CN219783566U - 磁共振图像引导的放射治疗系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种磁共振图像引导的放射治疗系统，属于医疗设备技术领域，包括可升降设置的治疗床；设于固定底座上的磁共振扫描装置，所述磁共振扫描装置包括位于所述治疗床两侧对称设置的且可围绕所述治疗床旋转的磁场发生主体；可同步与磁共振扫描装置共同围绕治疗床旋转的射线发生装置；主控系统，主控系统连接驱动治疗床运动的驱动机构、驱动磁共振扫描装置和射线发生装置共同围绕所述治疗床旋转的驱动机构。本实用新型支持在不同场强下对患者进行磁共振图像采集，在获得较优的疗前图像的同时更好的进行疗中图像监测，减少磁场对放射束流的影响；实现磁共振图像引导下的共面及非共面的调强、拉弧等多种治疗模式，达到更优的放射治疗质量。

Description

磁共振图像引导的放射治疗系统

技术领域

本实用新型涉及医疗设备技术领域，具体涉及一种磁共振图像引导的放射治疗系统。

背景技术

放射治疗在肿瘤治疗中的作用和地位日益突出，已成为治疗恶性肿瘤的主要手段之一。近70％的癌症病人在治疗癌症的过程中需要用放射治疗，而放射治疗需要靠医用直线加速器产生X射线、电子线等对病人体内的肿瘤进行直接照射，从而达到消除或减小肿瘤的目的。磁共振扫描装置能够通过成像而对患者进行多种类型的透视检查磁。磁共振加速器的设计理念是将放射治疗设备和MR扫描装置位于相同的系统工作，在对肿瘤照射之前对肿瘤部位成像，实现精准摆位；在对肿瘤照射同时实时对肿瘤部位成像，实现精准治疗和引导治疗。

现有磁共振加速器的技术方案主要分为两种，第一类是使用滚筒式封闭磁体的磁共振图像引导的放射治疗系统。该系统由放射治疗系统(包含治疗头)和磁共振扫描装置(包含封闭式超导磁体)构成。治疗头部分设置在封闭式超导磁体预留的通孔内，用于向整个系统的内部腔体以垂直于磁场的方向发出辐射束以进行放射治疗。在治疗前利用磁共振扫描装置对患者进行扫描成像，放射治疗系统治疗头暂不初束。在实际治疗时，射治疗系统治疗头发出辐射束，同时磁共振扫描装置继续对患者进行实时扫描，实现疗中图像监测。同时在实际治疗时，超导磁体可能固定不动，也可能和治疗头同时绕放射治疗系统与磁共振扫描装置的共同轴线转动。这类使用滚筒式封闭磁体的磁共振图像引导的放射治疗系统具有治疗空间封闭且狭小、容易引起患者幽闭感的问题。同时这类滚筒式封闭磁体的磁共振图像引导的放射治疗系统只配备了单一磁场强度的磁共振扫描装置，只能在固定的场强下对患者进行图像采集，因此扫描磁场的强度无法根据治疗前和治疗中对图像质量和治疗剂量不同的需求进行改变。

现有磁共振加速器的技术方案中，第二类是使用分立式开放磁体的磁共振图像引导的放射治疗系统。该系统由放射治疗系统(包含治疗头)和磁共振扫描装置(包含双平面分立式磁体)构成。治疗头部分放置在开放的磁体平面之间或通过其中一个磁体平面的中心开口，用于向整个系统的内部腔体以垂直或者平行于磁场的方向发出辐射束以进行放射治疗。在治疗前利用磁共振扫描装置对患者进行扫描成像，放射治疗系统治疗头暂不初束。在实际治疗时，射治疗系统治疗头发出光子束，同时磁共振扫描装置继续对患者进行实时扫描，实现疗中图像监测。在实际治疗时，治疗头和超导磁体能够同时绕放射治疗系统与磁共振扫描装置的共同轴线转动。这类使用滚筒式封闭磁体的磁共振图像引导的放射治疗系统只配备了单一磁场强度的磁共振扫描装置，只能在固定的场强下对患者进行图像采集，因此扫描磁场的强度无法根据治疗前和治疗中对图像质量和治疗剂量不同的需求进行改变。为保证扫描范围的磁场均匀，分立式磁体的磁体间隙往往较窄，导致患者身体左右方向的成像范围局限；正圆形的磁体设计，磁体尺寸和重量较大，容易造成患者身体前后方向的成像范围浪费。

综上，现有的磁共振加速器(滚筒式封闭磁体/分立式开放磁体)至少存在三个技术问题。第一个技术问题是只配备了单一磁场强度的磁共振扫描装置，只能在固定的场强下对患者进行图像采集，因此扫描磁场的强度无法根据治疗前和治疗中对图像质量的不同要求进行改变，从而导致图像质量不能完全满足治疗需求的问题。如果统一使用低场强磁共振(例如：小于1.5T)可以降低治疗中磁场对射线的影响，但会牺牲治疗前扫描图像质量。相反，如果统一使用高场强磁共振(例如：1.5–3.0T)可以提高治疗前扫描图像质量，但会增加治疗中磁场对射线的影响，进而影响治疗质量。并且，无论是低场强，还是高场强，均无法提供零场强工作模式，不能为带有心脏起搏器、金属心脏瓣膜、耳蜗植入术或体内有金属异物等不能做磁共振扫描的患者引导治疗；均无法在零场强的工作模式下抢救患者和进行设备的大修。第二个缺技术问题是治疗头只能在一个平面内旋转，只能进行共面照射，无法通过非共面照射达到更优的治疗质量。第三个技术问题是患者在治疗床上时的可视空间较小，容易造成患者的幽闭感。磁体间隙往往较窄，导致患者身体左右方向的成像范围局限。正圆形的磁体设计，导致磁体尺寸和重量较大，易造成患者身体前后方向的成像范围浪费。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种成像效果好、实现最小扰动剂量分布、具有多种场强工作模式的磁共振图像引导的放射治疗系统，以解决上述背景技术中存在的至少一项技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案：

