一种放疗设备
技术领域
本实用新型涉及医疗器械技术领域,尤其涉及一种放疗设备。
背景技术
放射治疗是治疗肿瘤的三大主要手段之一,约有65-70%的癌症患者不同程度上接受放射治疗。
现有的常用放疗设备如图1(a)所示,放疗设备包括一个可旋转的机架、设置在机架上的治疗头、治疗床。如图1(b)所示,机架带着治疗头2沿机架旋转轴旋转形成治疗头旋转平面,治疗床绕治疗床旋转轴旋转形成治疗床旋转平面,从而利用治疗床和治疗头的旋转实现非共面旋转聚焦,减小焦皮比,以在利用放射束杀死癌细胞的同时最大化的保护人体的正常组织和细胞。
图2(a)、图2(b)所示的为另一种放疗设备示意图,包括滚筒、设置滚筒上的治疗头、治疗床。参照图2(b)所示,滚筒可绕滚筒轴线进行旋转,且治疗头沿滚筒的轴向沿弧形导轨运动,从而利用治疗头的圆周旋转和滚筒的轴线运动实现非共面旋转聚焦。
治疗医师在应用现有放疗设备时发现,当治疗床与治疗头同时发生旋转后,治疗床与治疗头容易发生碰撞。此外,非共面角度的确认完全依靠治疗医师的主观判断,根据不同患者或者不同体型治疗医师做出的非共面角度不同,从而治疗计划设计比较困难,治疗时间较长。
发明内容
本实用新型提供一种放疗设备,解决了现有的放疗设备在实现非共面聚焦治疗时容易发出碰撞或者治疗计划设计比较困难,治疗时间较长的问题。
为解决上述技术问题,本实用新型采用如下技术方案是:
一种放疗设备,包括至少两个射源装置,所述射源装置可发出射束,至少两个所述射源装置发出的射束相交于交点,所述射源装置可绕旋转轴圆周旋转,至少两个所述射源装置的源点或虚拟源点在不同的轴向截面上。
本申请提供的一种放疗设备,包括至少两个射源装置,射源装置可发出射束,至少两个射源装置发出的射束相交于交点,射源装置可绕旋转轴圆周旋转,至少两个射源装置的源点或虚拟源点在不同的轴向截面上,则每个射源装置发出的射束分别形成一个旋转面,且至少两个射源装置的射束旋转面不重合,即实现了放射治疗的非共面旋转聚焦治疗,减小焦皮比,以在利用放射束杀死癌细胞的同时最大化的保护人体的正常组织和细胞。且本申请的放疗设备,无需通过治疗床实现非共面照射,因此可以避免射源装置与治疗床的碰撞问题。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1(a)本实用新型提供的一种现有放疗设备示意图;
图1(b)是图1(a)所示放疗设备实现非共面照射的示意图;
图2(a)是本实用新型提供的另一种现有放疗设备示意图;
图2(b)是图2(a)所示放疗设备实现非共面照射的示意图;
图3是本申请提供的射源装置虚拟源点示意图;
图4是本申请提供的一种放疗设备的侧面示意图;
图5是图4所示放疗设备的射野装置的射束旋转面示意图;
图6是本申请提供的另一种放疗设备的侧面示意图;
图7是本申请提供的另一种放疗设备的侧面示意图;
图8是图4所示放疗设备的治疗头与交点的轴向截面的夹角示意图;
图9是本申请提供的一种放疗设备的主视图;
图10是本申请提供的另一种放疗设备的侧面示意图;
图11是本申请提供的另一种放疗设备的侧面示意图;
图12是本申请提供的另一种放疗设备的侧面示意图;
图13(a)是图12所示放疗设备的治疗头一种顶面示意图;
图13(b)是图12所示放疗设备的治疗头另一种顶面示意图;
图14(a)、14(b)是本申请提供的一种准直器示意图;
图15是本申请提供的另一种准直器适形示意图;
图16是本申请提供的一种三维平面示意图。
附图标记:
10-放疗设备;11,11a,11b,11c-射源装置;12-滚筒;13-治疗头;
