CN105664379A - 一种光动力联合放射治疗的深部肿瘤治疗系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光动力联合放射治疗的深部肿瘤治疗系统，低剂量CT成像装置对治疗对象进行扫描成像，获得肿瘤的空间位置、大小、周围重要结构信息；深部肿瘤光动力治疗装置将特定的X射线激发光敏剂经静脉注射到治疗对象体内，并在肿瘤组织聚集，被X射线激发后产生单态氧，对深部肿瘤进行光动力治疗；放射治疗装置制定满足治疗需求的放疗方案，对肿瘤组织进行放射治疗；深部肿瘤光动力/放射治疗联合装置可同时对肿瘤组织进行光动力和放射治疗。本发明按照设定参数可进行肿瘤组织的光动力/放射治疗联合治疗，亦可实现独立的光动力或放射治疗。本发明可在提高对体内深部肿瘤治疗效果的同时，有效降低对正常组织的照射剂量。

Description

一种光动力联合放射治疗的深部肿瘤治疗系统

技术领域

本发明属于医疗药械技术领域，尤其涉及一种光动力联合放射治疗的深部肿瘤治疗系统。

背景技术

(一)放射治疗技术(RadiationTherapy)

肿瘤放射治疗(简称放疗)是利用各种射线束(如α射线，X射线及电子束)来治疗恶性肿瘤的一门技术，其根本目的是利用放射线损伤或者消灭肿瘤细胞，同时尽可能使其它组织不受放射线的损伤和侵害。然而，放射治疗的照射剂量大(通常为60-80Gy)，会来严重的副作用，如放射性炎症、脱发、血细胞损伤等，而且不适用于多发性、转移性、以及放射不敏感肿瘤的治疗。

随着放射治疗技术的发展和进步，三维适形放射治疗、调强放射治疗、容积动态调强治疗等能实现肿瘤组织和周围组织的剂量梯度明显，能提高肿瘤组织的处方剂量同时减少周围组织的受照剂量。其优点是“高精度、高剂量、高疗效、低损伤”，即靶区(肿瘤病变区)内受照剂量最大，靶区周围正常组织受照剂量最小，靶区内剂量分布最均匀，靶区定位及照射最准确。

精确放疗很大程度上降低了放疗对人体正常组织的损伤，然而由于放疗技术的特点是仅对治疗的局部起作用而且对组织损伤没有选择性，采用高剂量的放射射线对肿瘤组织进行灭杀时，对人体正常组织的损伤也难以避免。如何利用较低的放射剂量提高对肿瘤组织的灭杀率并降低对正常组织的损伤，一直是学者研究的关注重点，也是本发明的目的之一。

(二)光动力治疗(PhotodynamicTherapy,PDT)

光动力疗法是一种有氧分子参与的伴随生物效应的光敏化学反应。其过程是特定波长的激光照射使组织内的光敏剂受到激发，而激发态的光敏剂又把能量传递给周围的氧，生成活性氧特别是活性很强的单态氧，单态氧和相邻的生物大分子发生氧化反应，产生细胞毒性作用，进而导致细胞受损乃至死亡。由于具有安全、无创、高选择性、副作用小、可重复性和相对低成本等优势，PDT已广泛应用于临床肿瘤治疗。理论上光动力疗法可用于所有肿瘤的治疗，但由于受到光在人体组织内穿透距离的限制，目前PDT主要用于体表或浅组织区域的恶性肿瘤、食管癌、胃肠道肿瘤、口腔肿瘤、膀胱癌等，难以用于人体深部肿瘤的治疗，极大限制了PDT的研究和发展。

随着纳米技术的快速发展，采用可被X射线激发的发光纳米材料(scintillatingnanoparticles,ScNP)作为PDT中光敏剂的光源，即X线激发光动力学治疗(X-rayexcitedPDT,XE-PDT)，得到极大关注，有望解决穿透深度问题。目前XE-PDT的研究大部分集中在X线激发纳米材料的研究及与光敏剂的结合。表1给出了部分研究小组实验所用的X线激发光动力学治疗试剂，所有试剂均由两部分组成，第一项是可被X射线激发的闪烁材料ScNP，第二项是光敏剂，用来产生单态氧，两者间用“/”隔开。可以看出，对于XE-PDT试剂的研究，关键在于闪烁纳米材料的发光效率及能量在两者间的有效传递。这其中，稀土发光纳米材料由于发光效率高，已成为ScNP的有力竞争者。

