CN103889505A

CN103889505A - 具有非共平面效能的医疗处治系统

Info

Publication number: CN103889505A
Application number: CN201280052388.9A
Authority: CN
Inventors: 赵大卫
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-12-15
Filing date: 2012-12-14
Publication date: 2014-06-25
Also published as: US20130158382A1; WO2013090838A1

Abstract

本揭示内容是有关于用以传送共平面及非共平面的医疗处治的系统及方法，其中一旋转构件是与一处治环接合且彼此以一角度相间隔，其中该处治环包含至少一种处治装置，借由旋转该旋转构件及该处治环或处治装置可传送一非共平面治疗至一病患。

Description

具有非共平面效能的医疗处治系统

技术领域

本发明有关用于医疗处理与治疗(medical treatment)的系统及方法，且特别有关于由一种能传送共平面(co-planar)及非共平面(non-coplanar)的非侵入性医疗处治的系统及方法。

背景技术

本揭示内容的医疗处治系统乃是一种可传送共平面及非共平面治疗的精致、高效设计。在用以传送放射线治疗的系统范例中，借由增加射束导入角度的数量，可使非共平面射束对周围健康组织传送较低剂量的射束以改善治疗效果。所揭示系统的设计亦可应用于高频聚焦超音波治疗(high-frequency focusedultrasound therapy)、聚焦射频治疗(focused radio frequency therapy)、激光治疗(laser therapy)、烧灼治疗(ablation)及其他非侵入性治疗中。

发明内容

在此所揭示的医疗处治系统及方法中，某些实施方式包含了一支架(stand)；一旋转构件(rotating member)，其接合至该支架且可于一第一旋转平面旋转；一处治环(treatment ring)，其可于一第二旋转平面旋转且接合至该旋转构件并以一倾斜角与该旋转构件相间隔，其中第一旋转平面与第二旋转平面以该倾斜角彼此间隔；至少一种处治装置(treatment device)，其与处治环接合且用以传送治疗至一病患，其中旋转上述旋转构件可造成该些处治装置沿着一非共平面路径来传送治疗。

其他实施方式可包含一支架；一旋转构件，其接合至支架且于第一旋转平面旋转；一处治环，其与该旋转构件接合并以一倾斜角与该旋转构件相间隔且具有一第一轴；以及至少一种用以传送治疗至病患的处治装置，其接合至处治环上且沿着第一轴于第二旋转平面旋转，其中第一旋转平面及第二旋转平面以该倾斜角彼此间隔；且其中旋转构件的旋转可造成该些处治装置沿着一非共平面路径来传送治疗至病患。

在某些实施方式中，该至少一处治装置可用以传送治疗，例如放射治疗、高频聚焦超音波治疗、烧灼治疗、激光治疗或射频治疗。

在其他实施方式中，倾斜角是可变动的或是固定不变的。

在进一步的实施方式中，本揭示内容的医疗处治系统可以更包含一射束挡(beam stopper)，其与处治环接合且可于第二旋转平面旋转，并位于该至少一处治装置对面。

在更进一步的实施方式中，该至少一处治装置用以旋转且传送治疗至偏离处治环的等角点位置的标的物上。

在某些实施方式中，本揭示内容的医疗处治系统可以更包含一诊断级的影像装置(diagnostic quality imaging device)及一躺板(couch)，该躺板用以将病患由等角点处移至诊断级影像装置。