14-准直器;141-射束通道;142-光阑板;15-导轨。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本实用新型的技术方案作进一步更详细的描述。显然,所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都应属于本实用新型保护的范围。
本申请提供了一种放疗设备,包括至少两个射源装置,射源装置可发出射束,至少两个射源装置发出的射束相交于交点,射源装置可绕旋转轴圆周旋转,至少两个射源装置的源点或虚拟源点在不同的轴向截面上。
需要说明的是,本申请中,射源装置的射线源可以是同位素放射源,例如钴-60,则射源装置的源点可以是同位素放射源,射源装置发出的射束可以是γ射束。或者射源装置可以是加速器,加速器产生电子束,打在靶体上,发出X射束,本申请中,射源装置为加速器时,其虚拟原点可以是如图3所示,为X射束的反向延长线的交点。如图16所示,射源装置绕旋转轴1圆周旋转形成旋转平面4,面2、面3和面5为相互垂直的三个平面,用以说明图4中的各立体面及之间的关系,以方便理解本申请的实施例。本申请中,轴向截面即为面3,其中,面3与面旋转平面4平行,则因不同射源装置的位置不同,形成的多个旋转平面平行。
射源装置绕旋转轴圆周旋转可以是射源装置绕旋转轴往复旋转或360°连续旋转。射源装置绕旋转轴旋转可以是射源装置安装在机架或机械臂上,机架可以是C形机架(参照图1所示),或者,机架可以是环形机架(参照图2(a)和图2(b)所示)。或者,射源装置绕旋转轴旋转可以是如图4所示,放疗设备包括滚筒(即环形机架的一种),射源装置固定在滚筒上,通过滚筒绕滚筒轴线圆周旋转。且本申请中,射源装置可绕旋转轴圆周旋转,可以是每个射源装置分别通过一个旋转装置绕旋转轴旋转,还可以是多个射源装置通过同一个旋转装置绕旋转轴旋转,还可以是所有射源装置均通过一个旋转装置绕旋转轴旋转,本申请对此不做限定。
本申请提供的一种放疗设备,以放疗设备包括滚筒,多个射源装置设置在滚筒上,滚筒带动多个射源装置绕滚筒的轴线旋转为例。示例的,如图4所示,本申请实施例以放疗设备10包括滚筒12、设置在滚筒12上的三个射源装置,分别为射源装置11a、射源装置11b、射源装置11c为例进行示例说明,射源装置11a、射源装置11b、射源装置11c的源点或虚拟源点分别在三个不同的轴向截面(即图4所示的三条虚线)上,其分别发出射束并相交于交点,本申请以交点在滚筒的旋转轴上为例,射源装置11a、射源装置11b、射源装置11c在滚筒12的带动下,沿滚筒旋转轴旋转。
本申请中,射源装置的源点或虚拟源点在不同的轴向截面上,则射源装置绕旋转轴圆周旋转分别形成一个旋转平面。示例的参照图5所示,射源装置11a绕滚筒旋转轴旋转形成射束旋转面11a',射源装置11b绕滚筒旋转轴旋转形成射束旋转面11b'(如图5所示的实线锥形面),射源装置11c绕滚筒旋转轴旋转形成射束旋转面11c'(如图5所示的虚线锥形面)。如图4、图5所示的,由于射源装置的源点或虚拟源点在不同的轴向截面上,则该三个射束的旋转面两两不重合,即射源装置的射束为非共面照射,从而无需通过射源装置或治疗床的运动,就可以实现旋转非共面放射治疗。
