TW202310893A - 輻射線治療系統及照射參數驗證裝置之工作步驟 - Google Patents

Abstract

一種輻射線治療系統及照射參數驗證裝置之工作步驟，輻射線治療系統包括輻射線產生裝置、用以安置患者之照射室、用以轉運和承載患者之載置裝置、設置於前述照射室內之準直器、用以確定患者之擺位是否適合進行輻射線照射治療之照射參數驗證裝置及準直器模型，前述準直器包括準直器出口，前述準直器模型包括準直器模型出口，前述準直器模型出口與前述準直器出口之形狀和尺寸相同，前述準直器模型於垂直於前述準直器模型出口之方向上之尺寸小於前述準直器於垂直於前述準直器出口之方向上之尺寸。

Description

輻射線治療系統及照射參數驗證裝置之工作步驟

本發明係關於一種輻射線照射系統；特別關於一種輻射線治療系統及照射參數驗證裝置之工作步驟。

隨著原子科學之發展，例如鈷六十、直線加速器、電子射束等放射線治療已成為癌症治療之主要手段之一。於放射治療過程中，需要採用射束於一定時間內持續照射患者。於進行照射之前，需要將患者擺位到一個合適之位置以保證輻射線能最大限度之殺死患者體內之腫瘤細胞並盡可能能之降低輻射線對周圍正常組織之損傷。患者之擺位即患者之腫瘤中心相較於準直器之中心之位置參數，即照射參數，每一組前述照射參數包括照射點和照射角度。於知道照射參數之後，再驗證該組照射參數對應之劑量分佈是否滿足要求。

目前，採用CT掃描器等圖像獲取裝置獲取準直器與患者之圖像資料之後藉計算得到患者處於該擺位時對應之照射參數。惟，由於準直器和圖像獲取裝置之尺寸之限制，尺寸過大之準直器無法和患者一起運送到圖像獲取裝置內進行造影。

為了解決前述問題，本發明提供一種對圖像獲取裝置之工作範圍之尺寸無額外要求之輻射線治療系統及照射參數驗證裝置之工作步驟。

前述輻射線治療系統包括用以產生治療用輻射線之輻射線產生裝置、用以安置接受輻射線照射之患者之照射室、用以轉運和承載患者之載置裝置、設置於前述照射室內之準直器、照射參數驗證裝置及準直器模型，前述準直器包括供輻射線射出之準直器出口，前述準直器模型包括準直器模型出口，前述準直器模型出口與前述準直器出口之形狀和尺寸相同，前述照射參數驗證裝置包括用以獲取患者和前述準直器模型之圖像資料之圖像獲取單元，前述準直器模型於垂直於前述準直器模型出口之方向上之尺寸小於前述準直器於垂直於前述準直器出口之方向上之尺寸。

進一步地，前述照射參數驗證裝置還包括將從前述圖像獲取單元獲得之患者和前述準直器之圖像資料存儲起來之存儲單元、將前述存儲單元中之患者和前述準直器之圖像資料轉換為照射參數之轉換單元、結合前述轉換單元中之前述照射參數計算於對應擺位時患者體內之輻射線之劑量分佈之計算單元及將前述計算單元計算得到之劑量分佈與預設之劑量分佈進行對比之比較單元。

