CN1919373A - 放射治疗装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于伽玛射线旋转聚焦的放射治疗装置。本发明包括机架、设在机架上的回转环、可分别绕旋转轴线旋转的源体和准直体，源体内设有多个放射源，准直体内设有与放射源相对应的射束通道，放射源通过射束通道聚焦于旋转轴线上的公共焦点，所述源体和准直体的两端分别与回转环、机架连接。本发明中源体和准直体的的单层、双支撑的结构，扩大了治疗空间，降低了设备的制造成本和制造难度，简化了机械结构，提高了源体和准直体的支撑刚性，使源体和准直体持久、稳定地同轴旋转，保证了聚焦中心在治疗系统中的位置精度，实现精确放射治疗，提高放射治疗的效果。

Description

放射治疗装置
技术领域
本发明涉及一种放射医疗设备，尤其涉及一种用于伽玛射线旋转聚焦的放射治疗装置。
背景技术
在使用放射治疗装置进行放射治疗中，采用旋转聚焦的工作原理对病人的病灶进行回转照射，使旋转聚点附近的病灶组织受到最大剂量的照射，健康组织受到瞬时的、耐受剂量的照射，从而杀死病灶、保护病灶周围的健康组织，达到放射治疗的目的。中国专利公开号为CN 1275410的多源放射线全身治疗装置公开了一种放射治疗装置，该装置包括：源体、与源体相固定的源体回转环、准直体、与准直体相固定的准直体回转环、回转支架、固定在回转支架内的回转支承环。其中，回转支承环与源体回转环之间、源体回转环与准直体回转环之间分别设有多个滚动轴承，形成轴向定位的转动配合。源体和准直体可分别绕同一回转轴线旋转、源体内分布的多个放射源通过源体和准直体内的放射通道，聚焦照射在回转轴线的一个公共焦点上，准直体上设有不同孔径的准直器，孔径相同的准直器为一组，每一组准直器的分布规律与源体内放射源的分布规律相同，源体内的放射源及其放射通道径向分布在一个角度范围小于90度的扇形区域内、轴向分布在一个角度范围小于60度的扇形区域内，准直体的内回转半径小于人体宽度为56厘米，准直体回转环的直径为一米。
上述装置的回转支架内设置了回转支承环、源体回转环、准直体回转环，其缺点是三个镶嵌套装的回转环缩小了治疗空间，减小了准直体的回转范围，增加了设备制造难度和制造成本；源体和准直体的两端通过回转环连接在回转支架上，回转环的最小直径为一米，由于源体和准直体的回转环较大、制造工艺复杂，在放射射束旋转聚焦过程中影响源体和准直体同轴旋转的精度，从而影响了放射源射束的聚焦精度，降低了放射治疗的效果。
发明内容
本发明的目的是提供一种放射治疗装置，其要解决的技术问题是扩大治疗空间，降低制造难度和制造成本，提高放射治疗精度。为达到上述目的本发明采用以下技术方案：一种放射治疗装置，包括：机架、设在机架上的回转环、可分别绕旋转轴线旋转的源体和准直体，源体内设有多个放射源，准直体内设有与放射源相对应的射束通道，放射源通过射束通道聚焦于旋转轴线上的辐射焦点，所述源体和准直体的两端分别与回转环、机架连接；
所述源体的一端固定在源体回转环上，另一端与机架可移动连接，或通过滑环与机架可移动连接；所述准直体的一端固定在准直体回转环上，另一端与机架可移动连接，或通过滑环与机架可移动连接；源体回转环与准直体回转环同轴布置在旋转轴线上辐射焦点的两侧，其旋转轴线重合，所述的回转环上设有齿轮，齿轮与动力驱动机构相连接；
所述放射治疗装置还包括诊断成像系统，该成像系统包括：诊断放射源、探测器、数据处理系统；所述的诊断放射源安装在源体或准直体内、探测器相对应地安装在源体回转环或准直体回转环上，探测器与源体或准直体内的诊断放射源沿回转环径向相对布置，数据处理系统与探测器连接，并根据探测器传出的信息提供相关图像。
所述诊断放射源是同位素放射源，也是低活度的钴60放射源。
所述探测器通过杠杆机构连接在回转环上，可沿着诊断放射源的射束方向移动。
