一种磁共振图像引导的放射治疗系统
技术领域
本发明涉及医疗设备技术领域,更为具体的说,涉及一种磁共振图像引导的放射治疗系统。
背景技术
放射治疗技术是当前肿瘤治疗的重要且主要的手段之一,大部分癌症患者在治疗过程中,都会接受放射治疗。目前,肿瘤放射治疗的主要治疗源可分为放射物质如钴、镭等与粒子加速设备产生放射源如质子、重离子等。目前比较流行的现有放射治疗系统中,广泛采用的图像引导技术为B超与CT,但超声对软组织如肿瘤的成像分辨率很低,而CT不仅对具有X射线的额外电离伤害,而且其对软组织的结构成像辨识度也较低。
最新的图像引导下的放射治疗技术为磁共振图像引导下的放射实时治疗。磁共振是所有医学影像技术中最高级最复杂的技术,具有诸多优点,如无电离辐射伤害、软组织分辨率高、多参数和功能成像等辅助诊断等等。现有的磁共振图像引导的放疗系统中,按照治疗源如光子、质子、重离子等射线的方向与主磁场的方向可分为两种类型:
(1)治疗射线与主磁场方向相互垂直的方案简称为垂直方案,优点是肿瘤病患可躺在手术病床上接受多角度的照射,而不需发生要旋转,一般这种方案的主磁场场强较低,对射线治疗头的磁兼容性的要求较低。但这种系统有以下主要局限性:首先,主磁场对射线束尤其是粒子射线束受到磁场力的作用,从而使得射线束发射偏转,导致治疗的精准度下降,产生较大风险,因此,一般这种磁共振都为低场强的磁体,以防止治疗射线反射剧烈偏转,影响治疗的精准度。由于图像信噪比与主磁场强度成正比的关系,所以低场下的磁共振成像分辨率有所局限。其次,这种方案下的治疗射线源一般为光子,因为质子、重离子等射线源会在磁场力的作用下,发生较大的偏转,将影响放疗的治疗计划以及治疗的复杂度和不确定性。
(2)治疗射线与主磁场方向相互平行简称平行方案,优点是治疗射线受到主磁场的影响较小,主磁场的场强可以很高,因此图像的分辨率更高,提高了治疗的精准度的同时减少治疗计划的复杂度和不确定性。
但是,现有平行方案的主要缺点是只能单角度照射。如果需要对肿瘤进行多角度照射,需要旋转病患,过程中增加了病患的痛苦和治疗的不确定性,降低了治疗的效率以及效果。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种磁共振图像引导的放射治疗系统,能够有效的解决现有技术问题,提高治疗效果。
为实现上述目的,本发明提供的技术方案如下:
一种磁共振图像引导的放射治疗系统,包括:
在水平方向上相对位置固定设置的放射治疗组件和磁共振组件;
所述放射治疗组件用于产生治疗射线束;
所述磁共振组件包括在水平方向上相对设置的第一磁体和第二磁体,所述第一磁体具有第一通孔,所述第二磁体具有第二通孔,且所述第一通孔和所述第二通孔均设置于所述治疗射线束的光路上,其中,所述治疗射线束的方向与所述磁共振组件的主磁场方向平行;
以及,所述第一磁体和所述第二磁体之间具有间隙,且在所述间隙设置有供患者站立和/或坐下、且位置可调的支架,且磁共振线圈设置于所述支架上。
可选的,所述放射治疗组件包括:
用于产生治疗射线束的医用加速器或放射性同位素装置。
可选的,所述放射治疗组件还包括:
设置于所述治疗射线束的光路上的准直器。
可选的,所述准直器为多叶准直器。
可选的,所述医用加速器包括产生光子、电子、质子或重离子的放射源。
可选的,所述放射治疗组件与所述磁共振组件之间还设置有耦联器进行耦联。
可选的,所述第一磁体和所述第二磁体均为超导型磁体。
可选的,所述磁共振组件的场强不低于1.0T。
可选的,所述第一磁体和所述第二磁体之间的间隙不低于820毫米。
可选的,所述支架能够通过在水平方向上旋转、在水平方向上平移、在纵向上伸缩中一种或多种方式实现位置调节。
相较于现有技术,本发明提供的技术方案至少具有以下优点:
