CN107281653A - 磁共振成像引导的辐射治疗设备 - Google Patents

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Abstract

一种采用磁共振成像引导的辐射治疗设备，包括磁共振装置(1)，射线装置(2)和治疗平台(3)。其中，磁共振装置(1)包括一个磁体的左右两半部分(4)，联接磁体两半部分(4)的横梁(5)，梯度线圈(7)和射频线圈(8)；射线装置(2，2.1)置于磁体的两侧，射线装置(2)发射的射线(9)穿过磁体腔(6)照射目标(11)；治疗平台(3)置于磁体两半部分(4)之间的空隙，治疗平台(3)可以移动目标(11)到射线(9)的照射视野，治疗平台(3)包括一个可移动的支撑(10)。

Description

磁共振成像引导的辐射治疗设备
技术领域
本发明涉及一种采用磁共振成像引导的辐射治疗设备，包括磁共振装置，射线装置和治疗平台。
背景技术
对癌症病人进行辐射治疗是癌症治疗中的重要手段之一，一半以上的癌症患者接受放疗。
目前，临床上放疗的实施步骤是，首先对病人病灶部位进行医学成像，包括CT，MRI和PET成像等，然后肿瘤专科医生根据病人医学图像制定放疗计划，最后由治疗师依据放疗计划实施放疗。
这套流程存在一定的定位误差，这个误差由治疗师操作误差，病人位移和病人生理运动造成。这种定位误差会对放疗造成两方面的负面影响，第一，对肿瘤部位的照射达不到预期的剂量，进而影响对癌细胞的抑制效果；第二，对肿瘤周边正常组织的照射剂量有所增加，进而增加产生副作用的可能性。
采用实时CT成像引导放疗是当下最先进的图像引导放疗(IGRT)方法。把一台成像用的CT和一台治疗用的直线加速机集成到一个系统上，在对病人进行放疗之前，进行一次CT成像，把所成的实时图像与制定治疗方案时所用的图像进行配准，进而对照射位置进行精确调节。
采用CT成像引导的放疗设备有如下的缺陷。第一，对放疗过程中肿瘤位置的变化不能进行跟踪；第二，CT成像会对病人造成额外的辐射剂量；第三，CT成像是一种结构成像，对软组织成像的对比度不足。
采用磁共振成像进行引导放疗是一种切实可行的图像引导放疗(IGRT)方法。目前存在几种不同的系统设计方案。
一种设计(CN101378805)把磁体和射线装置安装在一个回转装置上，使病人平卧在治疗床上，旋转回转装置以对病人进行不同入射角度的照射。这种设计容易受到磁共振扫描过程中梯度振动和磁场易受干扰性的影响，造成成像质量差，进而影响引导的精确性。
一种设计(CN105188846)把射线装置安装在一个回转装置上，该回转装置在垂直于磁体腔的平面上围绕磁体旋转，以对病人进行不同入射角度的照射。这种设计中的射线，在不同的入射角度时，所处的磁场环境不同。在不同的磁场环境下，射线的性状发生的扭曲存在不可预测性，因此会增加系统设计的复杂性。
一种设计(US8331531)把病人安放在一个可旋转的治疗筒内，通过旋转治疗筒，使病人接受不同入射角度的照射。这种设计缺乏对病人的舒适性的考虑。
一种设计(CN101204609)采用0.2至0.4特斯拉的永磁体进行磁共振成像。这种设计的成像分辨率不高。
发明内容
本发明的目的是，提供一种引导精确，操作简单，临床上切实可行的磁共振成像引导的辐射治疗设备。
为了达到上述目标，本发明规定，磁共振装置的磁体由左右两半部分组成。磁体左右两半部分之间的间距在50至60厘米，以供治疗床和病人出入。整个磁体的物理中心为两半部分之间的空隙的中心 (下述为磁体中心)。左右两边磁体上分别有一个空腔，两个空腔相对于磁体中心左右对称。磁共振装置的梯度线圈安装在两边磁体的空腔里。磁共振装置的的射频线圈安装在的磁体的左右两半部分之间的空隙之间。
磁共振装置的磁体固定安装在地面上。
磁共振装置的均匀磁场的中心与磁体中心大致重合，均匀磁场所在的球体的直径在30至45厘米，均匀磁场的均匀度在0.5至3.0ppm，均匀磁场的强度在1至1.5特斯拉。
