一种基于四维单源γ刀的智能投照系统技术方案

本发明专利技术提供一种基于四维单源γ刀的智能投照系统，包括放射治疗计划系统、智能追踪系统、自动协同治疗床、机器人系统、放射源、人机交互系统和集成控制系统，自动协同治疗床、机器人系统、智能追踪系统、放射源、人机交互系统均与集成控制系统相连；机器人系统对绑缚于自动协同治疗床上的患者进行焦点跟踪聚焦照射，本发明专利技术中通过γ源棒和准直器系统使γ源棒发出的射线治疗束非等中心适形调强、数字即时焦点跟踪激光聚焦的四维放射治疗计划投照，使得焦点获得数倍于其周围组织器官的辐射剂量而靶外剂量断崖式下降，焦点组织吸收剂量精准、剂量分布均匀，焦点组织细胞产生辐射生物效应而坏死，产生类似外科手术切除的放射治疗效果。

【技术实现步骤摘要】
一种基于四维单源γ刀的智能投照系统
本专利技术属于放射治疗设备
，具体涉及一种基于四维单源γ刀的智能投照系统。
技术介绍
放射疗法是治疗癌症的主要疗法之一。现有放射治疗设备的最大问题是智能化程度低，一次治愈率低，一次更不能同时治愈原发癌和多个转移癌，焦皮剂量比小、严重不良反应和并发症多。现在用于临床的放射治疗设备:如医用电子直线加速器、质子重离子加速器、后装治疗机、X射线治疗机、60Co治疗机、60Co源立体定向治疗机（γ刀）等，上述设备的核心部件均为投照系统，而现有投照系统在使用时所存在的共同缺陷是：1.大照射野、单一平面内顺时针/逆时针旋转照射野、沿身体纵轴螺旋照射野；2.焦皮剂量比小，周围器官组织剂量高受损伤严重，全身副作用严重、严重并发症多；3.智能化程度低操作繁琐，并且其适用范围和治疗的精准度都有一定的缺陷，影响普及使用；4.价格都非常昂贵，也非常影响普及使用；5.γ射线外照射治疗的半影大，靶外损伤严重，严重并发症多发；故而研发一种对靶外灵敏细胞组织器官无损伤的智能投照系统是十分有必要的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于四维单源γ刀的智能投照系统，该智能投照系统通过设置在机器人系统自由端的γ源棒和准直器系统使γ源棒发出的射线治疗束非等中心适形调强、数字即时焦点跟踪激光聚焦的四维放射治疗计划投照，使得焦点获得数倍于其周围组织器官的辐射剂量而靶外剂量断崖式下降，焦点组织细胞产生辐射生物效应而坏死，产生类似外科手术切除的放射治疗效果。为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种基于四维单源γ刀的智能投照系统，包括放射治疗计划系统、智能追踪系统、自动协同治疗床、机器人系统、放射源、人机交互系统和集成控制系统，其中，放射治疗计划系统通过网络分别与自动协同治疗床、智能追踪系统、机器人系统、放射源、人机交互系统和集成控制系统相连，机器人系统与放射源相连，自动协同治疗床、机器人系统、智能追踪系统、放射源、人机交互系统均与集成控制系统相连；机器人系统设置在自动协同治疗床的一侧；放射源包括γ源棒和准直器系统，该准直器系统包括初级准直器、源闸次级准直器和光栅准直器，所述初级准直器的底部开设有安装槽Ⅰ，源闸次级准直器的顶部安装在安装槽Ⅰ内，源闸次级准直器的底部开设有安装槽Ⅱ，光栅准直器的顶部安装在安装槽Ⅱ内。进一步的，所述智能追踪系统为放置在体表皮肤上的位置传感器，位置传感器直接与集成控制系统相连。进一步的，所述机器人系统为三维五轴智能机器人臂，该三维五轴智能机器人臂设置在自动协同治疗床的前端，放射源安装在该三维五轴智能机器人臂的自由端。进一步的，所述初级准直器包括源罐屏蔽外壳，源罐屏蔽外壳内沿中心轴线方向开设有用于放置γ源棒的γ源腔和用于放置光纤锥柱透镜的源罐开孔光纤锥腔，所述源闸次级准直器包括源闸屏蔽外壳，源闸屏蔽外壳内沿中心轴线方向开设有用于放置凸柱透镜的源闸开孔透镜腔，所述光栅准直器包括光栅屏蔽外壳和安装组架，所述源罐开孔光纤锥腔通过源闸开孔透镜腔与光栅准直器的内腔相连通。进一步的，所述源罐屏蔽外壳的顶部沿周向设置有若干个用于安装该初级准直器的安装孔；源罐屏蔽外壳的外表面可以为凸凹散热结构并可设置散热风扇。进一步的，所述源闸屏蔽外壳的顶部设置有与安装槽Ⅰ相匹配的环形凸起Ⅰ，该环形凸起Ⅰ与源闸屏蔽外壳一体设置，所述源闸屏蔽外壳的顶端沿中心轴线方向设置有梯台并在梯台处卡设有用于安装凸柱透镜的螺丝盖圈，凸柱透镜与螺丝盖圈连接，螺丝盖圈的顶端设置有弹簧圈，弹簧圈与光纤维柱透镜的底端紧密接触。