CN106215335A - 一种具有pet显像功能的在束高能放疗装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种具有PET显像功能的在束高能放疗装置，包括放射治疗设备和开环PET显像设备，放射治疗设备包括竖直固定机架、“L”型旋转机架、圆形治疗头和加速器,所述“L”型旋转机架的竖直部分通过固定轴承可旋转安装至所述竖直固定机架，开环PET显像设备的开环部分与圆形治疗头相对，加速器设置在所述旋转机架内并与治疗头通过束流管线连接；开环PET显像设备通过滑轨组件和支撑组件安装至“L”型旋转机架，此设备真正意义上实现精确的三维生物适形调强放疗和验证。
Description
技术领域
本发明属于医疗领域，具体地，一种具有PET显像功能的在束高能放疗装置。
背景技术
45MV能量的X线，可以激发卟啉类靶向药物，产生氧自由基，从而不可逆的杀死癌细胞、白血病细胞和血管斑块泡沫细胞，从而极其有效的治疗癌症、白血病和心脑血管疾病。可能成为治愈癌症的希望。
现在肿瘤已经成为国民的第一杀手，每年癌症新发病例在220万人以上，在治患者在600万人以上,每年有200多万人死于癌症疾病，治疗癌症和心血管疾病已经列入我国重大疾病防治计划，目前还没有新型的放疗方法既可以治疗又可以检测的新方法。
所以，目前急需一种新型的方法来实现治愈癌症的病痛。
发明内容
为了解决上述问题，本发明公开了一种具有PET显像功能的在束高能放疗装置，包括：放射治疗设备和开环PET显像设备，放射治疗设备包括竖直固定机架、“L”型旋转机架、圆形治疗头和加速器,“L”型旋转机架的竖直部分通过固定轴承可旋转安装至竖直固定机架，圆形治疗头位于“L”型旋转机架的水平部分的外端部的下侧，加速器设置在旋转机架内并与治疗头通过束流管线连接；开环PET显像设备通过滑轨组件和支撑组件安装至“L”型旋转机架，开环PET显像设备的开环部分与圆形治疗头相对，“L”型旋转机架的水平部分的两侧的外端部分分别安装有一个竖直挡板，穿过“L”型旋转机架的水平部分的每一侧相对应设置的滑轨组件、支撑组件和竖直挡板均设置有带有电机的丝杠，并支撑组件上设有与所述丝杠相配合的旋转螺纹。
进一步，开环PET显像设备固定于支撑组件，支撑组件可滑动安装至滑轨组件，滑轨组件固定至“L”型旋转机架。
进一步，滑轨构件包括两个具有单滑轨的上滑轨构件和一个具有双滑轨的下滑轨构件，两个上滑轨构件对称安装至“L”型旋转机架的水平部分的两侧，下滑轨构件水平固定至“L”型旋转机架的竖直部分下部的侧面，下滑轨构件的双滑轨对称设置在下滑轨构件的两侧。
进一步，下滑轨构件的双滑轨分别与在同一侧的所述两个上滑轨构件的单滑轨平行对齐。
进一步，支撑组件包括四根支撑杆，每根支撑杆的两端均具有滑轨扣件，每根支撑杆两端通过的滑轨扣件安装至滑轨组件的滑轨上。
进一步，开环PET显像设备夹持安装至四根支撑杆的中间。
进一步，竖直挡板的位置与上滑轨构件的侧挡板的位置相对。
进一步，“L”型旋转机架的水平部分的两侧的外端部分分别通过竖直挡板限制开环PET显像设备的滑动位置。
进一步，开环PET显像设备不工作的时候收缩回“L”型旋转机架水平部分的前方不影响放射治疗设备对肿瘤的治疗，及开环PET显像设备工作时伸出，与放射治疗设备工作时发射高能射线保持等中心，实现了放射治疗设备与开环PET显像设备同时工作。
进一步，“L”型旋转机架在放射治疗设备的竖直固定机架侧面上进行360°旋转。
有益效果
本发明的放疗方法，方法中包括放射射线设备和PET显像设备两种设备，结合两者各自的功能，进行结合使用，实现了患者在照射或治疗后立即用PET显像设备进行扫描显像，确定X射线照射的位置和照射的剂量分布，实现了治疗与活体生物学验证和生物效应分析同时进行，也可以实现生物学图像引导的放射治疗，从而真正意义上实现精确的三维生物适形调强放疗(Bio-IMRT)和验证。PET显像设备为开环状，这样治疗头与PET显像设备不会发生干涉。
