CN106621078A - 用于放射治疗的激光定位系统和定位方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及医疗器械领域，公开了一种用于放射治疗的激光定位系统和定位方法，激光定位系统安装在设置有加速器的治疗室内，包括照准激光定位模块和辅助激光定位模块；其中，照准激光定位模块所发射出的激光用于定位加速器的照射区域；辅助激光定位模块用于辅助定位摆位区域。激光定位方法，包括如下步骤：将治疗床的床面移动至摆位区域；借助照准激光定位模块和辅助激光定位模块，调整治疗床的床面在水平方向上的位置和相对于水平面的角度，完成摆位；借助照准激光定位模块，将治疗床的床面平移至照射区域。采用该定位方法的系统可以更容易地调整治疗床的床面的角度。

Description

用于放射治疗的激光定位系统和定位方法

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，特别涉及一种用于放射治疗的激光定位系统和定位方法。

背景技术

放射治疗，或者以放射治疗为主的综合治疗是当今医学领域中针对肿瘤治疗中最为普遍优选的治疗方案。

放射治疗可针对多种癌症。在治疗过程中，通常需要对患者进行摆位。所谓摆位，就是令患者躺在治疗床的床面上，调整患者的姿势和位置，以使得患者的患部位于最适合射线照射的位置。在一个放射疗程中，需要在长达两个月的一段时期内对患者的同一个特定部位进行多次照射，以期获得最佳的照射效果。因此我们通常希望每次照射时，射线的照射区域都够尽可能保持一致，因此摆位的作用不言而喻。

放射治疗需要用到射线源，也就是加速器。目前常见的加速器生产商有elekta、varian和siemens等等。目前绝大多数用于释放射线的加速器，原理参见图1所示，其射线腔通常能够以目标位置，也就是准直器的准心的位置为球心，在三维空间的一个球面上运动。为了将最适合照射的患处区域暴露在球心位置，实践中，常常会利用到激光定位。因此人们通常将激光定位装置固定在放射治疗室的墙上，以使得激光的定位中心始终位于这一球心位置。而为了将患者的患部调整至该定位中心的位置，则需要移动治疗床的床面。

本领域普通技术人员清楚，常见的加速器治疗床已经实现了针对床面在长度方向和高度方向上的位移的电动调整。而受限于机械结构的成本，大部分加速器的治疗床的床面在水平方向上的角度的调整依然依赖于医者的手工操作。

对于现有的加速器而言，为了保证射线腔的运动范围，治疗床的床面通常要调整到1.24m以上的高度位置。医者需要在这一高度上，按照激光定位的指示，手动调整治疗床的床面在水平方向上的角度。而参见图2所示，按照医者的平均身高计算，治疗床的床面高度通常都将靠近医者的腋下位置的所在高度，因此调整治疗床的床面时将十分吃力。对于肥胖患者的身体而言，角度的调整将尤为困难。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于放射治疗的激光定位系统和定位方法，采用该激光定位系统和定位方法可以更容易地调整治疗床的床面的角度。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种用于放射治疗的激光定位系统，安装在设置有加速器的治疗室内，包括照准激光定位模块和辅助激光定位模块；

其中，照准激光定位模块所发射出的激光用于定位加速器的照射区域；

辅助激光定位模块用于辅助定位摆位区域。

本发明还提供了一种激光定位方法，包括如下步骤：

将治疗床的床面移动至摆位区域；

借助照准激光定位模块和辅助激光定位模块，调整治疗床的床面在水平方向上的位置和相对于水平面的角度，完成摆位；

借助照准激光定位模块，将治疗床的床面平移至照射区域。

相对于现有技术而言，本发明通过借助辅助激光定位模块来配合定位，使得摆位可以在摆位区域内完成。在本发明中，在摆位区域内完成摆位之后再将治疗床的床面平移至照射区域，将照射区域与摆位区域分开，使得摆位区域不再受到加速器的物理位置的限制。

由于本发明可以方便地将摆位区域设置在相对较低的位置，使得在手动调整治疗床的床面的角度时，医者的施力角度更符合人体工学，更加省力，因此提高了摆位的重复性，实现了良好的摆位效果。

在本发明中，作为优选，照准激光定位模块包括：

至少两个纵轴照准定位激光器和至少一个水平照准定位激光器，纵轴照准定位激光器所发射出的激光在加速器的照射区域相交，并形成相交线，相交线为以加速器的准心为原点的直角坐标系的z轴；水平照准定位激光器所发射出的激光位于直角坐标系的xOy平面上。

