一种肺癌放疗肿瘤运动跟随系统及方法技术方案

一种肺癌放疗肿瘤运动跟随系统及方法，属于医疗设备领域，公开了一种基于四维放疗的肺癌肿瘤呼吸运动跟随的方法，以及配套的设备，通过设备与方法的配合，实现了患者手术体位的定位固定，实现了对放射头的极致调节，两者配合，进而实现了对放射头患者肺癌肿瘤呼吸运动的快速精准有效的跟踪指向，处理速度快，放射照射效率高，辐射带来的副反应少，自动化程度高，效果显著。

【技术实现步骤摘要】
一种肺癌放疗肿瘤运动跟随系统及方法
本专利技术涉及医疗设备领域，尤其涉及放射治疗，具体是一种肺癌放疗肿瘤运动跟随系统及方法。
技术介绍
放疗即肿瘤放射治疗，是利用放射线治疗肿瘤的一种局部治疗方法，大约70%的癌症患者在治疗癌症的过程中需要放射治疗，约有40%的癌症可以通过放疗实现根治的效果，放射治疗在肿瘤治疗中的作用和地位日益突出，已成为治疗恶性肿瘤的主要手段之一。放射治疗的原理在于利用不同组织器官以及各种肿瘤组织在收到照射后出现变化的反应程度各不相同，即放射敏感性，部分肿瘤的早期肿瘤体积小，血运好，肿瘤细胞氧含量高，放射敏感性高，此时肿瘤细胞无远地转移，针对性的进行放射治疗能够及时快速的灭杀几乎全部的肿瘤细胞，配合辅助治疗手段能够有效的起到根治的效果。肺癌是发病率和死亡率增长最快，对人群健康和生命威胁最大的恶性肿瘤之一，近年来肺癌和发病率和死亡率均明显增高，位居所有恶性肿瘤的前端，不良的空气环境是造成肺癌发病的原因之一。与其它肿瘤不同，肺癌拥有很好的血运，适宜于利用放射治疗，但肺部随着患者呼吸不停运动，肺部肿瘤难以定位治疗，但易于扩散需尽快治疗，因此现有的肺癌治疗方案以外科手术为主。由于外科手术对患者带来的巨大破坏，严重降低了患者自体的免疫力和恢复能力，相当一部分通过手术治疗的肺癌患者都存在预后不良，患者生存能力较差，这严重影响了治疗的成功率和治疗效果。随着技术的不断发展，人们开始面对肺癌患者的呼吸运动，积极的通过放射治疗来治疗肺部肿瘤，肺癌患者的呼吸运动是肺部肿瘤在患者的呼吸过程中，随肺叶的自然扩张与回缩，肿瘤在患者胸腔内的位置自然变动，其中上下反向运动最大，前后、左右方向运动幅度较小。肺癌患者的呼吸运动对肺癌放疗的影响主要在于剂量学，原因为：呼吸运动引起胸部器官和肿瘤运动，导致计划和实际治疗的解剖位置关系不同，产生正常组织受照较多和肿瘤部分区域低剂量；因为呼吸运动引起肺组织容积和密度变化，导致射野半影改变及与肺组织交接区域肿瘤低剂量。剂量的差异将影响放射治疗效果。目前解决呼吸运动对肺癌放疗的影响的思路有很多，主要通过以下几种办法来实现：1.自由呼吸优化计划靶体积（PTV）：根据同一病种大部分肿瘤的运动情况及摆位误差等不确定因素，使用概率性原则来决定使用多大的CTV（临床靶体积）-PTV间隙，或者针对特定患者肿瘤运动情况及摆位误差来设定间隙大小，在现代影像技术的指引下，如X线模拟机透视、PET（正电子发射断层扫描）-CT（电子计算机断层扫描）等，能够得到精确的肿瘤的解剖影像，进一步协调多野照射，能够有效的利用放射治疗的技术对肿瘤进行治疗，但是现有的放射治疗设备不能适应于这种方法的要求；2.呼吸控制：由于屏气时患者肺部几乎不运动，通过对患者的呼吸进行控制，可以使得患者在特定的时间段内肺部呼吸运动降低到很低的程度，通过患者自主深吸气屏气（deepinhalationbreathholding，DIBH）或者主动呼吸控制（activebreathingcontrol，ABC）能够有效的提供用于放射治疗的时间段，但最大的问题是有相当多的患者不能耐受；3.呼吸门控放疗：在治疗过程中患者可自由呼吸，通过门控设备来监测呼吸周期中呼吸信号或其它可间接反映肿瘤位置的信号变化来控制治疗射线的开关，使只有在呼吸周期中的某一时相才有射线发生，呼吸门控最大的优点是患者可自由呼吸，射线治疗精准，缺点是需要相应的门控设备，而且需要门控信号对肿瘤位置的监控极其精准，另外，需要的模拟时间和治疗时间都很长；4.