本实用新型提供一种磁共振图像引导的放射治疗系统，包括：

可升降设置的治疗床；

设于固定底座上的磁共振扫描装置，所述磁共振扫描装置包括位于所述治疗床两侧对称设置的且可围绕所述治疗床旋转的磁场发生主体；

可同步与所述磁共振扫描装置共同围绕所述治疗床旋转的射线发生装置；

主控系统，所述主控系统连接驱动所述治疗床运动的驱动机构、驱动磁共振扫描装置和射线发生装置共同围绕所述治疗床旋转的驱动机构。

可选的，所述磁场发生主体的形状为“跑道型”。

可选的，所述磁场发生主体包括外壳，所述外壳内设置有主线圈和副线圈，所述主线圈和所述副线圈共同组成所述磁共振扫描装置中产生磁场的磁体，通过调整通入所述主线圈和所述副线圈中的电流的大小，从而调节所述磁共振扫描装置的磁场强度。

可选的，所述固定底座上设有可围绕所述治疗床旋转的旋转支架，所述磁共振扫描装置的“跑道型”磁场发生主体和所述射线发生装置均设于所述旋转支架上；所述射线发生装置包括放射源和准直器。

可选的，所述旋转支架包括可转动的设置在所述固定底座上的第一转环和第二转环；所述“跑道型”磁场发生主体连接在所述第一转环和所述第二转环之间。

可选的，所述固定底座上设有第二伺服电机，所述第二伺服电机传动连接有设于固定底座上的驱动轮，所述驱动轮位于所述第一转环的一侧驱动所述第一转环转动。

可选的，所述第二转环的两侧以及所述第一转环的另一侧均设有辅助轮；所述辅助轮通过滚轮支座可转动地设置在所述固定底座上。

可选的，所述第一转环和所述第二转环之间连接有第一滑动机构，所述射线发生装置设于所述第一滑动机构上。

可选的，所述第一滑动机构包括连接在所述第一转环和所述第二转环之间的第一弧形齿条，以及与所述第一弧形齿条配合且可沿所述第一弧形齿条移动的第一滑块。

可选的，所述第一滑块上设有第三伺服电机，所述第三伺服电机连接有与所述第一弧形齿条啮合的齿轮。

可选的，所述第一转环和所述第二转环之间还连接有与所述第一滑动机构相对应的第二滑动机构，所述第二滑动机构上设有与所述准直器相对的射线探测板和射线阻挡器。

可选的，所述第二滑动机构包括连接在所述第一转环和所述第二转环之间的第二弧形齿条，以及与所述第二弧形齿条配合且可沿所述第二弧形齿条移动的第二滑块。

可选的，所述第二滑块上设有第四伺服电机，所述第四伺服电机连接有与所述第二弧形齿条啮合的齿轮。

可选的，所述射线发生装置设于所述第一滑块上；所述射线阻挡器设于所述第二滑块上，所述射线探测板设于所述射线阻挡器上。

可选的，所述旋转支架包括固定在所述固定底座上的固定环，所述固定环的内侧设有旋转轴承，所述旋转轴承的内侧设有旋转环；所述射线发生装置和所述磁共振扫描装置的“跑道型”磁场发生主体均连接在所述旋转环上。

可选的，所述旋转环的一端伸出所述固定环，伸出所述固定环部分的旋转环的径向外端面上设有外齿。

可选的，所述固定底座上设有第一伺服电机，所述第一伺服电机连接有与所述外齿啮合的齿轮。

可选的，所述旋转环上设有两个相对的固定架，所述射线发生装置固定在一个所述固定架上；另一个所述固定架上设有与所述准直器相对的射线探测板和射线阻挡器，所述射线探测板设于所述射线阻挡器上。

可选的，所述治疗床设于穿过所述旋转支架的二维运动平台上，所述二维运动平台连接升降平台实现升降。

本实用新型有益效果：

(1)磁场强度可变的磁共振扫描装置，支持在不同场强下对患者进行磁共振图像采集，在获得较优的疗前图像的同时更好的进行疗中图像监测，减少磁场对放射束流的影响；

(2)治疗头的旋转可以与机架旋转突破在一个平面上旋转的限制，实现磁共振图像引导下的共面及非共面的调强、拉弧等多种治疗模式，达到更优的放射治疗质量；

(3)独特的分立式“跑道型”磁体的设计，具有更大的磁体间隙，更符合临床对人体的头脚、左右和前后等各方向的成像范围要求，在保持患者头脚、左右和前后等各方向扫描范围足够的前提下，提高患者身体左右方向的纵向成像范围及扫描磁场的空间利用率；

(4)“跑道型”磁体中间留有孔洞，为激光灯或其他成像设备的预留空，可以增大患者在治疗床上时的可视空间，有利于消除患者的幽闭感，并且减小整个系统的体积和重量。

本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例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为本实用新型实施例所述的滚筒式非共面照射磁共振图像引导的放射治疗系统立体结构图。