需要说明的是,本申请中,每个射源装置绕旋转轴旋转分别形成一个射束旋转面,至少两个射源装置的源点或虚拟源点在不同轴向截面上,则至少两个射源装置的射束旋转面不重合。图4所示的以三个射源装置的源点或虚拟源点在不同的轴向截面上为例,则如图5所示,三个射源装置形成的射束旋转面均不重合。示例的,至少两个射源装置的射束旋转面不重合还可以是如图6所示,则射源装置11a和射源装置11b的源点或虚拟源点在同一轴向截面,则射源装置11a绕滚筒旋转轴旋转形成射束旋转面与射源装置11b绕滚筒旋转轴旋转形成射束旋转面重合。射源装置11c与该两个射源装置不在同一轴向截面,射源装置11c绕滚筒旋转轴旋转形成射束旋转面与该另外两个射源装置绕滚筒旋转轴旋转形成射束旋转面不重合。
本申请中,至少两个所述射源装置发出的射束相交于交点,交点可以是在旋转轴上,也可以是不在旋转轴上。若交点不在旋转轴上,可以通过治疗床配合实现治疗,本申请实施例,如图4、图6所示,均以交点在旋转轴上为例进行示例说明。
本申请提供的一种放疗设备,射源装置发出的射束为单束。示例的,如图4所示。当然单束射束经过束形有可能为锥形束,即如图7所示。
本申请中,射束为锥形束以射源装置旋转轴旋转形成的射束旋转面为射源装置发出的射束轴线旋转形成的射束旋转面进行说明。示例的,如图7所示,射源装置11a、射源装置11b、射源装置11c分别发出锥形射束,则各锥形射束的射束轴线形成射束旋转面如图5所示。
本申请中,放疗设备包括至少两个射源装置,每个射源装置可发出射束,至少两个所述的射源装置发出的射束相交于交点。可以是如图4-图7所示的,放疗设备包括三个射源装置,且三个射源装置发出的射束相交于一个交点。或者,还是可以是,放疗设备包括四个射源装置,其中两个射源装置发出的射束相交于一个交点,另外两个射源装置发出的射束相交于另一个交点,本申请对射源装置的数量及交点的位置等不做限定。
本申请提供的一种放疗设备,包括至少两个射源装置,射源装置可发出射束,至少两个射源装置发出的射束相交于交点,射源装置可绕旋转轴圆周旋转,至少两个射源装置的源点或虚拟源点在不同的轴向截面上,则每个射源装置发出的射束分别形成一个旋转面,且至少两个射源装置的射束旋转面不重合,即实现了放射治疗的非共面旋转聚焦治疗,减小焦皮比,以在利用放射束杀死癌细胞的同时最大化的保护人体的正常组织和细胞。且本申请的放疗设备,无需通过治疗床实现非共面照射,因此可以避免射源装置与治疗床的碰撞问题。此外,本申请至少两个射源装置的射束旋转面不重合,实现非共面旋转聚焦,无需治疗医师设定,从而可以缩减治疗时间,提高治疗效率。
此外,本申请提供的一种放疗设备,包括多个射源装置,至少两个射源装置的射束相交于交点,类似于放大镜聚焦的原理,从而在交点处的剂量率明显增大,可以满足放射治疗对交点的高剂量率要求。示例的,以现有的加速器为例,则一个射源装置发出的X射线大约为1400Mu,剂量率大概为3.5Gr,若放疗设备包括三个射源装置,则在交点的剂量率可以达到10.5Gr,交点处的剂量率能够满足临床上的高剂量率要求,从而可以实现单次照射治疗,一次性将肿瘤细胞杀死,提升治疗效率。
本申请提供的一种放疗设备,至少一个射源装置的源点或虚拟源点在交点所在的轴向截面上。示例的,如图4所示,以一个射源装置的源点或虚拟源点在交点所在的轴向截面上为例,即射源装置11a的源点或虚拟源点在交点所在的轴向截面上。或者,也可以是多个射源装置的源点或虚拟源点在交点所在的截面上,如图6所示,射源装置11a和射源装置11b的源点或虚拟源点在交点所在的轴向截面上。在放疗设备包括多个射源装置的情况下,根据临床设计,可以有多种不同的实施方案,本申请对此不做限定,本申请仅以图4、图6所示的两种情况为例进行示例说明。
