CN111330167A - 一种磁共振图像引导的放射治疗系统 - Google Patents

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Abstract

本申请实施例公开了一种磁共振图像引导的放射治疗系统。所述磁共振图像引导放射治疗系统包括：放射治疗设备，所述放射治疗设备包括治疗头、治疗臂以及机架，所述治疗头通过所述治疗臂安装在所述机架上；磁共振成像设备，所述磁共振成像设备包括主体，所述主体上设有超导连接线和第一防失超保护装置，至少部分所述超导连接线位于所述第一防失超保护装置内；所述治疗头能够绕所述主体的轴线转动，所述治疗头用于向所述主体发出辐射束以进行放射治疗。

Description

一种磁共振图像引导的放射治疗系统
技术领域
本申请涉及放射治疗系统领域，特别地，涉及一种磁共振图像引导的放射治疗系统。
背景技术
放射治疗设备(如直线加速器)可以通过发射辐射束对目标(如肿瘤)进行放射治疗。磁共振成像设备能够通过成像而对患者进行多种类型的透视检查。当放射治疗设备和磁共振成像设备位于相同系统工作时，放射治疗设备发出的辐射束可能照射到磁共振成像设备的某些部件引起磁共振成像设备上的超导磁体失超，导致磁共振成像设备无法正常工作。
发明内容
本申请提供一种磁共振图像引导的放射治疗系统。所述磁共振图像引导的放射治疗系统包括：放射治疗设备，所述放射治疗设备包括治疗头、治疗臂以及机架，所述治疗头通过所述治疗臂安装在所述机架上；磁共振成像设备，所述磁共振成像设备包括主体，所述主体上设有超导连接线和第一防失超保护装置，至少部分所述超导连接线位于所述第一防失超保护装置内；所述治疗头能够绕所述主体的轴线转动，所述治疗头用于向所述主体发出辐射束以进行放射治疗。
附图说明
本申请将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：
图1是根据本申请一些实施例所示的示例性磁共振图像引导的放射治疗系统的结构示意图；
图2是根据本申请一些实施例所示的示例性第一防失超保护装置的示意图；
图3是根据本申请另一实施例所示的示例性第一防失超保护装置的示意图；
图4是根据本申请一些实施例所示的示例性磁共振成像设备的剖视图；
图5是根据本申请一些实施例所示的示例性磁共振成像设备的结构示意图；
图6是根据本申请一些实施例所示的示例性磁共振图像引导的放射治疗系统的剖视图。
图中，100为磁共振图像引导的放射治疗系统，110为放射治疗设备，120为磁共振成像设备，111为治疗头，112为治疗臂，113为机架，121为超导磁体，122为内部腔体，124为换热板，125为磁体热屏蔽层，126为磁体外真空层，127为主线圈，127a为第一主线圈，127b为第二主线圈，128为屏蔽线圈，128a为第一屏蔽线圈，128b为第二屏蔽线圈，129a为第一绕线筒，129b为第二绕线筒，129c为第三绕线筒，129d为第四绕线筒，1210为传导冷却导体，1211为制冷机，1212为抽真空端口，1213为X射线，1214为超导连接线，1215为第一防失超保护装置，1216为轴线，1217为第二防失超保护装置，210为靶点，220为低温恒温器。
具体实施方式
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。
如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。
本申请涉及一种磁共振图像引导的放射治疗系统。该磁共振图像引导的放射治疗系统包括放射治疗设备和磁共振成像设备(MRI)。该放射治疗设备的治疗头和磁共振成像设备组合设置，磁共振成像设备(MRI)能够在放射治疗设备进行放射治疗的同时采集图像。通过将磁共振成像设备上的至少部分超导连接线设置在对辐射束具有屏蔽功能的第一防失超保护装置内，能够有效避免放射治疗设备的治疗头发出的辐射束照射到超导连接线而导致磁共振成像设备上的磁体失超，从而保证磁共振成像设备的正常工作。通过将至少部分传导冷却导体设置在对辐射束具有屏蔽功能的第二防失超保护装置内，能够有效避免放射治疗设备的治疗头发出的辐射束照射到传导冷却导体而导致磁共振成像设备上的磁体失超，从而进一步保证磁共振成像设备的正常工作。在一些实施例中，该放射治疗设备和磁共振成像设备可以单独使用、先后使用或者同时使用。
