CN108478941A - 放射治疗装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种放射治疗装置，属于医疗技术领域。所述放射治疗装置包括：放射治疗头，所述放射治疗头包括：电子加速器、偏转控制组件、准直器和靶材，所述偏转控制组件设置在所述电子加速器与所述准直器之间，所述准直器开设有准直孔，所述靶材设置在所述准直孔的入口处；所述偏转控制组件调整所述电子加速器发射的电子束的偏转角度，并将角度偏转后的电子束发射至所述靶材；所述靶材将发射至所述靶材上的电子束转换为X射线；所述准直器通过所述准直孔将所述X射线投射至目标。本发明解决了相关技术中X射线的利用率较低的问题。

Description

放射治疗装置

技术领域

本发明涉及医疗技术领域，特别涉及一种放射治疗装置。

背景技术

在现代医学中，放射治疗是治疗肿瘤的一种重要手段。用于放射治疗的放射治疗设备包括机架和放射治疗头，且放射治疗头一般包括放射源和准直器，放射源发出的射线经过准直器进行束形后照射至肿瘤病灶区域，杀死肿瘤病灶区域的肿瘤细胞。其中，放射治疗头设置在机架上，机架的中心位置处设置有用于容纳治疗床的开口。

目前的聚焦放射治疗技术包括采用钴-60(Co60)放射源的伽玛刀技术和采用电子加速器的X刀技术。由于Co60放射源具有天然放射性，其在安装、运输和更换过程中的辐射防护问题和随时间活度衰减的问题一直影响伽玛刀行业的发展；相比于伽玛刀技术，X刀技术采用电子加速器作为放射源，电子加速器的电源被切断后，其不会产生任何辐射，因此目前对X刀技术的研究及应用日益广泛。

相关技术中，X刀技术所采用的放射治疗头一般包括：电子加速器、飞行管、靶材和单孔准直器，靶材设置在飞行管的出口位置。放射治疗过程一般包括：通过电子加速器发射电子束，电子束在飞行管中传输后照射在靶材上，靶材将电子束转化为X射线，单孔准直器对进入单孔准直器内部的X射线进行束形，经过束形后的X射线照射至肿瘤病灶区域，以杀死肿瘤病灶区域的肿瘤细胞。

但是，由于电子加速器发射的电子束照射在靶材上后，靶材将电子束转换成的X射线是发散出射的，X射线到达单孔准直器时的发散面积远大于单孔准直器的入口面积，因此相关技术中X射线的利用率较低。

发明内容

本发明实施例提供了一种放射治疗装置，可以解决相关技术中X射线的利用率较低的问题。所述技术方案如下：

提供了一种放射治疗装置，所述放射治疗装置包括：放射治疗头，所述放射治疗头包括：电子加速器、偏转控制组件、准直器和靶材，所述偏转控制组件设置在所述电子加速器与所述准直器之间，所述准直器开设有准直孔，所述靶材设置在所述准直孔的入口处；

所述偏转控制组件调整所述电子加速器发射的电子束的偏转角度，并将角度偏转后的电子束发射至所述靶材；

所述靶材将发射至所述靶材上的电子束转换为X射线；

所述准直器通过所述准直孔将所述X射线投射至目标。

可选的，所述准直器包括至少一个准直孔组，每个所述准直孔组包括多个准直孔；

所述偏转控制组件调整所述电子加速器发射的电子束的偏转角度，使所述电子束依次轰击目标准直孔组中的多个准直孔的入口处的靶材，所述目标准直孔组为所述至少一个准直孔组中的一个。

可选的，每个所述准直孔组中的准直孔的孔径相同，不同准直孔组中的准直孔的孔径不同。

可选的，所述准直器为弧形聚焦准直器。

可选的，所述放射治疗装置还包括：旋转机架；

所述放射治疗头设置在所述旋转机架上，所述旋转机架能够带动所述放射治疗头围绕所述旋转机架的旋转轴旋转。

可选的，每个所述准直孔组中的多个准直孔沿所述旋转轴的延伸方向排布；

和/或，所述放射治疗头能够沿所述旋转轴的延伸方向运动。

可选的，所述偏转控制组件相对于所述旋转机架固定设置。

可选的，所述偏转控制组件包括：相对设置的电磁铁；

所述相对设置的电磁铁用于形成偏转磁场，所述偏转磁场用于调整从所述相对设置的电磁体之间穿过的电子束的偏转角度。

可选的，所述偏转控制组件还包括：聚焦磁铁；

所述聚焦磁铁用于对偏转后的电子束进行聚焦处理，使聚焦处理后的电子束垂直轰击靶材。

可选的，通过所述准直孔的X射线为兆伏级的笔形X射线束。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果包括：

