CN111569276A - 一种基于载板的定位放疗装置及工作方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供一种基于载板的定位放疗装置及工作方法，涉及医疗设备领域，包括同轴设置的第一环和第二环，所述第一环与第二环之间配合有运动副，驱动第一环与第二环产生相对转动；所述第一环内圈设有载板，用于承载病患，第一环上设置有定位机构，用于获取放疗靶区，所述第二环上设有放疗机构，第二环依据病灶位置带动放疗机构转动调整工作位置，对靶区进行放疗，通过同轴设置的第一环和第二环，分别配置定位机构和放疗机构，中间配置电子滑环使定位机构和放疗机构配合，实现边定位靶区边对靶区放疗的目的，节省患者放疗过程中的操作步骤，提高放疗效率和精度。

Description

一种基于载板的定位放疗装置及工作方法

技术领域

本公开涉及医疗设备领域，特别涉及一种基于载板的定位放疗装置及工作方法。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开相关的背景技术，并不必然构成现有技术。

随着时代的不断发展以及科学的不断进步，医疗技术以及医用设备也在不断进步，以便于给病人提供更好的治疗与服务。在传统的放射治疗过程中，放疗过程一般分为四步：定位——制作放疗计划——复位——治疗。在放疗医生门诊之后，病人需经历体位固定和放疗模拟定位来保证准确的放疗，同时保证每次放疗时良好的体位重复性，并尽量使患者感觉舒适，减少体位变动误差对精确放疗的影响。通过CT或核磁共振等检查，确定肿瘤的准确位置和大小，进一步确定放疗靶区。

发明人发现，目前，在确定放疗靶区后，需要在病人体表皮肤绘制标志线并设置对应的辅助支架，使病人转移到放疗仪器后能够通过标志线和辅助支架确定放疗位置；由于经历了身体的转移，需要依托于标志线和辅助支架重新确定放疗靶区，不可避免的产生定位误差，导致放疗过程与放疗靶区不能完全对应；另外，由于大多数病人需要进行多次放疗，并根据之前的放疗情况进行放疗靶区的调整，而传统的放疗方式在重新确定肿瘤位置和大小后，仍需要进行重新定位，导致放射治疗过程整体周期较长；传统的放疗仪器与肿瘤检查仪器为分体式结构，难以依据放疗靶区的情况对放疗位置进行实时调整，难以满足现有病患对放疗治疗的需求。

发明内容

本公开的目的是针对现有技术存在的缺陷，提供一种基于载板的定位放疗装置及工作方法，通过同轴设置的第一环和第二环，分别配置定位机构和放疗机构，中间配置电子滑环使定位机构和放疗机构配合，实现边定位靶区边对靶区放疗的目的，节省患者放疗过程中的操作步骤，提高放疗效率和精度。

本公开的第一目的是提供一种基于载板的定位放疗装置，采用以下技术方案：

包括同轴设置的第一环和第二环，所述第一环与第二环之间配合有运动副，驱动第一环与第二环产生相对转动；所述第一环内圈设有载板，用于承载病患，第一环上设置有定位机构，用于获取放疗靶区，所述第二环上设有放疗机构，第二环用于依据病灶位置带动放疗机构转动调整工作位置。

进一步地，所述第二环套设在第一环的外侧，所述第一环安装在机架上，所述第一环通过运动副支撑第二环。

进一步地，所述运动副为滑轨滑块机构，滑轨为环形滑轨，布置在第一环外圆周面上，所述滑块有多个，布置在第二环的内圆周面上，所述滑轨与滑块配合实现第一环对第二环的支撑，滑块沿滑轨滑动使第二环绕轴线自转；

所述第一环和第二环之间设有相互配合的电刷和电轨，用于使定位机构与放疗机构相互电联。

进一步地，所述载体配合有驱动机构，所述驱动机构带动载板运动，改变载板与第一环的相对位置和角度。

进一步地，所述放疗机构固定在第二环上，第二环带动放疗机构绕第二环轴线转动从而调整位置；所述载体上配合有与放疗机构对应的辅助放疗机构，用于配合放疗机构依据靶区位置对靶区进行放疗。