優選地，前述圖像獲取單元包括CT掃描器。

進一步地，前述準直器模型於垂直於前述準直器模型出口之方向上之尺寸為1-10mm。

進一步地，一個前述準直器模型具有複數尺寸不同之準直器模型出口，每個前述準直器模型出口之形狀和尺寸與一個前述準直器之 前述準直器出口之形狀和尺寸對應相同。

優選地，前述準直器模型之內部加工出複數尺寸不同之腔，每個不同尺寸之腔代表一個準直器模型出口。

優選地，前述準直器模型出口所於之端面上間隔成型複數具有不同尺寸之凹槽，每個不同尺寸之凹槽代表一個準直器模型出口。

進一步地，還包括用以調整和固定患者與前述準直器模型之間之相對位置之調節機構。

前述之輻射線治療系統為中子捕獲治療系統。

優選之，中子捕獲治療系統為硼中子捕獲治療系統。

進一步地，前述硼中子捕獲治療系統為加速器硼中子捕獲治療系統。

前述之照射參數驗證裝置之工作步驟包括以下步驟：S1：將前述載置裝置移動到前述圖像獲取單元之工作區域獲取患者和前述準直器模型之圖像資料；S2：前述存儲單元將從前述圖像獲取單元獲得之患者和前述準直器模型之圖像資料存儲起來；S3：前述轉換單元將前述存儲單元中之患者和前述準直器模型之圖像資料轉換為前述照射參數；S4：前述計算單元將其他資訊，例如射束強度、腫瘤大小等，結合前述照射參數計算患者處於該前述照射參數對應之擺位時患者體內之輻射線劑量分佈；S5：前述比較單元將從前述計算單元計算得到之劑量分佈與預設之劑量分佈進行對比；S6：調整前述準直器模型與患者之相對位置，重複S1-S5，直到從前述計算單元得到之劑量分佈與預設之劑量分佈之間之差值於可接受之範圍內。

與習知技術相比，本實施例記載之技術方案具有以下有益效果：使用一個準直器模型出口與前述準直器出口之形狀與尺寸相同但長度小於前述準直器之準直器模型與患者一起運送到前述圖像獲取單元之內部進行圖像獲取並以此判斷患者相對于前述準直器模型出口之擺位是否適合進行輻射線照射治療，而不需要將一個完整之準直器放入前述圖像獲取單元，降低了對前述圖像獲取單元之工作範圍之尺寸之要求、降低了製造成本。

1:輻射線產生裝置

2:照射室

3:管理室

4:載置裝置

41:載置件

42:驅動件

43:連接件

5:照射參數驗證裝置

51:圖像獲取單元

52:存儲單元

53:轉換單元

54:計算單元

55:比較單元

6:準直器

61:入口

62:準直器出口

64:前端部

65:末端部

8、8’、8”:準直器模型

82、82’、82”:準直器模型出口

9:調節機構

S:患者

X:中心線

第1圖係本發明輻射線治療系統去除照射參數驗證裝置之俯視圖；

第2圖係本發明輻射線治療系統之載置裝置載置患者、調節機構及準直器模型之立體示意圖；

第3圖本發明輻射線治療系統之實施例一中之準直器模型之之立體示意圖；

第4圖本發明輻射線治療系統之實施例二和實施例三中之準直器模型之前視圖；

第5圖本發明輻射線治療系統之實施例二中之準直器模型之剖視圖；

第6圖本發明輻射線治療系統之實施例三中之準直器模型之剖視圖；

第7圖係本發明輻射線治療系統之照射參數驗證裝置之示 意圖。

下面結合圖式對本發明之實施例做進一步之詳細說明，以令本領域技術人員參照說明書文字能夠據以實施。

為了使本發明之目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合圖式及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。下文描述中前述之“連接”、“安裝”、“固定”等詞，於沒有特別說明之情況下，可以係直接連接、安裝、固定，也可以係間接連接、安裝、固定，即允許有協力廠商物質介入；可以係可拆卸式之連接、安裝、固定，也可以係不可拆卸式之連接、安裝、固定。

輻射線治療係一種常見之治療癌症之手段，如第1圖至第3圖所示，進行輻射線治療之輻射線治療系統包括用以產生治療用輻射線之輻射線產生裝置1、用以安置接受輻射線照射之患者S之照射室2、用以實施照射控制之管理室3、用以轉運和承載患者S之載置裝置4及確定患者S擺位是否恰當之照射參數驗證裝置5。

參照第1圖所示，前述輻射線產生裝置1構成為於前述照射室2外產生輻射線並能夠向放置於前述照射室2內之患者S照射輻射線，前述照射室2內設有準直器6，前述準直器6包括供輻射線進入之入口61及供輻射線射出之準直器出口62，前述準直器出口62之中心線X對準患者S需要被照射之部位。前述準直器6被劃分為兩部分：將靠近前述入口61之一段定義為前端部64、將靠近前述準直器出口62之一段定義為末端部65，於平行於前述準直器6之前述中心線X之方向上，前述準直器6之前述末端部65之尺寸為 1mm-10mm。前述管理室3為用以管理、控制進行輻射線照射之整體治療工序之房間，例如，管理人員從前述管理室3之室內肉眼確認患者S是否被擺放到位等，前述載置裝置4用以承載患者S做旋轉、平移和升降運動。

參照第2圖所示，前述載置裝置4包括用以載置患者S之載置件41、驅動前述載置件41旋轉和/移動之驅動件42及連接於前述載置件41與前述驅動件42之間之連接件43。本申請揭示之實施例中，前述載置件41為平板狀之床板、前述連接件43為機械臂、前述驅動件42為驅動機械臂運動之氣缸等常見動力源或人力驅動。於其他實施方式中，前述載置件41可以設置為椅子裝之載置椅、前述連接件43可以設置為連桿機構，當然，並不限於以上列舉之結構。