本申请提供的一种放疗设备,射源装置的源点或虚拟源点不在交点所在的轴向截面上,交点以及射源装置的源点或虚拟源点的连线与交点所在的轴向截面的夹角为0-60°。本申请中的数值均包括临界值,即可以是0°或60°,当然,夹角也可以是10°、15°、25°或30°等,根据不同临床需求,可以不同。示例的,如图8所示,以图4所示的放疗设备为例,射源装置11a的源点或虚拟源点在交点所在的轴向截面3上,经过交点以及射源装置11b的源点或虚拟源点的连线与交点的轴向截面3的夹角为β,经过交点以及射源装置11c的源点或虚拟源点的连线与交点的轴向截面3的夹角为α。示例的,α和β的角度可以相同,也可以不同。
本申请提供的一种放疗设备,至少两个射源装置在轴向截面上的投影圆周分布,且相邻两个射源装置在轴向截面上的投影到交点的夹角为0-180°。示例的,如图9所示,放疗设备包括滚筒12以及设置在滚筒12上的射源装置11a、射源装置11b以及射源装置11c,滚筒带动各射源装置沿滚筒的旋转轴圆周旋转,三个射源装置的焦点在滚筒的旋转轴上,图9中以射源装置11a和射源装置11b在轴向截面上的投影的夹角为a为例,夹角a示例的为120°。当然,本申请中,任意两个射源装置在轴向截面上的投影夹角为0-180°,示例的,图9中所示的射源装置11a和射源装置11c在轴向截面上的投影的夹角,以及射源装置11b和射源装置11c在轴向截面上的投影的夹角均可以是120°。本申请对各射源装置在轴向截面上的投影的夹角不做限定,仅以图9为例进行示例说明。
本申请提供的一种放疗设备,每个射源装置分别设置有一个旋转装置,旋转装置带动射源装置绕旋转轴圆周旋转。示例的,每个射源装置分别通过一个机械臂带动其绕旋转轴圆周旋转。或者,至少两个射源装置设置在一个旋转装置上,旋转装置带动至少两个射源装置绕旋转轴圆周旋转。如图4、图6所示的,三个射源装置设置一个环形机架上,环形机架带动其绕滚筒的旋转轴圆周旋转。当然,驱动装置还可以是除机械臂或机架之前的装置,本申请对此不做限定。
本申请提供的放疗设备,在机架为环形机架的情况下,多个射源装置设置在环形机架上,环形机架带动多个射源装置绕环形机架的轴线旋转,或者,射源装置可在环形机架上沿环形机架的轴线圆周旋转运动。
本申请提供的一种放疗设备,射源装置可相对机械臂或机架摆动和/或移动。摆动示例的可以是通过万向轮等实现,射源装置可以是不发生位置的变化,但摆动使得射源装置的射束方向发生变动。移动可以是通过导轨或齿轮齿圈等方式实现,本申请对此不做限定。射源装置可相对机械臂或机架摆动和/或移动,可以是射源装置相对机械臂或机架摆动,还可以是射源装置相对机械臂或机架移动,还可以是射源装置相对机械臂或机架摆动和移动。
示例的,射源装置可相对机械臂或机架摆动和/或移动为射源装置沿旋转轴的轴向摆动和/或移动,如图10所示,以放疗设备包括两个射源装置为例,放疗设备还包括导轨15,每个射源装置分别设置有一个导轨15,射源装置11a和射源装置11b分别可沿导轨15移动,图10以射源装置11a沿导轨15移动为例,其移动前后与射源装置11b相交于交点的位置不变。
本申请提供的一种放疗设备,如图10所示,射源装置相对所述机械臂或机架摆动和/或移动后,其交点的位置不变。当然,射源装置相对所述机械臂或机架摆动和/或移动后,其交点的位置也可以是发生变化。示例的,如图11所示,放疗设备还包括导轨15,每个射源装置分别设置有一个导轨15,射源装置11a和射源装置11b的射束相交于交点A,射源装置11a摆动,射源装置11b沿导轨15移动后,射源装置11a和射源装置11b的射束相交于交点B,则还可以通过治疗床的运动来配合交点的变化进行治疗。本申请对射源装置相对所述机械臂或机架的摆动及移动位置及交点不做限定,仅以图10及图11所示的为例进行示例说明。
