WO2017215659A1

WO2017215659A1 - 一种成像准直体、治疗头及治疗设备

Info

Publication number: WO2017215659A1
Application number: PCT/CN2017/088774
Authority: WO
Inventors: 李金升; 刘海峰; 闫浩
Original assignee: 深圳市奥沃医学新技术发展有限公司
Priority date: 2016-06-17
Filing date: 2017-06-16
Publication date: 2017-12-21
Also published as: CN106110516A

Abstract

本发明提供了一种成像准直体、治疗头及治疗设备，涉及医疗器械技术领域，放射源发出的治疗束经过该成像准直体后成像，能够形成对比度高的病灶图像，且降低患者接收的额外辐射。一种成像准直体，包括：挡块主体，所述挡块主体设置有至少一个空心部，所述空心部包括一个底面和一个侧面，所述挡块主体用于将放射源发出的放射束衰减为特定能量，所述空心部用于对放射源发出的放射束进行约束，以形成具有特定形状的发散束。

Description

一种成像准直体、治疗头及治疗设备

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种成像准直体、治疗头及治疗设备。

背景技术

放射治疗是通过放射源发出射线放射线，放射线射线聚焦于同一焦点靶点，使得该焦点靶点与人体病灶或其他病灶的位置对应，通过放射线射线将病灶杀死，从而实现无创治疗的治疗手段。

现有的治疗设备的核心部件如图1所示，包括治疗头11以及图像引导装置，其中，图像引导装置包括球管21和与球管21对应的第一探测器22。治疗头11发出治疗级能量的放射线，用于病灶10照射。球管21用于发出x射线，并穿过患者的病灶10被第一探测器22接收，第一探测器22根据接收的穿过人体病灶10的x射线获取病灶数据，对人体的病灶10进行成像，以进行治疗前的摆位以及治疗中的病灶追踪，以使得病灶10在靶点位置处接收特定剂量的放射束照射。

一方面，现有的治疗设备的治疗头较大，导致治疗腔室空间较小，而图像引导装置进一步压缩了治疗空间、增加了系统复杂度。另一方面，图像引导装置价格昂贵，使用多个探测器增加了设备成本。因此，一些厂商利用治疗头的治疗束进行成像，即如图2所示，治疗设备包括治疗头11以及与治疗头11对应的第二探测器12。治疗头11发出的治疗级能量的放射线穿过人体病灶10被第二探测器12接收，以对人体的病灶10成像。

这样虽然能够降低成本，但治疗头发出的治疗级能量放射束的能量较高，穿透性强，在不同物质中的强度衰减区别不大，因而直接利用治疗束所成图像的对比度较差。且在利用治疗级能量放射束进行治疗前的摆位，患者会接收大量的额外辐射剂量，有可能会引发二次肿瘤和其他的病变，不利于患者的健康。

发明内容

本发明的实施例提供一种成像准直体、治疗头及治疗设备，放射源发出的治疗束经过该成像准直体后成像，能够形成对比的高的病灶图像，且降低患者接收的额外辐射。

为达到上述目的，本发明的实施例采用如下技术方案：

第一方面，本发明实施例提供了一种成像准直体，包括挡块主体，所述挡块主体设置有至少一个空心部，所述空心部包括一个底面和一个侧面，放射源发出的射束经过所述成像准直体的空心部，形成具有特定能量和形状的发散束。