图2为本实用新型实施例所述的滚筒式非共面照射磁共振图像引导的放射治疗系统主视结构图。

图3为本实用新型实施例所述的滚筒式非共面照射磁共振图像引导的放射治疗系统侧视结构图。

图4为本实用新型实施例所述的滚筒式非共面照射磁共振图像引导的放射治疗系统俯视结构图。

图5为本实用新型实施例所述的滑环式共面照射磁共振图像引导的放射治疗系统立体结构图。

图6为本实用新型实施例所述的滑环式共面照射磁共振图像引导的放射治疗系统立体结构图。

图7为本实用新型实施例所述的滑环式共面照射磁共振图像引导的放射治疗系统主视结构图。

图8为本实用新型实施例所述的滑环式共面照射磁共振图像引导的放射治疗系统侧视结构图。

图9为本实用新型实施例所述的滑环式共面照射磁共振图像引导的放射治疗系统俯视结构图。

其中：1-治疗床；2-固定底座；3-放射源；4-准直器；5-“跑道型”磁场发生主体；6-第一转环；7-第二转环；8-第二伺服电机；9-驱动轮；10-辅助轮；11-滚轮支座；12-第一弧形齿条；13-射线探测板；14-射线阻挡器；15-第二弧形齿条；16-固定环；17-旋转轴承；18-旋转环；19-外齿；20-第一伺服电机；21-固定架；22-升降平台；23-第一组件箱；24-第二组件箱；25-外壳。

具体实施方式

下面详细叙述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。

本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。

还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本实用新型的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件和/或它们的组。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

在本说明书的描述中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本说明书的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置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技术的限制。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定相连、设置，也可以是可拆卸连接、设置，或一体地连接、设置。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。

为便于理解本实用新型，下面结合附图以具体实施例对本实用新型作进一步解释说明，且具体实施例并不构成对本实用新型实施例的限定。

本领域技术人员应该理解，附图只是实施例的示意图，附图中的部件并不一定是实施本实用新型所必须的。

实施例1

本实施例1中，提供了一种磁共振图像引导的放射治疗系统，该磁共振图像引导的放射治疗系统为滚筒式磁共振图像引导的非共面照射放射治疗系统，因为本系统的中射线发生装置即可以围绕治疗床旋转，还可以在沿治疗床方向上进行移动，因此，此种方式称为非共面照射放射治疗系统。

如图1至图4所示，本实施例1所述的滚筒式磁共振图像引导的非共面照射放射治疗系统，具体包括如下结构组成：

可升降设置的治疗床1；治疗床1通过升降设置，便于调整患者的位置。

设于固定底座2上，且可围绕所述治疗床1旋转的磁场强度可调节的磁共振扫描装置；其中，通过调节所述磁共振扫描装置的磁场强度，实现多种场强工作模式。如，当磁体产生的磁场强度为零时，为零场强工作模式；当磁体产生低于预设磁场强度的静态磁场时，为低场强工作模式；当磁体产生不低于预设磁场强度的静态磁场时，为高场强工作模式。

可同步与所述磁共振扫描装置共同围绕所述治疗床1旋转的射线发生装置；所述射线发生装置包括放射源3和准直器4。放射源3用来产生射线，准直器4用来调整射线发射角度，从而使射线更加准确的照射到目标位置。

主控系统，所述主控系统连接驱动所述治疗床运动的驱动机构、驱动磁共振扫描装置和射线发生装置共同围绕所述治疗床旋转的驱动机构。通过主控系统的控制治疗床的驱动机构，实现治疗床的自动升降或者是水平移动。同时主控系统还与磁共振扫描装置和射线发生装置通信连接，通过主控系统的控制可以实现磁共振扫描装置的磁场大小的调节，通过主控系统控制磁共振扫描装置的其他相应工作组件的工作。通过主控系统的控制实现射线发生装置的相应组件的工作。

在具体实际使用中，所述主控系统可以控制强度可变的磁共振扫描装置进行图像采集，可以控制射线发生装置进行放射治疗，可以控制相关的伺服驱动系统，驱动所述磁共振扫描装置和射线发生装置同时转动。

在所述主控系统中的处理器控制下，射线发生装置和磁场强度可变的磁共振扫描装置可以单独使用、先后使用或者同时使用。具体的，在处理器的控制下，强度可变的磁共振扫描装置可以利用高场强磁共振进行患者的治疗前图像采集；或者，在处理器的控制下，强度可变的磁共振扫描装置可以利用低场强磁共振在进行放射治疗的同时监测治疗中进行患者的图像。在治疗过程中，通过主控系统的控制，磁共振扫描装置可实时对患者的靶区成像，通过追踪靶区成像获得的靶区实时位置，将位置信息发送给处理器，处理器根据位置信息对射线发生装置可自动地调整治疗参数、引导放射治疗，治疗参数可以包括但不限于辐射剂量、照射野形状、射线照射角度等，实现对肿瘤靶区的动态追踪放疗或自适应放疗。

其中，针对于不同患者的不同治疗方案，可通过放射治疗计划系统开发治疗计划并且将该计划传输至所述主控系统，所述主控系统根据开发的治疗计划控制所述射线发生装置以按照用于治疗患者的预定计划并按照来自所述磁共振扫描装置的患者图像来传送辐射束。所述放射治疗计划系统也包括数据库计算机，所述数据库计算机从磁共振扫描装置获得患者的磁共振图像，确定图像的中心位置，并且将该位置信息与所述数据库计算机内存储的与治疗束有关的射线发生装置的特性一起传输至所述治疗计划计算机，该计算机相应地调整治疗计划。其中，放射治疗计划系统包括有治疗计划计算机，所述治疗计划计算机和所述数据库计算机可以作为单独的实体存在；所述治疗计划计算机和所述数据库计算机可以结合成单个处理器；该决定将取决于预计的计算负荷的图案和可用的处理能力。

具体的，为了实现磁共振扫描装置的磁场强度可调，所述磁共振扫描装置包括位于所述治疗床1两侧对称设置的“跑道型”磁场发生主体5；所述磁场发生主体5包括外壳25，所述外壳25内设置有主线圈和副线圈，所述主线圈和所述副线圈共同组成所述磁共振扫描装置中产生磁场的磁体，磁共振扫描装置还包括有为主线圈和副线圈提供电流的一个或多个功率源，通过主控系统控制功率源的供电电流大小，从而调整通入所述主线圈和所述副线圈中的电流的大小，从而调节所述磁共振扫描装置的磁场强度。“跑道型”磁场发生主体5，符合患者躺于治疗床上时的扫描空间形状，即“跑道”的长轴为患者躺于治疗床上时的身体头脚方向，“跑道”的短轴为患者躺于治疗床上时的身体前后方向。“跑道型”磁场发生主体的中间开孔既可以作为透光窗口，用于减轻患者空间压迫感，也可以作为治疗摆位激光灯的入射通道。