而作为优选，在将治疗床的床面移动至摆位区域的步骤中：

借助纵轴照准定位激光器和辅助激光定位模块，调整治疗床的床面在水平方向上的位置和相对于水平面的角度，完成摆位；

在将治疗床的床面移动至照射区域的步骤中：

借助纵轴照准定位激光器和水平照准定位激光器，沿z轴移动治疗床的床面，直至患者的患部位于直角坐标系的原点位置。

相比于传统的点光源激光器而言，采用线光源激光器能够提高定位的精确度。

进一步地，作为优选，辅助激光定位模块包括：至少一个辅助定位激光器，辅助定位激光器所发射出的激光与水平照准定位激光器所发射出的激光平行，且位于xOy平面的下方，且与z轴相交。

而作为优选，在将治疗床的床面移动至摆位区域的步骤中：

借助纵轴照准定位激光器和辅助定位激光器，调整治疗床的床面在水平方向上的位置和相对于水平面的角度，直至患者的患部位于与z轴与辅助定位激光器所发射出的激光的所在平面的交点位置，完成摆位。

当辅助定位激光器所发射出的激光与z轴相交时，可以和照准激光定位模块共用z轴，方便在xOy平面下方的定位操作。相比于通过辅助激光定位模块，在xOy平面的下方利用多个激光器重新建立新的直角坐标系的技术方案而言，共用z轴不但降低了结构成本，而且使得系统的复杂度大幅度降低，提高了使用精度。

更进一步地，作为优选，辅助定位激光器有两个，且这两个辅助定位激光器对置设置。利用对置设置的两个辅助定位激光器可以防止操作时人员和器械的遮挡影响，提高系统的使用便利性。

同样进一步地，作为优选，水平照准定位激光器和辅助定位激光器所发射出的激光的颜色不同。

不同的颜色可以方便识别激光，并且，可以更加清楚地看到z轴与辅助定位激光器所发射出的激光的交点，进而方便摆位。

另外，作为优选，辅助激光定位模块也可以包括：与水平照准定位激光器相对应设置的反射机构；

反射机构反射对应的水平照准定位激光器所发射出的一部分激光，并且，所反射的激光与水平照准定位激光器所发射出的激光平行，且位于xOy平面的下方。

通过反射机构反射多余的激光，在提高激光利用率的同时，能够节约激光器的数量，大幅度地降低成本。

进一步地，作为优选，反射机构包括开有入射口和出射口的反射腔，以及设置在反射腔内的若干面反射镜，水平照准定位激光器所放射出的一部分激光从入射口进入反射腔，经反射镜反射后从出射口射出。

借由将反射镜集成在反射腔内，使得反射机构整体可以随水平照准定位激光器的调整而调整，更加方便。而且，反射光的光路被集成在反射腔内还可以避免光路被障碍物遮挡，提高便利性。

另外，作为优选，水平照准定位激光器有两个，且这两个水平照准定位激光器对置设置。

同样的，利用对置设置的两个水平照准定位激光器也可以防止操作时人员和器械的遮挡影响，提高系统的使用便利性。

附图说明

图1是本发明背景技术治疗室的示意图；

图2是本发明背景技术手动调整治疗床的床面时的操作示意图；

图3是本发明第一实施方式治疗床的床面位于z轴下部时治疗室的示意图；

图4是本发明第一实施方式治疗床的床面位于z轴中上部时治疗室的示意图；

图5是本发明第一实施方式手动调整治疗床的床面时的操作示意图；

图6是本发明第二实施方式治疗室的示意图；

图7是本发明第四实施方式治疗室的示意图；

图8是本发明第五实施方式反射机构的示意图。

附图标记说明：

1-加速器；2-纵轴照准定位激光器；3-水平照准定位激光器；4-辅助定位激光器；5-治疗床的床面；6-z轴；7-xOy平面；8-反射机构；8a-反射腔；8a1-入射口；8a2-出射口；8b-反射镜。

具体实施方式

实施方式一

本发明的第一实施方式提供了一种用于放射治疗的激光定位系统，安装在设置有加速器1的治疗室内，包括照准激光定位模块和辅助激光定位模块；

其中，照准激光定位模块所发射出的激光用于定位加速器1的照射区域；

辅助激光定位模块用于辅助定位治疗床的床面5的摆位区域。

具体而言，在本实施方式中，参见图3、图4所示，照准激光定位模块包括：

至少两个纵轴照准定位激光器2和至少一个水平照准定位激光器3，纵轴照准定位激光器2所发射出的激光在加速器1的照射区域相交，并形成相交线，相交线为以加速器1的准心为原点的直角坐标系的z轴6；水平照准定位激光器3所发射出的激光位于直角坐标系的xOy平面7上。

