CN1778274A - 一种x射线放射治疗系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及直线加速器、立体定位系统和自动多叶光栅。包括机架底座、支撑驱动系统、环式旋转机架、安装架、限位系统、直线加速器的功能部件、立体定位系统的功能部件、自动多叶光栅、电源线、通迅线、冷却水管、接线轮和治疗床、外置部件。由于将直线加速器、立体定位系统和自动多叶光栅的功能集合为一体，解决了现有放疗技术从定位到治疗时过程复杂，定位、治疗和剂量验证不能同时、同机进行，设备成本过高的的技术问题。

Description

一种X射线放射治疗系统

技术领域：

本发明属放疗技术，涉及直线加速器、立体定位系统和自动多叶光栅。

现有技术：

直线加速器放疗分常规放疗和精确放疗。

1、常规放疗的标志是用模拟机定位、少数射野和人工制作治疗计划。故除直线加速器为必备之外，还需配备一台模拟机，并建设相应的模拟机房，配备同加速器治疗室相同的治疗床、激光定位灯等设备。用模拟机定位的过程实际上也是一个制定治疗计划的过程。首先，须在模拟机的视屏下找到肿瘤，观察周围组织，确定照射角度，确定照射范围并在人体上做上标记。定位完毕，再将病人移到加速器治疗室，按照在模拟机上确定的照射角度，重新定好位后，进行照射治疗。

2、精确放疗的标志是自动多叶光栅作终极准直器，采用三维立体定位，实施多角度照射，运用治疗计划软件(RTPS)制作治疗计划。故除直线加速器为必备之外，还需配备自动多叶光栅，立体定位系统、治疗计划软件和相关定位部件。使用自动多叶光栅做为准直器，可实现高度适形。同时自动多叶光栅可随加速器机架的变化自动变换射野，使多野照射方便快速。自动多叶光栅在某个特定照射角度和适形野的范围内(母野)还可自动生成多个子野实施静态调强放疗，或通过相对叶片的拉动实施动态调强放疗。三维立体定位的方法主要有定位尺CT定位和激光CT定位。治疗计划(TPS)分为正向计算(适形计划)和逆向计算(调强计划)。

2.1定位尺CT定位

定位时，将定位床面安放在CT室的CT床面上，并通过适配架连接，记下定位床面相对于CT床面的位置；CT床面相对于CT机扫描平面的位置是已知的；患者躺在(或其它体位)定位床面上；定位尺安放在定位床面上，并使“N”形线在肿瘤的上方，记下定位尺相对定位床面的位置；开始CT扫描，在CT片中会显现肿瘤和肿瘤上方及下方的“N”形尺、平行标志线的点标记(一般为五个)；在“N”形尺构成三个点标记中，中间的点标记在不同的CT片中位置不同；这些标记点构成一个坐标系，这些不移动的四个标记点构成一个平面座标系，加上移动标志点构成一个三维座标系，可确定肿瘤相于于该坐标系的位置和坐标；扫描前或后，将重复定位尺安放在定位床面上，并记下相对定位床面的位置，同时放下定位标杆，接触到人体，并记下标杆读数；至此定位完成。治疗时，将定位床面安放在加速器治疗室的加速器治疗床上，通过适配架连接，确定相对治疗床面的位置；将重复定位尺重新按原位置放在定位床面上；患者重新按原位置躺在定位床面上(人体相对治疗床面的位置通过负压袋实现)；按原标杆位置读数放下标尺，恰好接触到人体，说明位置未变。由于肿瘤在标志点坐标系的位置是已知的；定位床面相对于CT床面的位置是已知的；CT床面相对于CT机面扫描平面的位置是已知的，加速器治疗床面相对于加速器等中心平面的中心的位置是已知的，通过坐标变换，并移动治疗床可将肿瘤送致治疗中心，即等中心平面的中心位置。