表1.X射线激发光动力学治疗(XE-PDT)试剂及射线激发参数

XE-PDT试剂	X射线激发参数
		LaF3:Tb3+/MTCP	250KeV,0.44Gy/min
Tb2O3/SiO2/Porphyrin	44kV,40mA,0.324Gy/min
		LaF3:Ce3+/DMSO/PPIX/PLGA	90kV,5mA,0.5Gy/min
ZnS:Cu,Co/TBrRh123	120kVp,2Gy/min
		LaF3:Tb/RB	75kV,20mA
SrAl2O4:Eu2+/MC540	50kV,70μA,1Gy/h

对X射线激发的光动力治疗方法的临床应用来说，光敏剂所需的X射线能量至关重要，若激发能量过高，会对X线路径上的组织造成伤害，极大限制在人体中的应用。目前ScNP的研究虽然取得很大进展，然而大部分研究所使用的激发X线剂量率约在0.5Gy/min，高于常规放疗剂量，且在单态氧的产生量、细胞破坏和肿瘤抑制方面，X射线激发的光动力治疗方法仍未达到传统光动力治疗的效率。

(三)光动力与放疗联合治疗

考虑到XE-PDT技术的出现和相应激发试剂的研制，以及X线本身对肿瘤的放射治疗作用，如果两者进一步结合，可增强单一治疗模式对肿瘤的治疗效果，为体内肿瘤的治疗提供一种更有效、低剂量的PDT/放疗联合治疗模式。

目前还没有光动力联合放射治疗的深部肿瘤治疗系统。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光动力联合放射治疗的深部肿瘤治疗系统，旨在利用光动力/放疗之间的增强作用，以较低的X线剂量对深部肿瘤组织进行光动力学和放射治疗两种模态的联合治疗。

本发明的目的在于提供一种光动力联合放射治疗的深部肿瘤治疗系统，所述治疗系统包括：

低剂量CT成像装置，用于对治疗对象进行低剂量CT扫描成像，获得肿瘤的空间位置、大小、周围重要组织结构信息；所述低剂量CT成像装置采用低剂量扫描模式获得稀疏的投影数据，采用基于压缩感知原理的保证成像质量的图像总变差最小化的少角度重建算法进行CT图像重建，降低对治疗对象的辐射剂量；

深部肿瘤光动力/放射治疗联合装置，用于根据低剂量CT成像装置获得的CT图像制定满足治疗需求的联合治疗方案，对治疗对象的肿瘤组织进行联合治疗；深部肿瘤光动力治疗装置，用于将特定的由X射线激发的光敏剂经过静脉注射到治疗对象体内，经过X射线激发后产生单态氧对肿瘤组织进行光动力治疗；

放射治疗装置，用于根据低剂量CT成像装置获得的CT图像制定满足治疗需求的放疗方案，对治疗对象的肿瘤组织进行放射治疗；

光动力联合放射治疗的深部肿瘤治疗系统，首先利用低剂量CT成像装置对治疗对象进行低剂量CT成像，得到肿瘤大小、位置和周围环境的信息；然后利用深部肿瘤光动力/放射治疗联合装置对治疗对象进行联合治疗，或利用深部肿瘤光动力治疗装置、放射治疗装置对治疗对象进行单独治疗。

进一步，所述低剂量CT成像装置包括：

X射线源，用于产生X射线对治疗对象进行扫描；

准直器，与所述X射线源相连接，用于X射线束的准直；

X射线探测器，用于接收和检测穿过治疗对象的X射线光子，经过数模转换后转换为投影数据；

数据采集卡，与所述X射线探测器和数据工作站相连接，用于采集所述X射线探测器的投影数据，并传输至数据工作站；

数据工作站，与所述数据采集卡相连接，用于接收所述数据采集卡传输的投影数据，并进行CT图像重建；

控制系统，与所述X射线源、准直器、X射线探测器、数据采集卡和数据工作站相连接，用于控制X射线的产生和准直、投影数据的采集和CT图像的重建和显示；

在进行肿瘤治疗之前，首先利用低剂量CT成像装置对治疗对象的肿瘤部位进行低剂量CT成像：控制系统控制X射线源发出X射线，控制准直器将X射线准直，准直后的X射线穿过治疗对象，被X射线探测器接收，控制系统控制数据采集卡采集到X射线探测器接收的低剂量CT投影，控制系统将投影数据保存在数据工作站并进行CT重建，重建完的图像通过控制系统进行图像显示。