进一步地，所述的定位机构为核磁共振仪，获取病患身体数据并定位病灶，将病灶位置数据发送至放疗机构。

本公开的第二目的是提供一种基于载板的定位放疗装置的工作方法，包括以下步骤：

载板承载病患，定位机构对病患身体进行扫描并确定靶区位置；

定位机构将获取的靶区位置发送至放疗机构；

第二环依据靶区带动放疗机构转动调整工作位置；

放疗机构工作对靶区进行放疗。

进一步地，载板承载病患，并带动病患改变与定位机构的相对位置，扫描病患身体获取数据并构建图像，确定靶区相对于身体的位置数据，将数据经过处理后发送至放疗机构。

进一步地，第二环带动放疗机构转动时，配合载板运动调整放疗机构作用到靶区的位置。

进一步地，在放疗机构工作过程中，依据靶区范围逐渐调整放疗机构的作用位置，使放疗机构的作用覆盖整个靶区。

与现有技术相比，本公开具有的优点和积极效果是：

(1)同轴设置第一环和第二环，从而使放疗机构能够实现围绕病患整圈回转，在第一环上布置的定位机构对放疗靶区定位后，通过第二环绕轴线的自转调整放疗机构的位置，无需病患移动，定位后即可进行放疗，节省了病患从定位设备转移到放疗设备的步骤，从而避免了重复定位，提高放疗的精度和效率；

(2)载板承载并带动病患调整与定位机构、放疗机构的相对位置，通过体积重量较小的载板移动，能够避免定位机构和放疗机构在轴向上的移动，提高运动效率；获取靶区位置后，即可根据靶区位置进行放疗，节省针对靶区的二次定位的过程，节省整体放疗治疗的周期时间，减少患者痛苦；

(3)通过同轴套设布置第一环和第二环，并对应安装定位机构和放疗机构，将定位机构与放疗机构集成，减小放疗过程所采用设备的体积，合理有效提高了设备集成度。

附图说明

构成本公开的一部分的说明书附图用来提供对本公开的进一步理解，本公开的示意性实施例及其说明用于解释本公开，并不构成对本公开的不当限定。

图1为本公开实施例1、2中定位放疗装置侧面的剖面结构示意图；

图2为本公开实施例1、2中定位机构的正视结构示意图；

图3为本公开实施例1、2中载板与第一环、第二环配合结构示意图；

图4为本公开实施例1、2中放疗机构、载板与病患的相对位置示意图。

图中，1、粒子加速器；2、第二环；3、电刷；4、主动屏蔽线圈；5、主线圈；6、梯度线圈；7、体部线圈；8、前向线圈；9、载板；10、后向线圈；11、第一环；12、电轨；13、固定板；14、核磁共振仪。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本公开提供进一步地说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本公开所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本公开的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合；

为了方便叙述，本公开中如果出现“上”、“下”、“左”、“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定作用，仅仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位，以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本公开的限制。

正如背景技术中所介绍的，现有技术中靶区定位和放疗过程是分别进行的，导致在放疗时会出现重复定位，引起放疗过程中的误差，并且，影响放疗工作的效率；针对上述问题，本公开提出了一种基于载板的定位放疗装置及工作方法。

实施例1

本公开的一种典型的实施方式中，如图1-图4所示，提出了一种基于载板的定位放疗装置。

传统的放疗过程一般分为四步，定位——制作放疗计划——复位——治疗。在放疗医生门诊之后，病人需经历体位固定和放疗模拟定位来保证准确的放疗，同时保证每次放疗时良好的体位重复性，并尽量使患者感觉舒适，减少体位变动误差对精确放疗的影响。

