转，实现屏蔽体滚筒11、源体滚筒12及准直体滚筒组件13之间的相互旋转，该源体滚筒电机及准直体滚筒电机均设于地面4以下，安装于安装底座3上，减小了噪音，由于每个滚筒均采用单独的驱动电机，避免了动态走线。 

回请参阅图4及图5所示，安装底座3固设于地板4以下，屏蔽体滚筒11及源体滚筒12部分设于地板4以下，此时源体滚筒12的地下部分形成一屏蔽室，当设备停止工作时，可将放射源组件14旋转至地下部分存储，加强了屏蔽效果，减小了对周边环境的放射污染。 

安装本发明放射治疗设备时，治疗设备主体1及治疗床2均固定安装于安装底座3上，安装好后的治疗床2可以围绕固定的旋转中心实现水平方向上±25度旋转摆位，治疗设备主体1及治疗床2均安装好后，可进行整机工厂调试，完毕后，再现场整体吊装，节省了安装调试时间。 

以下结合附图对本实施例放射治疗设备的具体工作过程进行说明： 

在治疗开始前电机驱动源体滚筒及准直体滚筒组件同步转动，本实施例图像引导装置根据需要对位于治疗床上的患者进行不同角度的DR影像采集或着360度整周的CBCT影像采集，将采集到的影像信息输入至图像坐标配准系统中进行校正，及时调整患者的体位及三维治疗床的坐标值，实现治疗前的靶点精确定位。 

治疗时，源体滚筒电机驱动源体滚筒12旋转，带动放射源组件14绕源体 滚筒12的中心轴旋转，即产生射线公转，此时与放射源组件14上放射源齿轮141相啮合的放射源齿环171处于静止状态，导致放射源齿轮141在放射源齿环171卡齿的作用下绕其自身中心轴旋转，从而带动放射源组件14绕其自身中心轴旋转，于是，射线在公转的同时产生自转，实现了360度范围内的任意旋转式拉弧动作。 

当源体滚筒12在任意角度静止，放射源驱动电机驱动其输出齿轮172转动，从而带动放射源齿环171绕其自身中心轴即源体滚筒中心轴旋转，再进一步带动放射源齿轮141绕其自身中心轴旋转，从而带动放射源组件14绕其自身中心轴旋转，即产生射线自转，实现了任意角度的定点旋转照射动作。 

当源体滚筒电机和放射源驱动电机均作用时，则可通过调节其转速来控制源体滚筒12和放射源组件14的转速，根据临床需要来实现不同公转和自转速度的组合。 

如果在旋转拉弧的路径上遇见有敏感组织需要回避保护的情况，可以采取临时措施，将经过此路径时的放射源组件14的射线关闭，等通过这段路径后再将其打开，以此来实现360度不间断的旋转。其中关闭放射源组件14的同时也可以将准直体滚筒13上的配重块132预先旋转至敏感组织的路径处加以遮挡，提高敏感组织的受保护能力。 

在治疗过程中，本实施例的图像引导装置也可以对患者实现动态影像采集，对病灶及正常组织在治疗期间的状态实现实时监控，通过将定时采集到的信息输送至坐标配准系统进行配准处理，同步反馈至治疗床2的坐标控制系统，使得治疗床2能够同步跟踪患者病灶的变化规律，及时调整治疗床2的三维坐标值，让照射野紧紧“追随”靶区，从而实现实时精确治疗。同时，由于能实现图像实时引导治疗，本实施例的放射治疗设备能适用于头部和体部病患的治疗。 

本实施例的图像引导放射治疗设备通过在源体滚筒上设置能提供射线的放射源组件与图像引导装置，并带动放射源组件及图像引导装置围绕治疗床360度整周旋转，实现了对患者360度范围内的影像跟踪及在治疗过程中的实时监 测、靶点随动，从而达到了图像引导下精确放射治疗的目的。 

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。 

Claims (10)

1.一种图像引导放射治疗设备，其特征在于，包括一安装底座，以及固定安装于所述安装底座上的治疗床及治疗设备主体；

所述治疗设备主体包括一屏蔽体滚筒，还包括套设于所述屏蔽体滚筒内的一源体滚筒，以及套设于所述源体滚筒内的一准直体滚筒组件，所述源体滚筒与所述准直体滚筒组件均与屏蔽体滚筒同轴，所述屏蔽体滚筒固定安装于所述安装底座上，所述源体滚筒由源体滚筒电机驱动可绕其中心轴360度旋转，所述准直体滚筒组件由准直体滚筒电机驱动可绕其中心轴360度旋转；

所述治疗设备主体还包括一能提供射线的放射源组件，所述放射源组件可拆卸地安装于所述源体滚筒上，可随源体滚筒旋转而旋转，所述准直体滚筒组件包括一准直器，所述放射源组件放射出的射线经过所述准直器的限束后射向所述治疗设备主体内；

所述治疗设备主体还包括一固定安装于所述源体滚筒上的图像引导装置，可随所述源体滚筒旋转而旋转；

所述治疗床沿所述屏蔽体滚筒的轴线方向穿过所述治疗设备主体内，并被所述治疗设备主体360度整周包围。

2.如权利要求1所述的图像引导放射治疗设备，其特征在于，所述源体滚筒的内壁上开设有第一图像引导装置安装通孔及第二图像引导装置安装通孔，所述第一图像引导装置安装通孔及第二图像引导装置安装通孔呈180度相向设置，所述第一图像引导装置安装通孔与所述第二图像引导装置安装通孔之间的连线穿过所述治疗床。

3.如权利要求2所述的图像引导放射治疗设备，其特征在于，所述准直体滚筒组件在径向上留有两开口端，所述第一图像引导装置安装通孔与所述第二图像引导装置安装通孔之间的连线穿过所述准直体滚筒组件的两开口端。

4.如权利要求2所述的图像引导放射治疗设备，其特征在于，所述第一图像引导装置安装通孔及第二图像引导装置安装通孔与所述放射源组件之间夹角均为90度。

5.如权利要求2所述的图像引导放射治疗设备，其特征在于，所述图像引导装置包括发射端和接收端，所述发射端安装于所述第一图像引导装置安装通孔内，所述接收端安装于所述第二图像引导装置安装通孔内。

6.如权利要求2所述的图像引导放射治疗设备，其特征在于，所述第一图像引导装置安装通孔为圆形，所述第二图像引导装置安装通孔为长方形。

7.如权利要求1所述的图像引导放射治疗设备，其特征在于，所述屏蔽体滚筒在径向方向上开设有装源孔，所述装源孔为相向对称设置的两个通孔，分别位于所述屏蔽体滚筒的水平两端，所述治疗设备主体还包括两个装源孔堵块，分别与所述屏蔽体滚筒上的装源孔配合安装。

8.如权利要求1所述的图像引导放射治疗设备，其特征在于，所述图像引导装置为DR数字X线成像系统。

9.如权利要求8所述的图像引导放射治疗设备，其特征在于，所述图像引导装置为CBCT锥形束CT成像系统。

10.如权利要求1至9任意一项所述的图像引导放射治疗设备，其特征在于，所述放射源组件提供的射线为伽玛射线。

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