自控动态立体定向放射治疗系统技术方案

本发明专利技术是医疗设备领域中的自控动态立体定向放射治疗系统，该系统由正、逆向放射治疗计划系统（１）、三维数控治疗床（２）、实时影像自动跟踪系统（３）、机器手系统（４）、射线源（５）、剂量验证及质量保证系统（ＱＡ）（６）六大模块组成。本发明专利技术将现代放射治疗中的模拟定位、治疗计划、图像引导、精确照射、适形治疗完全集成在一起，达到了减少放疗设备、缩短治疗过程、提高治疗精度、降低治疗成本的目的。同时，采用了独自发明专利技术的自动控制可变野准直器，解决了传统加速器Ｘ刀和Ｃｙｂｅｒｋｎｉｆｅ在一次照射过程中，只能使用一种直径的圆形准直器进行数次小野照射，不能进行调强放射治疗的难题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及医疗设备领域，具体是一种自控动态立体定向放射治疗系统。
技术介绍
放射治疗是治疗肿瘤疾病最主要手段之一。目前世界上放射治疗方法和设备的主要发展方向是一，追求“三精”(精确定位、精确计划、精确治疗)治疗原则，尽量减少对健康组织或敏感组织的损伤；二，设备集成化，专业化，网络化，以降低成本；三，力求设备的功能多样性，能满足目前多种发展的放疗技术。螺旋X射线断层放疗(Tomotherapy)系统、Cyberknife立体定向放射治疗(手术)系统、肿瘤定位与治疗一体化系统(Exact Targeting)的出现正体现了这种发展趋势。螺旋X射线断层放疗系统是将病灶的实时成像与放射治疗有机地结合在一起，在一台设备上实现。成像与治疗都使用的是高能X射线，即将CT(X线断层摄影)和加速器的功能系于一身，CT随时为治疗装置服务，相当于治疗设备上配有的专用实时精确定位工具，其目的是为了更逼真地实施调强适形放疗(IMRT)，更有效地保护敏感组织的安全，为病人提供尽可能完善和尽可能经济的放射治疗。该产品的主要优点是1)精确计划配有治疗计划优化软件，比传统治疗计划系统的使用更方便；2)精确定位在对患者的肿瘤实施每个断层治疗之前，使用特殊的兆伏级CT精确验证其位置，使得医生能够及时调整计划，保证射线束流真正作用于病灶；3)精确治疗与传统放疗比较，可采用束流的螺旋传输实现复杂的调强放疗，使放射剂量完全集中于肿瘤，避免对周围健康组织的伤害；4)精确验证医生在治疗过程中验证放射剂量，根据需要调整剂量；5)系统集成将传统的加速器中的模拟机、治疗计划系统、适形块和补偿器及部分图像系统集成在一起，简化了流程，降低了治疗成本，提高了工作效率。Cyberknife立体定向放射治疗(手术)系统由美国Accuray公司与斯坦福大学共同开发，又称赛博刀。用于治疗头、颈、颈与脊椎结合部的实体肿瘤。也可用于肺、肝、前列腺、胰腺等实体肿瘤。该系统定位精确和无需支架的优势使其应用范围还可扩展到治疗其它类型肿瘤的患者。该设备的主要特点是将6MeV直线加速器置于6自由度的大型机器人手臂上，以图像导引系统取代刚性的立体定向用的框架，加速器的等中心可以随靶区的变化而同步变化，核心技术是机器人和图像导引系统。主要优点是解决了不使用头盔和定位框架，及照射时脏器生理位移运动问题。其特点表现在以下几个方面1)能够靠近和覆盖任何目标体；2)临床应用广泛，包括用其他系统无法治疗到的颅脑内或其周围的肿瘤，例如较低的背部凹处和枕骨大孔处的疾患；提高了保护敏感组织能力；能够治疗颈部脊椎处肿瘤；能够治疗较大体积的肿瘤；能够治疗不宜手术的肿瘤；有治疗全身肿瘤的可能性；3)适形剂量传输程度高；4)由于克服了刚性立体定向用框架需要重复定位的困难，可采用分次治疗选择；5)一次可同时治疗多个位置的肿瘤。目前，该机尚不能作调强技术治疗。肿瘤定位与治疗一体化系统(Exact Targeting)装置将CT和直线加速器置于同一房间，用于放射治疗时对肿瘤的精确定位使用该装置后，医生能依据肿瘤的大小、位置、肿瘤的形状以及周围组织的情况对放射治疗进行精确的调整。Exact Targeting装有一种被称为Exact Couchwith Indexed Immobilization的定位装置，Exact Couch将GE公司的HiSpeed CT扫描仪和瓦里安公司的Clinac直线加速器及Ximatron模拟机有机地连为一体，病人不需移动，只需移动治疗床面。原则上实现了放射治疗时病人的体位与治疗前成像时的体位完全一致。瓦里安的RPM门控系统可保证使患者呼吸引起的肿瘤移动产生的影响减小到最小程度。Ximatron模拟机则能提供从最简单到最复杂的IMRT治疗技术，来自模拟机的XimaVision图像和DRR(数字重建影像)被用作加速器上输入图像的基准。