通过CT或核磁共振等检查，确定肿瘤的准确位置和大小，进一步确定放疗靶区。在这个过程中，医生通过在病人体表皮肤上绘制标志线以及对某种辅助器具“面罩”、“体罩”等体位固定的方式来获取放疗靶区在人体的精确位置，一般情况下，头颈部肿瘤患者选择可塑面膜或头颈肩膜固定，而胸腹部肿瘤患者选择负压成型袋或体膜固定，乳腺放疗使用乳腺托架。

需要注意的是，放疗期间要注意保护身上画的各种标记，不能擦洗掉，否则需要重新定位。体位固定完成后，需要进行放疗模拟扫描定位来获取患者肿瘤及其周围器官组织详细的影像数据。CT扫描完成后获取患者肿瘤及其周围器官组织详细的影像数据，并将影像数据刻光盘传输至放射科计划系统。

之后由物理师进行初步的影像数据处理确保图像的质量，由医师对放射病灶靶区和需要保护的重要器官组织轮廓进行精确地勾画。随后物理师根据医师的要求设计精确的放疗计划。针对放疗计划，医师和物理师经过不断的评估与优化确定放疗剂量。完成后进行放疗前的最后一步工作，放疗计划的验证，其中包括对放疗中心位置、视野和剂量三项进行验证，最后进行放疗的实施。

在上述的传统放疗过程中，对病患进行扫描获取肿瘤位置-对肿瘤进行放疗是分阶段进行的，在中间过程需要转移病患，并导致重复定位，影响整个治疗过程的效率，并且无法保证良好的精度；

本实施例针对上述问题，提供一种基于载板的定位放疗装置；

包括作为支撑结构的第一环11和第二环2，所述第二环套设在第一环的外侧，所述第一环安装在机架上，所述第一环通过运动副支撑第二环，所述运动副能够驱动第一环与第二环产生相对转动；

可以理解的是，所述运动副配合有对应的驱动元件，驱动元件可以选用齿轮齿条结构，带动运动副实现相应动作，驱动元件可以根据需求来自行选取，能够带动第二环在运动副的约束下动作即可；对于驱动元件详细的结构和布置位置，在此不再赘述。

第一环上设置有定位机构，用于获取放疗靶区，所述第二环上设有放疗机构，第二环依据靶区位置带动放疗机构转动调整工作位置，对靶区进行放疗。

在第一环和第二环配合有，形成外环与内环结构，配合运动副，实现外环绕内环的整周旋转。

在本实施例中，所述第一环和第二环之间设有相互配合的电刷3和电轨12，用于使定位机构与放疗机构相互电联；

所述的电轨为电子导轨，电轨与电刷的配合形成导电结构，从而使定位机构与放疗实现电联；

具体的，电刷与所述外环内测连接，且等距地布置在所述外环内测部分，用于连通所述内环，所述电刷可以避免外环在进行三百六十度整圈旋转是而导致电线缠绕问题；

所述内环外侧面分布着电轨，且在内环外侧面环绕一周。所述电轨对应着所述电刷，内外环结合后，所述电刷的头部嵌入电轨的轨道处。

当然，可以理解的是，电轨与电刷的配合可以作为滑轨滑块机构，作为支撑元件配合第一环和第二环，也可以直接布置单独的滑轨滑块机构，滑轨为环形滑轨，布置在第一环外圆周面上，所述滑块有多个，布置在第二环的内圆周面上，所述滑轨与滑块配合实现第一环对第二环的支撑，滑块沿滑轨滑动使第二环绕轴线自转。

所述第一环作为内环，其内圈设有载板9，所述载板初始状态下平行于第一环轴线布置，载板承载病患，并根据需求调整病患的位置；

在本实施例中，所述载体配合有驱动机构，所述驱动机构带动载板运动，改变载板与第一环的相对位置和角度；

当然，在有需求时，也可以调整载板与第一环轴线形成一定夹角，从而满足装置工作过程中对病患位置的特殊需求；

在选择驱动机构时，根据载板带动病患所需要调整的位置进行选择，比如在需要进行高度、水平和俯仰角调整时，对病患配置相应的三轴驱动机构和角度调整机构，可以选用三轴机械臂配合铰链来实现；