进一步，所述光动力治疗装置包括：

X射线源，用于产生X射线对所述X射线激发光敏剂进行激发；

准直器，与所述X射线源相连接，用于X射线束的准直；

X射线激发光敏剂，由纳米发光材料与光敏剂耦合，具有生物兼容性，经所述X射线源产生的X射线激发后，用于损伤和灭杀肿瘤组织；

静脉注射装置，用于将所述X射线激发光敏剂注射到治疗对象体内；

计划系统，用于计算所述X射线激发光敏剂的浓度和所述X射线的激发能量和剂量，制定满足治疗需求的光动力治疗方案；

控制系统，与所述X射线源、准直器和静脉注射装置相连接，用于控制X射线的产生和准直、光敏剂的注射和激发、光动力治疗方案的制定、光动力治疗；

光动力治疗装置利用低剂量CT成像装置得到的CT图像，由计划系统进行光动力治疗计划的制定：由肿瘤大小和位置确定光敏剂的浓度、用量、X射线的激发能量和剂量、以及准直器对X射线的准直方向和开口大小；

光动力治疗装置利用制定的光动力治疗计划，对治疗对象实施治疗：利用控制系统控制静脉注射装置将X射线激发光敏剂按照计划中制定的浓度和用量注射入治疗对象体内，并通过控制系统将准直器按照计划中计算的准直器方向和开口大小进行设定，通过控制系统设定好X射线的激发能量，然后控制系统打开X射线源，对治疗对象进行光动力治疗。

进一步，所述放射治疗装置包括：

X射线源，用于产生X射线对肿瘤组织进行放射治疗；

准直器，与所述X射线源相连接，用于X射线束的准直；

计划系统，用于计算X射线的照射剂量和能量、照射视野的个数和形状、准直器的角度，照射时间，并制定满足剂量分布要求、靶区高剂量分布均匀、危及器官和正常组织少受或者免受剂量的放疗方案；

控制系统，与所述X射线源、准直器和计划系统相连接，用于控制X射线的产生和准直、放疗参数的计算和放疗方案的制定、放射治疗；

放射治疗装置利用低剂量CT成像装置得到的CT图像，由计划系统进行放射治疗计划的制定：由肿瘤大小和位置确定X射线的能量和剂量、照射视野的个数和形状、照射时间以及准直器对X射线的准直方向和开口大小；

放射治疗装置利用制定的放射治疗计划，对治疗对象实施治疗：利用控制系统控将准直器按照计划中计算的准直器方向和开口大小进行设定，通过控制系统设定好X射线的能量，然后控制系统打开X射线源，按照照射视野的个数和形状、照射时间对治疗对象进行治疗。

进一步，所述深部肿瘤光动力/放射治疗联合装置包括：

X射线源，用于产生X射线对所述X射线激发光敏剂进行激发和对肿瘤组织进行直接的放射治疗；

准直器，与所述X射线源相连接，用于X射线束的准直；

X射线激发光敏剂，由纳米发光材料与光敏剂耦合，具有生物兼容性，经所述X射线源产生的X射线激发后，用于损伤和灭杀肿瘤组织；

静脉注射装置，用于将所述X射线激发光敏剂注射到治疗对象体内；

计划系统，用于计算所述X射线激发光敏剂的浓度、用量、X射线的剂量和能量、照射视野的个数和形状、照射时间、准直器对X射线的准直方向和开口大小，制定满足治疗需求的光动力治疗/放疗联合治疗方案；

控制系统，与所述X射线源、准直器、静脉注射装置和计划系统相连接，用于控制X射线的产生和准直、光敏剂的注射和激发、光动力治疗/放疗联合治疗方案的制定和实施联合治疗；深部肿瘤光动力治疗/放射治疗联合装置利用低剂量CT成像装置得到的CT图像，由计划系统进行联合治疗计划的制定：由肿瘤大小和位置确定X射线激发光敏剂的浓度、用量、X射线的能量和剂量、照射视野的个数和形状、照射时间以及准直器对X射线的准直方向和开口大小；