磁共振装置置于一个屏蔽良好的空间里，使外部的射频干扰信号无法进入磁共振装置的射频通路。射线装置安装于磁共振装置的屏蔽之外。
本发明规定，射线装置固定安装在地面上。
射线装置发出的射线的中心与磁共振装置的磁体腔的中心大致对齐，射线装置发射的射线穿过磁体腔照射病人。
射线装置与磁体之间须有合适的磁场屏蔽装置，以减弱磁场对射线装置的影响。
本发明规定，治疗床水平放置于地面上。
治疗床可载病人水平进出磁体两半部分之间的空隙；治疗床可升降；病人体内的被照射目标可以到达射线装置发出的射线的中心。
病人可以在治疗床上侧卧和平躺；病人可以左侧卧，也可以右侧卧。
治疗床上有一个可移动的支撑，该支撑可以协助病人到达一定的侧卧角度，并且保持病人在该角度上固定姿势。
附图说明
图1是本发明的一种实施方式的系统主视图。
图2是本发明的一种实施方式的系统立体图。
图3A-3C是本发明的治疗床的一种实施方式的主视图。图3A是支撑和病人右侧卧主视图；图 3B是支撑和病人半侧卧主视图；图3C是病人平卧主视图。
图4是本发明所述的设备在临床使用中实现360°照射的方法说明。在设备配置两个射线装置(2和2.1)的情况：象限①为右侧卧，头先进，射线装置2的入射范围；象限②为右侧卧，头先进，射线装置2.1的入射范围；象限③为左侧卧，头先进，射线装置2.1的入射范围；象限④为左侧卧，头先进，射线装置2的入射范围。在设备配置一个射线装置(2)的情况：象限①为右侧卧，头先进的入射范围；象限②为左侧卧，头先进的入射范围；象限③为左侧卧，脚先进的入射范围；象限④为右侧卧，脚先进的入射范围。
具体实施方式
本发明公开的是一种采用磁共振引导的辐射治疗设备。图1是本发明的一种实施方式的主视图。使病人侧卧于治疗床(3)上，纵向水平移动治疗床(3)，使病人的头先进入设备。把病人的大致病患部位移到磁体的中心，对病人磁共振成像的同时进行射线治疗。使用图像处理算法，提取图像中的照射目标(11)，并计算目标(11)的坐标位置，进而指引射线(9)瞄准目标(11)。
另外一种瞄准方式是，当计算出目标(11)的坐标位置之后，移动治疗床(3)，使得目标(11)始终处于一个固定的位置，指引射线始终瞄准这个位置进行照射。
图2是本发明的一种实施方式的立体图。整套设备需使用统一的坐标系，本实施方式使用磁体的物理中心做为三维坐标系的坐标原点，使磁共振设备(1)的成像中心，射线设备(2)的照射中心均与坐标原点对齐，以辅助实现对目标(11)的跟踪照射。当然也可以选择其他位置做为坐标原点。
图3A-3C是本发明中的治疗床(3)的支撑(10)在病人不同卧位时的主视图。为了实现设备能对病人进行360°的照射，本发明采用病人卧位变化结合病人进入方式变化的方式实现。病人的初始卧位包括右侧卧，即右肩在下，左肩在上的90°卧位(图3A)；左侧卧，即左肩在下，右肩在上的90°卧位。支撑装置(10)可以在90°至0°范围内向两侧旋转(图3B)，以支撑病人在不同的侧卧角度上的身体重量。病人进入方式包括头先进方式，即病人卧于治疗床上，头部先进入治疗设备；和脚先进方式，即病人卧于治疗床上，脚先进入治疗设备。
调节支撑(10)，使病人的卧位从图3A至图3B至图3C，在设备配置一台射线装置(2)的情况下，可实现图4中第①象限上的不同入射角度；在设备配置两台射线装置(2和2.1)的情况下，可同时实现图4 中第①和②象限上的不同入射角度。
相应的，调节病人的初始卧位和进入方式，设备无论在配置一台射线装置(2)还是两台射线装置(2和2.1)的情况下，均能实现射线在0°～360°内的所有的入射角度。
由于磁共振装置(1)易受到外界射频信号的干扰，包括来自于射线设备(2)工作时电子电路产生的微弱信号。本发明要求磁共振装置(1)置于一个射频屏蔽空间(12)里。
由于射线装置(2)在靠近磁体的时会对磁场的均匀性造成影响，本发明要求磁共振装置(2)在射线装置安装到位之后进行被动匀场。同时，磁共振装置(3)需有主动匀场功能。
射线装置(2)在靠近磁体时，会受到磁场的影响，本发明要求使用磁屏蔽层(13)对射线装置(2) 进行隔离保护。