具体的，在外壳25内设有绕线筒(图中未示出)，该绕线筒的形状同样为“跑道型”，将主线圈绕在绕线筒上，同时将副线圈也绕在绕线筒上，其中一个功率源为主线圈提供电流，使用另一个功率源为副线圈提供电流。或者，在外壳内设置两个并列的“跑道型”绕线筒，主线圈和副线圈分别绕在这两个绕线筒上。电流通过主线圈、副线圈时，产生成磁场，并且磁场的方向与磁共振扫描装置的旋转的中心轴线相垂直。线圈生成的磁场强度与线圈的匝数有关，也与电流的大小有关，通过计算可以获得场强的大小。

治疗床两侧的“跑道型”磁场发生主体的主线圈可以是分离的相互独立的，分别使用两个功率源，或者也可以是相互连接的，如：两个主线圈之间通过导线连接，共同使用一个功率源。同样的，两个副线圈也可以是相互独立的，分别使用两个功率源，也可以是通过导线相互连接的，共同使用一个功率源。副线圈的缠绕后形成的跑道的内径可以大于主线圈缠绕后形成的跑道的外径，以便能屏蔽主线圈逃逸电子生成的磁场。

具体的，在调节磁场强度时，通过调整功率源在设计范围内改变磁场场强大小(例如0.0–3.0T)，屏蔽线圈(副线圈)中的电流方向可以与主线圈中的电流方向相反，从而分别产生磁场方向相反的两个磁场，经过相互抵消实现最终需要的场强模式。如：当主线圈和屏蔽线圈同时不通电时，产生的磁场强度为零，可实现零场强工作模式。还可通过主控系统预设1.5T为场强阈值，通过控制功率源提供的电流大小，改变主线圈和副线圈中电流的大小，当主线圈和屏蔽线圈共同产生场强低于1.5T的静态磁场时，为低场强的工作模式；当主线圈和屏蔽线圈共同产生场强不低于1.5T的静态磁场时，例如1.5-3.0T，为高场强的工作模式。

所述磁共振扫描装置的“跑道型”磁场发生主体的外壳的内部设有一层全封闭的挡板，挡板和外壳的内壁之间形成隔离空间，挡板和外壳之间通过连接杆连接，主线圈、副线圈设于挡板围成的内部空间内。外壳上还设有抽真空端口，用于将隔离空间抽真空，形成磁体外真空层。在主线圈和副线圈绕成的磁体的外部设有换热板。其中换热板是指由多个具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种高效换热器，各个板片之间形成通道，通过板片进行热量交换。换热板具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、应用广泛、使用寿命长等特点。磁体上还涂覆有磁体热屏蔽层，磁体热屏蔽层可以用于快速传导主线圈产生的热量，以实现主线圈的温度达到理想的均匀程度和/或稳定程度。换热板可以用于快速转移磁体热屏蔽层上的热量，以实现主线圈和的温度达到理想的均匀程度和/或稳定程度。磁体外真空层能够阻断所述系统所处环境的热量以及病人身上的热量传递给主线圈，以实现主线圈的温度达到理想的均匀程度和/或稳定程度。所述换热板外表面还设置封装管，封装管内封装有液氦组成传到冷却导体，另在磁体上还设置有与封装管连通的制冷机，制冷机可以为GM制冷机。当封装管内的液氦吸热变为气态时，通过制冷机的制冷再使其恢复到液态，从而持续传热。

具体应用中，上述的封装管可以由金属材料构成，该金属材料可以为一种纯金属材料，还可以为合金材料。具体的，该金属材料可以为导热系数大于一定阈值的金属材料。例如，该金属材料可以为但不限于金、银、铜等。

具体的，为了实现“跑道型”磁场发生主体和所述射线发生装置能够共同围绕治疗床旋转，在所述固定底座2上设有可围绕所述治疗床1旋转的旋转支架，将所述磁共振扫描装置的“跑道型”磁场发生主体5和所述射线发生装置均设于所述旋转支架上，通过旋转支架的转动实现两者的旋转。

具体的，所述旋转支架包括可转动的设置在所述固定底座2上的第一转环6和第二转环7；所述“跑道型”磁场发生主体5连接在所述第一转环6和所述第二转环7之间。所述固定底座2上设有第二伺服电机8，所述第二伺服电机8传动连接有设于固定底座2上的驱动轮9，所述驱动轮9位于所述第一转环6的一侧驱动所述第一转环6转动。所述第二转环7的两侧以及所述第一转环6的另一侧均设有辅助轮10；所述辅助轮10通过滚轮支座11可转动地设置在所述固定底座2上。

具体工作时，主控系统控制第二伺服电机8启动，第二伺服电机8带动驱动轮9转动，通过在设置的辅助轮10的辅助支撑作用下，驱动轮9的转动带动第一转环6转动，由于两个跑道型磁场发生主体固定连接在第一转环6和第二转环7之间，第一转环6的转动带动第二转环7转动，由此，在两个“跑道型”磁场发生主体5实现了围绕治疗床的旋转。