深部肿瘤光动力治疗/放射治疗联合装置，利用制定的联合治疗计划，对治疗对象实施治疗：利用控制系统控制静脉注射装置将X射线激发光敏剂按照计划中制定的浓度、用量注射入治疗对象体内，利用控制系统控将准直器按照计划中计算的准直器方向和开口大小进行设定，通过控制系统设定好X射线的能量，然后控制系统打开X射线源，按照照射视野的个数和形状、照射时间对治疗对象进行治疗。

进一步，所述单独治疗特征为：

利用深部肿瘤光动力治疗装置对治疗对象进行治疗；

利用放射治疗装置对治疗对象进行治疗；

进一步，所述联合治疗特征为：

利用深部肿瘤光动力/放射治疗联合装置对治疗对象进行治疗。

本发明的X射线源同时满足低剂量CT成像、X射线激发深部肿瘤光动力治疗和放射治疗要求，其优点为：能量可调、焦点小、射线脉冲式发射、脉冲前沿短、和高射束准直性。，用于成像时，可在提高图像时间和空间分辨率的同时，降低产生的辐射剂量；用于激发时，产生的高能光子可高效激发X射线激发光敏剂，减少X射线照射时间；用于联合治疗时，两种治疗模式相互增强可提高肿瘤组织的治疗效果，降低正常组织的照射剂量。

本发明的深部肿瘤光动力治疗装置，采用的X射线激发光敏剂由X射线激发纳米发光材料(稀土卤化物发光纳米材料)与传统光敏剂(如卟啉类光敏剂)耦合而成，无需外部光源，有效突破原有光动力治疗技术的深度限制，实现深部肿瘤组织的治疗。本发明的深部肿瘤光动力治疗装置，可有效地降低激发所需X射线剂量；首先，X射线源采用高压脉冲式输出方式，脉冲前沿短，射束准直性好，能在满足要求的情况下降低对生物体产生的辐射剂量；其次，稀土卤化物纳米发光材料具有光产生额高、可多峰发射、磷光性能可控的特点，能以较低的X射线照射能量激发出满足治疗要求的紫外线来对光敏剂进行激发；然后，稀土卤化物纳米发光材料具有长余辉特性且可控，可在停止X射线照射后持续发光；稀土卤化物纳米发光材料与光敏剂之间高度匹配，稀土卤化物纳米发光材料发射的紫外能对光敏剂进行有效地激发；光敏剂具有高效的单态氧产生效率，能有效地对肿瘤组织就行灭杀。

本发明的深部肿瘤光动力/放射治疗联合装置，对治疗对象的肿瘤组织进行光动力治疗的同时，进行放射治疗，通过光动力学治疗联合放疗的相互增强作用，可在低于常规放射治疗照射能量和剂量标准的X射线对肿瘤组织细胞进行损伤和消灭，在提高疗效的同时，降低了对正常组织的放射损伤。

附图说明

图1是本发明实施例提供的光动力联合放疗深部肿瘤治疗系统结构示意图。

图2是本发明实施例提供的X射线激发深部肿瘤光动力治疗示意图。

图3是本发明实施例提供的光动力治疗、放疗和光动力/放疗联合治疗流程示意图。

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。

下面结合附图对本发明的应用原理作详细描述。

本发明实施例的光动力联合放射治疗的深部肿瘤治疗系统，如附图1所示：包括低剂量CT成像装置，对治疗对象进行低剂量CT扫描成像，获得肿瘤的空间位置、大小、周围重要组织结构信息；深部肿瘤光动力治疗装置，根据所述的低剂量CT成像装置获得的CT图像制定满足治疗需求的光动力治疗方案，对治疗对象的肿瘤组织进行光动力治疗；放射治疗装置，根据所述的低剂量CT成像装置获得的CT图像制定满足治疗需求的放疗方案，对治疗对象的肿瘤组织进行放射治疗；深部肿瘤光动力/放射治疗联合装置，用于根据低剂量CT成像装置获得的CT图像制定满足治疗需求的联合治疗方案，对治疗对象的肿瘤组织进行X射线激发光动力/放射治疗联合治疗。光动力联合放射治疗的深部肿瘤治疗系统既可以按照设定参数进行独立的光动力治疗和放射治疗，又可以在激发体内光敏剂产生单态氧进行光动力治疗同时，对肿瘤组织进行放射治疗，实现深部肿瘤组织的光动力/放疗联合治疗。