而辅助激光定位模块则包括：至少一个辅助定位激光器4，辅助定位激光器4所发射出的激光与水平照准定位激光器3所发射出的激光平行，且位于xOy平面7的下方，且与z轴6相交。

通常，这些激光器都被安装在治疗室的墙面上，当然，在满足激光定位的要求的前提下，激光器也可以安装在其它任意位置。值得一提的是，在本实施方式中，选用的激光器所发出的激光为线激光，也就是说，采用的是一字线激光器。因此两个纵轴照准定位激光器2的激光发射方向需同向设置，所发射出的激光才得以在相交时形成相交线。常规的来说，将z轴6垂直于治疗室的地面，而治疗床的床面5设置为可以在z轴6的方向平移，可以简化校准手续，使得操作步骤简单化。显然，采用点式激光器或者将多种激光器混合使用时，通过一定的辅助设计，也能够基本满足本发明的发明目的。具体的手段和应用方式在本专利中不再详细展开。而相比于传统的点光源激光器而言，采用线光源激光器能够提高定位的精确度。

另外值得一提的是，两个纵轴照准定位激光器2可以如图3、图4所示的，设置在治疗室内相互垂直的两个墙面上，且二者所发射出的激光互成直角。当然，二者也可以互成一定夹角，这并不影响本发明技术目的的实现。

实际使用时，医者可以借助治疗床的机械动力机构，将治疗床的床面5移动至摆位区域；然后借助照准激光定位模块和辅助激光定位模块，调整治疗床的床面5在水平方向上的位置和相对于水平面的角度，完成摆位；最后借助照准激光定位模块，将治疗床的床面5平移至照射区域。

具体来说，在将治疗床的床面5移动至摆位区域的步骤中：

参见图3所示，首先将治疗床的床面5移动至xOy平面7的下方，并到达辅助定位激光器4所发出的激光的所在平面附近；

参见图5所示，借助纵轴照准定位激光器2和辅助定位激光器4，调整治疗床的床面5在水平方向上的位置和相对于水平面的角度，直至患者的患部位于与z轴6与辅助定位激光器4所发射出的激光的所在平面的交点位置，完成摆位。

参见图4所示，借助纵轴照准定位激光器2和水平照准定位激光器3，沿z轴6移动治疗床的床面5，直至患者的患部位于直角坐标系的原点位置。

当辅助定位激光器4所发射出的激光与z轴6相交时，可以和照准激光定位模块共用z轴6，方便在xOy平面7下方的定位操作。相比于通过辅助激光定位模块，在xOy平面7的下方利用多个激光器重新建立新的直角坐标系的技术方案而言，共用z轴6不但降低了结构成本，而且使得系统的复杂度大幅度降低，提高了使用精度。

相对于现有技术而言，本发明通过借助辅助激光定位模块来配合定位，使得摆位可以在摆位区域内完成。在本发明中，在摆位区域内完成摆位之后再将治疗床的床面5平移至照射区域，将照射区域与摆位区域分开，使得摆位区域不再受到加速器1的物理位置的限制。

参见图5和图2比较所示，由于本发明可以方便地将摆位区域设置在相对较低的位置，使得在手动调整治疗床的床面5的角度时，医者的施力角度更符合人体工学，更加省力，因此提高了摆位的重复性，实现了良好的摆位效果。

实施方式二

本发明的第二实施方式提供了一种用于放射治疗的激光定位系统，第二实施方式是第一实施方式的进一步改进；主要改进之处在于，在本发明的第二实施方式中，参见图6所示，辅助定位激光器4有两个，且这两个辅助定位激光器4对置设置。

利用对置设置的两个辅助定位激光器4可以防止操作时人员和器械的遮挡影响，提高系统的使用便利性。

值得一提的是，在本实施方式中，水平照准定位激光器3和其中一个纵轴照准定位激光器2沿着高度方向设置在一起，从而可以方便激光的定位和校准。

而且，在本实施方式中，水平照准定位激光器3有两个，且这两个水平照准定位激光器3对置设置。

同样的，利用对置设置的两个水平照准定位激光器3也可以防止操作时人员和器械的遮挡影响，提高系统的使用便利性。

进一步的，在本实施方式中，同样也可以增设一个纵轴照准定位激光器2并与对置设置的水平照准定位激光器3对应，并起到相同的功能。

实施方式三

本发明的第三实施方式提供了一种用于放射治疗的激光定位系统，第三实施方式是第一或第二实施方式的进一步改进；主要改进之处在于，在本发明的第三实施方式中，水平照准定位激光器3和辅助定位激光器4所发射出的激光的颜色不同。

