一种应用CBCT重建的放射治疗装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开了提供了一种应用CBCT重建的放射治疗装置，本实用新型专利技术的直线加速器系统包含一套MV级影像子系统和一套KV级影像子系统，其中MV级影像子系统固定在直线加速器大机架上，KV级影像子系统固定在独立滑环上。独立滑环与大机架之间既可以随动，也可以各自独立旋转。由于固定在独立滑环上的KV级影像子系统可独立旋转而无需跟随大机架旋转，因此旋转的整体重量减少，大大提高了KV级影像子系统旋转速度以及运动指令的实时响应性。此外，独立滑环还可与大机架进行复合旋转运动，减少CBCT算法所需的影像采集时间，进而减少放疗患者摆位验证时间。

A radiotherapy device with CBCT reconstruction

The utility model discloses a radiotherapy device reconstructed by CBCT. The linear accelerator system of the utility model comprises a set of mv level image subsystem and a set of kV level image subsystem, wherein the mv level image subsystem is fixed on the large frame of the linear accelerator, and the kV level image subsystem is fixed on the independent slip ring. The independent slip ring and the large frame can either follow-up or rotate independently. Because the kV level image subsystem fixed on the independent slip ring can rotate independently without following the large frame, the overall weight of rotation is reduced, which greatly improves the rotation speed of kV level image subsystem and the real-time response of motion instructions. In addition, the independent slip ring can also rotate with the large frame to reduce the image acquisition time required by CBCT algorithm, thus reducing the positioning verification time of radiotherapy patients.

【技术实现步骤摘要】
一种应用CBCT重建的放射治疗装置
本技术涉及加速器治疗装置，具体涉及一种应用CBCT重建的放射治疗装置。
技术介绍
在进行放射治疗前或放射治疗中，医护人员往往需要对患者进行摆位验证，确保患者在治疗床上的摆位与扫描用于制定治疗计划的电子计算机断层扫描(ComputedTomography，CT)影像时的摆位一致，使靶区尽可能吸收计划剂量，并尽可能保护正常组织，即保证精确治疗的实施。为满足物理师和技师在放疗患者临床摆位验证方面的需求，可采用锥形束电子计算机断层扫描(ConeBeamComputedTomography，CBCT)技术获取治疗室内患者的三维容积影像，然后与计划CT影像进行三维配准确定患者摆位偏差，至此医护人员可根据该摆位偏差修正患者的摆位。依据射线能级的不同，CBCT技术可分为千伏级CBCT(KiloVolt-ConeBeamComputedTomography，KVCBCT)和兆伏级CBCT(MegaVolt-ConeBeamComputedTomography，MVCBCT)，其中美国瓦里安公司和瑞典医科达公司采用KVCBCT技术，而德国西门子公司则采用MVCBCT。在机械与电气方面，MVCBCT的X射线出束源直接采用直线加速器的治疗源，影像采集板平面垂直于X射线束轴线；KVCBCT技术的实现需要在传统兆伏级直线加速器系统上额外增加一个板载影像系统(On-BoardImager，OBI)，该系统由分别安装在两个独立机械臂上的千伏级X射线源和千伏级影像探测器组成，两个机械臂与直线加速器的射线束的中心轴相垂直。根据国际电工委员会(InternationalElectrotechnicalCommission，IEC)的规定，直线加速器大机架的旋转速度最快不能超过每圈一分钟。由于现有CBCT的影像采集系统均固定在大机架上，导致IEC的规定直接限定了KVCBCT与MVCBCT的最短影像采集时间，例如要求影像采集角度范围不低于180°的CBCT全扫描(Full-Scan)模式至少需要三十秒的时间用于采集影像，而要求影像采集角度范围不低于360°的CBCT半扫描(Half-Scan)模式至少需要一分钟的时间用于采集影像。X射线穿透人体时，根据能量的不同，X射线与物质的主要作用不同，导致CBCT的最终成像质量不同。KV级X射线主要与物质原子进行光电效应，因此KVCBCT可突显人体的软组织信息；MV级X射线主要与物质原子进行康普顿效应，故MVCBCT可突显人体的骨性结构信息。现有CBCT技术的影像采集时间受限于直线加速器大机架旋转速度，影响患者治疗时间，影响医用的治疗效率。同时现有CBCT系统仅能单纯实现KVCBCT或者MVCBCT，最终获取的三维容积影像无法同时突显软组织和骨性结构，影响用户的主观分析评价。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术的目的在于提供一种简单快捷的CBCT重建方法及放射治疗装置。为达到上述目的，本技术的技术方案是：一种CBCT重建方法，应用于放射治疗设备，包括以下步骤：首先建立同时具备一套MV级影像子系统和一套KV级影像子系统的放射治疗设备，其中MV级影像子系统固定在放射治疗设备的大机架上，KV级影像子系统固定在一个独立滑环上；所述独立滑环的旋转中心与大机架的旋转中心相同，独立滑环可跟随大机架一起旋转或做与大机架相对独立的旋转；其次包括以下步骤中的一个，或者两个、或两个以上步骤的任意组合：a、同时利用KV级影像子系统和MV级影像子系统分别采集KV级二维影像和MV级二维影像，生成小视野的CBCT三维容积影像，其中MV级影像子系统扫描覆盖90°区域，KV级影像子系统扫描覆盖与MV级影像子系统扫描覆盖区域不重叠的另外90°区域；b、同时采集KV级二维影像和MV级二维影像，生成大视野的CBCT三维容积影像，其中MV级影像子系统扫描覆盖270°区域，KV级影像子系统扫描覆盖与MV级影像子系统扫描覆盖区域不重叠的另外90°区域；c、采集KV级二维影像，生成小视野的KVCBCT三维容积影像；d、采集KV级二维影像，生成大视野的KVCBCT三维容积影像；e、采集MV级二维影像，生成小视野的MVCBCT三维容积影像；f、采集MV级二维影像，生成大视野的MVCBCT三维容积影像。本技术可以有效降低CBCT影像采集时间。通过采用独立滑环的机械设计方案，缩短CBCT的影像采集时间。具体地，独立滑环可相对大机架具有独立旋转范围(根据实际需要，一般可以设定90°的相对旋转范围，也可以是0°到180°之间减去加速器和MV平板干涉的旋转范围后的任一角度)，并且由于独立滑环旋转的整体重量比大机架小，因此独立滑环的旋转速度和实时响应能力大于大机架。下表对比了现有技术和本技术的影像采集时间。上表中，设定1.在大机架固定的情况下，本技术的独立滑环有90°的自由旋转空间；2.在满足IEC规定的前提下，假设大机架旋转速度为每圈一分钟。本技术得到的CBCT三维容积影像同时突显患者的软组织和骨性结构。本技术在影像采集阶段同时采集KV级二维影像和MV级二维影像并将两类不同能级的影像用于生成CBCT三维容积影像。下表给出了现有技术和本技术的CBCT三维容积影像在突显信息方面的区别。其中，所述a步骤具体过程如下：在旋转大机架7的同时，通过独立滑环旋转电机3驱动独立滑环4旋转，使两套影像子系统旋转角度范围在不重叠的情况下达到180°；在旋转过程中，安装在大机架7上的兆伏级X射线源5产生的MV级X射线在穿透人体后被兆伏级影像探测器6接收，而安装在独立滑环4上的千伏级X射线源1产生的KV级X射线穿透病人后被千伏级影像探测器2采集，软件系统将依次采集到的KV级二维影像或MV级二维影像导入FDK卷积反投影重建算法模块，当卷积反投影重建算法模块完成对所有二维影像的处理后，得到对应小视野的CBCT三维容积影像。其中，所述b步骤具体过程如下：在旋转大机架7的同时，通过独立滑环旋转电机3驱动独立滑环4旋转，使两套影像子系统旋转角度范围在不重叠的情况下达到360°；在旋转过程中，安装在大机架7上的兆伏级X射线源5产生的MV级X射线在穿透人体后被兆伏级影像探测器6接收，而安装在独立滑环4上的千伏级X射线源1产生的KV级X射线穿透病人后被千伏级影像探测器2采集，软件系统将依次采集到的KV级二维影像或MV级二维影像导入FDK卷积反投影重建算法模块，当卷积反投影重建算法模块完成对所有二维影像的处理后，得到对应大视野的CBCT三维容积影像。其中，所述c步骤具体过程如下：在旋转大机架7的同时，通过独立滑环旋转电机3驱动独立滑环4旋转，由于独立滑环4在大机架7固定时具有90°的独立旋转空间，因此仅需驱动大机架7旋转90°即可实现独立滑环4旋转180°，在旋转过程中，安装在独立滑环4上的千伏级X射线源1产生KV级X射线，该X射线穿透病人后被千伏级影像探测器2采集，软件系统将采集到的KV级本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种应用CBCT重建的放射治疗装置，其特征在于，包括固定机架、大机架、独立滑环和中央控制器，大机架可旋转的安装在固定机架上；还包括一套MV级影像子系统和一套KV级影像子系统，其中MV级影像子系统固定在放射治疗设备的大机架上，KV级影像子系统固定在一个独立滑环上；所述独立滑环的旋转中心与大机架的旋转中心相同，独立滑环可跟随大机架一起旋转或做与大机架相对独立的旋转；所述MV级影像子系统包括兆伏级X射线源和兆伏级影像探测器；所述KV级影像子系统包括千伏级X射线源和千伏级影像探测器。/n