Claims (11)

1.一种采用磁共振成像引导的辐射治疗设备，包括磁共振装置(1)，射线装置(2)和治疗平台(3)。其特征为，所述磁共振装置(1)包括一个磁体的左右两半部分(4)，联接磁体两半部分(4)的横梁(5)，梯度线圈(7)和射频线圈(8)；所述射线装置(2，2.1)置于磁体的两侧，射线装置(2)发射的射线(9)穿过磁体腔(6)照射目标(11)；所述治疗平台(3)置于磁体两半部分(4)之间的空隙，治疗平台(3)可以移动目标(11)到射线(9)的照射视野，治疗平台(3)包括一个可移动的支撑(10)。
2.按照权利要求1所述的设备，其特征为，所述磁共振装置(1)的磁体的左右两半部分(4)之间的间距为50至60厘米。
3.按照权利要求1所述的设备，其特征为，所述磁共振装置(1)的均匀磁场的中心位于磁体的左右两半部分(4)之间的空隙中央；所述均匀磁场所在的球体直径为30至45厘米；所述均匀磁场的强度为1至1.5特斯拉。
4.按照权利要求1所述的设备，其特征为，所述磁共振装置(1)具有主动匀场和被动匀场功能。
5.按照权利要求1所述的设备，其特征为，所述磁共振装置(1)的磁体的两半部分(4)之间具有多个联接横梁(5)；所述磁体的两半部分之间穿过联接横梁具有电气联接。
6.按照权利要求1所述的设备，其特征为，所述磁共振装置(1)的梯度线圈(7)安装在左右两侧的磁体腔(6)里；所述磁共振装置(1)的射频线圈(8)安装在的磁体的左右两半部分(4)之间的空隙内。
7.按照权利要求1所述的设备，其特征为，所述磁共振装置(1)的磁体腔(6)中供射线(9)穿行的柱体直径为30至45厘米。
8.按照权利要求1所述的设备，其特征为，所述射线装置(2)可以为直线加速机，也可以为其他类型的治疗用射线发生装置。
9.按照权利要求1所述的设备，其特征为，所述射线装置(2)可以配置为一个，即2或2.1；或者两个，即2和2.1；并且，2和2.1可以为相同类型的射线发生装置，也可以为不同。
10.按照权利要求1所述的设备，其特征为，治疗平台(3)可以水平进出磁体的两半部分(4)之间的空隙；治疗平台(3)可以升降。
11.按照权利要求1所述的设备，其特征为，治疗平台(3)的支撑(10)可以由竖直角度，向左和向右翻转至水平角度。
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