於進行輻射線照射治療之前，管理人員需要確定患者S是否擺位到一個恰當之位置，具體地，確定患者S相對于前述準直器出口62之擺位是否適合進行輻射線照射治療。以一個合適之擺位進行輻射線照射治療時，輻射線能最大限度之殺死患者S體內之腫瘤細胞並盡可能能之降低輻射線對周圍正常組織之損傷。是以，於進行輻射線照射治療之前，需要前述照射參數驗證裝置5對患者S之擺位進行驗證以確保患者S處於一個合適之被照射位置。患者S之擺位即患者S之腫瘤中心相較於座標原點之位置參數，即照射參數，每一組前述照射參數包括照射點和照射角度，本申請揭示之實施例中，以前述準直器出口62之中心點為原點確定前述照射參數(X、Y、Z、φ)。

參照第7圖所示，前述照射參數驗證裝置5包括用以獲取患者S和前述準直器6之圖像資料之圖像獲取單元51、用以將從前述圖像獲取 單元51獲得之患者S和前述準直器6之圖像資料存儲起來之存儲單元52、將前述存儲單元52中之患者S和前述準直器6之圖像資料轉換為對應之照射參數之轉換單元53、結合前述轉換單元53中之前述照射參數計算於該擺位時患者S體內之輻射線之劑量分佈之計算單元54及將前述計算單元54計算得到之劑量分佈與預設之劑量分佈進行對比之比較單元55。預設之劑量分佈存儲於前述存儲單元52。

結合第1圖和第4圖所示，前述準直器6之形狀根據實際需要可以係圓柱狀、長方體狀、圓錐狀等。本申請以圓錐狀之準直器6為例，所採用之準直器6之長度為0~50cm、前述入口61之直徑為0.5~30cm，前述圖像獲取單元51之入口之尺寸小於100cm。於獲取患者S和前述準直器6之圖像資料之過程中，當前述準直器6尺寸較大時，一個完整之準直器6無法和患者S一起運送到前述圖像獲取單元51之內部進行圖像獲取。而於實際操作過程中，前述轉換單元53只需要前述準直器出口62與患者S之間之相對位置之圖像資料即可得到患者S之腫瘤中心相較於座標原點(前述準直器出口62之中心點)之位置參數，即前述照射參數。具體地，只需要提供前述準直器出口62之形狀、尺寸及前述準直器出口62之端面與患者S之間之相對位置之圖像資料給前述轉換單元53即可，是以，只需要製造一個能夠切實呈現前述準直器出口62之形狀與尺寸之準直器模型8與患者S一起運送到前述圖像獲取單元51之內部進行造影即可。前述準直器模型8包括準直器模型入口81和準直器模型出口82，定義垂直於前述準直器出口62和準直器模型出口82之方向為長度方向，則前述準直器模型出口82與前述準直器出口62之形狀與尺寸相同但前述準直器模型8之長度小於前述準直器6之長度。

於本申請中，製造一個與前述準直器6之前述末端部65之形狀和尺寸完全相同之前述準直器模型8與患者S一起運送到前述圖像獲取單元51之內部進行造影。也就係說，於平行於前述準直器模型8之前述中心線X之方向上，前述準直器模型8之尺寸為1mm-10mm。

於其他實施方式中，可以製造一個與前述準直器6之形狀和尺寸完全相同之模擬準直器，前述模擬準直器與前述準直器6之前述入口61、前述準直器出口62、前述前端部64和前述末端部65之定義一致，然後，截取前述模擬準直器之前述末端部65作為前述準直器模型8與患者S一同放入前述圖像獲取單元51之工作範圍內進行造影。具體地，於平行於前述模擬準直器之前述中心線X之方向上，前述末端部65之尺寸為1mm-10mm。

於其他實施方式中，可以製造一個與前述準直器出口62之形狀和尺寸相同之空心圓柱作為前述準直器模型8與患者S一同放入前述圖像獲取單元51之工作範圍內進行造影，於平行於前述準直器模型8之前述中心線X之方向上，前述準直器模型8之尺寸為1mm-10mm。