本发明实施例提供的放射治疗装置，由于将靶材设置在准直孔的入口处，电子加速器发出的电子束轰击在靶材上后，靶材将电子束转换为X射线，X射线能够直接从准直孔的入口进入准直孔内，与相关技术相比，极大程度上增加了进入准直孔内的X射线的数量，因此提高了X射线的利用率；且由于偏转控制组件可以是固定设置在机架上的，便于控制偏转控制组件调整电子束的偏转角度，无需依靠放射治疗头的机械偏转即可实现对X射线的角度的调整，使得X射线的聚焦精度不会受到放射治疗头的机械运动精度的限制，有效地提高了对目标进行照射时，X射线在目标上的聚焦精度，且便于实现非共面照射。

附图说明

图1是本发明实施例提供的一种放射治疗装置的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的一种放射治疗头的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的一种准直器的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

本发明实施例提供了一种放射治疗装置的结构示意图，如图1所示，该放射治疗装置包括：放射治疗头00，请继续参考图2，该放射治疗头00可以包括：电子加速器001、偏转控制组件002、准直器003和靶材004，偏转控制组件002设置在电子加速器001与准直器003之间，该准直器003开设有准直孔，靶材004设置在准直孔的入口处。

该偏转控制组件002调整电子加速器001发射的电子束的偏转角度，并将角度偏转后的电子束发射至靶材004。

该靶材004将发射至靶材004上的电子束转换为X射线。示例的，靶材可以为金或钨等材料。

该准直器003通过准直孔将X射线投射至目标。

其中，上述目标为肿瘤病灶目标，例如，目标可以为患者的肿瘤靶点或肿瘤靶区。

综上所述，本发明实施例提供的放射治疗装置，由于将靶材设置在准直孔的入口处，电子加速器发出的电子束轰击在靶材上后，靶材将电子束转换为X射线，X射线能够直接从准直孔的入口进入准直孔内，与相关技术相比，极大程度上增加了进入准直孔内的X射线的数量，因此提高了X射线的利用率。

可选的，如图2所示，准直器003可以包括至少一个准直孔组，例如，准直器003可以包括5个准直孔组(M1～M5)，每个准直孔组包括多个准直孔。相应的，每个准直孔的入口处可以对应设置有一块靶材，例如，每个准直孔组包括5个准直孔，则每个准直孔组对应设置5块靶材。其中，偏转控制组件002调整电子加速器001发射的电子束的偏转角度，使电子束依次轰击目标准直孔组中的多个准直孔的入口处的靶材，目标准直孔组为至少一个准直孔组中的一个。这样，通过调整电子束的偏转角度，就可以利用具有多个准直孔的准直器对目标进行聚焦照射。

可选的，本发明实施例提供的准直器可以为弧形聚焦准直器。当然，用于聚焦照射的准直器的形状也可以为长方体等等。

示例的，图3是本发明实施例提供的一种准直器的结构示意图，如图3所示，该准直器包括5个准直孔组(M1～M5)，每个准直孔组中的准直孔的孔径相同，不同准直孔组中的准直孔的孔径不同。需要说明的是，设置多个准直孔组，且使不同准直孔组中的准直孔的孔径不同，可以实现针对不同大小的目标的照射治疗，例如，可以选取孔径较小的准直孔组对小肿瘤进行精确照射治疗，可以选取孔径较大的准直孔组对较大肿瘤进行照射治疗，选取的准直孔组可根据实际需求确定，本发明实施例对此不做限定。

示例的，不同准直孔组中的孔径可以包括5毫米、8毫米、15毫米、20毫米和35毫米中的至少一种。

可选的，电子束的偏转角度与多个准直孔的位置一一对应，偏转控制组件002调整电子束的偏转角度的实现过程可以包括：偏转控制组件002接收目标偏转角度，并将电子加速器001发射的电子束的偏转角度调整至目标偏转角度，其中，目标偏转角度为需要将电子束的偏转角度调整到的角度，且该目标偏转角度为偏转控制组件002能够将电子束偏转至的多个可调整的偏转角度中的一个。

进一步的，如图1所示，放射治疗装置还可以包括：旋转机架01，放射治疗头00设置在旋转机架01上，该旋转机架01能够带动放射治疗头00围绕旋转机架01的旋转轴旋转。

旋转机架01具有中心开口，中心开口用于容纳治疗床02，治疗床02的延伸方向与旋转机架01的旋转轴所在的方向平行。

可选的，旋转机架01可以为环形机架，例如可以选取旋转等中心精度小于0.5毫米的高精度的环形机架，或者旋转机架01也可以为C臂机架，本发明实施例对旋转机架的类型不做限定。

可选的，结合图1和图2所示，多个准直孔组沿旋转机架的旋转轴的方向阵列排布，每个准直孔组中的多个准直孔沿旋转机架的旋转轴的延伸方向排布，其中，如图2所示，每个准直孔组中的多个准直孔的出口的几何中心连线可以呈弧形，该弧形的圆心与目标P的中心重合，也即与多个X射线的交点重合。