2.2激光CT定位

激光-CT定位是目前许多医院普遍使用的立体定位方法，其定位原理和过程如下：

在CT室安装三个激光定位仪，一个安装在CT机前端的上面，固定在天花板上；两个安装在CT机前端两侧，或安装在墙壁上或安装在地面上。每个激光定位仪都发出一个″+″字光束，经调整校准，使各″+″字光束的一个光面，相互平行且重叠。

定位时，患者躺在CT床上，三个″+″字光束打在人体上，形成三个″+″字光标。先将″+″字光标描下来，然后再在″+″字光标的交叉点上贴上三个金属点，这三个点一定在一个平面内，且该平面与CT扫描平面平行。然后进行CT扫描。在扫描得到的CT切片中，有一片会有金属点的印迹。三个印迹的连线构成一个二维坐标系。CT机是按等厚度来切片的，CT切片的迭加构成另一维坐标，与前者结合构成一个三维坐标系。

将CT切片中的肿瘤阴影进行三维重建，确定肿瘤上某一点为照射中心。该点在三维坐标系中有三个坐标，得到这三个坐标即实现了定位。据此医生便可编制治疗计划。患者在实施治疗前要进行重新定位。重新定位时，患者再次躺在CT室的CT床上，移动激光定位仪上的激光灯，使三个″+″字光束对准患者定位时标出的″+″字线。然后再按定位时得到的照射中心在三维坐标中的坐标数值，移动三个激光灯，会得到三个新的″+″字光标，在体膜或体表上将这三个新的″+″光标描下来，即完成了重新定位。

实施治疗时，将加速器室三个激光灯的″+″字光束对准重新定位得到的″+″字标志线后，可开始治疗。

从以上两种定位方法可以看出，从定位到治疗为两个过程，不是同时、同位置进行，每种方法的定位过程均很复杂，涉及到多重坐标变换，多次重复定位，无法及时验证，操作误差难以避免。如果定位和治疗相差时间太久，患者体形已发生变化(如由胖变瘦)，原来的定位已无意义，需重新定位。

发明内容

本发明要解决的是现有放疗技术从定位到治疗的过程复杂，定位、治疗和剂量验证不能同时、同机进行，设备成本过高的的技术问题。

为了解决以上技术问题，本发明采取的技术方案是：

一种X射线放射治疗系统，其特征是将直线加速器、立体定位系统和自动多叶光栅的功能集合为一体，可使定位和放射治疗同时进行，它包括：机架底座、支撑驱动系统、环式旋转机架、安装架、限位系统、直线加速器的功能部件、立体定位系统的功能部件、自动多叶光栅、电源线、通迅线、冷却水管、接线轮和治疗床。机架底座安装在地面下，并与地面齐平；支撑驱动系统与机架底座连接；环式旋转机架安放在支撑驱动系统上；安装架同环式旋转机架连接；限位系统限制环式旋转机架沿轴心方向移动；直线加速器的功能部件与垂直摆放的两个安装架连接；立体定位系统的功能部件与水平摆放的两个安装架连接；电源线，通讯线和冷却水管在外壳背面由一个钢性支架引出，并经支架连接到接线轮上；治疗床安装在机架底座前面中间，床面可上下左右前后移动，并可自身旋转，外置件在操作室单独放置，通过电源线、通迅线、冷却水管等与主机连接在一起。

所述的支撑驱动系统包括电机、减速器、摩擦轮、摩擦片；电机和摩擦轮与减速器连接；摩擦片与摩擦轮连接；减速器安装在底座上。

所述的直线加速器的功能部件包括直线加速器机头，配重块。直线加速器机头与垂直摆放的两个安装架中的上面的安装架连接，配重块与与垂直摆放的两个安装架中的下面的安装架连接。

所述的立体定位系统的功能部件包括立体定位系统发射头、接收头及两组直线驱动系统；立体定位系统发射头、接收头分别与两组直线驱动系统连接；直线驱动系统分别与水平摆放的两个安装架连接。

