CN108057178B - 一种放疗自旋转成像装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种放疗自旋转成像装置，其特征在于，包括与X射线发射装置相连接探测器，所述的探测器包括封装于外壳内用于采集切伦科夫光子的CCD，CCD上还设有滤波片；所述的探测器部件中间为空，可旋转的嵌套在X射线球管外侧，探测器可顺时针绕中心轴360°旋转。本发明利用探测器自旋转，采集360度二维剂量成像，重建为三维图像。这种成像方法具有快速的优点，三维图像可随时间运动，形成四维动态体表剂量成像。

Description

一种放疗自旋转成像装置
技术领域
本发明属于放射治疗设备技术领域，涉及一种放疗自旋转成像装置。
背景技术
目前，放射治疗已成为乳腺肿瘤保乳术后标准治疗手段之一。为了减小放射治疗位置误差，图像引导放射治疗技术发展迅猛。
2006年，美国瓦里安公司和瑞典医科达公司开发出放射性成像系统，在两个机械臂上分别安装KV—X线球管和一块大尺寸非晶硅平板探测器，同时能够采集KV影像和MV影像。美国安科瑞公司研发的实时呼吸追踪系统，由分布在室内的2个摄像头和非晶硅探测器组成，以2D或3D的形式与数字重建影像DRR进行融合，从而以接近实时的速度判断患者的位置变化，并在治疗过程中对患者的移动予以及时矫正。但以上方案均采用X射线辐射的方式，使患者接收不必要的剂量照射，且无法做到验证肿瘤接收剂量的准确性。
2014年，美国瓦里安公司和瑞典医科达公司开发出放射性成像系统成像速度在分钟量级，而患者呼吸周期在毫秒量级，无法做到乳腺肿瘤的实时成像。
2016年，美国DoseOptics公司生产的C-Dose是当前唯一开发的应用于肿瘤放射治疗的切伦科夫发光成像(Cerenkov luminescence imaging,CLI)设备，该技术具有成像时间短，灵敏度好，性价比高，无辐射等诸多优点，已应用于乳腺肿瘤治疗的剂量成像研究中。但是，由于C-Dose推出时间较短，其在应用过程中也暴露出一些突出问题。在乳腺癌治疗过程中，探测器置于周围固定位置，探测范围受限，特别是多角度治疗过程中，治疗角度多且变化快，探测器受到加速器机架的影响，无法采集信号；在多角度的调强治疗中也存在类似的问题，以上因素限制了CLI在复杂肿瘤放射治疗技术中的应用。
发明内容
本发明解决的问题在于提供一种放疗自旋转成像装置，通过采集放射治疗时产生的切伦科夫光子，通过可自旋转的探测器对体表组织吸收剂量成像。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种放疗自旋转成像装置，包括与KV级X射线球管相连接的探测器，所述的探测器包括封装于外壳内用于采集切伦科夫光子的CCD，CCD上还设有滤波片；所述的探测器部件中间为空，可旋转的嵌套在X射线球管外侧，探测器可顺时针绕中心轴360°旋转。
所述的探测器封装于X射线发射装置的KV级X射线球管前方，与MV 级机头正交。
所述的探测器的旋转速度可调节。
所述探测器的探测角度与KV级射线角度成直角，且不随MV级射线角度改变而变化。
所述的CCD通过695-770nm的滤波片，采集放射治疗时人体产生的切伦科夫光子，对体表组织吸收剂量成像。
所述的放疗自旋转装置在其固定角度照射时，CCD可顺时针360度旋转成像；而且X射线发射装置的机头可旋转照射至少180°，在其进行多角度旋转时，CCD跟随其旋转采集切伦科夫光子用于成像；
所述的CCD配制有多种规格的滤波片，可根据需要进行更换。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供的放疗自旋转成像装置，在X射线治疗肿瘤的同时，与人体体表相互作用；体表吸收X射线的同时，以60度的发散角，发射切伦科夫光子，CCD可采集切伦科夫光子二维成像。因为切伦科夫光子与体表组织吸收剂量成比例关系，切伦科夫光子二维图像可转换为二维剂量成像。
本发明提供的放疗自旋转成像装置，在多角度X射线治疗过程中，探测器采集信号，不受加速器机架的影响。探测器部件可旋转，可在固定一个角度治疗时(MV级)，采用一个探测器旋转，采集360度图像，重建三维剂量成像。探测角度与治疗KV级射线角度成直角，且不随治疗角度改变而变化。