本申请提供的一种放疗设备,多个射源装置均为X射线发生器;或者,多个射源装置均为γ射线装置;或者,多个射源装置包括X射线发生器和γ射线装置。
多个射源装置均为X射线发生器,示例的,放疗设备包括三个射源装置,三个射源装置均发出X射线。多个射源装置均为γ射线装置,示例的,放疗设备包括三个射源装置,三个射源装置均包括一个钴-60射线源,其发出γ射线,γ射线经过准直器束形后形成单束射束发出。多个射源装置包括X射线发生器和γ射线装置,示例的,放疗设备包括三个射源装置,其中两个可以是X射线发生器,一个为γ射线装置。即放疗设备可以实现X射线和γ射线的组合应用。其中,X射线发生器可以是X刀,即X射线经过限光筒形成单束后发出。γ射线装置发出的γ射线也可以是经过准直器束形后形成单束射束发出。
射源装置发出X射束,则射源装置可以是X刀,经过准直限光筒形成直径为2-60mm的射束,以对肿瘤进行填充式的聚焦照射治疗。或者,放疗设备还包括多叶准直器,射源装置发出X射束,通过多叶准直器适形,形成与肿瘤形状类似的射野区域,实现适形调强放射治疗。
本申请提供的一种放疗设备,放疗设备包括三个射源装置,均为X射线发生器。每个射线发生器可以是通过准直器形成圆形或近似圆形的X射束,则三个射源装置的X射束在交点处相交,其在交点处近似球形。
当然,放疗设备可以是包括多个射源装置,且射源装置均可以是X射线发生器,每个射线发生器可以是通过准直器形成圆形或近似圆形的X射束,则多个射源装置的X射束在交点处相交,其在交点能够形成更多的立体形状。
本申请提供的放疗设备,三个射源装置设置在一个固定装置上,固定装置固定在机架上,机架带动固定装置绕机架的轴线旋转。示例的,如图12所示,三个射源装置即射源装置11a、射源装置11b、射源装置11c设置在一个固定装置13上。则射源装置可以是通过固定装置的旋转实现射源装置的圆周运动。示例的,放疗设备的机架可以是滚筒,固定装置可以是固定在滚筒上,通过滚筒转动带动射源装置绕旋转轴圆周转动。
本申请提供的一种放疗设备,三个射源装置的源点或虚拟源点在旋转轴的不同的轴向截面上;或者,两个射源装置的源点或虚拟源点在轴向的同一截面上,且与第三个所述射源装置的源点或虚拟源点在不同的轴向截面上。
三个射源装置的源点或虚拟源点在不同的轴向截面上,示例的,如图13(b)所示,射源装置11a、射源装置11b、射源装置11c的源点或虚拟源点在不同的轴向截面上,则其圆周旋转后,三个射源装置的射束旋转面均不重合。
或者,两个射源装置的射束旋转面重合,且两个射源装置与第三个射源装置的射束旋转面不重合。如图13(a)所示,射源装置11b、射源装置11c在同一轴向截面上,其圆周旋转后,射源装置11b、射源装置11c的射束旋转面重合,射源装置11b、射源装置11c与射源装置11a或射源装置11c在不同的轴向截面上,则射源装置11b的射束旋转面与射源装置11a或射源装置11c的射束旋转面不重合。
当然,三个射源装置的位置分布不局限于图13(a)和图13(b)所示,本申请仅以图13(a)和图13(b)所示的两种情况为例进行说明。
本申请提供了放疗设备,在放疗设备包括多个X射线发生器的情况下,多个X射线发生器分别设置有一个加速模块,或者多个射源装置共用一个加速模块。以图4所示的为例,放疗设备包括三个射源装置,射源装置11a、射源装置11b、射源装置11c均为X射线发生器,射源装置11a、射源装置11b、射源装置11c可以是共用一个加速模块,例如共用一个电子束生成器、波导等。或者,射源装置11a、射源装置11b、射源装置11c分别对应一个加速模块。本申请对此不做限定,仅以以上为例进行示例说明。