1、低剂量CT成像装置

低剂量CT成像装置主要由X射线源、准直器、X射线探测器、数据采集卡、数据工作站及控制系统组成，用于对治疗对象的低剂量CT扫描成像，其目的是获得治疗对象肿瘤组织和周围组织的解剖图像、肿瘤的类型和分期等信息，用于医生勾画出靶区和危及器官及确定靶区的处方剂量和危及器官的耐受剂量，从而进行初始放疗计划的制定。此外，分次放疗前的CT图像可获得放疗对象的当前解剖图像，确定当前靶区和危及器官的位置、形状和运动信息，结合已有的放射治疗计划方案对初始的计划进行再计划，生成新的计划方案对放疗对象实施放射治疗。

(1)X射线源

本发明的能量可调的小焦点脉冲X射线源，射束准直性好，能在满足要求的情况下降低对生物体产生的辐射剂量。X射线采用脉冲式输出，对发光材料有更好的激发效果。

X射线源的主要指标

高压电源输出脉冲电压70kV-150kV连续可调；

管电流大于100mA；

焦点直径<＝0.3mm；

脉冲前沿<3ns，脉宽>50ns；

(2)X射线探测器

X射线探测器主要功能是接收穿过人体的X线光子，经过模数转换，输出至高频数据采集卡中。为确保低剂量X线光子的读取精度，X射线探测器采用高敏感度和分辨率的非晶硅平板探测器。

2、深部肿瘤光动力治疗装置

深部肿瘤光动力治疗装置由X射线源、准直器、X射线激发光敏剂、静脉注射装置、计划系统和控制系统组成，是根据肿瘤组织的位置进行静脉注射光敏剂，并使其在靶区位置聚集，然后经X射线激发光敏剂使其产生单态氧进行光动力治疗。

(1)X射线激发光敏剂

光敏剂是光动力治疗的核心物质，它的特性是能选择性的聚集于靶区部位肿瘤组织，并在适当波长的光辐照下受激发能引发光动力作用而破坏细胞。

①首先，以LaBr3:Ce3+、LaCl3:Ce3+、LuF3:Ce3+、CeBr3、CsF等卤化物荧光粉为原材料，通过发光中心Ce3+与Er3+、Pr3+、Dy3+、Tm3+等稀土离子之间相互作用，制备出X射线激发下具备紫外光发射的高效的稀土卤化物发光材料，能在较低的X射线照射量下即可激发出高密度的紫外线。

②然后，通过调整稀土发光材料纳米粒子形貌及尺寸、发射波长、半峰宽、发光强度等性能与光敏剂耦合之间的关系，通过NH₂等有机官能团的耦合作用，实现高效紫外光发射的稀土卤化物发光材料与在紫外波段具有较强吸收的卟啉类光敏剂两者间的有效生物耦合。

③最后，通过耦合剂的体系优选、表面改性、医用蛋白包裹等技术，获得无毒、稳定稀土发光材料耦合光敏剂。

(2)X射线激发光敏剂主要指标

发射光谱主峰位置在紫外(350nm-400nm)、红外(大于650nm)；

稀土卤化物发光材料与光敏剂的耦合结构；

耦合系统能量转移效率高，单态氧产生效率大于0.8；

水溶性好。

(3)X射线激发的光动力治疗

本发明的X射线激发的光动力治疗，如图2所示。X射线照射到稀土发光材料耦合光敏剂上，激发稀土卤化物纳米发光材料发射高效的紫外线，紫外线使耦合的卟啉类光敏剂受到激发，而激发态的卟啉类光敏剂又把能量传递给周围的原态氧，生成活性氧特别是活性很强的单态氧，单态氧和相邻的生物大分子发生氧化反应，产生细胞毒性作用，进而导致细胞受损乃至死亡。

本发明设计X射线激发的光动力治疗具有低X线照射剂量的优点，可有效地降低X射线对正常组织的损伤。①首先，X射线源采用小焦点的高压脉冲式输出方式，脉冲前沿短，射束准直性好，能在满足要求的情况下降低对生物体产生的辐射剂量；②其次，稀土卤化物纳米发光材料具有光产生额高、可多峰发射、磷光性能可控的特点，能以较低的X射线照射能量激发出满足治疗要求的紫外线来对光敏剂进行激发；③然后，稀土卤化物纳米发光材料具有长余辉特性且可控，可在停止X射线照射后持续发光；④稀土卤化物纳米发光材料与光敏剂之间高度匹配，稀土卤化物纳米发光材料发射的紫外能对光敏剂进行有效地激发；⑤光敏剂具有高效的单态氧产生效率，能有效地对肿瘤组织就行灭杀。