附图说明
图1是本发明公开的一种具有PET显像功能的在束高能放疗设备结构图。
图2所示为PET显像设备晶体块位于加速器治疗头侧边时实验前后的对比图。
图3所示为PET显像设备晶体条位于床板的下方时实验前后的对比图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细描述，但不作为对本发明的限定。
如图1所示，一种具有PET显像功能的在束高能放疗设备，包括放射治疗设备和开环PET显像设备08，放射治疗设备包括竖直固定机架11、“L”型旋转机架01、圆形治疗头02和加速器(未示出),所述“L”型旋转机架的竖直部分通过固定轴承可旋转安装至所述竖直固定机架11，圆形治疗头02位于“L”型旋转机架01的水平部分的外端部的下侧，加速器(未示出)设置在旋转机架01内并与治疗头02通过束流管线(未示出)连接；开环PET显像设备08通过滑轨组件和支撑组件安装至“L”型旋转机架01，开环PET显像设备08固定于支撑组件，支撑组件可滑动安装至滑轨组件，滑轨组件固定至所述“L”型旋转机架01。开环PET显像设备08的开环部分与圆形治疗头02相对，“L”型旋转机架01的水平部分的两侧的外端部分分别安装有一个竖直挡板05，穿过“L”型旋转机架01的水平部分的每一侧相对应设置的滑轨组件、支撑组件和竖直挡板05均设置有带有电机03的丝杠07，并支撑组件上设有与丝杠07相配合的旋转螺纹(未示出)。支撑组件包括四根支撑杆06，每根支撑杆06的两端均具有滑轨扣件，每根支撑杆06两端通过的滑轨扣件安装至滑轨组件的滑轨上。开环PET显像设备08夹持安装至四根支撑杆06的中间。
滑轨构件包括两个具有单滑轨的上滑轨构件04和一个具有双滑轨的下滑轨构件10。
两个上滑轨构件04对称安装至所述“L”型旋转机架01的水平部分的两侧，竖直挡板05的位置与上滑轨构件04的侧挡板09的位置相对；下滑轨构件10水平固定至所述“L”型旋转机架01的竖直部分、下部的侧面，下滑轨构件10的双滑轨对称设置在下滑轨构件10的两侧，下滑轨构件10的双滑轨分别与在同一侧的两个上滑轨构件04的单滑轨平行对齐。
本发明公开的一种具有PET显像功能的在束高能放疗设备，放射治疗设备可发射5MV高能X射线照射肿瘤病人,在杀死肿瘤细胞的同时,激发组织的氧16(16O)，碳12(12C)产生正电子发射核氧15(15O)，碳11(11C)等，患者在照射或治疗后立即用PET显像设备扫描检测，确定X射线照射的位置和照射的剂量分布，实现了治疗与活体生物学验证和生物效应分析同时进行，也可以实现生物学图像引导的放射治疗，从而真正意义上实现精确的三维生物适形调强放疗和验证。
为保证PET显像设备对肿瘤的检测与高能加速器治疗同时进行，对PET显像设备机械结构进行改进，由原来的闭环PET显像设备改进成开环PET显像设备，这样治疗头与PET显像设备不会发生干涉，从而保证治疗的同时性。PET显像设备不工作的时候收缩回加速器机架的前方不影响加速器对肿瘤的治疗，在治疗的时候伸出，与高能射线保持等中心，实现了治疗与活体生物学验证和生物效应分析同时进行，在加速器旋转时保证PET显像设备相对加速器保持位置固定，实现360度的同时检测治疗。
本发明中，丝杆通过设置在旋转机架上的电机控制丝杆旋转，从而带动支撑机构水平来回往复运动，最终实现PET显像设备水平来回往复运动。
PET显像设备用x射线平板探测器进行图像采集和处理，所以还可实现影像引导放射治疗和锥形束CT的功能，通过2维、3维图像重建、配准、融合等软件系统可在一体机上实现CT、PET等多模态图像融合，从而使我们设备的功能更完善和强大，更具有竞争力。