图1是根据本申请一些实施例所示的示例性磁共振图像引导的放射治疗系统的结构示意图；图2是根据本申请一些实施例所示的示例性第一防失超保护装置的示意图；图3是根据本申请另一实施例所示的示例性第一防失超保护装置的示意图；图4是根据本申请一些实施例所示的示例性磁共振成像设备的剖视图；图5是根据本申请一些实施例所示的示例性磁共振成像设备的结构示意图；图6是根据本申请一些实施例所示的示例性磁共振图像引导的放射治疗系统的剖视图。以下将结合图1-6对本申请实施例所涉及的图像引导放射治疗系统100进行详细说明。值得注意的是，以下实施例仅仅用以解释本申请，并不构成对本申请的限定。
如图1-6所示，图像引导放射治疗系统100可以包括放射治疗设备110和磁共振成像设备120。
在一些实施例中，放射治疗设备110可以包括用于加速电子、离子或质子的直线加速器(LINAC)。放射治疗设备110可以包括治疗头111、治疗臂112、机架113和底座。治疗头111可由治疗臂112安装在机架113上。机架113可由底座支撑。治疗头111可以配置为发射辐射束。具体的，治疗头111可以包括发射辐射束的放射源。辐射束可以包括X射线束、电子束、伽马射线源、质子射线源等。
磁共振成像设备120可以包括主体。主体可以理解为用于包裹和/或承载磁共振成像设备120的部件(如超导磁体121等)的壳体。在一些实施例中，主体上可以设有超导磁体121、一个或多个梯度线圈，以及一个或多个射频(RF)线圈等。超导磁体121可以用于在MRI处理期间生成静态磁场。在一些实施例中，超导磁体121可以包括主线圈127和屏蔽线圈128。主线圈127可以包括第一主线圈127a和第二主线圈127b。屏蔽线圈128可以包括第一屏蔽线圈128a和第二屏蔽线圈128b。主体的两端可以均设有主线圈127和屏蔽线圈128。屏蔽线圈128a和128b中的电流方向可以与主线圈127a和127b中的电流方向相反。屏蔽线圈128a和128b的内径可以大于主线圈127a和127b的外径，以便能抵消主线圈127a和127b在磁共振外产生的磁场。主线圈127和屏蔽线圈128之间可以是分离的，也可以是相互连接的。例如，主体的两端的主线圈可以是一个整体(如第一主线圈127a和第二主线圈127b为一个整体，此时第一主线圈127a和第二主线圈127b之间是电连接的)。又例如，主体的两端的屏蔽线圈可以是一个整体(如第一屏蔽线圈128a和第二屏蔽线圈128b为一个整体，此时第一屏蔽线圈128a和第二屏蔽线圈128b之间是电连接的)。在一些实施例中，一个或多个主线圈(例如，第一主线圈127a和第二主线圈127b)可以通过例如，导线实现彼此连接。在一些实施例中，主线圈127a和127b可以分别缠绕在第一绕线筒129a和第二绕线筒129b上。电流通过主线圈127a和127b时，会在内部腔体123中生成磁场，并且磁场的方向与轴线1216相平行。在一些实施例中，主线圈127a可与主线圈127b通过导线实现连接。主线圈127a和127b生成的磁场强度可以与线圈的匝数有关。屏蔽线圈128a和128b可分别缠绕在第三绕线筒129c和第四绕线筒129d上。在一些实施例中，绕线筒上可以设置有液氦流通凹槽和/或连接有用于液氦流通的导热管道，以便于更好的传导冷却。在本申请实施例中，磁共振成像设备120优选为整体式成像设备。
在一些实施例中，磁共振成像设备120还可以包括一个或多个换热板(例如，换热板124)、一个或多个磁体热屏蔽层(例如，磁体热屏蔽层125)和一个或多个磁体外真空层(例如，磁体外真空层126)。
