CN1919372B - 放射治疗装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种放射医疗设备，尤其涉及一种用于伽玛射线旋转聚焦的放射治疗装置以及其在治疗过程中的操作使用方法。本发明包括主机控制器、驱动器、辐射装置、治疗床等，治疗床穿设于回转环，辐射装置上设有可旋转屏蔽体，回转支架的两端固定有回转支承环，回转支承环轴向定位转动配合有回转环，所述辐射装置设置于两回转环之间，辐射装置的可旋转屏蔽体中央设有可转动的圆柱形准直体。本发明与现有技术相比，由于辐射装置内的圆柱形准直体和源体同步转动，本发明的单层、双支撑的结构与现有技术中双回转环、双支撑的结构相比，增大了回转环内的范围，治疗时扩大了回转环内治疗床的移动范围，扩大了治疗空间，降低了设备的制造成本和制造难度。

Description

放射治疗装置

技术领域

本发明涉及一种放射医疗设备，尤其涉及一种用于伽玛射线旋转聚焦的放射治疗装置。

背景技术

在使用放射治疗装置进行放射治疗中，采用旋转聚焦的工作原理对病人的病灶进行回转照射，使旋转聚点附近的病灶组织受到最大剂量的照射，健康组织受到瞬时的、耐受剂量的照射，从而杀死病灶、保护病灶周围的健康组织，达到放射治疗的目的。中国专利公开号为CN 1275410的多源放射线全身治疗装置公开了一种放射治疗装置，该装置包括：源体、与源体相固定的源体回转环、准直体、与准直体相固定的准直体回转环、回转支架、固定在回转支架内的回转支承环。其中，回转支承环与源体回转环之间、源体回转环与准直体回转环之间分别设有多个滚动轴承，形成轴向定位的转动配合。源体和准直体可分别绕同一回转轴线旋转、源体内分布的多个放射源通过源体和准直体内的放射通道，聚焦照射在回转轴线的一个公共焦点上，准直体上设有不同孔径的准直器，孔径相同的准直器为一组，每一组准直器的分布规律与源体内放射源的分布规律相同，源体内的放射源及其放射通道径向分布在一个角度范围小于90度的扇形区域内、轴向分布在一个角度范围小于60度的扇形区域内，准直体相对于源体旋转可使每组准直器的入口分别对准源体内的放射源，不同孔径的准直器可改变放射源射束束径的尺寸，准直体的内回转半径小于人体宽度。

上述装置中源体内的多个放射源为治疗放射源，没有实时成像系统，在治疗过程中无法实现影像检测，也无法监测治疗靶点运动的情况、验证放射治疗剂量，因此影响放射聚焦中心与治疗靶点重合精度，无法根据病人接收的实际照射剂量修正治疗方案，不能做到精确放射治疗，影响放射治疗的效果。

上述装置的回转支架内设置了回转支承环、源体回转环、准直体回转环，其缺点是三个镶嵌套装的回转环缩小了治疗空间，减小了准直体的回转范围，增加了设备制造难度和制造成本。

发明内容

本发明的目的是提供一种放射治疗装置，其要解决的技术问题是提供一种人体组织成像装置，实现精确治疗；本发明的另一个目的是扩大治疗空间，降低制造难度和制造成本；

为达到上述目的本发明采用以下技术方案：一种放射治疗装置，包括：机架、设在机架上的回转环、源体和准直体，源体内设有多个放射源，准直体内设有与放射源相对应的射束通道，放射源通过射束通道聚焦于旋转轴线上的公共焦点，所述放射治疗装置还包括诊断成像系统，该成像系统包括：诊断放射源、探测器、数据处理系统。

所述的诊断放射源安装在源体或准直体内，探测器设在回转环上，探测器与源体或准直体内的诊断放射源沿回转环径向相对布置，数据处理系统与探测器连接，并根据探测器传出的信息提供相关图像。

所述的诊断放射源为一个低活度的钴60放射源，位于源体的中央。

所述探测器通过杠杆机构连接在回转环上，使探测器可沿着诊断放射源的射束方向移动。

所述源体的一端固定在源体回转环上，另一端与机架可移动连接，或通过滑环与机架可移动连接；所述准直体的一端固定在准直体回转环上，另一端与机架可移动连接，或通过滑环与机架可移动连接；源体回转环与准直体回转环的旋转轴线重合。