本发明提供的放疗自旋转成像装置，本项目采用CCD和滤波片组合的硬件结构，采用混合谱切伦科夫发光成像方法将多组二维图像重建为三维图像。这种成像方法具有快速的优点，三维图像可随时间运动，形成四维动态体表剂量成像。
本发明收集肿瘤放射治疗过程自身产生的切伦科夫光子成像，未利用额外的射线照射患者，未对患者的治疗产生干扰，做到无辐射、无创剂量成像。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的探测器结构示意图；
图3为本发明实施例中软件显示的体表照射剂量成像示意图。
其中，1为出射MV级X射线机头；2为出射KV级X射线球管；3 为探测器；4为CCD；5为滤波片。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
如图1、图2所示，一种放疗自旋转成像装置，包括与KV级X射线球管相连接的探测器，所述的探测器包括封装于外壳内用于采集切伦科夫光子的CCD，CCD上还设有滤波片；所述的探测器部件中间为空，可旋转的嵌套在X射线球管外侧，探测器可顺时针绕中心轴360°旋转。
进一步的，所述的探测器封装于X射线发射装置的KV级X射线球管前方，与MV级机头正交。所述的探测器的旋转速度可调节。
更进一步，所述探测器的探测角度与KV级射线角度成直角，且不随 MV级射线角度改变而变化。
具体的，所述的CCD通过695-770nm的滤波片，采集放射治疗时人体产生的切伦科夫光子，对体表组织吸收剂量成像。
所述的放疗自旋转装置在其固定角度照射时，CCD可顺时针360度旋转成像；且X射线发射装置的机头可旋转照射至少180°，在其进行多角度旋转时，CCD跟随其旋转采集切伦科夫光子用于成像；
所述的CCD配制有多种规格的滤波片，可根据需要进行更换。
如图2所示，探测器部件中间为空，不影响X射线球管发射X射线。同时探测器壁材料为合金材料，屏蔽X射线，消除KV级和MV级射线的影响。探测器部件可旋转，旋转速度可调节，一般默认为1度/秒。
探测器可选择透过695-770nm的滤波片，采集放射治疗时人体产生的切伦科夫光子，对体表组织吸收剂量成像；成像导入到计算机上，由CCD自带的软件LightField(普林斯顿大学仪器，特伦顿，美国新泽西)显示。
下面给出CCD的一些具体参数。
Figure GDA0002273867460000041
下面给出具体的使用方式：
1、在肿瘤放射治疗开始前，选择四组探测器的组合，选择成像模式。
2、在软件中打开探测器开关，待机。
3、肿瘤放射治疗开始，CCD采集切伦科夫光子重建，然后导入测量结果，软件中可显示体表照射剂量成像，如图3所示。
以上给出的实施例是实现本发明较优的例子，本发明不限于上述实施例。本领域的技术人员根据本发明技术方案的技术特征所做出的任何非本质的添加、替换，均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种放疗自旋转成像装置，其特征在于，包括与KV级X射线球管相连接的探测器，X射线发射装置包括MV级X射线机头以及KV级X射线球管，所述的探测器为中空的圆环形结构，且探测器材料为合金材料，所述的探测器封装于KV级X射线球管前方，且探测器的圆环形所在的平面与MV级X射线机头X射线出射方向平行，探测器包括封装于探测器外壳内用于采集切伦科夫光子的CCD，其中CCD封装于探测器外壳内且位于圆环形中空结构探测器的圆环形区域内，CCD上还设有滤波片；所述的探测器部件中间为空，可旋转的嵌套在KV级X射线球管外侧，探测器可顺时针绕中心轴360°旋转。
2.如权利要求1所述的放疗自旋转成像装置，其特征在于，所述的探测器的旋转速度可调节。
3.如权利要求1所述的放疗自旋转成像装置，其特征在于，所述的CCD通过695-770nm的滤波片，采集放射治疗时人体产生的切伦科夫光子，对体表组织吸收剂量成像。
4.如权利要求1所述的放疗自旋转成像装置，其特征在于，所述的放疗自旋转装置在其固定角度照射时，CCD可顺时针360度旋转成像；且MV级X射线机头可旋转照射至少180°，在其进行多角度旋转时，CCD跟随其旋转采集切伦科夫光子用于成像。
5.如权利要求1所述的放疗自旋转成像装置，其特征在于，所述的CCD配制有多种规格的滤波片，可根据需要进行更换。
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