本发明提供了一种磁共振图像引导的放射治疗系统,包括:在水平方向上相对位置固定设置的放射治疗组件和磁共振组件;所述放射治疗组件用于产生治疗射线束;所述磁共振组件包括在水平方向上相对设置的第一磁体和第二磁体,所述第一磁体具有第一通孔,所述第二磁体具有第二通孔,且所述第一通孔和所述第二通孔均设置于所述治疗射线束的光路上,其中,所述治疗射线束的方向与所述磁共振组件的主磁场方向平行;以及,所述第一磁体和所述第二磁体之间具有间隙,且在所述间隙设置有供患者站立和/或坐下、且位置可调的支架,且磁共振线圈设置于所述支架上。
由上述内容可知,本发明提供的技术方案,利用磁共振成像进行放射治疗过程中的图像引导,相对于其他的成像方式,具有较高的软组织成像分辨率、无电离辐射危害等优点;本发明采用的治疗射线束与主磁场的方向平行的方案,可以最大程度的减少主磁场对治疗射线束的影响,可方便制定精确的辐射剂量以及治疗计划,降低了放疗的复杂度与不确定性;在磁共振引导放射治疗过程中,磁共振组件与放射治疗组件的硬件均可以固定不动,而通过调整患者位置进行不同角度照射治疗,进而提高放疗效果;本发明中磁共振线圈设置于所述支架上,所述支架采用非磁性或者弱磁性材料制成,与磁共振组件兼容,不会对磁共振成像造成干扰,且可以利用一定的控制算法,使得患者以站立或者坐姿进行治疗的过程中,病灶的位置始终可以通过调节支架的位置到治疗射线束的范围内,从而做到精准放疗;本发明不用旋转巨大的磁共振组件的磁体,以减少机械设计的复杂程度,且可以提高所设计的主磁场的场强,以获得高分辨率的磁共振图像,从而精确分割肿瘤区域。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例一提供的一种磁共振图像引导的放射治疗系统的结构示意图;
图2为本申请实施例二提供的一种磁共振图像引导的放射治疗系统的结构示意图;
图3为本申请实施例二提供的另一种磁共振图像引导的放射治疗系统的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
正如背景技术所述,现有的磁共振图像引导的放疗系统中,按照治疗源如光子、质子、重离子等射线的方向与主磁场的方向可分为两种类型:
(1)治疗射线与主磁场方向相互垂直的方案简称为垂直方案,优点是肿瘤病患可躺在手术病床上接受多角度的照射,而不需发生要旋转,一般这种方案的主磁场场强较低,对射线治疗头的磁兼容性的要求较低。但这种系统有以下主要局限性:首先,主磁场对射线束尤其是粒子射线束受到磁场力的作用,从而使得射线束发射偏转,导致治疗的精准度下降,产生较大风险,因此,一般这种磁共振都为低场强的磁体,以防止治疗射线反射剧烈偏转,影响治疗的精准度。由于图像信噪比与主磁场强度成正比的关系,所以低场下的磁共振成像分辨率有所局限。其次,这种方案下的治疗射线源一般为光子,因为质子、重离子等射线源会在磁场力的作用下,发生较大的偏转,将影响放疗的治疗计划以及治疗的复杂度和不确定性。
(2)治疗射线与主磁场方向相互平行简称平行方案,优点是治疗射线受到主磁场的影响较小,主磁场的场强可以很高,因此图像的分辨率更高,提高了治疗的精准度的同时减少治疗计划的复杂度和不确定性。
但是,现有平行方案的主要缺点是只能单角度照射。如果需要对肿瘤进行多角度照射,需要旋转病患,过程中增加了病患的痛苦和治疗的不确定性,降低了治疗的效率以及效果。
基于此,本申请实施例提供了一种磁共振图像引导的放射治疗系统,能够有效的解决现有技术问题,提高治疗效果。其中,本申请实施例提供的技术方案,利用磁共振成像进行放射治疗过程中的图像引导,相对于其他的成像方式,具有较高的软组织成像分辨率、无电离辐射危害等优点;本申请实施例采用的治疗射线束与主磁场的方向平行的方案,可以最大程度的减少主磁场对治疗射线束的影响,可方便制定精确的辐射剂量以及治疗计划,降低了放疗的复杂度与不确定性;在磁共振引导放射治疗过程中,磁共振组件与放射治疗组件的硬件均可以固定不动,而通过调整患者位置进行不同角度照射治疗,进而提高放疗效果;本申请实施例中磁共振线圈设置于所述支架上,所述支架采用非磁性或者弱磁性材料制成,与磁共振组件兼容,不会对磁共振成像造成干扰,且可以利用一定的控制算法,使得患者以站立或者坐姿进行治疗的过程中,病灶的位置始终可以通过调节支架的位置到治疗射线束的范围内,从而做到精准放疗;本申请实施例不用旋转巨大的磁共振组件的磁体,以减少机械设计的复杂程度,且可以提高所设计的主磁场的场强,以使得精确分割肿瘤成像区域为实现上述目的,本申请实施例提供的技术方案如下,具体结合图1至图3对本申请下列实施例提供的技术方案进行详细的描述。