【技术特征摘要】
1.一种应用CBCT重建的放射治疗装置，其特征在于，包括固定机架、大机架、独立滑环和中央控制器，大机架可旋转的安装在固定机架上；还包括一套MV级影像子系统和一套KV级影像子系统，其中MV级影像子系统固定在放射治疗设备的大机架上，KV级影像子系统固定在一个独立滑环上；所述独立滑环的旋转中心与大机架的旋转中心相同，独立滑环可跟随大机架一起旋转或做与大机架相对独立的旋转；所述MV级影像子系统包括兆伏级X射线源和兆伏级影像探测器；所述KV级影像子系统包括千伏级X射线源和千伏级影像探测器。


2.根据权利要求1所述的应用CBCT重建的放射治疗装置，其特征在于，对应小视野的全扫描方式作业时，MV级影像子系统和KV级影像子系统的运动受以下条件约束：中央控制器控制大机架带动MV级影像子系统旋转90°，扫描覆盖90°区域，独立滑环带动KV级影像子系统相对于大机架独立旋转90°，扫描覆盖与MV级影像子系统扫描覆盖区域不重叠的另外90°区域。


3.根据权利要求1所述的应用CBCT重建的放射治疗装置，其特征在于，对应大视野的半扫描方式作业时，MV级影像子系统和KV级影像子系统的运动受以下条件约束：中央控制器控制大机架带动MV级影像子系统旋转270°，扫描覆盖270°区域，独立滑环带动KV级影像子系统相对于大机架独立旋转90°，扫描覆盖与MV级影像子系统扫描覆盖区域不重叠的另外90°区域。


4.根据权利要求1所述的应用CBCT重建的放射治疗装置，其特征在于，所述大机架上还固定安装有一个环形的导轨，其圆心和大机架相同，所述导轨上还安装有两个或两个以上的滑块，这些滑块可以沿导轨绕圆心自由旋转，所述独立滑环安装在这些滑块上，从而使得独立滑环可以...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚毅，
申请(专利权)人：苏州雷泰医疗科技有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32