进一步的，所述初级准直器、源闸次级准直器和适形光栅准直器从上到下依次设置且三者均安装在安装架上。进一步的，所述源闸屏蔽外壳的内部沿水平方向设置有闸芯腔并在闸芯腔内滑动设置有闸芯块，所述闸芯腔与源罐开孔光纤维腔相连通，所述闸芯块上沿竖直方向开设有通孔Ⅰ。进一步的，所述通孔Ⅰ的直径与光纤维柱透镜的直径相同。进一步的，所述闸芯块的一端侧壁上固设有至少一根闸芯滑杆，闸芯块的另一端侧壁上固设有闸芯主传杆，所述闸芯滑杆和闸芯主传杆的自由端均贯穿源闸屏蔽外壳，其中，闸芯主传杆的自由端贯穿源闸屏蔽外壳后与闸芯驱动机构相连且闸芯主传杆的自由端在端部位置处设置有机械闭闸器。进一步的，所述机械闭闸器包括焊接在闸芯主传杆的自由端上的限位板Ⅰ、套设在闸芯主传杆外侧的复位弹簧以及焊接在安装架上的限位板Ⅱ，复位弹簧的两端分别与限位板Ⅰ和限位板Ⅱ相连，限位板Ⅱ上开设有用于闸芯主传杆穿过的通孔Ⅱ。进一步的，所述闸芯驱动机构包括闸芯伺服电机和与闸芯伺服电机通过皮带相连的驱动轮，闸芯主传杆的自由端上设置有与驱动轮相啮合的齿带Ⅰ，也可采用传力杆撬拨主传动杆。进一步的，所述光栅准直器的内腔中从上到下依次设置有四组自主光栅，每一组自主光栅均包括两块平行设置的光栅板。进一步的，所述的四组自主光栅分别为0°方向自主光栅、90°方向自主光栅、135°方向自主光栅和45°方向自主光栅，每一块光栅板均呈柱型且每一块光栅版的顶端均设置有用于驱动该光栅板的光栅驱动机构，其中，0°方向自主光栅中的任意一块光栅板的中心轴线与水平坐标系y轴方向平行，90°方向自主光栅中的任意一块光栅板的中心轴线与水平坐标系x轴方向平行，135°方向自主光栅中的任意一块光栅板的中心轴线与水平坐标系x轴的夹角为135°，45°方向自主光栅中的任意一块光栅板的中心轴线与水平坐标系x轴的夹角为45°。进一步的，所述安装槽Ⅰ呈环形，安装槽Ⅰ位于源罐屏蔽外壳的底部中心位置处。进一步的，所述光栅屏蔽外壳的顶部设置有与安装槽Ⅱ相匹配的环形凸起Ⅱ，环形凸起Ⅱ与光栅屏蔽外壳一体设置。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：本专利技术中的智能投照系统通过设置在机器人系统自由端的γ源棒和准直器系统使γ源棒发出的射线治疗束非等中心适形调强、数字即时焦点跟踪激光聚焦的四维放射治疗计划投照，使得焦点获得数倍于其周围组织器官的辐射剂量而靶外剂量断崖式下降，半影小，焦点剂量准确、剂量分布均匀，焦点组织细胞产生辐射生物效应而坏死，产生类似外科手术切除的放射治疗效果，具体来说，本专利技术的有益效果还包括以下几点：1.只使用一个γ源，即可实现放射外科治疗的智能系统，适形调强、数字即时焦点跟踪，安全性得到提高；2.适用于全身任何部位的、任何靶点的治疗，不论是静态的靶，还是随呼吸或心跳运动的靶，都适用四维单源γ刀的非等中心适形调强即时跟踪聚焦照射；3.无框架钢钉固定、无须植入金标，四维单源γ刀是使用由位置传感器组成的智能追踪系统，不再需要安装笨重的固定钉架，减轻了患者的痛苦，也消除了安装固定钉架时可能发生的失误；4.治疗周期短，多数病例一次治愈，四维单源γ刀放射外科治疗系统仅需1-5次就可完成治疗，原因是四维单源γ刀的是全方向聚焦照射、各向不同剂量率照射、各向不同剂量照射、更加精准聚焦照射剂量和更加均匀靶剂量分布、各向适形即时精准聚焦照射，焦点剂量更集中，焦皮剂量比大，疗效更显著，可以一次多靶照射，自动移靶对焦，一次治疗原发癌和多处转移癌；5.γ射线治疗束数字焦点跟踪即时、精准，准直器即时、适形精准，半影小，无靶外组织器官、敏感细胞损伤，无并发症；6.智能追踪系统的焦点跟踪是连续的、微米级高精度的、无痛无害的。