本发明与现有技术相比，源体和准直体的两端分别与回转环、机架连接，本发明的单层、双支撑的结构与现有技术中双回转环、双支撑的结构相比，增大了回转环内的范围，治疗时扩大了回转环内治疗床的移动范围，扩大了治疗空间，降低了设备的制造成本和制造难度；由于源体和准直体的一端分别与机架连接，简化了机械结构，减少了材料，减轻了重量，提高了源体和准直体的支撑刚性，制造工艺更加简单可靠，保证源体和准直体持久、稳定地同轴旋转，使源体内放射源射束通过准直体内的射束通道后，放射源射束聚焦准确，保证聚焦中心剂量场分布的稳定性，以及聚焦中心在治疗系统中的位置精度，实现精确放射治疗，提高放射治疗的效果。
附图说明
图1是本发明治疗状态的整体结构示意图。
图2是图1的剖视图。
图3是本发明成像状态的整体结构示意图。
图4是本发明第二实施例治疗状态的整体结构示意图。
图5是图4的剖视图。
图6是本发明第三实施例治疗状态的整体结构剖视图。
图7是本发明的辐射装置机构示意图。
图8是本发明第二实施的辐射装置机构示意图。
图9是本发明成像系统的结构框图。
图中1.辐射焦点，2.旋转轴线，3.机架，4.治疗床，10.源体，11.治疗放射源，12.源体回转环，13.源体连接件，14.源匣，20.准直体，21.准直器，22.准直体回转环，23.准直体连接销，30.诊断放射源，31.探测器，32.杠杆机构，33.前置放大器，34.数据转换器，35.数据处器，36.伽玛刀TPS系统，37.伽玛刀控制系统，100.源体驱动装置，101.源体传动件，200.准直体驱动装置，201.准直体传动件。
具体实施方式
下面结合附图实施例对本发明作进一步详细的说明。
如图1、图2和图3所示，在本发明的第一个实施例中，放射治疗装置包括：机架3、设在机架上的回转环12、22、可分别绕旋转轴线2旋转的源体10和准直体20，源体10内设有源匣14，源匣14内载有多个放射源，准直体内设有多组与放射源相对应的准直器21，准直器21的内腔形成射束通道，放射源通过射束通道聚焦于旋转轴线2上的辐射焦点1，源体10的一端固定在源体回转环12上，另一端设有凸块或源体连接件13，准直体20的一端固定在准直体回转环22上，另一端设有凸块或准直体连接件23，机架3上位于辐射焦点1的两侧设有环形的凹槽，两侧的凹槽分别接收源体10一端的凸块或源体连接件13和准直体20一端的凸块或准直体连接件23，凸块可与机架3内的凹槽滑动配合，连接件13、23为均布的多个圆柱体，它们可与机架3内的凹槽滚动配合；源体回转环12与准直体回转环22同轴布置在旋转轴线2上辐射焦点1的两侧，其旋转轴线2重合，回转环上设有外齿轮，源体回转环12上的外齿轮通过源体传动件101与固定在机架3上的源体驱动装置100相连接，准直体回转环22上的外齿轮通过准直体传动件201与固定在机架3上的准直体驱动装置200相连接，源体回转环12和准直体回转环22与机架3之间分别设有滚动轴承，形成轴向定位的转动配合；治疗床4沿旋转轴线2穿过源体回转环12和准直体回转环22。
本发明的源体10和准直体20的两端分别与回转环12、22、机架3连接，这种单层、双支撑的结构，增大了回转环内的范围，治疗时扩大了回转环内治疗床的移动范围，扩大了治疗空间，简化了机械结构，减少了材料，减轻了重量，提高了源体10和准直体20的支撑刚性，降低了设备的制造成本和制造难度，制造工艺更加简单可靠，保证源体和准直体持久、稳定地同轴旋转，使源体10内放射源射束通过准直体20内的射束通道后，放射源射束聚焦准确，保证聚焦中心剂量场分布的稳定性，以及聚焦中心在治疗系统中的位置精度，实现精确放射治疗，提高放射治疗的效果。
