MRI影像引导精确放射治疗系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种MRI影像引导精确放射治疗系统，包括环形机架、多自由度机械臂、治疗头和磁共振影像系统；其中，环形机架包括内环和外环；多自由度机械臂的固定端固定在内环的顶部内侧，多自由度机械臂的自由端设置有治疗头；外环的底部设置有旋转轴，旋转轴设置在基座上；内环可在外环内绕环形机架的中心旋转，并且，环形机架可整体绕旋转轴旋转；磁共振影像系统呈环形布置，磁共振影像系统与外环固定；在环形机架的内环发生自转时，磁共振影像系统不发生旋转；当环形机架整体绕旋转轴旋转时，磁共振影像系统与环形机架一并旋转。上述磁共振影像引导精确放射治疗系统，用于在4π入射空间中MRI影像引导下实施常规放疗和精确放射治疗。

MRI guided precise radiotherapy system

【技术实现步骤摘要】
MRI影像引导精确放射治疗系统
本技术涉及一种肿瘤精确放射治疗系统，尤其涉及磁共振(MRI)影像引导精确放射治疗系统，属于医疗仪器

技术介绍
MRI(MagneticResonanceImaging，磁共振成像)具有非常好的软组织对比度，可以提供高质量的肿瘤软组织影像且无电离辐射风险，因此在放射治疗中具有明显的优势。MRI可以直接对靶区成像，而无需植入不透辐射的标记。MRI是一种非电离模式，这就意味着每次治疗都可以执行实时成像而不会给正常组织增加额外的剂量。某些器官如肝、乳腺和颅内，实质内肿瘤或肿瘤术后瘤床在其他影像中很难显示清楚，但在MRI影像中可能显示较好。因此，如果能够有效地将MRI整合到放疗过程中，将开创一个影像引导的新局面。Dempsey等(2005)、Fallone等(2007)、Lagendijk等(2008)将放射诊断用的MRI设备直接安装到放疗设备的对面，先利用MRI成像进行引导摆位，然后退出MRI再进行放射治疗。2012年，美国ViewRay公司研发的MRI影像引导的放疗系统ViewRay获得美国FDA510(K)认证，2016年8月，完成CFDA产品注册。2017年，在维也纳举办的第36界Estro大会上，瑞典Elekta公布MRI影像引导的放疗系统UNITY。目前，全球MRI引导的放疗设备已装机7台，待安装的约20台。MRI影像引导是放疗发展的趋势，是现有X线、超声影像引导的重要补充。现有技术中，将MRI设备直接装到加速器放疗室，治疗前MRI成像引导摆位，然后退到原来位置，治疗中无法影像检测。同时，这种布置占用房间空间较大，坐标系也不统一，容易引入更多的误差。美国ViewRay公司研发的MRI影像引导的放疗系统，是将钴-60、加速器固定安装到环形机架上，只能绕环运动，同时基座也无法旋转，无法实现立体定向运动和非共面照射，功能单一。瑞典Elekta的UNITY放疗系统，治疗头固定在环形机架上，照射只能围绕患者进行共面照射，灵活性差。同时该系统只配备了多叶准直器，无法有效开展立体定向放射治疗。肿瘤是全身性的，因此入射空间越大越好。由于肺、肝脏、胰腺等部位肿瘤受呼吸运动影响，治疗头需要灵活运动来追踪肿瘤。头部、神经系统肿瘤，需要利用圆形准直器开展立体定向放疗系统，因此要求治疗头的准直器可换。这几种设备均不具备这个功能。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题在于提供一种用于肿瘤精确放射治疗的MRI影像引导精确放射治疗系统。为了实现上述技术目的，本技术采用下述技术方案：一种MRI影像引导精确放射治疗系统，包括环形机架、多自由度机械臂和治疗头，还包括连接在所述环形机架一侧的磁共振影像系统；其中，所述环形机架包括内环和外环；所述多自由度机械臂的固定端固定在所述内环的顶部内侧，所述多自由度机械臂的自由端设置有治疗头；所述外环的底部设置有旋转轴，所述旋转轴设置在基座上；所述内环可在所述外环内绕所述环形机架的中心旋转，并且，所述环形机架可整体绕所述旋转轴旋转；所述磁共振影像系统呈环形布置，所述磁共振影像系统与所述外环固定；在所述环形机架的内环发生自转时，所述磁共振影像系统不发生旋转；当所述环形机架整体绕所述旋转轴旋转时，所述磁共振影像系统与所述环形机架一并旋转。其中较优地，所述磁共振影像系统通过连接环与所述外环的侧面固定。其中较优地，环形机架还包括均匀设置在所述内环和所述外环之间的多个滚珠。其中较优地，还包括光学追踪系统，所述光学追踪系统用于获取体表标记的运动信息，建立体表运动模型。其中较优地，所述光学追踪系统包括红外光学相机或激光扫描相机。其中较优地，所述多自由度机械臂具有3到6自由度。其中较优地，所述治疗头是钴-60治疗头或是产生高能X射线、高能电子线、质子、重离子的加速器。其中较优地，还包括多自由度机器人治疗床。其中较优地，所述多自由度机器人治疗床具有三个平移和三个旋转的自由度。其中较优地，在所述治疗头和所述多自由度机器人治疗床上安装有用于避碰的激光雷达。本技术所提供的MRI影像引导精确放射治疗系统，把磁共振影像系统、环形机架、多自由度机械臂和治疗头整合到一个系统中，用于在4π入射空间中实施MRI影像引导下的常规放疗和立体定向放疗等精确放射治疗。环形机架中的内环可以绕中心自转，并且环形机架整体可以绕旋转轴公转，具有两个自由度。多自由度机械臂与整个环形机架相连构成组合运动机构，多自由度机械臂有多个关节，可以很灵活和精准的到达指定位置。MRI具有3维容积成像和2维平面成像功能，在治疗过程中能够连续成像和监测肿瘤的动度，为精确放射治疗提供影像引导。这种治疗系统，将MRI影像系统与环形机架构成一个整体，不仅占用空间小，而且，成像系统和治疗设备都设置在同一个坐标系中，可以有效避免两个独立设备使用时造成的系统误差，更突出的优势是可以实现治疗中的实时和监测成像。附图说明图1是MRI影像引导精确放射治疗系统的结构示意图；图2是四维影像的生成过程流程图；图3是四维精确放疗过程的原理性示意图。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本技术的
技术实现思路
做进一步地详细说明。本技术所提供的磁共振(MRI)影像引导精确放射治疗系统，用于在MRI影像引导下，在4π入射空间中实施肿瘤的图像引导调强放射治疗、容积调强放射治疗、立体定向放射治疗、4D放射治疗、自适应放射治疗等精确放射治疗。MRI影像系统具有3维容积成像和2维平面成像功能，可以引导摆位，在治疗过程中能够连续成像和监测肿瘤的动度，为精确放射治疗提供影像引导。如图1所示，本技术所提供的MRI影像引导精确放射治疗系统包括环形机架、设置在环形机架上的多自由度机械臂1、治疗头2和设置在环形机架一侧的磁共振影像系统3；磁共振影像系统3呈环形布置，磁共振影像系统3与环形机架的外环5连接，并且，磁共振影像系统3和外环5组成两个连接在一起的环。该MRI影像引导精确放射治疗系统还包括多自由度机器人治疗床12和光学追踪系统11。其中，环形机架5设置在多自由度机器人治疗床12的床头位置，光学追踪系统11设置在多自由度机器人治疗床12的床尾位置。环形机架具有双重功能，一是内置磁共振成像系统3，实现MRI成像；二是作为一个可以自转和公转运动的治疗机架，携带治疗头2实现4π入射空间中的运动。具体来说，环形机架包括前后两部分，其中，前半部分包括由内环15、外环5和滚珠6组成的轴承结构，用于承载多自由度机械臂1和治疗头2；后半部分用于承载磁共振成像系统3；磁共振成像系统3和外环5通过连接环7实现连接。如图1所示，环形机架包括竖直设置的内环15、外环5和均匀设置在内环15和外环5之间的多个滚珠4，内环15、多个滚珠4和外环5整体构成一个类似于轴承的结构。内环15可以在外环5内部绕环形机架的中心轴发生±180°旋转，实现自转。内环15具有超出外环5的部分，并且，在内环15超出外环5的部分的外圆周表面设置有一圈外齿6，在环形机架的外部设置有电机8和驱动齿轮，驱动齿轮设置在电机8的驱动轴上，并与设置在内环15外圆周表面的外齿6啮合，从而驱动内环15发生旋转。电机8可以通过电机支架与外环5机械连接。环形机架通过竖直设置的旋转轴9与基座10连接，旋转轴9设置在外本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种MRI影像引导精确放射治疗系统，其特征在于包括环形机架、多自由度机械臂和治疗头，还包括连接在所述环形机架一侧的磁共振影像系统；其中，所述环形机架包括内环和外环；所述多自由度机械臂的固定端固定在所述内环的顶部内侧，所述多自由度机械臂的自由端设置有治疗头；所述外环的底部设置有旋转轴，所述旋转轴设置在基座上；所述内环可在所述外环内绕所述环形机架的中心旋转，并且，所述环形机架可整体绕所述旋转轴旋转；所述磁共振影像系统呈环形布置，所述磁共振影像系统与所述外环固定；在所述环形机架的内环发生自转时，所述磁共振影像系统不发生旋转；当所述环形机架整体绕所述旋转轴旋转时，所述磁共振影像系统与所述环形机架一并旋转。