本实施例1中，为了实现射线发生装置沿治疗床长度方向的移动，以保证能够对治疗床上患者身高方向的射线照射，在所述第一转环6和所述第二转环7之间连接第一滑动机构，所述射线发生装置设于所述第一滑动机构上。通过第一滑动机构的驱动使射线发生装置的放射源和准直器能够沿治疗床的长度方向移动。所述射线发生装置可以配置为包括发射辐射束的放射源和准直器，放射源可以是辐射束为X射线束、电子束、伽马等。所述放射源与所述准直器连接，与放射源和准直器相对的位置上设有射线探测板和射线阻挡器，所述射线探测板可为MV级探测板。所述射线发生装置的水冷系统、束流功率源、束流控制器等辅助配套组件均可以放置于所述固定支架的后端，维持旋转主体的负重平衡。

具体的，参考申请号为201820136559.0的已授权的实用新型专利公开的技术方案，所述第一滑动机构包括连接在所述第一转环6和所述第二转环7之间的第一弧形齿条12，以及与所述第一弧形齿条12配合且可沿所述第一弧形齿条12移动的第一滑块(图中未示出)。在所述第一滑块上设有第三伺服电机(图中未示出)，所述第三伺服电机连接有与所述第一弧形齿条12啮合的齿轮(图中未示出)。

在使用中，通过主控系统控制第三伺服电机启动，第三伺服电机带动齿轮转动，由于齿轮与第一弧形齿条12啮合，所以齿轮的转动可带动第一滑块沿第一弧形齿条12移动，第一滑块带动其上连接的射线发生装置的放射源3和准直器4沿第一弧形齿条12移动。由此，在放射源和准直器围绕治疗床旋转的同时，再沿第一弧形齿条12在治疗床1长度方向上移动。

为了保证与射线发生装置的放射源和准直器对应的射线探测板和射线阻挡器沿治疗床长度方向的相应移动，在所述第一转环6和所述第二转环7之间还连接有与所述第一滑动机构相对应的第二滑动机构，所述准直器相对的射线探测板13和射线阻挡器14设置在所述第二滑动机构上。与所述第一滑动机构的结构及工作原理类似，所述第二滑动机构包括连接在所述第一转环6和所述第二转环7之间的第二弧形齿条15，以及与所述第二弧形齿条15配合且可沿所述第二弧形齿条15移动的第二滑块。所述第二滑块上设有第四伺服电机，所述第四伺服电机连接有与所述第二弧形齿条15啮合的齿轮。

综上，本实施例1中，所述强度可变的磁共振扫描装置的跑道型磁场发生主体对称的固定连接在第一转环6和第二转环7之间，与所述射线发生装置垂直位置放置，磁共振扫描装置的跑道型磁场发生主体产生的磁场与射线发生功能装置产生的射线相互垂直；旋转支架上可安装其他辅助医疗设备，从而使该放射治疗装置功能更加完善。所述旋转支架带动磁共振扫描装置和射线发生装置同步旋转，从而完成对治疗床上患者的360°全方位图像采集。

第一滑动机构和第二滑动机构可随第一转环6和第二转环7围绕治疗床旋转，分别带动射线发生装置的放射源和准直器以及射线探测板和射线阻挡器旋转；同时，射线发生装置的放射源和准直器以及射线探测板和射线阻挡器在第一滑动机构和第二滑动机构的作用下沿治疗床长度方向相对滑动，从而完成对患者的更大立体角非共面放射治疗。第一滑动机构和第二滑动机构的设置可安装其他辅助医疗设备，从而使该放射治疗装置功能更加完善。

本实施例1中，为了实现治疗床的升降以及前后左右移动，所述治疗床可以包括二维运动平台，以及设于所述二维运动平台上的床板，二维运动平台可包括两个相互垂直连接的伺服直线运动器(伺服直线滑台)，床板设置于上面的伺服直线运动器上。两端设置升降平台用于支撑和升降床体，升降平台可以为电动伸缩台，也可以为液压升降平台。通过升降平台的升降运动和二维运动平台的前后和左右移动，将患者肿瘤与射线发生装置的治疗中心重合，确保患者治疗区域可以经由磁共振扫描装置进行图像采集，并且接收来自放射治疗设备的治疗射线。

实施例2

本实施例2中，提供了一种磁共振图像引导的放射治疗系统，该磁共振图像引导的放射治疗系统为滑环式共面照射磁共振图像引导的放射治疗系统，因为本系统的中射线发生装置只可以围绕治疗床旋转，不能沿治疗床方向上进行移动，因此，此种方式称为共面照射放射治疗系统。

如图5至图9所示，本实施例2所述的滑环式共面照射磁共振图像引导的放射治疗系统，具体包括如下结构组成：

可升降设置的治疗床1；治疗床1通过升降设置，便于调整患者的位置。

设于固定底座2上，且可围绕所述治疗床1旋转的磁场强度可调节的磁共振扫描装置；其中，通过调节所述磁共振扫描装置的磁场强度，实现多种场强工作模式。如，当磁体产生的磁场强度为零时，为零场强工作模式；当磁体产生低于预设磁场强度的静态磁场时，为低场强工作模式；当磁体产生不低于预设磁场强度的静态磁场时，为高场强工作模式。

可同步与所述磁共振扫描装置共同围绕所述治疗床1旋转的射线发生装置；所述射线发生装置包括放射源3和准直器4。放射源3用来产生射线，准直器4用来调整射线发射角度，从而使射线更加准确的照射到目标位置。

主控系统，所述主控系统连接驱动所述治疗床运动的驱动机构、驱动磁共振扫描装置和射线发生装置共同围绕所述治疗床旋转的驱动机构。通过主控系统的控制治疗床的驱动机构，实现治疗床的自动升降或者是水平移动。同时主控系统还与磁共振扫描装置和射线发生装置通信连接，通过主控系统的控制可以实现磁共振扫描装置的磁场大小的调节，通过主控系统控制磁共振扫描装置的其他相应工作组件的工作。通过主控系统的控制实现射线发生装置的相应组件的工作。