本发明与现有技术相比，放射治疗装置中增设了诊断成像系统，源体内设有高活度的治疗放射源和低活度的诊断放射源，放射源的射束穿过回转环轴线，射入与源体相对布置的探测器内，探测器接收诊断放射源的辐射信息后，作出响应，并输出探测信息，提供影像检测，实现治疗过程中的自动摆位、治疗靶点运动的情况的实时监测；探测器接收治疗放射源辐射信息后，作出响应，并提供照射剂量的实时测量、三维剂量重建的探测信息，实现治疗剂量的实时监测和验证，保证放射治疗更精确，提高放射治疗的效果。源体和准直体的单层、双支撑的结构与现有技术中双回转环、双支撑的结构相比，增大了回转环内的范围，治疗时扩大了回转环内治疗床的移动范围，扩大了治疗空间，降低了设备的制造成本和制造难度。

附图说明

图1是本发明治疗状态的整体结构示意图。

图2是图1的剖视图。

图3是本发明成像状态的整体结构示意图。

图4是本发明第二实施例治疗状态的整体结构示意图。

图5是图4的剖视图。

图6是本发明第三实施例治疗状态的整体结构剖视图。

图7是本发明的辐射装置机构示意图。

图8是本发明第二实施的辐射装置机构示意图。

图9是本发明成像系统的结构框图。

图中1.辐射焦点，2.旋转轴线，3.机架，4.治疗床，10.源体，11.治疗放射源，12.源体回转环，13.源体连接件，14.源匣，20.准直体，21.准直器，22.准直体回转环，23.准直体连接销，30.诊断放射源，31.探测器，32.杠杆机构，33.前置放大器，34.数据转换器，35.数据处器，36.伽玛刀TPS系统，37.伽玛刀控制系统，100.源体驱动装置，101.源体传动件，200.准直体驱动装置，201.准直体传动件。

具体实施方式

下面结合附图实施例对本发明作进一步详细的说明。

如图1、图2和图3所示，在本发明的第一个实施例中，放射治疗装置包括：机架3、设在机架3上的回转环12、22、可分别绕旋转轴线2旋转的源体10和准直体20，源体10内设有源匣14，源匣14内载有多个放射源，准直体内设有多组与放射源相对应的准直器21，准直器21的内腔形成射束通道，放射源通过射束通道聚焦于旋转轴线2上的辐射焦点1，源体10的一端固定在源体回转环12上，另一端设有凸块或源体连接件13，准直体20的一端固定在准直体回转环22上，另一端设有凸块或准直体连接件23，机架3上位于辐射焦点1的两侧设有环形的凹槽，两侧的凹槽分别接收源体10一端的凸块或源体连接件13和准直体20一端的凸块或准直体连接件23，凸块可与机架3内的凹槽滑动配合，连接件13、23为均布的多个圆柱体，它们可与机架3内的凹槽滚动配合；源体回转环12与准直体回转环22同轴布置在旋转轴线2上辐射焦点1的两侧，其旋转轴线2重合，回转环上设有外齿轮，源体回转环12上的外齿轮通过源体传动件101与固定在机架3上的源体驱动装置100相连接，准直体回转环22上的外齿轮通过准直体传动件201与固定在机架3上的准直体驱动装置200相连接，源体回转环12和准直体回转环22与机架3之间分别设有滚动轴承，形成轴向定位的转动配合；治疗床4沿旋转轴线2穿过源体回转环12和准直体回转环22。

本发明的源体10和准直体20的两端分别与回转环12、22、机架3连接，这种单层、双支撑的结构，增大了回转环内的范围，治疗时扩大了回转环内治疗床的移动范围，扩大了治疗空间，简化了机械结构，减少了材料，减轻了重量，提高了源体10和准直体20的支撑刚性，降低了设备的制造成本和制造难度，制造工艺更加简单可靠，保证源体和准直体持久、稳定地同轴旋转，使源体10内放射源射束通过准直体20内的射束通道后，放射源射束聚焦准确，保证聚焦中心剂量场分布的稳定性，以及聚焦中心在治疗系统中的位置精度，实现精确放射治疗，提高放射治疗的效果。

放射治疗装置还包括诊断成像系统，该成像系统包括：诊断放射源30、探测器31、数据处理系统；数据处理系统包括：前置放大器33，数据转换器34，数据处器35；诊断放射源30是同位素放射源，也是低活度的钴60放射源，诊断放射源30安装在源体10上的源匣14内，并使诊断放射源31处于源体10的中央，探测器31通过杠杆机构32连接在源体回转环12上，探测器31与源体10内的诊断放射源30沿回转环12径向相对布置，探测器31可沿着诊断放射源30的射束方向移动至接近治疗床4的诊断位或远离治疗床4的治疗位，并通过源体驱动装置100的驱动，与源体10一同绕旋转轴线2做步进旋转或连续旋转；诊断放射源30也可以安装在准直体20中央，同时探测器31通过杠杆机构32连接在准直体回转环22上，并通过准直体驱动装置200的驱动，与准直体20一同绕旋转轴线2做步进旋转或连续旋转，探测器31与准直体20内的诊断放射源30沿回转环22径向相对布置，并通过回转环上杠杆机构32沿着诊断放射源30的射束方向移动至接近治疗床4的诊断位或远离治疗床4的治疗位。