可选的，所述空心部的底面贯穿所述挡块主体。

可选的，所述空心部还包括顶面，所述侧面位于所述顶面和所述底面之间，所述顶面小于所述底面。

可选的，所述空心部的底面和/或顶面贯穿所述挡块主体。

可选的，所述空心部内设置有填料，所述填料对射线束的衰减系数小于所述挡块主体对射线束的衰减系数。

可选的，所述空心部内设置有至少两种填料，从所述空心部的中心到侧面，所述填料的平均衰减系数逐渐增大。

可选的，所述填料填充所述空心部的部分区域。

可选的，从所述空心部的中心区域到边缘区域侧面，所述填料的厚度增大。

可选的，所述挡块主体包括至少两个子挡块。

可选的，所述空心部为圆锥。

可选的，所述空心部为圆台。

可选的，所述挡块主体上还设置有至少一个准直孔。

另一方面，本发明实施例提供了一种治疗头，包括放射源以及本发明实施例提供的任一所述的成像准直体，其中，所述放射源位于所述挡块主体远离所述底面的一侧。

可选的，所述治疗头还包括滤过层，用于改变放射源发出的放射束的强度和/或光谱。

可选的，所述放射源正对所述空心部。

可选的，所述挡块主体为圆柱，在所述挡块主体上还设置有至少一个准直孔的情况下，所述准直孔和所述空心部圆周分布在所述挡块主体上；

所述挡块主体的中轴线与所述放射源错开，所述挡块主体可绕所述中轴线可旋转，以使得所述放射源发出的放射线通过所述准直孔射出或被所述挡块主体遮挡。

另一方面，本发明实施例提供了一种治疗设备，包括本发明实施例提供的任一所述的治疗头。

本发明的实施例提供了一种成像准直体、治疗头及治疗设备，本发明实施例提供的成像准直体应用于放射治疗设备，放射治疗设备的放射源发出的放射束能量较高，经过该成像准直体后，不仅能够降低放射束的能量，通过空心部还可以形成特定形状的发散束。将该发散束用于病灶的成像，由于该发散束能量较低，从而在人体的不同物质中(例如病灶和周围组织)的强度衰减区别较大，从而形成的图像对比度较大，能够形成清晰的病灶图像。且放射束的能量较低，用于成像可以减小对患者的二次伤害。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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为现有的治疗设备示意图；

图2为现有的治疗设备示意图；

图3为本发明实施例提供的一种成像准直体示意图；

图4为利用图3所示的成像准直体对放射源发出的放射束进行约束的示意图；

图5为本发明实施例提供的另一种成像准直体示意图；

图6为本发明实施例提供的另一种成像准直体示意图；

图7为本发明实施例提供的另一种成像准直体示意图；

图8为放射源发出的放射束的光斑能量分布示意图；

图9为本发明实施例提供的另一种成像准直体示意图；

图10为本发明实施例提供的另一种成像准直体示意图；

图11为图10所示的成像准直体的俯视结构示意图；

图12为包括图11所示的成像准直体的治疗头示意图。

附图标记：

1-放射源；3-成像准直体；4-填料；10-病灶；11-治疗头；12-第二探测器；21-球管；22-第一探测器；30-挡块主体；31-空心部；32-准直孔；33-中轴线；311-底面；312-侧面；313-顶面。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例提供了一种成像准直体3，如图3所示，包括挡块主体30，挡块主体30设置有至少一个空心部31，空心部31包括一个底面311和一个侧面312。挡块主体30用于将放射源发出的放射束衰减为特定能量，空心部用于对放射源发出的放射束进行约束，以形成具有特定形状的发散束。

首先，在治疗设备中，放射源可以是核素源，例如钴-60，还可以是同步辐射或中子源等。放射源的发光面尺寸较大、因此需要对放射源发出的放射束进行约束，以形成小焦点的发散束。放射源发出的能量较高，约束过程中对其进行适度滤过和衰减，可以使得发散束具有适合成像的较低的能谱。

需要说明的是，本发明实施例中，挡块主体可以是由铁、铅或钨等形成的，从而对放射源发出的放射束能量具有较强的衰减作用，且由于不同材料对放射束的能量衰减系数不同，从而可以将放射源发出的放射束衰减为特定能量。当然，根据对放射束能量的要求不同，成像准直体还可以是由其他材料形成。此外，成像准直体可以是矩形块状，也可以是圆柱状，还可以是其他不规则形状等，本发明实施例对挡块主体的形状不做具体限定。

参照图4所示，放射源1用于治疗，发出的放射束一般为高能量(能量均大于1MeV)的放射束且向四面发散，由于成像准直体3有能量衰减作用，能够减小经过成像准直体的放射束的能量。例如成像准直体由铅形成，其厚度为D，以厚度D达到10个半衰层为例，放射源1发出的放射束经过该成像准直体后，其能量衰减至0.1％以下，而放射源1发出的放射束经过空心部31时，衰减能量基本等于厚度为D-d1的成像准直体的衰减量，经过空心部的衰减量基本可以是初始能量的30％以下，例如经过空心部31后的放射束具有初始能量的20％、10％、5％或1％等为零。示例的，以d1的厚度为5个半衰层为例，则经过空心部31后的放射束具有初始能量的大约3％的能量。当然，该能量的大小与空心部的高度以及成像准直体的厚度和材质等有关，在具体实施时可以根据需要进行不同材料及厚度的选择。

此外，参照图4所示，以空心部31为圆锥为例，则放射源1发出的放射束经过空心部3后为锥形发散束。即空心部31能够进一步约束放射束的形状，从而形成具有特定形状的发散束。当然，空心部的形状还可以是圆柱、四面体等，图3、图4仅以空心部为圆锥为例进行详细说明。

将本发明实施例提供的成像准直体应用于放射治疗设备，放射治疗设备的放射源发出的放射束能量较高，经过该成像准直体后，不仅能够降低放射束的能量，通过空心部还可以形成特定形状的发散束。将该发散束用于病灶的成像，由于该发散束能量较低，从而在人体的不同物质中(例如病灶和周围组织)的强度衰减区别较大，从而形成的图像对比度较大，能够形成清晰的病灶图像。且放射束的能量较低，用于成像可以减小对患者的二次伤害。