在具体实际使用中，所述主控系统可以控制强度可变的磁共振扫描装置进行图像采集，可以控制射线发生装置进行放射治疗，可以控制相关的伺服驱动系统，驱动所述磁共振扫描装置和射线发生装置同时转动。

在所述主控系统中的处理器控制下，射线发生装置和磁场强度可变的磁共振扫描装置可以单独使用、先后使用或者同时使用。具体的，在处理器的控制下，强度可变的磁共振扫描装置可以利用高场强磁共振进行患者的治疗前图像采集；或者，在处理器的控制下，强度可变的磁共振扫描装置可以利用低场强磁共振在进行放射治疗的同时监测治疗中进行患者的图像。在治疗过程中，通过主控系统的控制，磁共振扫描装置可实时对患者的靶区成像，通过追踪靶区成像获得的靶区实时位置，将位置信息发送给处理器，处理器根据位置信息对射线发生装置可自动地调整治疗参数、引导放射治疗，治疗参数可以包括但不限于辐射剂量、照射野形状、射线照射角度等，实现对肿瘤靶区的动态追踪放疗或自适应放疗。

其中，针对于不同患者的不同治疗方案，可通过放射治疗计划系统开发治疗计划并且将该计划传输至所述主控系统，所述主控系统根据开发的治疗计划控制所述射线发生装置以按照用于治疗患者的预定计划并按照来自所述磁共振扫描装置的患者图像来传送辐射束。所述放射治疗计划系统也包括数据库计算机，所述数据库计算机从磁共振扫描装置获得患者的磁共振图像，确定图像的中心位置，并且将该位置信息与所述数据库计算机内存储的与治疗束有关的射线发生装置的特性一起传输至所述治疗计划计算机，该计算机相应地调整治疗计划。其中，放射治疗计划系统包括有治疗计划计算机，所述治疗计划计算机和所述数据库计算机可以作为单独的实体存在；所述治疗计划计算机和所述数据库计算机可以结合成单个处理器；该决定将取决于预计的计算负荷的图案和可用的处理能力。

具体的，为了实现磁共振扫描装置的磁场强度可调，所述磁共振扫描装置包括位于所述治疗床1两侧对称设置的“跑道型”磁场发生主体5；所述磁场发生主体5包括外壳25，所述外壳25内设置有主线圈和副线圈，所述主线圈和所述副线圈共同组成所述磁共振扫描装置中产生磁场的磁体，磁共振扫描装置还包括有为主线圈和副线圈提供电流的一个或多个功率源，通过主控系统控制功率源的供电电流大小，从而调整通入所述主线圈和所述副线圈中的电流的大小，从而调节所述磁共振扫描装置的磁场强度。“跑道型”磁场发生主体5，符合患者躺于治疗床上时的扫描空间形状，即“跑道”的长轴为患者躺于治疗床上时的身体头脚方向，“跑道”的短轴为患者躺于治疗床上时的身体前后方向。“跑道型”磁场发生主体的中间开孔既可以作为透光窗口，用于减轻患者空间压迫感，也可以作为治疗摆位激光灯的入射通道。

具体的，在外壳25内设有绕线筒(图中未示出)，该绕线筒的形状同样为“跑道型”，将主线圈绕在绕线筒上，同时将副线圈也绕在绕线筒上，其中一个功率源为主线圈提供电流，使用另一个功率源为副线圈提供电流。或者，在外壳内设置两个并列的“跑道型”绕线筒，主线圈和副线圈分别绕在这两个绕线筒上。电流通过主线圈、副线圈时，产生成磁场，并且磁场的方向与磁共振扫描装置的旋转的中心轴线相垂直。线圈生成的磁场强度与线圈的匝数有关，也与电流的大小有关，通过计算可以获得场强的大小。

治疗床两侧的“跑道型”磁场发生主体的主线圈可以是分离的相互独立的，分别使用两个功率源，或者也可以是相互连接的，如：两个主线圈之间通过导线连接，共同使用一个功率源。同样的，两个副线圈也可以是相互独立的，分别使用两个功率源，也可以是通过导线相互连接的，共同使用一个功率源。副线圈的缠绕后形成的跑道的内径可以大于主线圈缠绕后形成的跑道的外径，以便能屏蔽主线圈逃逸电子生成的磁场。

具体的，在调节磁场强度时，通过调整功率源在设计范围内改变磁场场强大小(例如0.0–3.0T)，屏蔽线圈(副线圈)中的电流方向可以与主线圈中的电流方向相反，从而分别产生磁场方向相反的两个磁场，经过相互抵消实现最终需要的场强模式。如：当主线圈和屏蔽线圈同时不通电时，产生的磁场强度为零，可实现零场强工作模式。还可通过主控系统预设1.5T为场强阈值，通过控制功率源提供的电流大小，改变主线圈和副线圈中电流的大小，当主线圈和屏蔽线圈共同产生场强低于1.5T的静态磁场时，为低场强的工作模式；当主线圈和屏蔽线圈共同产生场强不低于1.5T的静态磁场时，例如1.5-3.0T，为高场强的工作模式。

所述磁共振扫描装置的“跑道型”磁场发生主体的外壳的内部设有一层全封闭的挡板，挡板和外壳的内壁之间形成隔离空间，挡板和外壳之间通过连接杆连接，主线圈、副线圈设于挡板围成的内部空间内。外壳上还设有抽真空端口，用于将隔离空间抽真空，形成磁体外真空层。在主线圈和副线圈绕成的磁体的外部设有换热板。其中换热板是指由多个具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种高效换热器，各个板片之间形成通道，通过板片进行热量交换。换热板具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、应用广泛、使用寿命长等特点。磁体上还涂覆有磁体热屏蔽层，磁体热屏蔽层可以用于快速传导主线圈产生的热量，以实现主线圈的温度达到理想的均匀程度和/或稳定程度。换热板可以用于快速转移磁体热屏蔽层上的热量，以实现主线圈和的温度达到理想的均匀程度和/或稳定程度。磁体外真空层能够阻断所述系统所处环境的热量以及病人身上的热量传递给主线圈，以实现主线圈的温度达到理想的均匀程度和/或稳定程度。所述换热板外表面还设置封装管，封装管内封装有液氦组成传到冷却导体，另在磁体上还设置有与封装管连通的制冷机，制冷机可以为GM制冷机。当封装管内的液氦吸热变为气态时，通过制冷机的制冷再使其恢复到液态，从而持续传热。