不同的颜色可以方便识别激光，并且，可以更加清楚地看到z轴6与辅助定位激光器4所发射出的激光的交点，进而方便摆位。

实施方式四

本发明的第四实施方式提供了一种用于放射治疗的激光定位系统，第四实施方式与第一至第三实施方式都有所不同；主要不同之处在于，在本发明的第一至第三实施方式中，辅助激光定位模块包括至少一个辅助定位激光器4；而，在本发明的第四实施方式中，参见图7所示，辅助激光定位模块包括：与水平照准定位激光器3相对应设置的反射机构8。

反射机构8沿着图7中箭头所示的方向反射对应的水平照准定位激光器3所发射出的一部分激光，并且，所反射的激光与水平照准定位激光器3所发射出的激光平行，且位于xOy平面7的下方。

值得一提的是，由于本实施方式中，采用的是一字线激光器。本领域普通技术人员了解，这种激光器所发出的激光，其通过的路径通常能够构成一个平面。而应用在本专利所称的加速器1上时，除直接对准照射区域的激光之外，其余两侧的部分激光往往最终射在治疗室的墙面上，造成浪费。而本实施方式可以利用反射机构8反射这部分的激光，节约了能源，提高了能量的利用率。

此外，通过反射机构8反射多余的激光，在提高激光利用率的同时，还能够节约激光器的数量，大幅度地降低成本。

本实施方式的反射机构8可以有多种结构。例如，可以在治疗室的墙面上设置固定角度的第一反射镜8b，在该墙面的邻侧设置第二反射镜8b，使得激光依次通过第一反射镜8b、第二反射镜8b并最终达到且位于xOy平面7的下方。具体的反射机构8的设置方式，本领域普通技术人员可以依赖于常规的光学原理来设计，在本实施方式中不再予以赘述。

实施方式五

本发明的第五实施方式提供了一种用于放射治疗的激光定位系统，第五实施方式是第四实施方式的进一步改进；主要改进之处在于，在本发明的第五实施方式中，参见图8所示，反射机构8包括开有入射口8a1和出射口8a2的反射腔8a，以及设置在反射腔8a内的若干面反射镜8b，水平照准定位激光器3所放射出的一部分激光从入射口8a1进入反射腔8a，经反射镜8b反射后从出射口8a2射出。

相对于在墙面上零散地设置反射镜8b而言，借由将反射镜8b集成在反射腔8a内，使得反射机构8整体可以随水平照准定位激光器3的调整而调整，更加方便。而且，反射光的光路被集成在反射腔8a内还可以避免光路被障碍物遮挡，提高便利性。

实施方式六

本发明的第六实施方式提供了一种激光定位方法，包括如下步骤：

将治疗床的床面5移动至摆位区域；

借助照准激光定位模块和辅助激光定位模块，调整治疗床的床面5的床面在水平方向上的位置和相对于水平面的角度，完成摆位；

借助照准激光定位模块，将治疗床的床面5平移至照射区域。

具体来说，在将治疗床的床面5移动至摆位区域的步骤中，通过借助纵轴照准定位激光器2和辅助定位激光器4，调整治疗床的床面5在水平方向上的位置和相对于水平面的角度，直至患者的患部位于与z轴6与辅助定位激光器4所发射出的激光的所在平面的交点位置，完成摆位；

在将治疗床的床面5移动至照射区域的步骤中，通过借助纵轴照准定位激光器2和水平照准定位激光器3，沿z轴6移动治疗床的床面5，直至患者的患部位于直角坐标系的原点位置。

当辅助定位激光器4所发射出的激光与z轴6相交时，可以和照准激光定位模块共用z轴6，方便在xOy平面7下方的定位操作。相比于通过辅助激光定位模块，在xOy平面7的下方利用多个激光器重新建立新的直角坐标系的技术方案而言，共用z轴6不但降低了结构成本，而且使得系统的复杂度大幅度降低，提高了使用精度。

相对于现有技术而言，本发明通过借助辅助激光定位模块来配合定位，使得摆位可以在摆位区域内完成。在本发明中，在摆位区域内完成摆位之后再将治疗床的床面5平移至照射区域，将照射区域与摆位区域分开，使得摆位区域不再受到加速器1的物理位置的限制。