需要说明的是，由于每个准直孔组中的多个准直孔沿旋转机架的旋转轴的延伸方向排布，在旋转机架旋转的情况下，就可以实现对目标的非共面照射，从而减小了对正常组织的损伤，且在本发明实施例中，在对目标的照射过程中，无需移动治疗床，即可实现对目标进行非共面照射治疗，便于保证治疗精度；另外，使用聚焦的准直器，可以提高射野边缘的锐利程度，射野指X射线所照射的区域。

可选的，放射治疗头可以沿旋转轴的延伸方向运动。其中，放射治疗头可以设置在沿旋转机架的旋转轴的延伸方向设置的弧形导轨上，该弧形导轨的圆心与目标的中心重合，当放射治疗头沿弧形导轨的延伸方向运动时，在无需移动治疗床的情况下，可以实现多个方向上对目标的非共面照射，从而减小对正常组织的损伤。

其中，偏转控制组件相对于旋转机架固定设置。偏转控制组件002可以包括信号接收元件、电流加载元件和相对设置的电磁铁，在信号接收元件接收到目标偏转角度后，电流加载元件可根据该目标偏转角度向电磁铁加载相应大小的电流，相对设置的电磁铁用于形成偏转磁场，以通过偏转磁场调整从相对设置的电磁体之间穿过的电子束的偏转角度，从而使得电子束的偏转角度在偏转磁场的作用下被调整为目标偏转角度。

可选的，根据不同肿瘤的特点，偏转控制组件可以通过控制电子束的偏转角度，使电子束按照一定的时间分布依次轰击目标准直孔组中的多个准直孔的入口处的靶材，例如可以使电子束轰击目标准直孔组中的每个准直孔的时间相同，以使得根据不同的非共面角对目标进行照射治疗的时间相同，减小对正常组织的损伤。其中，非共面角是指从准直器出射的X射线与旋转机架的旋转平面之间的夹角。

示例的，图1所示的放射治疗装置对放射治疗装置的工作过程可以包括：

在对目标进行照射治疗之前，根据治疗床02上的目标P的大小，选择对应孔径的目标准直孔组，根据多个准直孔与电子加速器的位置关系确定与准直孔一一对应的偏转角度，并建立准直孔的位置与偏转角度的对应关系；根据目标的位置，调整治疗床的位置。在对目标进行照射治疗的过程中，电子加速器产生电子束，根据准直孔的位置与偏转角度的对应关系，通过偏转控制组件调整电子束的偏转角度，使电子束按照时序关系依次轰击多个准直孔的入口处的靶材，准直孔组中的准直孔沿旋转机架的旋转轴的延伸方向设置，通过旋转机架01的自转带动放射治疗头00以旋转轴为圆心围绕旋转轴转动，并控制放射治疗头00沿弧形导轨运动，实现多个非共面角对肿瘤进行照射治疗。

从该放射治疗装置的工作过程可知，在对肿瘤进行照射治疗的过程中，将准直孔组中的准直孔沿旋转机架的旋转轴的延伸方向设置，和/或，控制放射治疗头在沿旋转轴方向设置的弧形导轨上运动时，当旋转机架自转时，就可以实现从不同的非共面角度对肿瘤的照射治疗，从而减小了对正常组织的损伤。

实际应用中，放射治疗装置还可以包括多列电离室，该多列电离室可以设置在准直器的下方，用于对X射线的强度进行实时监测。

本发明实施例提供的放射治疗装置还可以与其他可安装在旋转机架上的X射线加速器同时使用，以满足多样化的治疗需求。

进一步的，偏转控制组件还可以包括：聚焦磁铁；聚焦磁铁用于对偏转后的电子束进行聚焦处理，使聚焦处理后的电子束垂直轰击靶材。由于电子加速器出射的电子束存在中间能量高、周边能量低的问题，可以在偏转控制组件中靠近准直器的位置设置聚焦磁铁，该聚焦磁铁可以包括至少一个通电螺线管，利用通电螺线管外部的两头磁场强、中间磁场弱的特点，将电子束向靶材的中心区域聚拢，以将电子束偏转为垂直于靶材的入射面，且使电子束成为无发散的电子束，保证用于轰击各个准直孔的入口处的靶材的电子束的能量一致，从而实现从各个准直孔向目标发射的X射线的能量相同，均匀化对目标周围的正常组织器官的辐射剂量，减少对正常组织的损伤。