本申请提供的一种放疗设备,每个射源装置分别对应设置有一个准直器,准直器为射束提供束形的射束通道,多个射源装置的准直器相同或不同。
需要说明的是,若射源装置为X射线发生器,则其作用原理为加速器对粒子加速形成光子,光子打在靶体上发出X射线。一般射线向外发散射出,为了使得射线满足临床的治疗要求,通过准直器对X射线进行束形。若射野装置包括一个钴-60,则钴-60发出γ射束,为了使得射线满足临床的治疗要求,通过准直器对γ射束进行束形。
示例的,如图14(a)和图14(b)所示,准直器14上设置有多个孔径大小不同的射束通道141,可以填充的方式进行聚焦治疗。图14(a)以准直器14上设置有5个不同孔径的射束通道为例,图14(b)以准直器14上的一个射束通道141为例,本申请对于具体的射束通道尺寸和形状不做限定。或者,准直器可适形出不同尺寸和/或形状的射束通道。示例的,准直器可以是多叶准直器,其包括两组相对设置的多个叶片,可以通过叶片的运动,适形出不同尺寸和/或形状的射束通道,可以实现适形照射治疗。当然,还可以如图15所示,准直器14包括多个光阑板142,以适形出不同尺寸和/或形状的射束通道,射束通道的射束也可以以填充的方式进行聚焦治疗。图15以四个光阑板为例进行示例说明,本申请对光阑板的数量不做限定。
本申请中,每个射源装置分别对应设置有一个准直器,多个射源装置的准直器相同或不同。其中,多个射源装置的准直器相同,示例的,放疗设备包括三个射源装置,每个射源装置的准直器相同,例如都可以是如图14(a)、14(b)所示的准直器,或者都可以是如图15所示的准直器,或者都可以是多叶准直器。多个射源装置的准直器不同,示例的,放疗设备包括三个射源装置,两个射源装置的准直器均可以是多叶准直器,其中一个射源装置可以是如图14(a)、14(b)所示或者是如图15所示的准直器。再或者,放疗设备包括三射源装置,一个射源装置的准直器可以是多叶准直器,一个射源装置的准直器可以是如图14(a)、14(b)所示的准直器,另一个射源装置的准直器可以是如图15所示的准直器。本申请对多个射源装置及射源装置的准直器类型不做限定,仅以上述为例进行示例说明。
本申请提供的一种放疗设备,还包括影像装置,影像装置包括射束发生器和射束接收探测器。影像装置可以是设置在放疗设备上,也可以是设置在放疗室的天花板或底面上。在放疗设备包括滚筒的情况下,影像装置还可以是设置在滚筒上。影像装置的射束发生器发出的射束穿过交点被射束接收探测器接收。进一步的,影像装置可以是包括两个射束发生器和两个射束接收探测器,两个射束发生器发出的射束相交。
本申请提供的一种放疗设备,包括探测平板,探测平板设置在射源装置的相对侧,可接收射源装置的射束,以便检测射野装置的射束的剂量大小或射野形状等,从而可以对射束的参数进行确认,以便与治疗计划进行核对,确定治疗的有效性。
本申请中放疗设备包括多个射源装置,示例的,一个探测平板可接收至少两个射源装置的射束,或者,一个探测平板可以接受射源装置和射束发生器的射束,从而可以减少探测平板的使用数量,降低设备成本,增大治疗空间。示例的,以一个探测平板可接收至少两个射源装置的射束为例,探测器平板可以是通过机械臂移动或通过滑轨或轨道的滑动以在不同位置与射源装置相对来接收射源装置的射束。探测器运动的实现方式有多种,本申请对此不做限定,仅以上述为例进行示例说明。
以上所述仅为本实用新型的实施方式,并非因此限制本实用新型的专利范围,凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。