跟踪放疗：与门控放疗的原理相似，是在治疗过程中患者可自由呼吸，通过跟踪设备监测呼吸周期中的肿瘤位置变化来控制治疗射线开关，使只有在肿瘤位于某一位置范围内时才有射线发生，这种方案的优点一样是患者可自由呼吸，射线治疗精准，但是需要通过有创手术在肿瘤中或附近植入标志物并在术后取出，另外随着呼吸运动，肿瘤可能会变形或旋转等运动，而标志物不会，因此可能不能适应一些特定位置和特定运动状态的肿瘤；5.四维放疗：是在治疗的模拟、计划和实施过程中，不但考虑肿瘤和正常器官的空间三维位置，同时考虑它们在时间上的变化，从而在计划优化水平上解决肿瘤和正常器官的运动问题，换句话说，就是影像引导放射治疗（imageguidedradiotherapy，IGRT），不控制患者呼吸，仅对患者的呼吸进行监测从而控制四维conebeam（锥形束）CT的扫描，在患者的不同呼吸时相采集各自的呼吸图像，然后将各时相的图像勾画出各自的靶区，在放疗时同样对患者的呼吸进行监测仪不同的呼吸时相采用不同的照射计划，理论上四维放疗技术能够极大的提高放射治疗的精准度，放射治疗耗时短，但四维放疗技术的发展需要影像学技术和设备的支持，现有的技术方案也是通过各种方向去探讨，优缺点都很明显。现有专利《肺癌放疗肿块运动跟随护罩系统》，专利号为201310479309.9公开了一种辅助设备，依据了四维放疗的理念，但是更倾向于跟踪放疗，通过在护罩上预留可调节的遮挡孔，遮挡孔随当时的肿瘤轮廓来自动调节，这种方案能够一定程度上降低放射治疗放射误损伤的可能，但是对肿瘤靶区的标记通过体外进行，天然就降低了放射治疗的精准度，另一方面，肿瘤区域的剂量更加难以调节，很容易有残留，虽然从操作上看似降低了手术难度，但是大幅度削弱了放射治疗效果。现有专利《机器人无创放射治疗系统》，申请号为201310115139.6公开了一种设备，通过在体内肿瘤组织上放置电磁发生器来实现对运动肿瘤的智能追踪，属于利用影像引导下的跟踪放射治疗方案，如同前述中所提到的，需要通过有创手术进行植入和取出，面对肿瘤组织变形和旋转等运动时，定位可能偏移，在一定程度上降低了放射治疗的效率和治疗效果。因此，人们依旧在不断的创新和改进，试图提供出一些能够更加优秀的、放射治疗耗时短、定位精准度高、治疗效果好的放射治疗方案来应对肺癌肿瘤的呼吸运动，来满足日益增长的医疗需求。
技术实现思路
为了解决现有技术的不足，本专利技术提出一种肺癌放疗肿瘤运动跟随系统及方法，能够有效的应对肺癌肿瘤的呼吸运动。本专利技术要解决的技术问题是通过以下技术手段来实现的：一种肺癌放疗肿瘤运动跟随系统，包括放射运动机构和手术固定机构，其中放射运动机构设置在手术床头部的一侧，沿手术床的左右侧边前后移动，包括机体，机体通过轨道设置在地面上，轨道的布置方向与手术床的布置方向一致，所述机体的上部为半包围的隧道型结构，包围在手术床的上方，内设放射头和放射头运动机构，手术固定机构设置在手术床的前半部，对患者的上半身进行调整和固定。在本专利技术中，所述放射头运动机构包括转动台，转动台通过转动连接设置在机体朝向手术床的一面，转动台有三或四个，转动台的边缘处设为齿盘，相对应的机体上设置有与齿盘啮合的齿轮和第一伺服电机，每个转动台对应至少一个齿轮和一个第一伺服电机；所述转动台朝向手术床的一面为工作面，工作面为圆形，工作面上设置有贯穿中心的轨道和在轨道内自由移动的滑动台，轨道内侧设置有贯穿滑动台的滑动台螺杆，滑动台螺杆通过第二伺服电机带动；所述滑动台中空设置，中心嵌设有工作座，工作本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种肺癌放疗肿瘤运动跟随系统，其特征在于：包括放射运动机构和手术固定机构，其中放射运动机构设置在手术床头部的一侧，沿手术床的左右侧边前后移动，包括机体，机体通过轨道设置在地面上，轨道的布置方向与手术床的布置方向一致，所述机体的上部为半包围的隧道型结构，包围在手术床的上方，内设放射头和放射头运动机构，手术固定机构设置在手术床的前半部。/n