需要说明的是，通过偏转控制组件对电子束的偏转和聚焦处理，可以使得电子束聚焦为直径小于3毫米的电子笔形束，电子笔形束轰击在对应的靶材上，靶材将电子笔形束转换为X射线后，X射线经过准直器中的准直孔后可以形成笔形X射线束，即通过准直孔的X射线为兆伏级的笔形X射线束，产生的笔形X射线束的焦斑直径范围为3～5毫米。

可选的，电子加速器可以包括直线加速器(也称直线谐振式加速器)和回旋加速器(也称回旋谐振式加速器)中的至少一种。其中，电子加速器包括加速管，加速管用于对进入加速管的电子束进行加速。其中，加速管可以为行波加速管或驻波加速管。

可选的，电子加速器产生的电子束的能量为2～8兆电子伏；X射线的平均能量为0.6～3兆电子伏。由于电子加速器产生的电子束可以产生兆伏级的X射线，高于伽玛刀技术采用的放射源所产生的X射线的能量，对于深部位置的肿瘤治疗更有利，且在治疗某肿瘤所需的辐射剂量为定值的情况下，高剂量的X射线可以缩短肿瘤治疗的时间，减少治疗过程中器官运动造成的不稳定性；另外，高剂量的X射线为增大治疗空间、实现大孔径的治疗孔径以及实现更大的非共面旋转角提供了可能。

综上所述，本发明实施例提供的放射治疗装置，由于将靶材设置在准直孔的入口处，电子加速器发出的电子束轰击在靶材上后，靶材将电子束转换为X射线，X射线能够直接从准直孔的入口进入准直孔内，与相关技术相比，极大程度上增加了进入准直孔内的X射线的数量，因此提高了X射线的利用率；且由于偏转控制组件是固定设置在旋转机架上的，便于控制偏转控制组件调整电子束的偏转角度，无需依靠放射治疗头的机械偏转即可实现对X射线的角度的调整，使得X射线的聚焦精度不会受到放射治疗头的机械运动精度的限制，有效地提高了对目标进行照射时，X射线在目标上的聚焦精度，且便于实现非共面照射；进一步的，在放射治疗头沿旋转轴旋转的基础上，每个准直孔组中的多个准直孔沿旋转轴的延伸方向排布，和/或，控制放射治疗头沿弧形导轨轴向运动，在无需移动治疗床的同时，可以实现更大的非共面角，进而减小了对正常组织的损伤。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种放射治疗装置，其特征在于，所述放射治疗装置包括：放射治疗头，所述放射治疗头包括：电子加速器、偏转控制组件、准直器和靶材，所述偏转控制组件设置在所述电子加速器与所述准直器之间，所述准直器开设有准直孔，所述靶材设置在所述准直孔的入口处；

所述偏转控制组件调整所述电子加速器发射的电子束的偏转角度，并将角度偏转后的电子束发射至所述靶材；

所述靶材将发射至所述靶材上的电子束转换为X射线；

所述准直器通过所述准直孔将所述X射线投射至目标。

2.根据权利要求1所述的放射治疗装置，其特征在于，所述准直器包括至少一个准直孔组，每个所述准直孔组包括多个准直孔；

所述偏转控制组件调整所述电子加速器发射的电子束的偏转角度，使所述电子束依次轰击目标准直孔组中的多个准直孔的入口处的靶材，所述目标准直孔组为所述至少一个准直孔组中的一个。

3.根据权利要求2所述的放射治疗装置，其特征在于，每个所述准直孔组中的准直孔的孔径相同，不同准直孔组中的准直孔的孔径不同。

4.根据权利要求2所述的放射治疗装置，其特征在于，所述准直器为弧形聚焦准直器。

5.根据权利要求2至4任一所述的放射治疗装置，其特征在于，所述放射治疗装置还包括：旋转机架；

所述放射治疗头设置在所述旋转机架上，所述旋转机架能够带动所述放射治疗头围绕所述旋转机架的旋转轴旋转。

6.根据权利要求5所述的放射治疗装置，其特征在于，每个所述准直孔组中的多个准直孔沿所述旋转轴的延伸方向排布；

和/或，所述放射治疗头能够沿所述旋转轴的延伸方向运动。

7.根据权利要求5所述的放射治疗装置，其特征在于，所述偏转控制组件相对于所述旋转机架固定设置。

8.根据权利要求1所述的放射治疗装置，其特征在于，所述偏转控制组件包括：相对设置的电磁铁；

所述相对设置的电磁铁用于形成偏转磁场，所述偏转磁场用于调整从所述相对设置的电磁体之间穿过的电子束的偏转角度。

9.根据权利要求8所述的放射治疗装置，其特征在于，所述偏转控制组件还包括：聚焦磁铁；

所述聚焦磁铁用于对偏转后的电子束进行聚焦处理，使聚焦处理后的电子束垂直轰击靶材。

10.根据权利要求1所述的发射治疗装置，其特征在于，通过所述准直孔的X射线为兆伏级的笔形X射线束。