3、放射治疗装置

放射治疗装置主要由X射线源、准直器、计划系统及控制系统组成。该装置根据低剂量CT成像装置获得的CT图像，通过计划系统进行放射治疗计划方案的制定，确定放射治疗的照射剂量、照射视野的个数、照射形状等放疗参数，然后通过控制系统设定X线电压、电流、能量、剂量、准直器的形状等放疗参数，对放疗对象的肿瘤组织进行放射治疗。

考虑到目前X线激发的光动力治疗大多采用的是低能高剂量的X射线激发(50Kv-120Kv，100-150Gy)，区别于常规放疗设备的高能高剂量X射线输出(4-25MeV，60-80Gy)，结合本发明设计制作的能量可调的脉冲X射线源，其具有焦点小射束准直性好的优点，本发明设计的放射治疗装置将采用低能低剂量的X射线作为放疗射线，能以较低的照射剂量对生物体进行肿瘤治疗。另外，X射线采用脉冲式输出，进一步降低了对正常组织的辐射剂量。

4、深部肿瘤光动力/放射治疗联合装置

深部肿瘤光动力治疗/放射治疗联合装置由X射线源、准直器、X射线激发光敏剂、静脉注射装置、计划系统和控制系统组成。联合装置利用低剂量CT成像装置得到的CT图像，由联合装置的计划系统进行联合治疗计划的制定：由肿瘤大小和位置确定X射线激发光敏剂的浓度、用量、X射线的能量和剂量、照射视野的个数和形状、照射时间以及准直器对X射线的准直方向和开口大小；

深部肿瘤光动力治疗/放射治疗联合装置，利用制定的联合治疗计划，对治疗对象实施治疗：利用控制系统控制静脉注射装置将X射线激发光敏剂按照计划中制定的浓度、用量注射入治疗对象体内，利用控制系统控将准直器按照计划中计算的准直器方向和开口大小进行设定，通过控制系统设定好X射线的能量，然后控制系统打开X射线源，按照照射视野的个数和形状、照射时间对治疗对象进行治疗。

5、光动力治疗和放射治疗单独治疗和联合治疗

由X线激发的光动力学治疗，不仅使深部肿瘤的光动力学治疗成为可能，而且无需外部光源，治疗过程更可控，极大减少对周围健康组织的损伤。考虑到X线本身对肿瘤的放射治疗作用，本发明将两者进一步结合，为体内肿瘤的治疗提供了一种更有效、低成本的光动力/放疗联合治疗模式，同时可进行单独的光动力治疗或放射治疗，其流程如图3所示：

步骤一、利用所述的低剂量CT成像装置对治疗对象进行低剂量CT扫描成像，获得肿瘤的空间位置、大小、周围重要组织结构等信息；

步骤二、根据治疗对象的肿瘤信息，以及年龄和身体情况，勾画出靶区，危及器官的轮廓和范围，同时确定给予靶区处方剂量和危及器官的耐受剂量；

步骤三、利用计划系统计算X射线激发光敏剂的浓度、用量和X射线激发能量和剂量，X线照射角度，分别制定光动力治疗、放疗以及两者联合治疗方案并利用体模进行质量保证；

步骤四、分别根据治疗计划实施光动力治疗、放疗或两者联合治疗方案。其中光动力治疗、和光动力联合放疗治疗需按照计划中设定的光敏剂浓度、用量注入光敏剂之后再按照计划进行治疗。

下面结合具体实施例对本发明的应用原理作进一步描述。

实施例：乳腺癌的光动力/放疗联合治疗

1)首先利用各种诊断设备和检验技术确定病人患有乳腺癌，获得乳腺癌的性质、类型和程度等信息，医生制定了手术和放疗综合治疗方案。

2)对病人进行CT扫描，得到乳腺癌以及周围危机器官和正常组织的解剖图像，医生勾画出靶区和危及器官，并进行剂量计算，同时确定靶区处方剂量和危及器官的耐受剂量。

3)物理师根据医生勾画的肿靶区、危及器官的轮廓和处方剂量，结合病人解剖图像，利用放疗计划系统设定联合治疗中的各种参数，主要包括治疗视野的个数、形状、准直器角度，照射时间以及X射线剂量、光敏剂的浓度、用量等信息，生成满足医生设定的剂量要求、靶区均匀高剂量分布且危及器官和正常组织少受或免受照射的治疗计划。