也可以选择其他的驱动机构，比如多轴机械手等，只要能够带动载板实现需求的动作即可；

载板上还设有固定板13，约束病患的移动，实现辅助定位。

对于放疗机构，其固定在第二环上，第二环带动放疗机构绕第二环轴线转动从而调整位置；所述载体上配合有与放疗机构对应的辅助放疗机构，用于配合放疗机构依据靶区位置对靶区进行放疗；

在本实施例中，所述的放疗机构选用粒子加速器1，外环转动会带动所述粒子加速器转动，所述粒子加速器会发射粒子并对其进行加速，射入人体，进行放疗；粒子加速器从外环外侧面贯穿至内侧面。

所述载体内部包括主动屏蔽线圈4、主线圈5、低温冷却槽等结构，所述主动屏蔽线圈、主线圈、低温冷却槽共同形成1.5T的超导磁场，所述磁场方向为脚头方向。

所述的定位机构为核磁共振仪14，获取病患身体数据并定位病灶，将病灶位置数据发送至放疗机构；

所述内环内部，附着的梯度线圈6，所述梯度线圈将可以产生X、Y、Z方向的梯队变化，以便于进行选层定位；

所述梯度线圈的下层有体部线圈7的结构，所述体部线圈用于发射射频场激励人体质子自旋所述梯度线圈的下层有体部线圈的结构，所述体部线圈用于发射射频场激励人体质子自旋；

所述内环最外部，存在前向线圈8和后向线圈10的结构，所述前向线圈和后向线圈共同接受回波信号完成图像重建。

所述核磁共振仪发出磁场分布，将在所述载体的中心部分无磁场分布，避免加速后的粒子经磁场因洛伦兹力而发生偏移。

所述载体的整圈旋转功能，和载体配合后可以实现前进和后退的功能。

所述外环2上电刷3嵌入于附着于内环11外表面的电轨12内，所述电刷可沿着电轨自由运动，使得外环进行整圈旋转，内外环通过电刷和电轨进行连接，可将内环上核磁共振仪所得肿瘤信息传递给外环上的粒子加速器1，所述粒子加速器发射加速粒子精准射入肿瘤部位。

通过同轴套设布置第一环和第二环，并对应安装定位机构和放疗机构，将定位机构与放疗机构集成，减小放疗过程所采用设备的体积，合理有效提高了设备集成度。

放疗机构的依托的第二环具备整圈旋转功能的电子滑环结构，将放疗的粒子加速器和核磁共振仪器结合为一体，实现了边定位边放疗的目的，不仅省略了传统放疗中“制作放疗计划”这一漫长的步骤，还拥有放疗过程中对运动的监控，实时自适应，以及及时疗效评估的优势；

工作时，由于内外环之间的电刷和电轨结构的连接，使得外环及与之结合的粒子发射器可以实现三百六十度整圈旋转，减少了放疗设备运动的时间。

实施例2

本公开的另一典型实施例中，如图1-图4所示，提供一种基于载板的定位放疗装置的工作方法。

将放疗仪器和核磁共振仪器相结合，在临床中应用的工作流程大致分为六个阶段：患者治疗前的准备，患者施照前的准备，患者图像获取和配准，患者计划自适应，患者治疗和运动监控，以及临床患者治疗；

在本实施例中，就患者图像获取和放疗的过程进行介绍，在此过程中，载体持续承载病患，先定位确定靶区后进行放疗，无需进行变换的转移，从而减少了重复定位的过程，提高了整体的治疗效率；