【技术特征摘要】
1.一种MRI影像引导精确放射治疗系统，其特征在于包括环形机架、多自由度机械臂和治疗头，还包括连接在所述环形机架一侧的磁共振影像系统；其中，所述环形机架包括内环和外环；所述多自由度机械臂的固定端固定在所述内环的顶部内侧，所述多自由度机械臂的自由端设置有治疗头；所述外环的底部设置有旋转轴，所述旋转轴设置在基座上；所述内环可在所述外环内绕所述环形机架的中心旋转，并且，所述环形机架可整体绕所述旋转轴旋转；所述磁共振影像系统呈环形布置，所述磁共振影像系统与所述外环固定；在所述环形机架的内环发生自转时，所述磁共振影像系统不发生旋转；当所述环形机架整体绕所述旋转轴旋转时，所述磁共振影像系统与所述环形机架一并旋转。2.如权利要求1所述的MRI影像引导精确放射治疗系统，其特征在于所述磁共振影像系统通过连接环与所述外环的侧面固定。3.如权利要求1所述的MRI影像引导精确放射治疗系统，其特征在于还包括光学追踪系统，所述光学追踪系统用于获取体表标记的运动信息，...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐慧军，段学章，
申请(专利权)人：中国人民解放军第三零二医院，
类型：新型
国别省市：北京,11