另外一方面，本发明公开的一种具有PET显像功能的在束高能放疗装置，使用放射治疗设备给患者提供射线治疗；使用开环PET显像设备进行检测射线照射的位置和照射的剂量分布；使用支撑组件夹持固定所述开环PET显像设备，支撑组件安装至固定于安装在“L”型旋转机架上的滑轨组件；使用“L”型旋转机架的水平部分两侧的电机同步带动与其连接的丝杠旋转，所述丝杠带动所述开环PET显像设备和支撑组件在滑轨组件上进行水平往复运动；所述开环PET显像设备不工作的时候收缩回“L”型旋转机架水平部分的前方不影响放射治疗设备对肿瘤的治疗，及所述开环PET显像设备工作时伸出，与放射治疗设备工作时发射高能射线保持等中心，实现了放射治疗设备与开环PET显像设备同时工作。
另外，“L”型旋转机架在放射治疗设备的竖直固定机架侧面上进行360°旋转，“L”型旋转机架的水平部分的两侧的外端部分分别通过竖直挡板限制开环PET显像设备的滑动位置。
实施例1
目前，肿瘤的放射治疗技术已进入精确的时代，即精准的照射位置和精准的剂量给予，因此产生了当今放疗领域广泛应用的图像引导放射治疗技术IGRT(Image-GuidedRadioTherapy)和调强放射治疗技术IMRT(Intensity-Modulated RadioTherapy),这两项放疗新技术的应用大大提高了放射治疗水平，所以它们被称为20世纪放疗技术革命性的变化。但从几十年临床应用实践并从统计意义结果分析，这种技术上的革命性变化，并没有带来肿瘤治疗效果或肿瘤局部控制率方面产生革命性的变化或提高。这主要是因为，上述两项技术是基于肿瘤精确的物理位置和物理剂量的准确分布而言，并没有考虑肿瘤患者个体的生物学方面(代谢、乏氧、射线敏感性)的特性和差异。如果能在IGRT和IMRT这两项新技术的基础上从肿瘤患者个体的生物学角度对照射的位置和剂量给予验证以及在照射后的生物学效应方面给予研究和评价，即从生物靶区(Biological target volume，BTV)及生物适形调强放疗(Biological IMRT，Bio-IMRT)方面研究肿瘤的放射治疗，必将使肿瘤的放射治疗技术上一个新台阶。特别是放射动力治疗肿瘤、白血病和血管斑块，使放射治疗产生革命性的变化。
本发明的目标就是开发一种具有PET显像功能的在束(In-beam)高能放疗设备开环PET+Linac，这种放疗设备集45MV高能电子直线加速器和PET显像于一体，是新一代生物学放射治疗设备，可以实现从生物靶区(Biological target volume，BTV)以及肿瘤对高能X射线的生物学效应方面对肿瘤实施生物适形调强放疗(Biological IMRT，Bio-IMRT)。这是因为经过大量的基础和临床研究试验表明，高能加速器发射的45MV高能X射线照射肿瘤病人时,在杀死肿瘤细胞的同时,激发组织的氧16(16O)，碳12(12C)产生正电子发射核氧15(15O)，碳11(11C)等，患者在照射或治疗后立即用PET显像进行扫描显像，确定X射线照射的位置和照射的剂量分布，实现了治疗与活体(in-vivo)生物学验证和生物效应分析同时进行，也可以实现生物学图像引导的放射治疗(Bio-IGRT)，从而真正意义上实现精确的三维生物适形调强放疗(Bio-IMRT)和验证。
遇到的关键问题是需要论证高能加速器发射的45MV高能X射线对pet的晶体结构是否产生破坏，故需要进行下列实验调研，将pet设备中的晶体条、晶体块分别装在加速器治疗头侧边和床板下方以进行长期的跟踪实验。
晶体块所处位置位于加速器治疗头侧边，处于高能加速器x射线散射范围内，但不在直射范围内，观察晶体块在照射前后的颜色对比可以论证x射线在临床治疗中对pet设备中的晶体结构的影响。晶体块于2014年1月到11月份时间段一直处于实验阶段，实验的10个月时间，平均一周6天治疗时间，一天平均3个病人。如图2所示为晶体块位于加速器治疗头侧边时实验前后的对比图。根据图片对比晶体块颜色用肉眼观察变化不大，证明散射条件下，高能射线的散射对晶体块产生的影响并不大。