所述的直线驱动系统包括电机、电机座、丝杆和双层线性导轨；电机和电机座连接，丝杆的一端通过电机座和电机连接，另一端和双层线性导轨的螺孔连接。

所述的外置件包括电控柜、操作台、显示器、冷却水系统外置部分、控制软件。

所述的环式旋转机架可在摩擦轮的带动下旋转。

所述的治疗中心在环形旋转机架的几何中心，立体定位和放射治疗同时同机完成。

所述的自动多叶光栅与直线加速器机头连接，治疗中心在环形旋转机架的几何中心，立体定位和精确治疗同时同机完成。

在采用了上述技术方案后，在一个环式旋转机架内安装有直线加速器和立体定位系统的多个功能部件、自动多叶光栅、机架底座、支撑驱动系统、限位系统、治疗床等。使用前，通过CT扫描，对肿瘤进行三维重建，确定肿瘤的照射中心。医师根据CT片中肿瘤所在部位、肿瘤和周边组织的电子密度确定一个或多个适合治疗的定位角度，并得到从相应定位角度方向看到的肿瘤截面图形，以治疗中心为原点确定一个“十字”坐标系，肿瘤截面在该坐标系的周边曲线即可确定，得到两张含有坐标系和肿瘤截面图形的图片。本系统使用时，将上述图片传送至系统外置件，在显示器上显示，与显示器视屏上的十字坐标线对齐，显示器视屏十字坐标中点对准加速器机头旋转中心。病人依预先设定的定位角度在治疗床上摆好位，本系统开始定位，首先将环式旋转机架转至第一个定位角度，在视屏中找到肿瘤，通过拉伸模拟机发射头和接收头调整肿瘤大小与截面图形大小一致，通过治疗床面作纵、横方向移动，使肿瘤形状与截面图形重合。然后环式旋转机架旋转至第二个定位角度，通过治疗床面上下方向移动，使肿瘤形状与第二个定位图片的肿瘤形状重合。完成上述两次定位过程就完成了立体定位，即把肿瘤照射中心送至治疗中心(等中心平面的中心点)。然后调整加速器治疗头机架角，按治疗计划的要求实施照射。解决了现有放疗技术从定位到治疗的过程复杂，定位、治疗和剂量验证不能同时、同机进行，设备成本过高的的技术问题。

附图说明

图1是本发明的立体结构示意图。

图2是图1中打开外壳后的立体结构示意图。

图3是本发明的主体部分爆炸图。

图4是本发明中支撑驱动系统的爆炸图。

图5是本发明中直线加速器的功能部件的爆炸图。

图6是本发明中立体定位系统的功能部件的爆炸图。

图7是本发明中外置部件的爆炸图。

图8是本发明中直线驱动系统的爆炸图。

具体实施方式

如图1、2、3所示，一种X射线放射治疗系统，将直线加速器、立体定位系统和自动多叶光栅的功能集合为一体，可使定位和放射治疗同时进行，它包括：机架底座、支撑驱动系统、环式旋转机架、安装架、限位系统、直线加速器的功能部件、立体定位系统的功能部件、自动多叶光栅、电源线、通迅线、冷却水管、接线轮和治疗床、外置部件。机架底座安装在地面下，并与地面齐平；支撑驱动系统与机架底座连接；环式旋转机架安放在支撑驱动系统上；安装架同环式旋转机架连接；限位系统限制环式旋转机架沿轴心方向移动；直线加速器的功能部件与垂直摆放的两个安装架连接；立体定位系统的功能部件与水平摆放的两个安装架连接；电源线，通讯线和冷却水管在外壳背面由一个钢性支架引出，并经支架连接到接线轮上；治疗床安装在机架底座前面中间，床面可上下左右前后移动，并可自身旋转；外置件在操作室单独放置，通过电源线、通迅线、冷却水管等与主机连接在一起。

如图4所示，支撑驱动系统包括电机、减速器、摩擦轮、摩擦片；电机和摩擦轮与减速器连接；摩擦片与摩擦轮连接；减速器安装在底座上。

如图5所示，直线加速器的功能部件包括直线加速器机头，配重块。直线加速器机头与垂直摆放的两个安装架中的上面的安装架连接，配重块与垂直摆放的两个安装架中的下面的安装架连接。

