CN1785454A - 一种γ射线放射治疗系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及钴－60治疗机、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、钴－60治疗机辐射头、屏蔽门、配重块、立体定位系统的功能部件、自动多叶光栅、电源线、通讯线、接线轮、治疗床和外置部件。由于将钴－60治疗机、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γ射线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，设备成本过高的技术问题。

Description

一种γ射线放射治疗系统

技术领域：

本发明属放疗技术，涉及钴-60治疗机、立体定位系统和自动多叶光栅。

现有技术：

钴-60治疗机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。故除钴-60治疗机为必备之外，还需配备一台模拟机，并建设相应的模拟机房，配备同钴-60治疗机室相同的治疗床、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，再将病人移到钴-60治疗机治疗室，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。故除钴-60治疗机为必备之外，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钴-60治疗机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，将定位床面安放在钴-60治疗机治疗室的治疗床上，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，钴-60治疗机治疗床面相对于钴-60治疗机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，将钴-60治疗机室三个激光灯的″＋″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γ射线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γ射线放射治疗系统，其特征是将钴-60治疗机、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、钴-60治疗机辐射头、屏蔽门、配重块、立体定位系统的功能部件、自动多叶光栅、电源线、通讯线、接线轮、治疗床和外置部件。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；钴-60治疗机辐射头与垂直摆放的上面安装架连接；屏蔽门固定在钴-60治疗机辐射头的下部；自动多叶光栅固定在屏蔽门下面；配重块同垂直摆放的靠下面的安装架连接；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；外置件在操作室单独放置，通过电源线、通讯线与主机连接在一起。

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、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。

立体定位和精确治疗可同时同机完成。

在采用了上述技术方案后，在一个环式旋转机架内安装有钴-60治疗机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。通过调整多叶光栅叶片的位置和速度，可对患者进行适形和调强治疗。解决了现有γ射线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是本发明中钴-60治疗机辐射头、上安装架、屏蔽门和自动多叶光栅的相互位置的放大图。

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、5所示，一种γ射线放射治疗系统，将钴-60治疗机、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、钴-60治疗机辐射头、屏蔽门、配重块、立体定位系统的功能部件、自动多叶光栅、电源线、通讯线、接线轮、治疗床和外置部件。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；钴-60治疗机辐射头与垂直摆放的上面安装架连接；屏蔽门固定在钴-60治疗机辐射头的下部，非工作状态时，该门始终关闭；自动多叶光栅固定在屏蔽门下面；配重块同垂直摆放的靠下面的安装架连接；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；外置件在操作室单独放置，通过电源线、通讯线与主机连接在一起。

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、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自动多叶光栅、11为屏蔽门、12为上安装架、13为辐射头、14为立体定位系统发射头、15为治疗床、16为摩擦片、17为摩擦轮、18为电机、19为减速器、20为操作台、21为显示器、22为电控柜、23为直线驱动系统电机、24为电机座、25为丝杆、26为双层线性导轨。

Claims (8)

1、一种γ射线放射治疗系统，其特征是将钴-60治疗机、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、钴-60治疗机辐射头、屏蔽门、配重块、立体定位系统的功能部件、自动多叶光栅、电源线、通讯线、接线轮、治疗床和外置部件。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；钴-60治疗机辐射头与垂直摆放的上面安装架连接；屏蔽门固定在钴-60治疗机辐射头的下部；自动多叶光栅固定在屏蔽门下面；配重块同垂直摆放的靠下面的安装架连接；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；外置件在操作室单独放置，通过电源线、通讯线与主机连接在一起。

2、如权利要求1所述的γ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γ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；直驱动系统分别与水平摆放的两个安装架连接。

4、如权利要求1所述的γ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、控制软件。

5、如权利要求1或2或3或4或5所述的γ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。

6、如权利要求1或2或3或4或5所述的γ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。

7、如权利要求1或2或3或4或5所述的γ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。

8、如权利要求1或2或3或4或5所述的γ射线放射治疗系统，其特征是立体定位和精确治疗可同时同机完成。

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