在其他的实施方式中，本揭示内容的医疗处治系统亦可以包含至少一种影像装置，其与处治环接合且位于该至少一处治装置对面。

在其他的实施方式中，本揭示内容的医疗处治系统可以更包含至少一种影像装置，其与处治环接合且与该至少一处治装置相邻。

在另一实施方式中，本揭示内容的医疗处治系统亦可以包含一用以围绕病患的保护壁(protective wall)。

为了使本揭示内容的叙述更加详尽与完备，下文针对了本发明的实施态样与具体实施例提出了说明性的描述及专利申请范围界定。

附图说明

借由下附图示将使本发明上述与其他目的、特征、优点与实施例变得更浅显易懂，所附图式说明如下：

图1A为一种医疗处治系统，其处治头(treatment head)是位在相对于枢纽点(pivot point)为180度的位置；

图1B为图1A所示的医疗处治系统，其呈现出处治头由图1A旋转180度后的位置；

图2A为图1A所示的医疗处治系统，其中处治头系位在相对于枢纽点为0度的位置；

图2B为图2A所示的医疗处治系统，其呈现出处治头是由图2A旋转180度后的位置；

图3为由本揭示内容的系统所产生的一道共平面及二道非共平面射束路径示意图；

图4为另一种替代性医疗处治系统图，其与图1系统类似并绘示出其他额外的细节；以及

图5为图1所示的医疗处治系统，但另设有非必要性的保护壁来围绕病患。

具体实施方式

在图1A中，用以治疗一病患102的医疗处治系统100包含一可供病患102躺卧的可移动式的病患躺板104。整个系统是由一支架106所支撑，且包含一外座108。处治系统100及支架106的较佳设置方式是，不需在放置处地板上额外设置固定用凹槽或是处治室(treatment vault)。医疗处治是由设置于处治环112上的处治头110来传送。在不脱离本揭示内容精神和范畴下，当以「环(ring)」这个名词来形容处治环112时，其文意亦涵盖其他非以正圆形存在的横截面。视特定的医疗处治而定，处治头110可以包含诸如放射治疗光源之类的处治装置，举例来说，可发出x射线(x-ray)、γ射线(gamma ray)、电子(electron)、质子(proton)、重离子(heavy-ion)或任何其他类型的射束发射器。较佳实施方式的实例包含一种设于处治头110内部的直线加速器(linear accelerator)或放射性同位素射束源。或者是，处治头110也包含一高频聚焦超音波装置或其他用以进行非侵入性治疗的装置。

当可想见，为进一步加强治疗传送速度或补偿低功率(low power)的处治装置等目的，处治环112也可包含多个处治头110。可以任何几何排列方式将多个处治头110排列在处治环112上，且可包含任何类型的处治装置。一种含有多个处治头110的可能实施方式为包含四个等距设置的放射性同位素射束源(radioisotope beam sources)，用以进行放射治疗。另一种含有多个处治头110的实施方式为包含用以进行烧灼治疗的高频聚焦超音波装置。

在某些实施方式中，可于处治环112上且位于处治头110对面的位置处设置一射束挡114(beam stopper)，用以阻挡由处治头110所发射出来的辐射束。设置射束挡114基于限制周边辐射的考量而来，用以阻挡来自病患102及躺板104的二次散射或是避免辐射光源泄漏。射束挡114可以由包含，但不限于，铅、钨及其合金等材质所制成。较佳是，选用能将辐射量减少约1000倍的厚度的射束挡114，使得在1公尺范围内泄漏出来的辐射量，低于等角点128主射束量的0.1％的范围内。在具有多个处治头110的情况下，较佳的实施方式包含将多个射束挡114分别设置于处治环112上，且位于该些个处治头的对面位置处。

处治环112与旋转构件116连结，且以一倾斜角(tile angle)120与旋转构件116相间隔，使得处治环112及旋转构件116可于非平行的平面相互旋转。在一实施方式中，处治环112及旋转构件116的连结包含一个枢纽点118。枢纽点可以是以销(pin)、铰链(hinge)或任何其他能使处治环112以相对于旋转构件116倾斜的构件，例如在图4所示的替代性实施方式中，枢纽点118可以一特定倾斜角120加以固定，且可以描述为旋转构件116及处治环112间的连结。旋转构件116及处治环112间的连结可以是一种直接的连结关系或是透过如枢纽点等其他构件间接连结的关系。旋转构件116可以是如图1所阐述的以Z-轴为中心的圆柱，或是任何其他可以360度路径绕着枢纽点118旋转的结构。

图1A所示的处治头110是位在相对于枢纽点118为180度的位置处。如同在传送治疗时会发生的情况，图1B则绘示出旋转构件116以180度旋转后的系统图示。当处治头110位于此位置时(相对于枢纽点118而言)，图3所示的锥状非共平面路径306代表当旋转构件116旋转时，所有可能被包括在内的治疗角度。当处治头110位于此处时，锥角308会等同于倾斜角120。

图2A为当处治环112由图1A所示的位置旋转180度后，处治头110位在相对于枢纽点118而言为0度的位置。图2B则绘示出旋转构件116旋转180度后的医疗处治系统图，此为在传送治疗时会发生的情况。当处治头110位在此位置时(相对于枢纽点118的位置而言)，图3所示的锥状非共平面路径304代表当旋转构件116旋转时，所有可能被包括在内的治疗角度。当处治头110位于此处时，锥角310会等同于倾斜角120。

当处治头110是位在对枢纽点118而言约90度的位置时，本发明系统可传送共平面治疗。图3所示的共平面路径302代表当旋转构件116于共平面处旋转时，所有可能被涵盖的治疗角度。

当处治头110是位在任何除了0、90或180度的位置时(相对于枢纽点118而言)，非共平面治疗可能以如图3所述的304及306锥状路径来进行，此时其锥角308或310小于倾斜角120。若增加倾斜角120，则最大锥角308/310亦会随之增加，使非共平面治疗得以更大的角度来进行。