放射治疗装置还包括诊断成像系统，该成像系统包括：诊断放射源30、探测器31、数据处理系统；数据处理系统包括：前置放大器33，数据转换器34，数据处器35；诊断放射源30是同位素放射源，也是低活度的钴60放射源，诊断放射源30安装在源体10上的源匣14内，并使诊断放射源31处于源体10的中央，探测器31通过杠杆机构32连接在源体回转环12上，探测器31与源体10内的诊断放射源30沿回转环12径向相对布置，探测器31可沿着诊断放射源30的射束方向移动至接近治疗床4的诊断位或远离治疗床4的治疗位，并通过源体驱动装置100的驱动，与源体10一同绕旋转轴线2做步进旋转或连续旋转；诊断放射源30也可以安装在准直体20中央，同时探测器31通过杠杆机构32连接在准直体回转环22上，并通过准直体驱动装置200的驱动，与准直体20一同绕旋转轴线2做步进旋转或连续旋转，探测器31与准直体20内的诊断放射源30沿回转环22径向相对布置，并通过回转环上杠杆机构32沿着诊断放射源30的射束方向移动至接近治疗床4的诊断位或远离治疗床4的治疗位。
如图7所示，本发明的辐射装置包括：源体10、带有齿轮的源体回转环12、探测器31；源体10的一端连接在源体回转环12上，另一端设有凸块或源体连接件13，探测器31通过杠杆机构32连接在源体回转环12上，使探测器可沿着诊断放射源30的射束方向移动；源体10内的诊断放射源30与探测器31沿源体回转环12径向相对布置，源体10内设有可拆卸的源匣14，源匣14中央设有诊断放射源30，诊断放射源30两侧均布多个直线径向排列的治疗放射源11，放射源发出的射束聚焦于源体回转环12轴线上的辐射焦点1，并辐照在探测器31上，探测器可以接收诊断放射源30和治疗放射源11的射束信息，分别作出响应，并输出探测信息，固定在支架3上的源体驱动装置100通过源体传动件101驱动源体回转环12的齿轮，使源体回转环12绕旋转轴线2转动，同时，带动源体10和探测器31绕旋转轴线2同步转动。
如图9所示，探测器31既可以接收诊断放射源30的辐照，也可以接收治疗放射源11的辐照，并分别将信息传递给数据处理系统中的前置放大器33，前置放大器33再将放大的辐照信息传递给数据转换器34，经过数据转换后输出给数据处器35，数据处器35根据接收的信息向伽玛刀TPS系统36和伽玛刀控制系统37提供相关图像及信息；探测器象素单元为1mm2，当接收诊断放射源30的辐照时，采用Cone Beam CT的方法对患者的靶点区域成像，采用Radon变换和滤波背投影的方法，获得相应的CT值密度分布和断层影像，获得靶区、标志点的位置坐标，用于确认患者的摆位，以及摆位的调整；当接收治疗放射源11的辐照时，探测器阵列获取治疗放射源11射束穿透人体后的剂量分布(透射剂量和散射剂量)，利用治疗前获取的患者CT值密度分布，利用去卷积的方法，重建患者靶区和关键组织的剂量场分布，该分布为实际照射的剂量分布。由于患者靶区，特别是体部，如胸、肺、肝、肠、肾、前列腺等部位的靶区发生生理运动以及患者本身的不自主运动，靶区在治疗过程中在治疗设备的坐标中的位置是变化的，结合这些位置变化信息以及实际测量的剂量分布，可以估算出靶区实际获得的照射剂量和分布，与TPS的规划剂量进行比较，可以获得修正剂量方案，用于患者的补充照射。同时，采用简化算法，实时监测和重建分次剂量(如每圈照射的剂量)，并与规划的分次剂量图进行比较，给出实时的剂量偏差和剂量校正方案，实现伽玛刀的剂量照射的实时监测和动态调整。
放射治疗装置是伽玛射线成像系统和放射治疗系统整合集成，数据处理系统集成了相应的影像、跟踪和剂量重建等的核心内容，分别对数据进行处理，形成投影扫描、特征点跟踪、穿透剂量测量等数据获取功能，获得我们希望的监测结果和校正数据，实现实时监测、验证和校准。
如图1和2所示，当放射治疗装置处于治疗状态时，准直体驱动装置200通过准直体传动件201驱动准直体回转环22绕旋转轴线2转动，准直体20相对于源体10转动一个角度，使固定在准直体回转环22上的准直体20内的一组准直器21对应源体10内的治疗放射源11，治疗放射源11内的射束通过准直器21形成的射束通道聚焦于旋转轴线2上的辐射焦点1，并穿过治疗床4上的病人，辐照在探测器31上，探测器31通过连接在回转环12上的杠杆机构32处于远离治疗床4的治疗位，通过源体驱动装置100和准直体驱动装置200的驱动，使源体10、准直体20、探测器31一同绕旋转轴线2连续转动。