实施例一
参考图1所示,为本申请实施例一提供的一种磁共振图像引导的放射治疗系统,其中,磁共振图像引导的放射治疗系统包括:
在水平方向上相对位置固定设置的放射治疗组件100和磁共振组件200;
所述放射治疗组件100用于产生治疗射线束300;
所述磁共振组件200包括在水平方向上相对设置的第一磁体210和第二磁体220,所述第一磁体210具有第一通孔,所述第二磁体220具有第二通孔,且所述第一通孔和所述第二通孔均设置于所述治疗射线束300的光路上,其中,所述治疗射线束300的方向与所述磁共振组件的主磁场400方向平行;
以及,所述第一磁体210和所述第二磁体220之间具有间隙,且在所述间隙设置有供患者站立和/或坐下、且位置可调的支架500,且磁共振线圈600设置于所述支架500上。
在本申请实施例中,在主磁场的场强较大而影响放射治疗组件的治疗射线束输出结构时,可以不采用耦联器将放射治疗组件和磁共振组件之间耦联,而使治疗射线束输出结构与磁共振组件保持一定的距离,进而不对磁共振组件和放射治疗组件的功能造成影响。
此外,在本申请实施例中,在不影响磁体均匀性和治疗射线束的输出结构正常工作的条件下,还可以采用耦联器将磁共振组件和放射治疗组件之间耦联。即,本申请提供的所述放射治疗组件与所述磁共振组件之间还设置有耦联器进行耦联。
在本申请实施例中,产生治疗射线束的结构可以为医用加速器或放射性同位素装置,即本申请实施例提供的所述放射治疗组件包括:
用于产生治疗射线束的医用加速器或放射性同位素装置。
本申请提供的所述医用加速器包括产生光子、电子、质子或重离子的放射源。其中,本申请实施例提供的医用加速器能够产生光子治疗射线束(如x射线、γ射线)、电子治疗射线束、质子治疗射线束、重离子治疗射线束(如碳离子)等,而放射性同位素装置产生放射性同位素治疗射线束(如钴-60),对此还有其他类型治疗射线束,本申请不做具体限制。
在本申请实施例中,本申请提供的所述第一磁体和所述第二磁体均为超导型磁体,其中,第一磁体和第二磁体需要通过支架固定于地面上,而后在工作时通过超导线圈加载电流产生磁场,且磁场线方向与治疗射线束方向平行,均为水平方向。此外,本申请实施例提供的第一磁体具有第一通孔,而第二磁体具有第二通孔,第一磁体和第二磁体可以为具有通孔的圆柱结构;其中,第一通孔和第二通孔可以分别为磁体的中心区域、且两个磁体的中心区域相对应,此时,治疗射线束的中心对准两磁体的中心,进而治疗射线束能够从两磁体的中心区域无障碍穿过,以照射患者的病灶。以及,本申请提供的所述磁共振组件的场强不低于1.0T。
本申请实施例中,患者需要位于第一磁体和第二磁体之间的支架上,故而,第一磁体和第二磁体之间需要预留足够的间隙,以放置支架、且使患者能够在支架上做出站立或坐下的动作。可选的,本申请实施例提供的所述第一磁体和所述第二磁体之间的间隙不低于820毫米。
在本申请实施例中,本申请提供的磁共振图像引导的放射治疗系统,在其工作过程中,磁共振组件和放射治疗组件呈固定状态,而仅仅通过调节支架的位置而达到调节患者位置的目的,进而使患者的病灶调节至治疗射线束范围内,达到治疗扫描等处理的目的。其中,本申请实施例提供的所述支架能够通过在水平方向上旋转、在水平方向上平移、在纵向上伸缩中一种或多种方式实现位置调节,通过上述调节方式不断的对患者进行位置调节,进而达到调节患者的病灶至治疗射线束范围内的目的。此外,通过上述调节方式不断的对患者进行位置调节,还能够通过更多照射角度对患者的病灶进行治疗扫描等处理。以及,本申请实施例对于支架的具体形状不作具体限制,对此需要根据实际应用进行具体设计;及,对于支架的位置调节可以通过设置的伸缩装置、轨道等实现调节。