如图6所示，立体定位系统的功能部件包括立体定位系统发射头、接收头及两组直线驱动系统；立体定位系统发射头、接收头分别与两组直线驱动系统连接；直线驱动系统分别与水平摆放的两个安装架连接。

如图7所示，外置件包括电控柜、操作台、显示器、冷却水系统外置部分、控制软件。

如图8所示，直线驱动系统包括电机、电机座、丝杆和双层线性导轨；电机和电机座连接，丝杆的一端通过电机座和电机连接，另一端和双层线性导轨的螺孔连接。

图中各标识的含义为：1为机架底座、2为支撑驱动系统、3为配重块、4为接收头、5为直线驱动系统、6为安装架、7为限位系统、8为接线轮、9为环式旋转机架、10为直线加速器机头、11为立体定位系统发射头、12为治疗床、13为摩擦片、14为摩擦轮、15为电机、16为减速器、17为操作台、18为显示器、19为电控柜、20为冷却水系统外置部份、21为直线驱动系统电机、22为电机座、23为丝杆、24为双层线性导轨。

Claims (9)

1、一种X射线放射治疗系统，其特征是将直线加速器、立体定位系统和自动多叶光栅的功能集合为一体，可使定位和放射治疗同时进行，它包括：机架底座、支撑驱动系统、环式旋转机架、安装架、限位系统、直线加速器的功能部件、立体定位系统的功能部件、自动多叶光栅、电源线、通迅线、冷却水管、接线轮和治疗床、外置部件。机架底座安装在地面下，并与地面齐平；支撑驱动系统与机架底座连接；环式旋转机架安放在支撑驱动系统上；安装架同环式旋转机架连接；限位系统限制环式旋转机架沿轴心方向移动；直线加速器的功能部件与垂直摆放的两个安装架连接；立体定位系统的功能部件与水平摆放的两个安装架连接；电源线，通讯线和冷却水管在外壳背面由一个钢性支架引出，并经支架连接到接线轮上；治疗床安装在机架底座前面中间，床面可上下左右前后移动，并可自身旋转；外置件在操作室单独放置，通过电源线、通迅线、冷却水管等与主机连接在一起。

2、如权利要求1所述的X射线放射治疗系统，其特征是所述的支撑驱动系统包括电机、减速器、摩擦轮、摩擦片；电机和摩擦轮与减速器连接；摩擦片与摩擦轮连接；减速器安装在底座上。

3、如权利要求1所述的X射线放射治疗系统，其特征是所述的直线加速器的功能部件包括直线加速器机头，配重块。直线加速器机头与垂直摆放的两个安装架中的上面的安装架连接，配重块与与垂直摆放的两个安装架中的下面的安装架连接。

4、如权利要求1所述的X射线放射治疗系统，其特征是所述的立体定位系统的功能部件包括立体定位系统发射头、接收头及两组直线驱动系统；立体定位系统发射头、接收头分别与两组直线驱动系统连接；直线驱动系统分别与水平摆放的两个安装架连接。

5、如权利要求1所述的X射线放射治疗系统，其特征是所述的外置件包括电控柜、操作台、显示器、冷却水系统外置部份、控制软件。

6、如权利要求1或2或3或4或5所述的X射线放射治疗系统，其特征是所述的直线驱动系统包括电机、电机座、丝杆和双层线性导轨；电机和电机座连接，丝杆的一端通过电机座和电机连接，另一端和双层线性导轨的螺孔连接。

7、如权利要求1或2或3或4或5所述的X射线放射治疗系统，其特征是所述的环式旋转机架可在摩擦轮的带动下旋转。

8、如权利要求1或2或3或4或5所述的X射线放射治疗系统，其特征是所述的治疗中心在环形旋转机架的几何中心，立体定位和放射治疗同时同机完成。

9、如权利要求1或2或3或4或5所述的X射线放射治疗系统，其特征是所述的自动多叶光栅与直线加速器机头连接，治疗中心在环形旋转机架的几何中心，立体定位和精确治疗同时同机完成。

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