參照第4圖及第5圖所示，為實現患者S與前述準直器模型8之間之相對位置之調整和固定，前述輻射線治療系統還包括用以調整和固定患者S與前述準直器模型8之間之相對位置之調節機構9。於將患者S和前述準直器模型8運送到前述圖像獲取單元51之工作範圍內進行造影之前，醫生或物理師根據自身經驗藉前述調節機構9將前述準直器模型8調整並固定到一個其認為較為合適之位置，於該位置，患者S之腫瘤中心對應一組照射參數。前述調節機構9之結構不受限制，只要能夠調整和固定前述準直器模型8與患者S之間之相對位置即可。

於進行輻射線照射治療之前，需要藉前述照射參數驗證裝置5確定患者S相對于前述準直器模型出口82之擺位是否適合進行輻射線照射治療，於進行驗證之前，醫生或物理師根據自身經驗將患者S放置於前述載置件41上之相應位置，並進行固定，然後，調整前述準直器模型8相對患者S之位置並將前述準直器模型8進行鎖定，具體步驟如下：

S1：前述載置件41移動到前述圖像獲取單元51之工作區域獲取患者S和前述準直器模型8之圖像資料；

S2：前述存儲單元52將從前述圖像獲取單元51獲得之患者S和前述準直器模型8之圖像資料存儲起來；

S3：前述轉換單元53將前述存儲單元52中之患者S和前述準直器模型8之圖像資料轉換為該擺位對應之照射參數；

S4：前述計算單元54將其他資訊，例如射束強度、腫瘤大小等，結合前述照射參數計算患者S處於該前述照射參數對應之擺位時患者S體內之輻射線劑量分佈；

S5：前述比較單元55將從前述計算單元54計算得到之劑量分佈與預設之劑量分佈進行對比；

S6：調整前述準直器模型與患者之相對位置，重複S1-S5，直到從前述計算單元54得到之劑量分佈與預設之劑量分佈之間之差值於可接受之範圍內。

於獲得對應之劑量分佈於可接受範圍內之前述照射參數之後，前述載置裝置4之前述驅動件42驅動前述載置件41運動到該照射參數對應之位置進行輻射線照射。

本申請揭示之實施例中，前述圖像獲取單元51為CT掃描器，於其他實施例中，可以選用其他設備獲取圖像。

於實施例一中，前述準直器模型8之內腔係一個圓柱體狀，且一個前述準直器模型8對應一個形狀和尺寸唯一之準直器模型出口82。於實施例二和實施例三中，於一個準直器模型8’、8”上標記出複數不同尺寸之準直器模型出口82，從而實現一次造影獲得多組前述照射參數之目的。具體地，參照第5圖所示，於實施例二中，於平行於前述準直器模型8’之中心之方向上，於前述準直器模型8’之內部加工出複數直徑不同之圓柱形腔82’，參照第6圖所示，於實施例三中，於前述準直器模型8”之之端面上間隔成型複數具有不同直徑之環形凹槽82”，其中，複數圓柱形腔82’之中心線重合，複數圓環形凹槽82”之中心線重合。每個不同直徑之圓柱形腔82’和圓環形凹槽82”代表一個準直器模型出口82。前述圓柱形腔82’和環形凹槽82”對應圓形之準直器出口62，當前述準直器出口62之形狀為方形或其他形狀時，前述圓柱形腔82’和環形凹槽82”相應地被替換為方形腔、方形凹槽等。優選之，從前述準直器模型出口82到前述準直器模型入口81之方向上，於前述準直器模型8’之內部加工出之圓柱形腔82’之直徑逐漸減小。

本申請使用一個準直器模型出口82與前述準直器出口62之形狀與尺寸相同但長度小於前述準直器6長度之前述準直器模型8與患者S一起運送到前述圖像獲取單元51之內部進行造影，而不需要將一個完整之準直器6放入前述圖像獲取單元51，降低了對前述圖像獲取單元51之工作範圍之尺寸之要求；另，於一個前述準直器模型8’、8”上標記出複數不同尺寸之前述準直器模型出口82，從而實現一次造影獲得多組前述照射參數之 目的，大大降低了製造前述準直器模型8’、8”之成本和對前述準直器模型8’、8”和患者S進行造影之成本。

中子捕獲治療作為一種有效之治療癌症之手段近年來之應用逐漸增加，其中以硼中子捕獲治療最為常見，供應硼中子捕獲治療之中子可以由核反應爐或加速器供應。優選之，前述輻射線為中子束、前述輻射線產生裝置1為中子束產生裝置、前述輻射線治療系統為中子捕獲治療系統，更優選之，中子捕獲治療系統為硼中子捕獲治療系統，更進一步地，前述硼中子捕獲治療系統為加速器硼中子捕獲治療系統。