在一些实施例中，换热板124是指由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种高效换热器，各种板片之间形成薄矩形通道，通过板片进行热量交换。换热板具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、应用广泛、使用寿命长等特点。在相同压力损失情况下，其传热系数比管式换热器高3-5倍，占地面积为管式换热器的三分之一，热回收率可高达90％以上。换热板可以用于快速转移磁体热屏蔽层上的热量，以实现主线圈127a和127b的温度达到理想的均匀程度和/或稳定程度。
在一些实施例中，磁体热屏蔽层125可以用于快速传导主线圈产生的热量，以实现主线圈127a和127b的温度达到理想的均匀程度和/或稳定程度。例如，主线圈127a和127b理想的均匀程度可以是线圈内最高温度和最低温度在某一时间点上差值，这一差值可以低于20℃、15℃、10℃、8℃、5℃、2℃或1℃等。如本申请所使用的，主线圈127a和127b的温度的理想稳定程度可以是主线圈127a和127b的温度变化的速率或值(例如，与适用于主线圈正常操作的标准温度相比)低于各自的阀值。例如，主线圈127a和127b的温度的理想稳定程度可以是线圈内的温度变化率低于20℃/分钟、15℃/分钟、10℃/分钟、8℃/分钟、5℃/分钟、2℃/分钟或1℃/分钟等。又例如，主线圈127a和127b的温度的理想稳定程度也可以是在一次操作期间主线圈的任何部分中的温度变化值(例如，与标准温度的偏差)低于20℃、15℃、10℃、8℃、5℃、2℃或1℃等。再例如，主线圈127a和127b的温度的理想稳定程度可以是主线圈127a和127b温度变化的速率和值(例如，与适用于主线圈正常操作的标准温度相比)低于各自的阀值。
在一些实施例中，磁体外真空层126集成真空层流体连通的不同部分。能够阻断位于内部腔体122内病人身上热量传递给主线圈，以实现主线圈127a和127b的温度达到理想的均匀程度和/或稳定程度。
在一些实施例中，磁共振成像设备120可以固定在单独的底座上。治疗头111能够绕主体的轴线1216转动。例如，治疗头111可以在主体外部设置的凹槽内绕主体的轴线1216转动(如图1所示)。又例如，治疗头111可以位于主体外侧绕主体的轴线1216转动(如图6所示)。治疗头111可以用于向主体发出辐射束以进行放射治疗。
在一些实施例中，磁共振成像设备120的主体上还可以设有超导连接线1214和第一防失超保护装置1215。在一些实施例中，两个超导磁体121之间可以采用超导连接线1214进行连接。在一些实施例中，至少部分超导连接线1214可以位于第一防失超保护装置1215内。例如，位于辐射束的潜在照射区域内的超导连接线1214可以位于第一防失超保护装置1215内。潜在照射区域可以理解为治疗头111有可能照射到的区域。由于磁共振成像设备120和放射治疗设备110可以独立或共同工作，治疗头111能够相对于主体转动。若治疗头111发出的辐射束照射到超导连接线1214(如使得超导连接线1214温度升高)，有可能引起磁共振成像设备120上的超导磁体121失超，进而导致磁共振成像设备120无法正常工作。通过设置第一防失超保护装置1215能够有效解决由于辐射束照射到超导连接线1214而可能引起的超导磁体121失超的问题。
在一些实施例中，第一防失超保护装置1215可以为对辐射束具有屏蔽功能的管状结构。例如，管状结构可以包括但不限于使用钨、铅等密度较高的具有屏蔽作用的材料制成的管状结构。在一些实施例中，第一防失超保护装置1215可以为具有保温和隔热功能的管状结构。例如，管状结构可以包括但不限于陶瓷、保温棉、聚苯乙烯泡沫板、聚氨酯泡沫、玻璃纤维棉等具有保温和隔热功能的材料制成的管状结构。在一些实施例中，第一防失超保护装置1215可以为既对辐射束具有屏蔽功能，又具有保温和隔热功能的管状结构。例如，第一防失超保护装置1215可以包括屏蔽层和保温隔热层。其中，屏蔽层可以由钨、铅等密度较高的具有屏蔽作用的材料制成。保温隔热层可以由陶瓷、保温棉、聚苯乙烯泡沫板、聚氨酯泡沫、玻璃纤维棉等材料制成。