可借由枢纽点118的枢纽转动，将系统100位于旋转构件116及处治环112间的倾斜角120设计为可变动的。在此类实施方式中，除了以枢纽点118来连结外，亦可借由在于枢纽点118对面，或环绕处治环112上多个不同位置设置的其他额外的传动支撑件，来支撑处治环112的重量。利用改变处治环112的直径及病患102所需要的净空空间，可使系统100具有一最大倾斜角120。借由剎车(Hard-stop)或其他安全装置来保障病患102不会因为倾斜角120过度增加而使处治环112直接撞上病患102。

医疗处治系统100亦可设计为如图4所示，使处治环112相对于旋转构件116以一特定的倾斜角120加以固定。在图4的实施方式中，旋转构件116以枢纽点118固定于处治环112上且横越处治环112的背面，使倾斜角120无法任意变动。在一较佳的实施方式中，倾斜角120固定为35度。即便将倾斜角120设置成固定不变，仍可借由旋转处治环112而使处治头110处在相对于枢纽点118而言之不同角度的位置(或是当处治装置300可不受制于处治环112而自行转动时，亦即直接旋转处治头300)，以不同锥角308/310来投予共平面治疗。

一或多种处治装置300配有一或多个处治头110及处治环112。在一实施方式中，处治装置300是固定于处治环112的一特定位置上，故会沿着处治环112来旋转。在另一实施方式中，处治环112不会绕着其自身的轴心来旋转，相反的，多个处治装置300是在处治环112内部绕着处治环112的轴心旋转。举例来说，可借由使多个处治装置300沿着处治环112内部的多个环状轨道来进行旋转。

通常是将一或多个处治装置300设置成可从处治环112中心的等角点(isocenter)128处来进行治疗。然而，当治疗标的物不是位于Z-轴上或不是位于病患102的中心线时，该些处治装置300可以沿着如图4所示的R-轴402来旋转，以治疗该标的物。也可在不需移动病患的情况下，将系统100设置成可治疗多个标的物，不论该些标的物是否位于等角点128。借由此技术特征也可使得当在治疗一个偏离等角点128的标的物时，需移动病患躺板104的需求被减至最低甚至完全排除。在此实施例中，为确保有效吸收偏离等角点128的残留射束，可加大射束挡114的体积，以涵盖较处治环112圆周更大的范围。

处治装置300可以包含一准直装置(collimation device)，例如多叶片型射线准直器(multi-leaf collimator)、放射手术锥(radiosurgery cone)或其类似物，以聚焦治疗射束404；同时亦可包含一射束挡114，以吸收可完全穿透病患102的衰减射束(attenuated beam)406。系统100可更包含一横跨于处治装置300的影像装置，其利用穿透病患102的衰减射束来呈现相关影像。当处治装置300所提供的是一种光子治疗射束时，所述影像装置可以是百万伏特X射线成像板(megavoltage x-ray imaging panel)。可将影像装置置于射束挡114的前方或是直接取代射束挡114。或者是，系统100可以包含位于处治环112上的一或多个千伏特电源，使该千伏特电源的X射线成像板位于处治环112对面。借由旋转处治环112或旋转构件116来移动处治头110，使演算出的断层扫描(tomography)结果可显示于成像板上。处治环112上的影像装置可以在治疗过程中提供病患的即时(real-time)位置信息。

医疗处治系统100亦可包含一诊断级影像装置，例如CT、MRI、PET及SPECT等装置。此装置可以置于外座108内，且在一较佳实施方式中，该诊断级影像装置为一诊断级CT扫描器(CT scanner)。可将病患躺板104沿着Z-轴方向作适当的移动，以使病患102能确实位于诊断用影像装置中，以修正病患的位置及提高治疗效果。

如图5所示，医疗处治系统100可更包含一保护壁500。在一较佳实施方式中，保护壁500为圆柱形，且具有一病患通道502。保护壁500可以进一步保护病患或躺板免于被处治环112撞击的风险。

医疗处治系统100也可连结一治疗规划系统(treatment planning system)，利用系统可快速转换共平面及非共平面治疗，来减少对邻近组织非必要的照射，借此达到对标的物的最佳治疗。一个最佳治疗演算法可以从处治头110所能传送的所有位置，自动选取出射束的角度及剂量强度。治疗规划系统亦可将治疗计画最佳化，进而将改变倾斜角120的次数降到最低，因为倾斜移动所花的时间可能比处治环112旋转所花的时间来得长。

处治装置300可以在处治头110或旋转构件116旋转时启动且治疗病患102。或者是，在处治头110及旋转构件116处于静止状态时，即使关闭旋转中的处治装置300，治疗依旧可以持续进行。在系统不会撞击到病患102或病患躺板104的情况下，特别是当系统100配备有保护壁500时，系统100可以每分钟超过一转的转速转动旋转构件116。