对于其他的过程，均采用现有的操作方法进行适应性操作即可，并非为本实施例保护的内容，因此，不再赘述。

具体的，

载板承载病患，并带动病患改变与定位机构的相对位置，扫描病患身体获取数据并构建图像，确定靶区相对于身体的位置数据，将数据经过处理后发送至放疗机构；

第二环依据靶区带动放疗机构转动调整工作位置，第二环带动放疗机构转动时，配合载板运动调整放疗机构作用到靶区的位置；

放疗机构工作对靶区进行放疗，依据靶区范围逐渐调整放疗机构的作用位置，使放疗机构的作用覆盖整个靶区。

在本实施例中，核磁共振仪和粒子加速器的动作满足以下条件：

如图4所示，当放疗手术开始时，所述内环不动，所述核磁共振仪工作，确定肿瘤位置，之后所述外环转动，外环转动角速度：

其中ω为所述外环转动角速度，l为某切向坐标下，单位时间内所述核磁共振仪器放射治疗区域长度，L为测得的该切向坐标下肿瘤长度，

为肿瘤长度L对应的圆心角。

其中R为外环转动半径，K为圆心角

对应的外环弦长。

其中s为外环转动的有效路程。

载板承载并带动病患调整与定位机构、放疗机构的相对位置，通过体积重量较小的载板移动，能够避免定位机构和放疗机构在轴向上的移动，提高运动效率；获取靶区位置后，即可根据靶区位置进行放疗，节省针对靶区的二次定位的过程，节省整体放疗治疗的周期时间，减少患者痛苦。

以上所述仅为本公开的优选实施例而已，并不用于限制本公开，对于本领域的技术人员来说，本公开可以有各种更改和变化。凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于载板的定位放疗装置，其特征在于，包括同轴设置的第一环和第二环，所述第一环与第二环之间配合有运动副，驱动第一环与第二环产生相对转动；所述第一环内圈设有载板，用于承载病患，第一环上设置有定位机构，用于获取放疗靶区，所述第二环上设有放疗机构，第二环用于依据靶区位置带动放疗机构转动调整工作位置。

2.如权利要求1所述的基于载板的定位放疗装置，其特征在于，所述第二环套设在第一环的外侧，所述第一环安装在机架上，所述第一环通过运动副支撑第二环。

3.如权利要求2所述的基于载板的定位放疗装置，其特征在于，所述运动副为滑轨滑块机构，滑轨为环形滑轨，布置在第一环外圆周面上，所述滑块有多个，布置在第二环的内圆周面上，所述滑轨与滑块配合实现第一环对第二环的支撑，滑块沿滑轨滑动使第二环绕轴线自转；

所述第一环和第二环之间设有相互配合的电刷和电轨，用于使定位机构与放疗机构相互电联。

4.如权利要求1所述的基于载板的定位放疗装置，其特征在于，所述载体配合有驱动机构，所述驱动机构带动载板运动，改变载板与第一环的相对位置和角度。

5.如权利要求1所述的基于载板的定位放疗装置，其特征在于，所述放疗机构固定在第二环上，第二环带动放疗机构绕第二环轴线转动从而调整位置；所述载体上配合有与放疗机构对应的辅助放疗机构，用于配合放疗机构依据靶区位置对靶区进行放疗。

6.如权利要求1所述的基于载板的定位放疗装置，其特征在于，所述的定位机构为核磁共振仪，获取病患身体数据并定位病灶，将病灶位置数据发送至放疗机构。

7.一种如权利要求1-6任一项所述的基于载板的定位放疗装置的工作方法，其特征在于，包括以下步骤：

载板承载病患，定位机构对病患身体进行扫描并确定靶区位置；

定位机构将获取的靶区位置发送至放疗机构；

第二环依据靶区带动放疗机构转动调整工作位置；

放疗机构工作对靶区进行放疗。

8.如权利要求7所述的基于载板的定位放疗装置的工作方法，其特征在于，载板承载病患，并带动病患改变与定位机构的相对位置，扫描病患身体获取数据并构建图像，确定靶区相对于身体的位置数据，将数据经过处理后发送至放疗机构。

9.如权利要求7所述的基于载板的定位放疗装置的工作方法，其特征在于，第二环带动放疗机构转动时，配合载板运动调整放疗机构作用到靶区的位置。

10.如权利要求7所述的基于载板的定位放疗装置的工作方法，其特征在于，在放疗机构工作过程中，依据靶区范围逐渐调整放疗机构的作用位置，使放疗机构的作用覆盖整个靶区。

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