4)根据治疗计划，物理师对光动力联合放射治疗利用体模进行治疗计划的质量保证。

5)完成计划的质量保证后，对病人实施治疗。首先通过静脉注射将光敏剂注入到乳腺癌患者体内，使其在靶区聚集，然后采用X射线激发光敏剂产生单态氧进行光动力治疗，同时领用X射线对靶区进行放射治疗。

目前世界上还没有本发明所述的光动力联合放射治疗的深部肿瘤治疗系统，利用本发明的系统，可实现对深部肿瘤的光动力和放疗的联合治疗作用，两者联合增强了肿瘤的治疗效果，可降低辐射剂量，提高疗效。

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 (5)

1.一种光动力联合放射治疗的深部肿瘤治疗系统，其特征在于，所述治疗系统包括：

低剂量CT成像装置，用于对治疗对象进行低剂量CT扫描成像，获得肿瘤的空间位置、大小、周围重要组织结构信息；所述低剂量CT成像装置采用低剂量扫描模式获得稀疏的投影数据，采用基于压缩感知原理的保证成像质量的图像总变差最小化的少角度重建算法进行CT图像重建，降低对治疗对象的辐射剂量；

深部肿瘤光动力/放射治疗联合装置，用于根据低剂量CT成像装置获得的CT图像制定满足治疗需求的联合治疗方案，对治疗对象的肿瘤组织进行X射线激发光动力/放射治疗联合治疗；

深部肿瘤光动力治疗装置，用于将特定的由X射线激发的光敏剂经过静脉注射到治疗对象体内，经过X射线激发后产生单态氧对肿瘤组织进行X射线激发光动力治疗；

放射治疗装置，用于根据低剂量CT成像装置获得的CT图像制定满足治疗需求的放疗方案，对治疗对象的肿瘤组织进行放射治疗；

低剂量CT成像装置对治疗对象进行低剂量CT成像，得到肿瘤大小、位置和周围环境的信息；深部肿瘤光动力/放射治疗联合装置对治疗对象进行联合治疗，或利用深部肿瘤光动力治疗装置、放射治疗装置对治疗对象进行单独治疗。

2.如权利要求1所述的光动力联合放射治疗的深部肿瘤治疗系统，其特征在于，所述低剂量CT成像装置包括：

X射线源，用于产生X射线对治疗对象进行扫描；

准直器，与所述X射线源相连接，用于X射线束的准直；

X射线探测器，用于接收和检测穿过治疗对象的X射线光子，经过数模转换后转换为投影数据；

数据采集卡，与所述X射线探测器和数据工作站相连接，用于采集所述X射线探测器的投影数据，并传输至数据工作站；

数据工作站，与所述数据采集卡相连接，用于接收所述数据采集卡传输的投影数据，并进行CT图像重建；

控制系统，与所述X射线源、准直器、X射线探测器、数据采集卡和数据工作站相连接，用于控制X射线的产生和准直、投影数据的采集和CT图像的重建和显示；

低剂量CT成像装置对治疗对象的肿瘤部位进行低剂量CT成像：控制系统控制X射线源发出X射线，控制准直器将X射线准直，准直后的X射线穿过治疗对象，被X射线探测器接收，控制系统控制数据采集卡采集到X射线探测器接收的低剂量CT投影，控制系统将投影数据保存在数据工作站并进行CT重建，重建完的图像通过控制系统进行图像显示。