本发明实施例中的成像准直体3还可以是如图5所示，空心部 31的底面贯穿挡块主体30。则经过空心部31的放射束的能量主要由空心部顶端到成像准直体的表面的距离(即d2)决定。则可以根据对放射束的能量大小的需求，确定空心部顶端到成像准直体的表面的距离。

本发明实施例提供的一种成像准直体3，如图6所示，空心部31还包括顶面313，侧面312位于顶面313和底面311之间，顶面313小于底面311。示例的，空心部31可以是圆台。当然，空心部也可以棱台等，本发明实施例对空心部的形状不做具体限定。参照图6所示，以空心部31为圆台为例，则放射源发出的放射束经过空心部31后可以形成锥形的放射束。其对放射源发出的放射束的衰减受圆台的高度以及成像准直体的高度以及材料等的影响，可以根据实际需要具体设计。

本发明实施例提供的一种成像准直体，空心部的底面和/或顶面贯穿挡块主体。则经过空心部的放射束能量不会有较大的衰减，基本等于放射源发出的放射束的能量，空心部仅用于约束放射束的形状，可以适用于需要能量较大的情况或放射源发出的放射束较小的情况。

本发明实施例提供的一种成像准直体3，如图7所示，空心部31内设置有填料4，填料4对射线束的衰减系数小于挡块主体30对射线束的衰减系数。

相对于空心部无填的情况，在空心部填充有填料，能够进一步减小经过空心部的放射束的能量。且填料4对射线束的衰减系数小于挡块主体30对射线束的衰减系数，可以进一步保证经过空心部31的放射束的能量不至于太小。当然，填料对放射束的衰减系数跟填料的材质有关，在实际使用过程中可以根据对放射束的能量需求，选择不同的填料进行填充。

根据填料的材料的不同，原始光束与填料发生康普顿散射还可以进一步改变放射束的光谱。

进一步的，空心部内设置有至少两种填料，例如，使得从空心部的中心到侧面，填料的平均衰减系数逐渐增大，形成光野对应的从中心到侧面强度逐渐减小的效果，对病人的成像剂量降低的同时还增强了所得投影的图像质量。

本发明实施例提供的一种成像准直体3，如图9所示，填料4填充空心部31的部分区域。且进一步的，为了使得放射束的光斑在中心区域的能量较大，其他区域的能量较小，还是可以从空心部的中心区域到边缘区域侧面，填料的厚度增大。

或者，如图9所示，填料4填充空心部31的两侧，从而形成光野对应的从中心到侧面强度逐渐减小的效果，对病人的成像剂量降低的同时还增强了所得投影的图像质量。

当然，为了实现放射束的光斑在中心区域的能量较大，其他区域的能量较小，还可以有其他多种方式，本发明实施例不一一举例说明。

本发明实施例提供的一种成像准直体，挡块主体包括至少两个子挡块。即成像准直体由多个子挡块组成，从而可以更加方便的在空心部中填充填料等。

本发明实施例提供了一种成像准直体3，如图10、图11所示，挡块主体30上还设置有至少一个准直孔32。如图11所示，在挡块主体30上设置有多个准直孔32的情况下，多个准直孔32的孔径大小可以不同，从而可以调节放射束的大小和能量，适用于不同的放射治疗。

一般的，准直孔如图10所示，均为通孔，其用于对放射源发出的放射束进行束形和对焦。例如，多个准直孔圆周阵列形成一个准直孔组，经过同一准直孔组的多个准直孔的放射束聚焦于一点。

本发明实施例对准直孔的大小和排布不做具体限定，仅以附图所示的为例进行说明。

此外，本发明实施例提供的成像准直体，还可以是包括多个空心部，多个空心部的大小可以不同，从而相同放射束通过不同空心部后的射束能量不同，可以针对不同体型或年龄的患者选择不同的空心部进行成像。当然，多个空心部内的填料也可以不同，以进一步调整放射束通过空心部后的射束能量。

本发明实施例提供了一种治疗头，参照图4所示，包括放射源1以及如本发明实施例提供的任一成像准直体3，其中，放射源1位于挡块主体30远离底面的一侧。当然，治疗头还包括其他部件，例如包括开关体、载源体等，由于其与本发明的发明点无关，在此不对其做具体的说明。

具体的，放射源在治疗头中用于治疗，其发出治疗级能量的放射线，一般的射束能量均大于1MeV，本发明实施例中，通过成像准直体，可以将放射束发出的放射束的能量降低为初始能量的30％以下。从而可以形成清晰的病灶图像。且放射束的能量较低，用于成像可以减小对患者的二次伤害。