具体应用中，上述的封装管可以由金属材料构成，该金属材料可以为一种纯金属材料，还可以为合金材料。具体的，该金属材料可以为导热系数大于一定阈值的金属材料。例如，该金属材料可以为但不限于金、银、铜等。

具体的，为了实现“跑道型”磁场发生主体和所述射线发生装置能够共同围绕治疗床旋转，在所述固定底座2上设有可围绕所述治疗床1旋转的旋转支架，将所述磁共振扫描装置的“跑道型”磁场发生主体5和所述射线发生装置均设于所述旋转支架上，通过旋转支架的转动实现两者的旋转。

所述射线发生装置可以配置为包括发射辐射束的放射源和准直器，放射源可以是辐射束为X射线束、电子束、伽马等。所述放射源与所述准直器连接，与放射源和准直器相对的位置上设有射线探测板和射线阻挡器，所述射线探测板可为MV级探测板。

具体的，为了实现磁共振扫描装置的两个“跑道型”磁场发生主体以及射线发生装置的放射源和准直器围绕所述治疗床旋转，本实施例2中的旋转支架的结构具体设置不同于实施例1中的设置方式。本实施例2中，所述旋转支架包括固定在所述固定底座2上的固定环16，所述固定环16的内侧设有旋转轴承17，所述旋转轴承17的内侧设有旋转环18；所述射线发生装置和所述磁共振扫描装置的“跑道型”磁场发生主体5均连接在所述旋转环18上。所述旋转环18的一端伸出所述固定环16，伸出所述固定环16部分的旋转环的径向外端面上设有外齿19。所述固定底座2上设有第一伺服电机20，所述第一伺服电机20连接有与所述外齿19啮合的齿轮。所述旋转环18上设有两个相对的固定架21，所述射线发生装置固定在一个所述固定架21上；另一个所述固定架21上设有与所述准直器4相对的射线探测板13和射线阻挡器14，同实施例1中，所述射线探测板设于所述射线阻挡器上。

具体使用中，通过主控系统控制启动第一伺服电机20，第一伺服电机20带动齿轮转动，由于齿轮与外齿19啮合，齿轮的转动进一步带动旋转环18转动。旋转环18转动进一步带动两个“跑道型”磁场发生主体、放射源、准直器、射线探测板以及射线阻挡器共同围绕治疗床旋转。

本实施例2中，所述射线发生装置的水冷系统、束流功率源、束流控制器等辅助配套组件均可以放置于所述固定底座上固定安装的第一组件箱23内，所述磁共振扫描装置的功率源等组件可以放置在固定安装在所述固定底座2上的第二组件箱24内。第一组件箱23和第二组件箱24可以共同维持旋转主体的负重平衡。

综上，本实施例2中，所述强度可变的磁共振扫描装置的两个跑道型磁场发生主体对称的固定连接在旋转环18上，与所述射线发生装置垂直位置放置，磁共振扫描装置的跑道型磁场发生主体产生的磁场与射线发生功能装置产生的射线相互垂直，所述旋转环18带动磁共振扫描装置和射线发生装置同步旋转，从而完成对治疗床上患者的360°全方位图像采集。

同样的，本实施例2中，为了实现治疗床的升降以及前后左右移动，所述治疗床可以包括二维运动平台，以及设于所述二维运动平台上的床板，二维运动平台可包括两个相互垂直连接的伺服直线运动器(伺服直线滑台等)，床板设置于上面的伺服直线运动器上。与实施例1不同的是，本实施例2中仅在一端设置升降平台。

综上所述，本实用新型实施例所述的磁共振图像引导的放射治疗系统，磁场强度可变的磁共振扫描装置(例如：0-3.0T)，支持高场强(例如：1.5-3.0T)、低场强(例如：小于1.5T)以及零场强的工作模式。在高场强下，进行治疗前的图像采集，磁体设计接近诊断级磁共振扫描装置的性能和成像能力，成像效果好。在低场强下，进行治疗中的图像监测，减少了磁化率伪影可以防止患者变形，非常低的比吸收率防止患者发热，减少了磁场对放射束流的影响，实现最小扰动剂量分布和表面剂量。在零场强下，可以为带有心脏起搏器、金属心脏瓣膜、耳蜗植入术或体内有金属异物等不能做MR扫描的患者采集EPID或者MV CBCT图像，然后利用这些图像引导治疗；或者在零场强的工作模式下抢救患者和进行设备的大修。治疗头(放射源和准直器)的旋转可以与机架旋转突破在一个平面上旋转的限制，实现磁共振图像引导下的共面及非共面照射；更大的开放式磁体间隙，在保持扫描范围的磁场均匀前提下，提高患者身体左右方向的纵向成像范围。独特的开放式“跑道型”磁场发生主体的设计，更符合临床对人体的头脚、左右和前后等各方向的成像范围要求，在保持患者头脚、左右和前后等各方向扫描范围足够的前提下，提高扫描磁场的空间利用率；缩小了磁体的体积，同时保留了磁体中间的开孔，增大了患者在治疗床上时的可视空间，消除患者的幽闭感；“跑道型”磁体的中间开孔，既可以作为透光窗口，用于减轻患者空间压迫感，也可以作为治疗摆位激光灯的入射通道；减小了整个系统的体积和重量，提高了机架旋转的可靠性。