如图7所示，本发明的辐射装置包括：源体10、带有齿轮的源体回转环12、探测器31；源体10的一端连接在源体回转环12上，另一端设有凸块或源体连接件13，探测器31通过杠杆机构32连接在源体回转环12上，使探测器可沿着诊断放射源30的射束方向移动；源体10内的诊断放射源30与探测器31沿源体回转环12径向相对布置，源体10内设有可拆卸的源匣14，源匣14中央设有诊断放射源30，诊断放射源30两侧均布多个直线径向排列的治疗放射源11，放射源发出的射束聚焦于源体回转环12轴线上的辐射焦点1，并辐照在探测器31上，探测器可以接收诊断放射源30和治疗放射源11的射束信息，分别作出响应，并输出探测信息，固定在支架3上的源体驱动装置100通过源体传动件101驱动源体回转环12的齿轮，使源体回转环12绕旋转轴线2转动，同时，带动源体10和探测器31绕旋转轴线2同步转动。

如图9所示，探测器31既可以接收诊断放射源30的辐照，也可以接收治疗放射源11的辐照，并分别将信息传递给数据处理系统中的前置放大器33，前置放大器33再将放大的辐照信息传递给数据转换器34，经过数据转换后输出给数据处器35，数据处器35根据接收的信息向伽玛刀TPS系统36和伽玛刀控制系统37提供相关图像及信息；探测器象素单元为1mm²，当接收诊断放射源30的辐照时，采用Cone Beam CT的方法对患者的靶点区域成像，采用Radon变换和滤波背投影的方法，获得相应的CT值密度分布和断层影像，获得靶区、标志点的位置坐标，用于确认患者的摆位，以及摆位的调整；当接收治疗放射源11的辐照时，探测器阵列获取治疗放射源11射束穿透人体后的剂量分布(透射剂量和散射剂量)，利用治疗前获取的患者CT值密度分布，利用去卷积的方法，重建患者靶区和关键组织的剂量场分布，该分布为实际照射的剂量分布。由于患者靶区，特别是体部，如胸、肺、肝、肠、肾、前列腺等部位的靶区发生生理运动以及患者本身的不自主运动，靶区在治疗过程中在治疗设备的坐标中的位置是变化的，结合这些位置变化信息以及实际测量的剂量分布，可以估算出靶区实际获得的照射剂量和分布，与TPS的规划剂量进行比较，可以获得修正剂量方案，用于患者的补充照射。同时，采用简化算法，实时监测和重建分次剂量(如每圈照射的剂量)，并与规划的分次剂量图进行比较，给出实时的剂量偏差和剂量校正方案，实现伽玛刀的剂量照射的实时监测和动态调整。

放射治疗装置是伽玛射线成像系统和放射治疗系统整合集成，数据处理系统集成了相应的影像、跟踪和剂量重建等的核心内容，分别对数据进行处理，形成投影扫描、特征点跟踪、穿透剂量测量等数据获取功能，获得我们希望的监测结果和校正数据，实现实时监测、验证和校准。

如图1和2所示，当放射治疗装置处于治疗状态时，准直体驱动装置200通过准直体传动件201驱动准直体回转环22绕旋转轴线2转动，准直体20相对于源体10转动一个角度，使固定在准直体回转环22上的准直体20内的一组准直器21对应源体10内的治疗放射源11，治疗放射源11内的射束通过准直器21形成的射束通道聚焦于旋转轴线2上的辐射焦点1，并穿过治疗床4上的病人，辐照在探测器31上，探测器31通过连接在回转环12上的杠杆机构32处于远离治疗床4的治疗位，通过源体驱动装置100和准直体驱动装置200的驱动，使源体10、准直体20、探测器31一同绕旋转轴线2连续转动。

如图3所示，当放射治疗装置处于成像状态时，源体10中央的圆柱形单光子诊断放射源30，通过准直体20中央的一个准直器内腔通道，穿过治疗床4上的病人，辐照在探测器31上，探测器31通过连接在回转环12上的杠杆机构32处于接近治疗床4的诊断位，通过源体驱动装置100和准直体驱动装置200的驱动，使源体10、准直体20、探测器31一同绕旋转轴线2做步进转动。

如图4、5和8所示，是本发明的第二实施例，源体10的一端固定在源体回转环12上，另一端固定在源体连接件13上，源体连接件13为带有凹面的圆环形结构，该凹面的内环与机架3一端的外表面滑动配合，本实施例的其它结构特征与本发明的第一实施例的结构特征相同。