以上實施例僅用以說明本發明而並非限制本發明所描述之技術方案，對本說明書之理解應該以所屬技術領域之技術人員為基礎，儘管本說明書參照前述之實施例對本發明已進行了詳細之說明，惟，本領域之普通技術人員應當理解，所屬技術領域之技術人員仍然可以對本發明進行修改或者等同替換，而一切不脫離本發明之精神和範圍之技術方案及其改進，均應涵蓋於本發明之權利要求範圍內。

4:載置裝置

41:載置件

42:驅動件

43:連接件

8:準直器模型

9:調節機構

S:患者

Claims (10)

1. 一種對患者進行輻射線治療之輻射線治療系統，包括：用以產生治療用輻射線之輻射線產生裝置、用以安置接受輻射線照射之患者之照射室、設置於前述照射室內之準直器及準直器模型，前述準直器包括供輻射線射出之準直器出口，前述準直器模型包括準直器模型出口，前述準直器模型出口與前述準直器出口之形狀和尺寸相同，前述準直器模型於垂直於前述準直器模型出口之方向上之尺寸小於前述準直器於垂直於前述準直器出口之方向上之尺寸。
2. 根據申請專利範圍第1項之輻射線治療系統，其中：前述準直器模型於垂直於前述準直器模型出口之方向上之尺寸為1-10mm。
3. 根據申請專利範圍第1項之輻射線治療系統，其中：還包括對患者之擺位進行驗證之照射參數驗證裝置。
4. 根據申請專利範圍第4項之輻射線治療系統，其中：前述照射參數驗證裝置包括用以獲取患者和前述准直器模型之圖像資料之圖像獲取單元，將從前述圖像獲取單元獲得之患者和前述準直器之圖像資料存儲起來之存儲單元、將前述存儲單元中之患者和前述準直器模型之圖像資料轉換為照射參數之轉換單元、結合前述轉換單元中之前述照射參數計算於對應擺位時患者體內之輻射線之劑量分佈之計算 單元及將前述計算單元計算得到之劑量分佈與預設之劑量分佈進行對比之比較單元。
5. 根據申請專利範圍第3項之輻射線治療系統，其中：前述圖像獲取單元包括CT掃描器。
6. 根據申請專利範圍第1項之輻射線治療系統，其中：每個前述準直器模型具有複數尺寸不同之準直器模型出口，每個前述準直器模型出口之形狀和尺寸與一個前述準直器之前述準直器出口之形狀和尺寸對應相同。
7. 根據申請專利範圍第6項之輻射線治療系統，其中：前述準直器模型之內部加工出複數尺寸不同之腔，每個不同尺寸之腔代表一個準直器模型出口。
8. 根據申請專利範圍第6項之輻射線治療系統，其中：前述準直器模型出口所於之端面上間隔成型複數具有不同尺寸之凹槽，每個不同尺寸之凹槽代表一個準直器模型出口。
9. 根據申請專利範圍第1項之輻射線治療系統，其中：還包括用以調整和固定患者與前述準直器模型之間之相對位置之調節機構。
10. 一種照射參數驗證裝置之工作步驟，其中：前述照射參數驗證裝置包括用以獲取患者和前述准直器模型之圖像資料之圖像獲取單元，存儲前述圖像資料及預設之劑量分佈之存儲單元、將前述圖像資料轉換為照射參數之轉換單元、結合前述照射參數計算於對應擺位時患者體內之輻射線之劑量分 佈之計算單元及將前述計算單元計算得到之劑量分佈與預設之劑量分佈進行對比之比較單元，其包括以下步驟：

    S1：載置裝置承載患者移動到前述圖像獲取單元之工作區域獲取患者和準直器模型之圖像資料；

    S2：前述存儲單元將從前述圖像獲取單元獲得之患者和前述準直器模型之圖像資料存儲起來；

    S3：前述轉換單元將前述存儲單元中之患者和前述準直器模型之圖像資料轉換為前述照射參數；

    S4：前述計算單元將其他資訊，例如射束強度、腫瘤大小等，結合前述照射參數計算患者處於該前述照射參數對應之擺位時患者體內之輻射線劑量分佈；

    S5：前述比較單元將從前述計算單元計算得到之劑量分佈與預設之劑量分佈進行對比；

    S6：調整前述準直器模型與患者之相對位置，重複S1-S5，直到從前述計算單元得到之劑量分佈與預設之劑量分佈之間之差值於可接受之範圍內。

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