【技术特征摘要】
1.一种肺癌放疗肿瘤运动跟随系统，其特征在于：包括放射运动机构和手术固定机构，其中放射运动机构设置在手术床头部的一侧，沿手术床的左右侧边前后移动，包括机体，机体通过轨道设置在地面上，轨道的布置方向与手术床的布置方向一致，所述机体的上部为半包围的隧道型结构，包围在手术床的上方，内设放射头和放射头运动机构，手术固定机构设置在手术床的前半部。


2.根据权利要求1所述的肺癌放疗肿瘤运动跟随系统，其特征在于：所述放射头运动机构包括转动台，转动台通过转动连接设置在机体朝向手术床的一面，转动台有三或四个，转动台的边缘处设为齿盘，相对应的机体上设置有与齿盘啮合的齿轮和第一伺服电机，每个转动台对应至少一个齿轮和一个第一伺服电机；所述转动台朝向手术床的一面为工作面，工作面为圆形，工作面上设置有贯穿中心的轨道和在轨道内自由移动的滑动台，轨道内侧设置有贯穿滑动台的滑动台螺杆，滑动台螺杆通过第二伺服电机带动；所述滑动台中空设置，中心嵌设有工作座，工作座一端开口，放射头固定在工作座的开口内，工作座的中部通过万向球面结构与滑动台内侧滑动连接，工作座的另一端分别连接有至少三个伸缩杆，伸缩杆沿工作座外壁呈辐射状均匀分布，伸缩杆一端与工作座连接，另一端连接到滑动台内侧壁上，每根伸缩杆通过第三伺服电机带动调节。


3.根据权利要求2所述的肺癌放疗肿瘤运动跟随系统，其特征在于：所述万向球面结构包括设置在工作座侧壁的凸环和设置在滑动台内侧的滑动座，滑动座的内侧设置为凹面，且与凸环的凸面相配合，凸环的顶点处均匀设置有滚珠，滚珠沿凸环的外径最大处周向分布，相对应的，滑动座的内侧凹面均匀开设有长条形圆弧状的滑动凹槽，滑动凹槽的中心所在的平面与凸环所在平面相垂直，滑动凹槽与滚珠一一对应。


4.根据权利要求1所述的肺癌放疗肿瘤运动跟随系统，其特征在于：所述手术固定机构包括胸部固定机构，胸部固定机构包括左右相对布置的左侧胸部移动平台和右侧胸部移动平台，左侧胸部移动平台与右侧胸部移动平台通过胸横调节螺杆相连接，胸横调节螺杆分别与左侧胸部移动平台和右侧胸部移动平台螺接，且胸横调节螺杆与两侧胸部移动平台连接处的螺纹相反设置，左侧胸部移动平台及右侧胸部移动平台上分别设置有腋窝定位件，两个腋窝定位件对称分布，腋窝固定件包括固定在两侧胸部移动平台上的套管和在套管内插接的L型的定位杆，定位杆的中部弯折部位圆滑过渡，定位杆的一端空置，朝向床头方向，另一端为截面呈方形或十字形或三角形的均匀柱形，插接到结构相匹配的套管内。


5.根据权利要求4所述的肺癌放疗肿瘤运动跟随系统，其特征在于：所述手术固定机构还包括腹部固定机构，腹部固定机构包括左右相对布置的左侧腹部移动平台和右侧腹部移动平台，左侧腹部移动平台与右侧腹部移动平台通过腹横调节螺杆相连接，腹横调节螺杆分别与左侧腹部移动平台与右侧腹部移动平台螺接，且腹横调节螺杆与两侧腹部移动平台连接处的螺纹相反设置，左侧腹部移动平台及右侧腹部移动平台上分别设置有腹部束缚件，两个腹部束缚件对称分布，两个腹部束缚件的上端通过可拆卸的松紧带相连接。


6.根据权利要求5所述的肺癌放疗肿瘤运动跟随系统，其特征在于：所述腹部束缚件相对布置的一侧均设置有定位托，定位托为阶梯状，两侧定位托靠近床头的一端之间的间距大于另一端，定位托的中部平滑过渡，定位托相对的一侧设置有弹性缓冲层，定位托分别与患者第10肋和第11肋的左右侧相接触。


7.根据权利要求5所述的肺癌放疗肿瘤运动跟随系统，其特征在于：所述手术床的中部设置有支撑台，支撑台为长条形，设置在手术床中间，支撑台两端分别与手术床的首尾两端相固定，支撑台位于左侧胸部移动平台和右侧胸部移动平台之间，位于左侧腹部移动平台和右侧腹部移动平台之间，...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘杨，李臻，
申请(专利权)人：河南省肿瘤医院，
类型：发明
国别省市：河南;41