3.如权利要求1所述的光动力联合放射治疗的深部肿瘤治疗系统，其特征在于，所述光动力治疗装置包括：

X射线源，用于产生X射线对所述X射线激发光敏剂进行激发；

准直器，与所述X射线源相连接，用于X射线束的准直；

X射线激发光敏剂，由纳米发光材料与光敏剂耦合，具有生物兼容性，经所述X射线源产生的X射线激发后，用于损伤和灭杀肿瘤组织；

静脉注射装置，用于将所述X射线激发光敏剂注射到治疗对象体内；

计划系统，用于计算所述X射线激发光敏剂的浓度和所述X射线的激发能量和剂量，制定满足治疗需求的光动力治疗方案；

控制系统，与所述X射线源、准直器和静脉注射装置相连接，用于控制X射线的产生和准直、光敏剂的注射和激发、光动力治疗方案的制定、光动力治疗；

光动力治疗装置利用低剂量CT成像装置得到的CT图像，由计划系统进行光动力治疗计划的制定：由肿瘤大小和位置确定光敏剂的浓度、用量、X射线的激发能量和剂量、以及准直器对X射线的准直方向和开口大小；

光动力治疗装置利用制定的光动力治疗计划，对治疗对象实施治疗：利用控制系统控制静脉注射装置将X射线激发光敏剂按照计划中制定的浓度和用量注射入治疗对象体内，并通过控制系统将准直器按照计划中计算的准直器方向和开口大小进行设定，通过控制系统设定好X射线的激发能量，然后控制系统打开X射线源，对治疗对象进行光动力治疗。

4.如权利要求1所述的光动力联合放射治疗的深部肿瘤治疗系统，其特征在于，所述放射治疗装置包括：

X射线源，用于产生X射线对肿瘤组织进行放射治疗；

准直器，与所述X射线源相连接，用于X射线束的准直；

计划系统，用于计算X射线的照射剂量和能量、照射视野的个数和形状、准直器的角度、照射时间，并制定满足剂量分布要求、靶区高剂量分布均匀、危及器官和正常组织少受或者免受剂量的放疗方案；

控制系统，与所述X射线源、准直器和计划系统相连接，用于控制X射线的产生和准直、放疗参数的计算和放疗方案的制定、放射治疗；

放射治疗装置利用低剂量CT成像装置得到的CT图像，由计划系统进行放射治疗计划的制定：由肿瘤大小和位置确定X射线的能量和剂量、照射视野的个数和形状、照射时间以及准直器对X射线的准直方向和开口大小；

放射治疗装置利用制定的放射治疗计划，对治疗对象实施治疗：利用控制系统控将准直器按照计划中计算的准直器方向和开口大小进行设定，通过控制系统设定好X射线的能量，然后控制系统打开X射线源，按照照射视野的个数和形状、照射时间对治疗对象进行治疗。

5.如权利要求1所述的光动力联合放射治疗的深部肿瘤治疗系统，其特征在于，所述深部肿瘤光动力/放射治疗联合装置包括：

X射线源，用于产生X射线对所述X射线激发光敏剂进行激发和对肿瘤组织进行直接的放射治疗；

准直器，与所述X射线源相连接，用于X射线束的准直；

X射线激发光敏剂，由纳米发光材料与光敏剂耦合，具有生物兼容性，经所述X射线源产生的X射线激发后，用于损伤和灭杀肿瘤组织；

静脉注射装置，用于将所述X射线激发光敏剂注射到治疗对象体内；

计划系统，用于计算所述X射线激发光敏剂的浓度、用量、X射线的剂量和能量、照射视野的个数和形状、照射时间、准直器对X射线的准直方向和开口大小，制定满足治疗需求的光动力/放疗联合治疗方案；

控制系统，与所述X射线源、准直器、静脉注射装置和计划系统相连接，用于控制X射线的产生和准直、光敏剂的注射和激发、光动力/放疗联合治疗方案的制定和实施联合治疗；

深部肿瘤光动力/放射治疗联合装置利用低剂量CT成像装置得到的CT图像，由计划系统进行联合治疗计划的制定：由肿瘤大小和位置确定X射线激发光敏剂的浓度、用量、X射线的能量和剂量、照射视野的个数和形状、照射时间以及准直器对X射线的准直方向和开口大小；

深部肿瘤光动力治疗/放射治疗联合装置，利用制定的联合治疗计划，对治疗对象实施治疗：利用控制系统控制静脉注射装置将X射线激发光敏剂按照计划中制定的浓度、用量注射入治疗对象体内，利用控制系统控将准直器按照计划中计算的准直器方向和开口大小进行设定，通过控制系统设定好X射线的能量，然后控制系统打开X射线源，按照照射视野的个数和形状、照射时间对治疗对象进行治疗。