进一步的,本申请实施例提供的磁共振图像引导的放射治疗系统,在其工作过程中,磁共振成像过程与放射治疗过程能够同时进行,即边扫描成像边发射治疗射线束的方式,该过程实现捕获和使用患者病灶的图像,确保在放射治疗期间由放射治疗组件产生的治疗放射束准确的引导至患者的病灶区域。此外,在本申请其他实施例中,还可以采用其他工作方式对系统进行操作,对此本申请不做具体限制。
由上述内容可知,本申请实施例提供的技术方案,利用磁共振成像进行放射治疗过程中的图像引导,相对于其他的成像方式,具有较高的软组织成像分辨率、无电离辐射危害等优点;本申请实施例采用的治疗射线束与主磁场的方向平行的方案,可以最大程度的减少主磁场对治疗射线束的影响,可方便制定精确的辐射剂量以及治疗计划,降低了放疗的复杂度与不确定性;在磁共振引导放射治疗过程中,磁共振组件与放射治疗组件的硬件均可以固定不动,而通过调整患者位置进行不同角度照射治疗,进而提高放疗效果;本申请实施例中磁共振线圈设置于所述支架上,所述支架采用非磁性或者弱磁性材料制成,与磁共振组件兼容,不会对磁共振成像造成干扰,且可以利用一定的控制算法,使得患者以站立或者坐姿进行治疗的过程中,病灶的位置始终可以通过调节支架的位置到治疗射线束的范围内,从而做到精准放疗;本申请实施例不用旋转巨大的磁共振组件的磁体,以减少机械设计的复杂程度,且可以提高所设计的主磁场的场强,以使得精确分割肿瘤成像区域。
实施例二
参考图2所示,为本申请实施例二提供的一种磁共振图像引导的放射治疗系统,其中,磁共振图像引导的放射治疗系统包括:
在水平方向上相对位置固定设置的放射治疗组件100和磁共振组件200;
所述放射治疗组件100用于产生治疗射线束300;
所述磁共振组件200包括在水平方向上相对设置的第一磁体210和第二磁体220,所述第一磁体210具有第一通孔,所述第二磁体220具有第二通孔,且所述第一通孔和所述第二通孔均设置于所述治疗射线束300的光路上,其中,所述治疗射线束300的方向与所述磁共振组件的主磁场400方向平行;
以及,所述第一磁体210和所述第二磁体220之间具有间隙,且在所述间隙设置有供患者站立和/或坐下、且位置可调的支架500,且磁共振线圈600设置于所述支架500上。
本申请实施例提供的所述放射治疗组件100包括:用于产生治疗射线束的医用加速器110或放射性同位素装置。以及,
进一步的,本申请实施例提供的所述放射治疗组件100还包括:
设置于所述治疗射线束的光路上的准直器120,其中,准直器120的设置能够使得治疗射线束300最大程度的进入磁共振组件中。
参考图3所示,为本申请实施例二提供的另一种磁共振图像引导的放射治疗系统的结构示意图,其中,本申请实施例提供的准直器120与医用加速器110之间可以通过加速器通道130相连通,以及,由于需要将准直器120与医用加速器110的输出端口设置在同一水平位置,故而,本申请实施例提供的准直器120固定于支撑台140上,对此本申请不做具体限制,需要根据实际应用中准直器和医用加速器的摆放位置进行具体设计。
在本申请实施例中,本申请提供的所述准直器为多叶准直器。
在本申请实施例中,在主磁场的场强较大而影响放射治疗组件的治疗射线束输出结构时,可以不采用耦联器将放射治疗组件和磁共振组件之间耦联,而使治疗射线束输出结构与磁共振组件保持一定的距离,进而不对磁共振组件和放射治疗组件的功能造成影响。
此外,在本申请实施例中,在不影响磁体均匀性和治疗射线束的输出结构正常工作的条件下,还可以采用耦联器将磁共振组件和放射治疗组件之间耦联。即,本申请提供的所述放射治疗组件与所述磁共振组件之间还设置有耦联器进行耦联。