由于本发明可以方便地将摆位区域设置在相对较低的位置，使得在手动调整治疗床的床面5的角度时，医者的施力角度更符合人体工学，更加省力，因此提高了摆位的重复性，实现了良好的摆位效果。

应当值得注意的是，本实施方式所述及的方法仅为一种激光定位方法，其直接目的仅仅只是更好地实现激光定位时的摆位(并不是以获得疾病诊断结果或健康状况为直接目的)，且以治疗床的床面5作为移动定位动作的直接实施对象，且并不能直接通过本实施方式的方法获得诊断结果、健康状况或治疗效果，因此本实施方式的方法并不属于疾病的诊断与治疗方法。

本领域的普通技术人员可以理解，在上述的各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于上述各实施方式的种种变化和修改，也可以基本实现本申请各权利要求所要求保护的技术方案。因此，在实际应用中，可以在形式上和细节上对上述实施方式作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种用于放射治疗的激光定位系统，安装在设置有加速器(1)的治疗室内，其特征在于，包括照准激光定位模块和辅助激光定位模块；

其中，所述照准激光定位模块所发射出的激光用于定位所述加速器(1)的照射区域；

所述辅助激光定位模块用于辅助定位摆位区域。

2.根据权利要求1所述的用于放射治疗的激光定位系统，其特征在于：

所述照准激光定位模块包括：

至少两个纵轴照准定位激光器(2)和至少一个水平照准定位激光器(3)，所述纵轴照准定位激光器(2)所发射出的激光在所述加速器(1)的照射区域相交，并形成相交线，所述相交线为以所述加速器(1)的准心为原点的直角坐标系的z轴(6)；所述水平照准定位激光器(3)所发射出的激光位于所述直角坐标系的xOy平面(7)上。

3.根据权利要求2所述的用于放射治疗的激光定位系统，其特征在于：所述辅助激光定位模块包括：至少一个辅助定位激光器(4)，所述辅助定位激光器(4)所发射出的激光与所述水平照准定位激光器(3)所发射出的激光平行，且位于所述xOy平面(7)的下方，且与所述z轴(6)相交。

4.根据权利要求3所述的用于放射治疗的激光定位系统，其特征在于：所述辅助定位激光器(4)有两个，且这两个辅助定位激光器(4)对置设置。

5.根据权利要求3所述的用于放射治疗的激光定位系统，其特征在于：所述水平照准定位激光器(3)和所述辅助定位激光器(4)所发射出的激光的颜色不同。

6.根据权利要求2所述的用于放射治疗的激光定位系统，其特征在于：

所述辅助激光定位模块包括：与所述水平照准定位激光器(3)相对应设置的反射机构(8)；

所述反射机构(8)反射对应的水平照准定位激光器(3)所发射出的一部分激光，并且，所反射的激光与所述水平照准定位激光器(3)所发射出的激光平行，且位于所述xOy平面(7)的下方，且与所述z轴(6)相交。

7.根据权利要求6所述的用于放射治疗的激光定位系统，其特征在于：

所述反射机构(8)包括开有入射口(8a1)和出射口(8a2)的反射腔(8a)，以及设置在所述反射腔(8a)内的若干面反射镜(8b)，所述水平照准定位激光器(3)所放射出的一部分激光从所述入射口(8a1)进入所述反射腔(8a)，经所述反射镜(8b)反射后从所述出射口(8a2)射出。

8.根据权利要求2所述的用于放射治疗的激光定位系统，其特征在于：

所述水平照准定位激光器(3)有两个，且这两个水平照准定位激光器(3)对置设置。

9.一种激光定位方法，其特征在于，包括如下步骤：

将治疗床的床面(5)移动至摆位区域；

借助照准激光定位模块和辅助激光定位模块，调整治疗床的床面(5)在水平方向上的位置和相对于水平面的角度，完成摆位；

借助照准激光定位模块，将治疗床的床面(5)平移至照射区域。

10.根据权利要求9所述的激光定位方法，其特征在于，在所述将治疗床的床面(5)移动至摆位区域的步骤中：

借助纵轴照准定位激光器(2)和辅助定位激光器(4)，调整治疗床在水平方向上的位置和相对于水平面的角度，直至患者的患部位于与z轴(6)与所述辅助定位激光器(4)所发射出的激光的所在平面的交点位置，完成摆位；

在所述将治疗床的床面(5)平移至照射区域的步骤中：

借助纵轴照准定位激光器(2)和水平照准定位激光器(3)，沿z轴(6)移动治疗床的床面(5)，直至患者的患部位于直角坐标系的原点位置。