晶体条的位置位于床板的下方，所处区域为患者胸部左右区域，处于x射线的直接照射范围内，晶体条的放置时间从1月到11月一直没有摘下，实验的10个月时间，平均一周6天治疗时间，一天平均3个病人。根据照射前后的对比，如图3所示，x高能射线对晶体条的影响也不大。
结论：本次实验验证了pet晶体结构在10个多月的时间里，在加速器高能射线的直射和散射条件下，晶体颜色变化不大的事实。说明了开环pet+linac设备在10个多月时间内不存在linac的高能射线对开环pet晶体结构产生影响的可能。
以上详细描述了本发明的实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合。为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (10)
1.一种具有PET显像功能的在束高能放疗装置，其特征在于：所述装置包括放射治疗设备和开环PET显像设备，所述放射治疗设备包括竖直固定机架、“L”型旋转机架、圆形治疗头和加速器,所述“L”型旋转机架的竖直部分通过固定轴承可旋转安装至所述竖直固定机架，所述圆形治疗头位于所述“L”型旋转机架的水平部分的外端部的下侧，所述加速器设置在所述旋转机架内并与所述治疗头通过束流管线连接；所述开环PET显像设备通过滑轨组件和支撑组件安装至所述“L”型旋转机架，所述开环PET显像设备的开环部分与所述圆形治疗头相对，所述“L”型旋转机架的水平部分的两侧的外端部分分别安装有一个竖直挡板，穿过所述“L”型旋转机架的水平部分的每一侧相对应设置的滑轨组件、支撑组件和竖直挡板均设置有带有电机的丝杠，并所述支撑组件上设有与所述丝杠相配合的旋转螺纹。
2.根据权利要求1所述的一种具有PET显像功能的在束高能放疗设备，其特征在于:所述开环PET显像设备固定于所述支撑组件，所述支撑组件可滑动安装至所述滑轨组件，所述滑轨组件固定至所述“L”型旋转机架。
3.根据权利要求1所述的一种具有PET显像功能的在束高能放疗设备，其特征在于:所述滑轨构件包括两个具有单滑轨的上滑轨构件和一个具有双滑轨的下滑轨构件，两个上滑轨构件对称安装至所述“L”型旋转机架的水平部分的两侧，所述下滑轨构件水平固定至所述“L”型旋转机架的竖直部分下部的侧面，所述下滑轨构件的双滑轨对称设置在所述下滑轨构件的两侧。
4.根据权利要求3所述的一种具有PET显像功能的在束高能放疗设备，其特征在于:所述下滑轨构件的双滑轨分别与在同一侧的所述两个上滑轨构件的单滑轨平行对齐。
5.根据权利要求1所述的一种具有PET显像功能的在束高能放疗设备，其特征在于:所述支撑组件包括四根支撑杆，每根支撑杆的两端均具有滑轨扣件，每根支撑杆两端通过的滑轨扣件安装至滑轨组件的滑轨上。
6.根据权利要求5所述的一种具有PET显像功能的在束高能放疗设备，其特征在于:开环PET显像设备夹持安装至所述四根支撑杆的中间。
7.根据权利要求1所述的一种具有PET显像功能的在束高能放疗设备，其特征在于:所述竖直挡板的位置与上滑轨构件的侧挡板的位置相对。
8.根据权利要求1所述的一种具有PET显像功能的在束高能放疗装置，其特征在于：所述“L”型旋转机架的水平部分的两侧的外端部分分别通过竖直挡板限制开环PET显像设备的滑动位置。
9.根据权利要求1所述的一种具有PET显像功能的在束高能放疗装置，其特征在于:所述开环PET显像设备不工作的时候收缩回“L”型旋转机架水平部分的前方不影响放射治疗设备对肿瘤的治疗，及所述开环PET显像设备工作时伸出，与放射治疗设备工作时发射高能射线保持等中心，实现了放射治疗设备与开环PET显像设备同时工作。
10.根据权利要求1所述的一种具有PET显像功能的在束高能放疗装置，其特征在于:所述“L”型旋转机架在放射治疗设备的竖直固定机架侧面上进行360°旋转。
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