在一些实施例中，超导磁体121可以为采用液氦传导冷却技术的超导磁体。如图2-3所示，磁共振成像设备120的主体上还可以包括低温恒温器220，低温恒温器220在主体上为一个闭合的环形。两个超导磁体121、用于连接两个超导磁体121的超导连接线1214和第一防失超保护装置1215可以均位于低温恒温器220内。超导连接线1214可以位于第一防失超保护装置1215内。在一些实施例中，第一防失超保护装置1215可以为中空的圆柱形结构(如图2所示)。在一些实施例中，第一防失超保护装置1215可以为中空的三棱柱结构(如图3所示)。在一些替代性实施例中，第一防失超保护装置1215还可以为四棱柱结构、五棱柱结构等。由于第一防失超保护装置1215具有屏蔽辐射束、保温隔热等功能，即使超导连接线1214处于靶点210(如治疗头111的出射口)的照射区域内也能够避免因为受到照射而引起超导磁体失超。
在一些实施例中，超导磁体121可以为采用无液氦传导冷却技术的超导磁体。通过采用无液氦传导冷却技术的超导磁体，可以进一步避免有液氦的磁体产生失超的风险。而且采用无液氦的设计可以明显减轻超导磁体的重量并简化磁体的结构。在一些实施例中，两个采用无液氦传导冷却技术的超导磁体之间可以采用超导连接线1214连接。超导连接线1214可以位于第一防失超保护装置1215内。第一防失超保护装置1215可以为中空的圆柱形结构、中空的三棱柱结构、四棱柱结构、五棱柱结构等。
如图4-6所示，在一些实施例中，主体上还设有一个或多个制冷机1211和传导冷却导体1210。传导冷却导体1210可以用于将一个或多个制冷机1211与两个超导磁体121连接。在一些实施例中，主体上可以设有两个制冷机1211，每个制冷机1211分别通过传导冷却导体1210与设置在所述主体其中一端的主线圈127和屏蔽线圈128连接。通过设置两个制冷机1211，可以使得制冷机与主体两端的超导磁体121的传导距离更近，冷却效果更好。在一些实施例中，主体上可以设有一个制冷机1211(如图6所示)，制冷机1211通过传导冷却导体1210与设置在主体两端的主线圈127和屏蔽线圈128连接。通过设置一个制冷机，能够有效降低设备成本，且能够使得设置在主体两端的超导磁体121的冷却效果更一致。在一些实施例中，制冷机1211可以为GM制冷机。在一些实施例中，传导冷却导体1210可以是两个独立的导体(例如当主体上设有两个制冷机时)，也可以是一个整体(例如当主体上设有一个制冷机或两个制冷机时)。在一些实施例中，传导冷却导体1210可以设置在非放射线照射区域，以避免因放射线照射而影响传导效果。在一些实施例中，传导冷却导体1210可以由金属材料构成。该金属材料可以包括一种或多种金属、合金材料。具体的，该金属材料可以为导热系数大于一定阈值的金属材料。例如，该金属材料可以包括但不限于金、银、铜等。在一些实施例中，主体上还设有抽真空端口1212，用于将主体抽真空。
如图6所示，在一些实施例中，为了防止传导冷却导体被误照射，主体上还可以设有第二防失超保护装置1217。至少部分传导冷却导体1210可以位于第二防失超保护装置内。例如，位于辐射束的潜在照射区域内的传导冷却导体1210可以位于第二防失超保护装置内。在一些实施例中，第二防失超保护装置可以与第一防失超保护装置类似。例如，第二防失超保护装置可以为对辐射束具有屏蔽功能的管状结构。又例如，第二防失超保护装置可以为具有保温和隔热功能的管状结构。第二防失超保护装置的设置可以避免辐射束照射到传导冷却导体上引起温度升高，进而导致磁体失超。在一些实施例中，第一防失超保护装置和第二防失超保护装置可以为同一装置，也可以为不同的装置。例如，位于辐射束的潜在照射区域内的超导连接线和传导冷却导体可以均位于同一防失超保护装置内。
在一些实施例中，放射治疗设备110和磁共振成像设备120的轴线(如图1中的轴线1216)可以重合。治疗头111能够绕放射治疗设备110与磁共振成像设备120的共同轴线1216转动。