如图6所示，是本发明的第三实施例，准直体20一端固定在准直体回转环22上，另一端固定在准直体连接件23上，准直体连接件23为圆环形结构，该圆环的外表面与机架3一端的内圆表面滑动配合，本实施例的其它结构特征与本发明的第一实施例的结构特征相同。

Claims (14)

1.一种放射治疗装置，包括：机架(3)、设在机架(3)上的回转环(12、22)、源体(10)和准直体(20)，源体(10)内设有多个放射源，准直体(20)内设有与放射源相对应的射束通道，放射源通过射束通道聚焦于旋转轴线(2)上的公共焦点(1)，所述放射治疗装置还包括诊断成像系统，该成像系统包括：诊断放射源(30)、探测器(31)、数据处理系统，其特征在于：所述的诊断放射源(30)安装在源体(10)内，探测器(31)设在源体回转环(12)上，探测器(31)与源体(10)内的诊断放射源(30)沿回转环(12)径向相对布置，数据处理系统与探测器(31)连接，并根据探测器(31)传出的信息提供相关图像，所述诊断放射源(30)是一个同位素放射源，也是低活度的钴60放射源。

2.根据权利要求1所述的放射治疗装置，其特征在于：所述探测器(31)通过杠杆机构(32)连接在回转环上，使探测器(31)可沿着诊断放射源(30)的射束方向移动。

3.根据权利要求1所述的放射治疗装置，其特征在于：所述源体(10)和准直体(20)的两端分别与回转环(12、22)、机架连接。

4.根据权利要求1所述的放射治疗装置，其特征在于：所述源体(10)的一端固定在源体回转环(12)上，另一端与机架(3)可移动连接；所述准直体(20)的一端固定在准直体回转环(22)上，另一端与机架(3)可移动连接；源体回转环(12)与准直体回转环(22)的旋转轴线(2)重合。

5.根据权利要求3所述的放射治疗装置，其特征在于：所述的放射治疗装置还包括滑环，所述源体(10)的一端分别固定在回转环(12)上，另一端固定在滑环上，所述滑环与机架(3)可移动连接。

6.根据权利要求4所述的放射治疗装置，其特征在于：所述源体回转环(12)与准直体回转环(22)同轴布置在旋转轴线(2)上辐射焦点(1)的两侧。

7.根据权利要求4所述的放射治疗装置，其特征在于：所述源体(10)和准直体(20)与机架(3)的连接为滚动配合或滑动配合。

8.一种放射治疗装置，包括：机架(3)、设在机架(3)上的回转环(12、22)、源体(10)和准直体(20)，源体(10)内设有多个放射源，准直体(20)内设有与放射源相对应的射束通道，放射源通过射束通道聚焦于旋转轴线(2)上的公共焦点(1)，所述放射治疗装置还包括诊断成像系统，该成像系统包括：诊断放射源(30)、探测器(31)、数据处理系统，其特征在于：所述的诊断放射源(30)安装在准直体(20)内，探测器(31)设在准直体回转环(22)上，探测器(31)与准直体(20)内的诊断放射源(30)沿回转环(22)径向相对布置，数据处理系统与探测器(31)连接，并根据探测器(31)传出的信息提供相关图像，所述诊断放射源(30)是一个同位素放射源，也是低活度的钴60放射源。

9.根据权利要求1所述的放射治疗装置，其特征在于：所述探测器(31)通过杠杆机构(32)连接在回转环上，使探测器(31)可沿着诊断放射源(30)的射束方向移动。

10.根据权利要求1所述的放射治疗装置，其特征在于：所述源体(10)和准直体(20)的两端分别与回转环(12、22)、机架连接。

11.根据权利要求1所述的放射治疗装置，其特征在于：所述源体(10)的一端固定在源体回转环(12)上，另一端与机架(3)可移动连接；所述准直体(20)的一端固定在准直体回转环(22)上，另一端与机架(3)可移动连接；源体回转环(12)与准直体回转环(22)的旋转轴线(2)重合。

12.根据权利要求10所述的放射治疗装置，其特征在于：所述的放射治疗装置还包括滑环，所述源体(10)的一端分别固定在回转环(12)上，另一端固定在滑环上，所述滑环与机架(3)可移动连接。

13.根据权利要求11所述的放射治疗装置，其特征在于：所述源体回转环(12)与准直体回转环(22)同轴布置在旋转轴线(2)上辐射焦点(1)的两侧。

14.根据权利要求11所述的放射治疗装置，其特征在于：所述源体(10)和准直体(20)与机架(3)的连接为滚动配合或滑动配合。

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