高性能组合式MEMS位置传本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于四维单源γ刀的智能投照系统，其特征在于：包括放射治疗计划系统（11）、智能追踪系统（12）、自动协同治疗床（13）、机器人系统（14）、放射源（15）、人机交互系统（16）和集成控制系统（17），其中，放射治疗计划系统（11）通过网络分别与自动协同治疗床（13）、智能追踪系统（12）、机器人系统（14）、放射源（15）、人机交互系统（16）和集成控制系统（17）相连，机器人系统（14）与放射源（15）相连，自动协同治疗床（13）、机器人系统（14）、智能追踪系统（12）、放射源（15）、人机交互系统（16）均与集成控制系统（17）相连；机器人系统（14）设置在自动协同治疗床（13）的一侧；放射源（15）包括γ源棒（102）和准直器系统（18），该准直器系统（18）包括初级准直器（1）、源闸次级准直器（2）和光栅准直器（3），所述初级准直器（1）的底部开设有安装槽Ⅰ（4），源闸次级准直器（2）的顶部安装在安装槽Ⅰ（4）内，源闸次级准直器（2）的底部开设有安装槽Ⅱ（5），光栅准直器（3）的顶部安装在安装槽Ⅱ（5）内。

【技术特征摘要】
1.一种基于四维单源γ刀的智能投照系统，其特征在于：包括放射治疗计划系统（11）、智能追踪系统（12）、自动协同治疗床（13）、机器人系统（14）、放射源（15）、人机交互系统（16）和集成控制系统（17），其中，放射治疗计划系统（11）通过网络分别与自动协同治疗床（13）、智能追踪系统（12）、机器人系统（14）、放射源（15）、人机交互系统（16）和集成控制系统（17）相连，机器人系统（14）与放射源（15）相连，自动协同治疗床（13）、机器人系统（14）、智能追踪系统（12）、放射源（15）、人机交互系统（16）均与集成控制系统（17）相连；机器人系统（14）设置在自动协同治疗床（13）的一侧；放射源（15）包括γ源棒（102）和准直器系统（18），该准直器系统（18）包括初级准直器（1）、源闸次级准直器（2）和光栅准直器（3），所述初级准直器（1）的底部开设有安装槽Ⅰ（4），源闸次级准直器（2）的顶部安装在安装槽Ⅰ（4）内，源闸次级准直器（2）的底部开设有安装槽Ⅱ（5），光栅准直器（3）的顶部安装在安装槽Ⅱ（5）内。2.根据权利要求1所述的一种基于四维单源γ刀的智能投照系统，其特征在于：所述智能追踪系统（12）为放置在体表皮肤上的位置传感器（19），位置传感器（19）直接与集成控制系统（17）相连。3.根据权利要求1所述的一种基于四维单源γ刀的智能投照系统，其特征在于：所述机器人系统（14）为三维五轴智能机器人臂，该三维五轴智能机器人臂的一端安装在自动协同治疗床（13）的前端，放射源（15）安装在该三维五轴智能机器人臂的自由端。4.根据权利要求1所述的一种基于四维单源γ刀的智能投照系统，其特征在于：所述初级准直器（1）包括源罐屏蔽外壳（101），源罐屏蔽外壳（101）内沿中心轴线方向开设有用于放置γ源棒（102）的γ源腔（103）和用于放置光纤锥柱透镜（104）的源罐开孔光纤锥腔（105），所述源闸次级准直器（2）包括源闸屏蔽外壳（201），源闸屏蔽外壳（201）内沿中心轴线方向开设有用于放置凸柱透镜（202）的源闸开孔透镜腔（203），所述光栅准直器（3）包括光栅屏蔽外壳（301），所述源罐开孔光纤锥腔（105）通过源闸开孔透镜腔（203）与光栅准直器（3）的内腔相连通。5.根据权利要求4所述的一种基于四维单源γ刀的智能投照系统，其特征在于：所述源罐屏蔽外壳（101）的顶部沿周向设置有若干个用于安装该初级准直器（1）的安装孔（106）。6.根据权利要求4所述的一种基于四维单源γ刀的智能投照系统，其特征在于：所述源闸屏蔽外壳（201）的顶部设置有与安装槽Ⅰ（4）相匹配的环形凸起Ⅰ（204），该环形凸起Ⅰ（204）与源闸屏蔽外壳（201）一体设置，所述源闸屏蔽外壳（201）的顶端沿中心轴线方向设置有梯台并在梯台处卡设有用于安装凸柱透镜（202）的螺丝盖圈（205），凸柱透镜（202）与螺丝盖圈（205）螺纹连接，螺丝盖圈（205）的顶端设置有弹簧圈（206），弹簧圈（206）与光纤锥柱透镜（104）的底端紧密接触。7.根据权利要求1所述的一种基于四维单源γ刀的智能投照系统，其特征在于：所述初级准直器（1）、源闸次级准直器（2）和光栅准直器（3）从上到下依次设置且三者均安装在安装架（6）上。8.根据权利要求6所述的一种基...

【专利技术属性】
技术研发人员：王全锋，黄香菊，
申请(专利权)人：王全锋，
类型：发明
国别省市：河南,41