在本申请实施例中,本申请提供的所述医用加速器包括产生光子、电子、质子或重离子的放射源。其中,本申请实施例提供的医用加速器能够产生光子治疗射线束(如x射线、γ射线)、电子治疗射线束、质子治疗射线束、重离子治疗射线束(如碳离子)等,而放射性同位素装置能够产生放射性同位素治疗射线束(如钴-60),对此还有其他类型治疗射线束,本申请不做具体限制。
在本申请实施例中,本申请提供的所述第一磁体和所述第二磁体均为超导型磁体,其中,第一磁体和第二磁体需要通过支架固定于地面上,而后在工作时通过超导线圈加载电流产生磁场,且磁场线方向与治疗射线束方向平行,均为水平方向。此外,本申请实施例提供的第一磁体具有第一通孔,而第二磁体具有第二通孔,第一磁体和第二磁体可以为具有通孔的圆柱结构;其中,第一通孔和第二通孔可以分别为磁体的中心区域、且两个磁体的中心区域相对应,此时,治疗射线束的中心对准两磁体的中心,进而治疗射线束能够从两磁体的中心区域无障碍穿过,以照射患者的病灶。以及,本申请提供的所述磁共振组件的场强不低于1.0T。
本申请实施例中,患者需要位于第一磁体和第二磁体之间的支架上,故而,第一磁体和第二磁体之间需要预留足够的间隙,以放置支架、且使患者能够在支架上做出站立或坐下的动作。可选的,本申请实施例提供的所述第一磁体和所述第二磁体之间的间隙不低于820毫米。
在本申请实施例中,本申请提供的磁共振图像引导的放射治疗系统,在其工作过程中,磁共振组件和放射治疗组件呈固定状态,而仅仅通过调节支架的位置而达到调节患者位置的目的,进而使患者的病灶调节至治疗射线束范围内,达到治疗扫描等处理的目的。其中,本申请实施例提供的所述支架能够通过在水平方向上旋转、在水平方向上平移、在纵向上伸缩中一种或多种方式实现位置调节,通过上述调节方式不断的对患者进行位置调节,进而达到调节患者的病灶至治疗射线束范围内的目的。此外,通过上述调节方式不断的对患者进行位置调节,还能够通过更多照射角度对患者的病灶进行治疗扫描等处理。
进一步的,本申请实施例提供的磁共振图像引导的放射治疗系统,在其工作过程中,磁共振成像过程与放射治疗过程能够同时进行,即边扫描成像边发射治疗射线束的方式,该过程实现捕获和使用患者病灶的图像,确保在放射治疗期间由放射治疗组件产生的治疗放射束准确的引导至患者的病灶区域。此外,在本申请其他实施例中,还可以采用其他工作方式对系统进行操作,对此本申请不做具体限制。
本申请实施例提供了一种磁共振图像引导的放射治疗系统,包括:在水平方向上相对位置固定设置的放射治疗组件和磁共振组件;所述放射治疗组件用于产生治疗射线束;所述磁共振组件包括在水平方向上相对设置的第一磁体和第二磁体,所述第一磁体具有第一通孔,所述第二磁体具有第二通孔,且所述第一通孔和所述第二通孔均设置于所述治疗射线束的光路上,其中,所述治疗射线束的方向与所述磁共振组件的主磁场方向平行;以及,所述第一磁体和所述第二磁体之间具有间隙,且在所述间隙设置有供患者站立和/或坐下、且位置可调的支架,且磁共振线圈设置于所述支架上。
由上述内容可知,本申请实施例提供的技术方案,利用磁共振成像进行放射治疗过程中的图像引导,相对于其他的成像方式,具有较高的软组织成像分辨率、无电离辐射危害等优点;本申请实施例采用的治疗射线束与主磁场的方向平行的方案,可以最大程度的减少主磁场对治疗射线束的影响,可方便制定精确的辐射剂量以及治疗计划,降低了放疗的复杂度与不确定性;在磁共振引导放射治疗过程中,磁共振组件与放射治疗组件的硬件均可以固定不动,而通过调整患者位置进行不同角度照射治疗,进而提高放疗效果;本申请实施例中磁共振线圈设置于所述支架上,所述支架采用非磁性或者弱磁性材料制成,与磁共振组件兼容,不会对磁共振成像造成干扰,且可以利用一定的控制算法,使得患者以站立或者坐姿进行治疗的过程中,病灶的位置始终可以通过调节支架的位置到治疗射线束的范围内,从而做到精准放疗;本申请实施例不用旋转巨大的磁共振组件的磁体,以减少机械设计的复杂程度,且可以提高所设计的主磁场的场强,以使得精确分割肿瘤成像区域。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。