进一步的，治疗头还包括滤过层，用于改变放射源发出的放射束的强度和/或光谱。具体的，滤过层可以位于放射源和成像准直体之间，或者位于成像准直体远离放射源的一侧。滤过层可以用于改变放射束的能量，或者用于改变放射束的光谱，还可以是同时改变放射束的能量和光谱。示例的，滤过层可以是由铝、铜、碳等形成，放射束经过滤过层滤过后的能够改善光谱在光子能量直方图，进一步提高成像的对比度。

本发明实施例提供的一种治疗头，参照4所示，放射源1正对空心部31。

本发明实施例提供的一种治疗头，在空心部的顶面贯穿挡块主体的情况下，放射源和成像准直体之间还包括从属挡块。该从属挡块用于减小放射源发出的放射束的能量。当然，从属挡块也可以是位于成像准直体远离放射源的另一侧，本发明实施例对其不做具体限定。

本发明实施例提供的一种治疗头，如图12所示，挡块主体30为圆柱，在挡块主体30上还设置有至少一个准直孔32的情况下，准直孔32和空心部31圆周分布在挡块主体上。参照图12所示，挡块主体30的中轴线33与放射源1错开，挡块主体30绕中轴线33可旋转，以使得放射源1发出的放射线通过准直孔32射出或被挡块主体30遮挡。

示例的，参照图11、图12所示，将成像准直体逆时针旋转90°，则放射源1将与空心部31正对，此时，经过该成像准直体3的放射束的能量较低，可用于治疗前的摆位或治疗中的病灶追踪。再将该成像准直体旋转90°，则放射源1发出的放射束被成像准直体3衰减为零，即实现关源。

本发明实施例提供了一种治疗设备，包括本发明实施例提供的治疗头。

示例的，该治疗设备还包括环形滚筒，环形滚筒具有一个中心开口，治疗床可在该中心开口移动。治疗头安装在环形滚筒上，环形滚筒可旋转，从而带动治疗头绕滚筒的中心线旋转。当然，该治疗设备还可以是包括多个治疗头，治疗头可以聚焦头，也可以是适形头。放射源可以是核素源，例如钴-60，还可以是同步辐射或中子源等，本发明实施例对放射源不做具体限定。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims

一种成像准直体，其特征在于，包括：挡块主体，所述挡块主体设置有至少一个空心部，所述空心部包括一个底面和一个侧面，所述挡块主体用于将放射源发出的放射束衰减为特定能量，所述空心部用于对放射源发出的放射束进行约束，以形成具有特定形状的发散束。
根据权利要求1所述的成像准直体，其特征在于，所述空心部的底面贯穿所述挡块主体。
根据权利要求1所述的成像准直体，其特征在于，所述空心部还包括顶面，所述侧面位于所述顶面和所述底面之间，所述顶面小于所述底面。
根据权利要求3所述的成像准直体，其特征在于，所述空心部的底面和/或顶面贯穿所述挡块主体。
根据权利要求1所述的成像准直体，其特征在于，所述空心部内设置有填料，所述填料对射线束的衰减系数小于所述挡块主体对射线束的衰减系数。
根据权利要求5所述的成像准直体，其特征在于，所述空心部内设置有至少两种填料，从所述空心部的中心到侧面，所述填料的平均衰减系数逐渐增大。
根据权利要求5所述的成像准直体，其特征在于，所述填料填充所述空心部的部分区域。
根据权利要求6所述的成像准直体，其特征在于，从所述空心部的中心区域到边缘区域侧面，所述填料的厚度增大。
根据权利要求1所述的成像准直体，其特征在于，所述挡块主体包括至少两个子挡块。
根据权利要求1所述的成像准直体，其特征在于，所述空心部为圆锥。
根据权利要求3所述的成像准直体，其特征在于，所述空心部为圆台。
根据权利要求1-11任一项所述的成像准直体，其特征在于，所述挡块主体上还设置有至少一个准直孔。
一种治疗头，其特征在于，包括放射源以及如权利要求1-12任一项所述的成像准直体，其中，所述放射源位于所述挡块主体远离所述底面的一侧。
根据权利要求13所述的治疗头，其特征在于，所述治疗头还包括滤过层，用于改变放射源发出的放射束的强度和/或光谱。
根据权利要求13所述的治疗头，其特征在于，所述放射源正对所述空心部。
根据权利要求13所述的治疗头，其特征在于，所述挡块主体为圆柱，在所述挡块主体上还设置有至少一个准直孔的情况下，所述准直孔和所述空心部圆周分布在所述挡块主体上；

所述挡块主体的中轴线与所述放射源错开，所述挡块主体绕所述中轴线可旋转，以使得所述放射源发出的放射线通过所述准直孔射出或被所述挡块主体遮挡。
一种治疗设备，其特征在于，包括权利要求13-16任一项所述的治疗头。