在一些实施例中，图像引导放射治疗系统100可以包括处理器，处理器可以用于控制治疗头111转动。处理器还可以控制治疗头111进行放射治疗，以及控制磁共振成像设备120进行图像采集。例如，在处理器的控制下，磁共振成像设备120可以在放射治疗设备进行放射治疗的同时采集图像。在一些实施例中，处理器还可以根据磁共振成像设备120采集的图像引导治疗头111进行放射治疗。例如，处理器可以根据磁共振成像设备采集的图像数据控制放射治疗设备的治疗参数，治疗参数可以包括但不限于辐射剂量、治疗头转动角度等。
在一些实施例中，图像引导放射治疗系统100还可以包括治疗床。治疗床可以包括用于支撑患者的床板和基座。在某些实施例中，治疗床也可以包括用于调节患者位置的患者摆位系统，从而确保患者治疗区域(例如：肿瘤)可以接收来自放射治疗设备110的治疗射线。
本申请实施例可能带来的有益效果包括但不限于：(1)将至少部分超导连接线设置在第一防失超保护装置内，以避免辐射束照射到超导磁体连接线上引起温度升高进而导致磁体失超；(2)将至少部分传导冷却导体设置在第二防失超保护装置内，以避免辐射束照射到传导冷却导体上引起温度升高进而导致磁体失超；(3)磁共振成像设备采用无液氦传导冷却技术的超导磁体，避免有液氦的磁体产生失超的风险；(4)将放射治疗设备与磁共振成像设备结合，在对患者进行放射治疗的同时可以实时成像，能够更准确地定位病灶，实时观察病灶部位治疗情况；(5)系统的整体尺寸小，成本低。需要说明的是，不同实施例可能产生的有益效果不同，在不同的实施例里，可能产生的有益效果可以是以上任意一种或几种的组合，也可以是其他任何可能获得的有益效果。
上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。
同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
最后，应当理解的是，本申请中所述实施例仅用以说明本申请实施例的原则。其他的变形也可能属于本申请的范围。因此，作为示例而非限制，本申请实施例的替代配置可视为与本申请的教导一致。相应地，本申请的实施例不仅限于本申请明确介绍和描述的实施例。

Claims (10)

1.一种磁共振图像引导的放射治疗系统，其特征在于，包括：
放射治疗设备，所述放射治疗设备包括治疗头、治疗臂以及机架，所述治疗头通过所述治疗臂安装在所述机架上；
磁共振成像设备，所述磁共振成像设备包括主体，所述主体上设有超导连接线和第一防失超保护装置，至少部分所述超导连接线位于所述第一防失超保护装置内；
所述治疗头能够绕所述主体的轴线转动，所述治疗头用于向所述主体发出辐射束以进行放射治疗。
2.如权利要求1所述的放射治疗系统，其特征在于，所述第一防失超保护装置为对辐射束具有屏蔽功能的管状结构。
3.如权利要求1所述的放射治疗系统，其特征在于，所述第一防失超保护装置为具有保温和隔热功能的管状结构。
4.如权利要求1所述的放射治疗系统，其特征在于，所述主体上还设有两个采用无液氦传导冷却技术的超导磁体，两个超导磁体之间采用所述超导连接线连接。
5.如权利要求4所述的放射治疗系统，其特征在于，所述主体上还设有制冷机和传导冷却导体，所述传导冷却导体用于连接所述制冷机和所述两个超导磁体。
6.如权利要求5所述的放射治疗系统，其特征在于，所述传导冷却导体由金属材料构成。
7.如权利要求5所述的放射治疗系统，其特征在于，每个超导磁体均包括主线圈和屏蔽线圈，所述传导冷却导体还用于连接所述主线圈和所述屏蔽线圈。
8.如权利要求5所述的放射治疗系统，其特征在于，所述主体上还设有第二防失超保护装置，至少部分所述传导冷却导体位于所述第二防失超保护装置内。
9.如权利要求8所述的放射治疗系统，其特征在于，位于所述辐射束的潜在照射区域内的超导连接线位于所述第一防失超保护装置内；
位于所述辐射束的潜在照射区域内的传导冷却导体位于所述第二防失超保护装置内。
10.如权利要求1所述的放射治疗系统，其特征在于，所述主体上还设有两个超导磁体，每个超导磁体包括用于绕制主线圈和屏蔽线圈的绕线筒，所述绕线筒上设置有液氦流通凹槽和/或连接有用于液氦流通的导热管道；
所述两个超导磁体之间采用所述超导连接线连接。
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