上述虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了描述，但并非对本实用新型保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本实用新型公开的技术方案的基础上，本领域技术人员在不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。

Claims (17)

1.一种磁共振图像引导的放射治疗系统，其特征在于，包括：

可升降设置的治疗床(1)；

设于固定底座(2)上的磁共振扫描装置，所述磁共振扫描装置包括位于所述治疗床(1)两侧对称设置的且可围绕所述治疗床(1)旋转的磁场发生主体(5)；所述磁场发生主体(5)包括外壳，所述外壳内设置有主线圈和副线圈，所述主线圈和所述副线圈共同组成所述磁共振扫描装置中产生磁场的磁体，通过调整通入所述主线圈和所述副线圈中的电流的大小，从而调节所述磁共振扫描装置的磁场强度；所述磁场发生主体(5)的形状为“跑道型”；

可同步与所述磁共振扫描装置共同围绕所述治疗床(1)旋转的射线发生装置；

主控系统，所述主控系统连接驱动所述治疗床运动的驱动机构、驱动磁共振扫描装置和射线发生装置共同围绕所述治疗床旋转的驱动机构。

2.根据权利要求1所述的磁共振图像引导的放射治疗系统，其特征在于，所述固定底座(2)上设有可围绕所述治疗床(1)旋转的旋转支架，所述磁场发生主体(5)和所述射线发生装置均设于所述旋转支架上；所述射线发生装置包括放射源(3)和准直器(4)。

3.根据权利要求2所述的磁共振图像引导的放射治疗系统，其特征在于，所述旋转支架包括可转动的设置在所述固定底座(2)上的第一转环(6)和第二转环(7)；所述磁场发生主体(5)连接在所述第一转环(6)和所述第二转环(7)之间。

4.根据权利要求3所述的磁共振图像引导的放射治疗系统，其特征在于，所述固定底座(2)上设有第二伺服电机(8)，所述第二伺服电机(8)传动连接有设于固定底座(2)上的驱动轮(9)，所述驱动轮(9)位于所述第一转环(6)的一侧驱动所述第一转环(6)转动。

5.根据权利要求4所述的磁共振图像引导的放射治疗系统，其特征在于，所述第二转环(7)的两侧以及所述第一转环(6)的另一侧均设有辅助轮(10)；所述辅助轮(10)通过滚轮支座(11)可转动地设置在所述固定底座(2)上。

6.根据权利要求5所述的磁共振图像引导的放射治疗系统，其特征在于，所述第一转环(6)和所述第二转环(7)之间连接有第一滑动机构，所述射线发生装置设于所述第一滑动机构上。

7.根据权利要求6所述的磁共振图像引导的放射治疗系统，其特征在于，所述第一滑动机构包括连接在所述第一转环(6)和所述第二转环(7)之间的第一弧形齿条(12)，以及与所述第一弧形齿条(12)配合且可沿所述第一弧形齿条(12)移动的第一滑块。

8.根据权利要求7所述的磁共振图像引导的放射治疗系统，其特征在于，所述第一滑块上设有第三伺服电机，所述第三伺服电机连接有与所述第一弧形齿条(12)啮合的齿轮。

9.根据权利要求8所述的磁共振图像引导的放射治疗系统，其特征在于，所述第一转环(6)和所述第二转环(7)之间还连接有与所述第一滑动机构相对应的第二滑动机构，所述第二滑动机构上设有与所述准直器相对的射线探测板(13)和射线阻挡器(14)。

10.根据权利要求9所述的磁共振图像引导的放射治疗系统，其特征在于，所述第二滑动机构包括连接在所述第一转环(6)和所述第二转环(7)之间的第二弧形齿条(15)，以及与所述第二弧形齿条(15)配合且可沿所述第二弧形齿条(15)移动的第二滑块。

11.根据权利要求10所述的磁共振图像引导的放射治疗系统，其特征在于，所述第二滑块上设有第四伺服电机，所述第四伺服电机连接有与所述第二弧形齿条(15)啮合的齿轮。

12.根据权利要求11所述的磁共振图像引导的放射治疗系统，其特征在于，所述射线发生装置设于所述第一滑块上；所述射线阻挡器(14)设于所述第二滑块上，所述射线探测板(13)设于所述射线阻挡器(14)上。

13.根据权利要求2所述的磁共振图像引导的放射治疗系统，其特征在于，所述旋转支架包括固定在所述固定底座(2)上的固定环(16)，所述固定环(16)的内侧设有旋转轴承(17)，所述旋转轴承(17)的内侧设有旋转环(18)；所述射线发生装置和所述磁场发生主体(5)均连接在所述旋转环(18)上。

14.根据权利要求13所述的磁共振图像引导的放射治疗系统，其特征在于，所述旋转环(18)的一端伸出所述固定环(16)，伸出所述固定环(16)部分的旋转环的径向外端面上设有外齿(19)。

15.根据权利要求14所述的磁共振图像引导的放射治疗系统，其特征在于，所述固定底座(2)上设有第一伺服电机(20)，所述第一伺服电机(20)连接有与所述外齿(19)啮合的齿轮。

16.根据权利要求14所述的磁共振图像引导的放射治疗系统，其特征在于，所述旋转环(18)上设有两个相对的固定架(21)，所述射线发生装置固定在一个所述固定架(21)上；另一个所述固定架(21)上设有与所述准直器(4)相对的射线探测板(13)和射线阻挡器(14)，所述射线探测板(13)设于所述射线阻挡器(14)上。

17.根据权利要求2-16任一项所述的磁共振图像引导的放射治疗系统，其特征在于，所述治疗床(1)设于穿过所述旋转支架的二维运动平台上，所述二维运动平台连接升降平台(22)实现升降。