WO2007022679A1 - Dispositif de radiotherapie - Google Patents
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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， 使旋转聚点处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。
本发明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。
本发明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、 探测器分别安装 在源体、 源体回转环上， 也可以安装在准直体、 准直体回转环上， 探测器
并与诊断放射源沿旋转轴相对布置， 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。
本发明所述诊断放射源是圆柱形单光子成像源， 也是低活度的钴 60 放射源。
本发明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 11、 30， 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上的辐射焦点 1， 所述源体 10的一端固定在源体回转环 12上，另一端的设有凸块或源体连 接件 13，所述准直体 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，所述机架 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—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， 所述的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； 所述的治疗床 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。
本发明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 ; 所述诊断放射源 30是圆柱形单 光子成像源， 也是低活度的钴 60放射源， 所述诊断放射源 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， 所述探测器 31通过杠杆机构 32连接在源体回转环 12上， 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，探测器 31 与源体 10沿旋转轴线 2相对布置， 并通过源体驱动装置 100的驱动， 与 源体 10—同绕旋转轴线 1做步进旋转或连续旋转；所述诊断放射源 30也 可以安装在准直体 20中央， 同时所述探测器 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— 同绕旋转轴线 2做步进旋转或连续旋转；探测器 31与诊断放射源 30沿旋 转轴相对布置，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 9所示，本发明所述探测器 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 lmm2， 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 测桊 31—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—同绕 旋转轴线 2做步进转动。
如图 4和 5 所示为本发明的第二实施例，所述源体 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，所述的源体连接件 13 为带有凹面的圆环形结构，该凹面的内环与机架 3—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， 所述准直体 20—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， 所述的准直体连接 件 23为圆环形结构，该圆环的外表面与机架 3—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。
如图 7所示， 本发明的辐射装置包括： 源体 10、 源匣 14、 诊断放射 源 30、治疗放射源 11、带有齿轮的源体回转环 12、通过杠杆机构 32连接 在源体回转环 12上的探测器 31、 源体驱动装置 100和源体传动件 101 ; 所述源体 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， 源体 10与探测器 31沿源体回转环 12径向相对布置， 所述源体 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 两侧径向均布多个治疗放射源 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， 固定在支架 3上的源体 驱动装置 100通过源体传动件 101及源体回转环 12的齿轮， 驱动源体回 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 8所示， 本发明第二实施例的辐射装置， 所述源体 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， 所述的源体连接 件 13为带有凹面的圆环形结构， 本实施例的其它结构特征与本发明的第 一实施例辐射装置的结构特征相同。
Claims
1. 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权通道， 放射源通过射束通道聚焦于旋转轴线上 的辐射焦点， 其特征在于： 所述源体和准直体的两端分别与回转环、 机架连接。
2. 根据权利要求 1 所述的放射治疗装置， 其特征在于： 所述源体的一端 固定在源体回转环上， 另一端与机架可移动连接； 所述准直体的一端 求
固定在准直体回转环上， 另一端与机架可移动连接； 源体回转环与准 直体回转环的旋转轴线重合。
3. 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。
4. 根据权利要求 2所述的放射治疗装置， 其特征在于： 所述源体和准直 体与机架的连接为滚动配合或滑动配合。
5. 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， 所述源体和准直体的一端分别固定在回转环上， 另 一端分别固定在滑环上， 所述滑环与机架可移动连接； 源体回转环与 准直体回转环的旋转轴线重合。
6. 根据权利要求 1、 2或 5所述的放射治疗装置，其特征在于： 所述的回 转环上设有齿轮， 齿轮与动力驱动机构相连接。
7. 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、 探测器、 数 据处理系统； 所述的诊断放射源安装在源体内， 探测器设在源体的回 转环上， 并与诊断放射源沿旋转轴相对， 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。
8. 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、 探测器、 数 据处理系统； 所述的诊断放射源安装在准直体内， 探测器设在准直体 的回转环上， 并与诊断放射源沿旋转轴相对， 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。
9. 根据权利要求 7或 8所述的放射治疗装置， 其特征在于： 所述诊断放 射源是圆柱形单光子成像源， 也是低活度的钴 60放射源。
10.根据权利要求 7或 8所述的放射治疗装置， 其特征在于： 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。
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