本发明前述范例式实施方式是为说明与叙述的目的而提供，本发明并不局限于该些实例。因此，本发明的范围应由附随的申请专利范围来界定，而非以上文的实施方式与例示性的实施例来定义。此外，上述特征、态样及优点并非用以限定任何申请专利范围的应用。

此外，段落标题并非用以限定本发明。具体来说，即便标题为「技术领域」，仍不应将申请专利范围局限于该标题下文字的限制。再者，「背景技术」中的技术亦不应视为本发明的现有相关技术。「发明内容」所述的特征不会造成申请专利范围的限制。此外，本揭示内容的任何引用或以单数形式所形容的「发明」并非用以限制申请专利范围的范畴。依据本揭示内容的申请专利范围所实现的多种发明皆受该些申请专利范围的规范及保护。

Claims

1.一种医疗处治系统，包含：

一支架(stand)；

一旋转构件(rotating member)，其接合至该支架上且于一第一旋转平面旋转；

一处治环(treatment ring)，其于一第二旋转平面旋转，该处治环与该旋转构件接合且以一倾斜角相间隔，其中该第一旋转平面及该第二旋转平面以该倾斜角相间隔；

至少一处治装置(treatment device)，其接合至该处治环上且用以传送治疗至一病患；且

其中旋转该旋转构件可造成该至少一处治装置沿着一非共平面(non-coplanar)路径来传送该治疗予该病患。

2.如权利要求1所述的医疗处治系统，其特征在于，该至少一处治装置用以传送一种治疗，其选自由以下成员组成的群组中：放射治疗、高频聚焦超音波治疗、烧灼治疗、激光治疗及射频治疗。

3.如权利要求1所述的医疗处治系统，其特征在于，该倾斜角为可变动的。

4.如权利要求3所述的医疗处治系统，其特征在于，更包含一射束挡(beamstopper)，其与该处治环接合且可于该第二旋转平面旋转，并位于该至少一处治装置对面。

5.如权利要求1所述的医疗处治系统，其特征在于，该倾斜角为不变的。

6.如权利要求5所述的医疗处治系统，其特征在于，更包含一射束挡，其与该处治环接合且可于该第二旋转平面旋转，并位于该至少一处治装置对面。

7.如权利要求1所述的医疗处治系统，其特征在于，该处治环的中心具有一等角点，且该至少一处治装置用以旋转且传送治疗至偏离该等角点的标的物上。

8.如权利要求1所述的医疗处治系统，其特征在于，更包含至少一影像装置，其接合至该处治环上且位于该至少一处治装置对面。

9.如权利要求1所述的医疗处治系统，其特征在于，更包含至少一影像装置，其接合至该处治环上且与该至少一处治装置相邻。

10.如权利要求1所述的医疗处治系统，其特征在于，更包含一保护壁，其用以围绕该病患。

11.一种医疗处治系统，包含：

一支架；

一旋转构件，其接合至该支架上且可于一第一旋转平面旋转；

一处治环，其接合至该旋转构件上并以一倾斜角与该旋转构件相间隔且具有一第一轴；

至少一用以传送治疗至一病患的处治装置，其接合至该处治环上且可沿着该第一轴而于一第二旋转平面上旋转，其特征在于，该第一旋转平面及该第二旋转平面以该倾斜角相间隔；且

其中旋转该旋转构件可使该至少一处治装置沿着一非共平面路径来传送治疗至该病患。

12.如权利要求11所述的医疗处治系统，其特征在于，该至少一处治装置用以传送一种治疗，其选自由以下成员组成的群组中：放射治疗、高频聚焦超音波治疗、烧灼治疗、激光治疗及射频治疗。

13.如权利要求11所述的医疗处治系统，其特征在于，该倾斜角为可变动的。

14.如权利要求13所述的医疗处治系统，其特征在于，更包含一射束挡，其与该处治环接合且可于该第二旋转平面旋转，并位于该至少一处治装置对面。

15.如权利要求11所述的医疗处治系统，其特征在于，该倾斜角为不变的。

16.如权利要求15所述的医疗处治系统，其特征在于，更包含一射束挡，其与该处治环接合且可于该第二旋转平面旋转，并位于该至少一处治装置对面。

17.如权利要求11所述的医疗处治系统，其特征在于，该处治环的中心具有一等角点，且该至少一处治装置用以旋转且传送治疗至偏离该等角点的标的物上。

18.如权利要求11所述的医疗处治系统，其特征在于，更包含至少一影像装置，其接合至该处治环且位于该至少一处治装置对面。

19.如权利要求11所述的医疗处治系统，其特征在于，更包含至少一影像装置，其接合至该处治环上且与该至少一处治装置相邻。

20.如权利要求11所述的医疗处治系统，其特征在于，更包含一保护壁，其用以围绕该病患。