该系统每50ms快速调整放射束流和多叶光栅的能力使IMRT治疗达到最快最精确的程度。在治疗前和治疗期间得到的DRR和输入图像的自动匹配保证了患者IMRT计划的重复进行。PortalVisionXI系统得到的相关剂量测定图像可与由治疗计划得到的预定剂量分布进行比较。传统上放射治疗的进行都要依赖于治疗前所获得的图像，有了Exact Targeting后，肿瘤的确定、治疗计划的拟定、病人的定位、治疗情况的验证等一系列的措施就会得到更好地协调。这些工作流程会在一种更加连续、更加理想化的环境中完成。随着PET/CT技术和分子生物医学影像技术的发展，以图像引导的自适应放疗(ART)和生物适形多维放疗(BCRT)技术和方法正在进入放射治疗领域，对肿瘤放射治疗设备提出了更新、更高的要求。
技术实现思路
本专利技术的目的是为了克服现有放疗设备技术的缺陷，提供一种自控动态立体定向放射治疗系统(Robort StereotacticRadiotherapy System)，将现代放射治疗中的模拟定位、治疗计划、图像引导、精确照射、适形治疗完全集成在一起，以达到减少放疗设备、缩短治疗过程、提高治疗精度、降低治疗成本的目的。本专利技术的目的是通过下述技术方案来实现的本专利技术的自控动态立体定向放射治疗系统由正、逆向放射治疗计划系统(正、逆向TPS)(1)、三维数控治疗床(2)、实时影像自动跟踪系统(3)、机器手系统(4)、射线源(5)、剂量验证及质量保证系统(QA)(6)六大模块组成；其中，正、逆向放射治疗计划系统(正、逆向TPS)(1)分别与三维数控治疗床(2)、实时影像自动跟踪系统(3)、机器手系统(4)、射线源(5)、剂量验证及质量保证系统(QA)(6)相连，三维数控治疗床(2)与实时影像自动跟踪系统(3)相连，实时影像自动跟踪系统(3)与机器手系统(4)相连，机器手系统(4)与射线源(5)相连，射线源(5)与剂量验证及质量保证系统(QA)(6)相连。上述方案中，正、逆向放射治疗计划系统(正、逆向TPS)(1)由正向放射治疗计划和逆向放射治疗计划两大模块组成；其中，正向放射治疗计划包括用于可变野圆形(方形)准直器头部、体部和常规治疗时的软件；逆向放射治疗软件用于可变野方形准直器作调强放射治疗(IMRT)时使用；在正、逆向放射治疗计划系统(正、逆向TPS)(1)数据库中还存贮有治疗病人的有关医学影像(CT、MRI(核磁共振)、SPECT(正电子扫描)、PET/CT、US(超声)等)资料，治疗机的物理剂量学数据以及PACS会诊资料；正、逆向放射治疗计划系统(正、逆向TPS)(1)通过放疗网络系统和医生工作站、实时影像自动跟踪系统(3)、剂量验证及质量保证系统(QA)(6)相连接，随时对放疗计划进行检查、调整和验证。上述方案中，三维数控治疗床(2)由定位装置和控制系统组成；定位装置是固定病人头部和体部的专门设备，其三维位移运动精度小于0.1mm；三维数控治疗床(2)的控制系统和实时影像自动跟踪系统(3)、机器手系统(4)以及射线源(5)的控制系统互动连接，根据靶区位置和优化后的照射条件确定运动参数。上述方案中，实时影像自动跟踪系统(3)由一台低能X线(80～150Kv)发生器(7)、一套DR数字接受器或影像增强器(12)、图像采集及跟踪系统和跟踪控制系统组成；由低能X线(80～150本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自控动态立体定向放射治疗系统，其特征在于由正、逆向放射治疗计划系统（正、逆向ＴＰＳ）（１）、三维数控治疗床（２）、实时影像自动跟踪系统（３）、机器手系统（４）、射线源（５）、剂量验证及质量保证系统（ＱＡ）（６）六大模块组成；其中，正、逆向放射治疗计划系统（正、逆向ＴＰＳ）（１）分别与三维数控治疗床（２）、实时影像自动跟踪系统（３）、机器手系统（４）、射线源（５）、剂量验证及质量保证系统（ＱＡ）（６）相连，三维数控治疗床（２）与实时影像自动跟踪系统（３）相连，实时影像自动跟踪系统（３）与机器手系统（４）相连，机器手系统（４）与射线源（５）相连，射线源（５）与剂量验证及质量保证系统（ＱＡ）（６）相连。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴大可，吴兰，
申请(专利权)人：吴大可，吴大怡，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]