如图3所示，当放射治疗装置处于成像状态时，源体10中央的圆柱形单光子诊断放射源30，通过准直体20中央的一个准直器内腔通道，穿过治疗床4上的病人，辐照在探测器31上，探测器31通过连接在回转环12上的杠杆机构32处于接近治疗床4的诊断位，通过源体驱动装置100和准直体驱动装置200的驱动，使源体10、准直体20、探测器31一同绕旋转轴线2做步进转动。
如图4、5和8所示，是本发明的第二实施例，源体10的一端固定在源体回转环12上，另一端固定在源体连接件13上，源体连接件13为带有凹面的圆环形结构，该凹面的内环与机架3一端的外表面滑动配合，本实施例的其它结构特征与本发明的第一实施例的结构特征相同。
如图6所示，是本发明的第三实施例，准直体20一端固定在准直体回转环22上，另一端固定在准直体连接件23上，准直体连接件23为圆环形结构，该圆环的外表面与机架3一端的内圆表面滑动配合，本实施例的其它结构特征与本发明的第一实施例的结构特征相同。

Claims (10)

1.一种放射治疗装置，包括：机架(3)、设在机架(3)上的回转环(12、22)、可分别绕旋转轴线(2)旋转的源体(10)和准直体(20)，源体(10)内设有多个放射源，准直体(20)内设有与放射源相对应的射束通道，放射源通过射束通道聚焦于旋转轴线(2)上的辐射焦点(1)，其特征在于：所述源体(10)和准直体(20)的两端分别与回转(12、22)、机架(3)连接。
2.根据权利要求1所述的放射治疗装置，其特征在于：所述源体(10)的一端固定在源体回转环(12)上，另一端与机架(3)可移动连接；所述准直体(20)的一端固定在准直体回转环(22)上，另一端与机架(3)可移动连接；源体回转环(12)与准直体回转环(22)的旋转轴线(2)重合。
3.根据权利要求1所述的放射治疗装置，其特征在于：所述的放射治疗装置还包括滑环，所述源体(10)和准直体(20)的一端分别固定在回转环上，另一端分别固定在滑环上，所述滑环与机架(3)可移动连接；源体回转环(12)与准直体回转环(22)的旋转轴线(2)重合。
4.根据权利要求1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诊断成像系统，该成像系统包括：诊断放射源(30)、探测器(31)、数据处理系统；所述诊断放射源(30)安装在源体(10)内，探测器(31)设在源体回转环(12)上，探测器(31)与源体(10)内的诊断放射源(30)沿回转环(12)径向相对布置，数据处理系统与探测器(31)连接，并根据探测器(31)传出的信息提供相关图像。
5.根据权利要求1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诊断成像系统，该成像系统包括：诊断放射源(30)、探测器(31)、数据处理系统；所述诊断放射源(30)安装在准直体(20)内，探测器(31)设在准直体回转环(22)上，探测器(31)与准直体(20)内的诊断放射源(30)沿回转环(22)径向相对布置，数据处理系统与探测器(31)连接，并根据探测器(31)传出的信息提供相关图像。
6.根据权利要求2或3所述的放射治疗装置，其特征在于：所述源体回转环(12)与准直体回转环(22)同轴布置在旋转轴线(2)上辐射焦点(1)的两侧。
7.根据权利要求2所述的放射治疗装置，其特征在于：所述源体(10)和准直体(20)与机架(3)的连接为滚动配合或滑动配合。
8.根据权利要求1、2或3所述的放射治疗装置，其特征在于：所述的回转环(12、22)上设有齿轮，齿轮与动力驱动机构相连接。
9.根据权利要求4或5所述的放射治疗装置，其特征在于：所述诊断放射源(30)是同位素放射源，也是低活度的钴60放射源。
10.根据权利要求4或5所述的放射治疗装置，其特征在于：所述探测器(31)通过杠杆机构(32)连接在回转环上，可沿着诊断放射源(30)的射束方向移动。
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