專利名稱：一種x射線放射治療系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬放療技術(shù)，涉及直線加速器、立體定位系統(tǒng)和自動多葉光柵。
現(xiàn)有技術(shù)直線加速器放療分常規(guī)放療和精確放療。
1、常規(guī)放療的標(biāo)志是用模擬機定位、少數(shù)射野和人工制作治療計劃。故除直線加速器為必備之外，還需配備一臺模擬機，并建設(shè)相應(yīng)的模擬機房，配備同加速器治療室相同的治療床、激光定位燈等設(shè)備。用模擬機定位的過程實際上也是一個制定治療計劃的過程。首先，須在模擬機的視屏下找到腫瘤，觀察周圍組織，確定照射角度，確定照射范圍并在人體上做上標(biāo)記。定位完畢，再將病人移到加速器治療室，按照在模擬機上確定的照射角度，重新定好位后，進行照射治療。
2、精確放療的標(biāo)志是自動多葉光柵作終極準(zhǔn)直器，采用三維立體定位，實施多角度照射，運用治療計劃軟件(RTPS)制作治療計劃。故除直線加速器為必備之外，還需配備自動多葉光柵，立體定位系統(tǒng)、治療計劃軟件和相關(guān)定位部件。使用自動多葉光柵做為準(zhǔn)直器，可實現(xiàn)高度適形。同時自動多葉光柵可隨加速器機架的變化自動變換射野，使多野照射方便快速。自動多葉光柵在某個特定照射角度和適形野的范圍內(nèi)(母野)還可自動生成多個子野實施靜態(tài)調(diào)強放療，或通過相對葉片的拉動實施動態(tài)調(diào)強放療。三維立體定位的方法主要有定位尺CT定位和激光CT定位。治療計劃(TPS)分為正向計算(適形計劃)和逆向計算(調(diào)強計劃)。
2.1定位尺CT定位定位時，將定位床面安放在CT室的CT床面上，并通過適配架連接，記下定位床面相對于CT床面的位置；CT床面相對于CT機掃描平面的位置是已知的；患者躺在(或其它體位)定位床面上；定位尺安放在定位床面上，并使“N”形線在腫瘤的上方，記下定位尺相對定位床面的位置；開始CT掃描，在CT片中會顯現(xiàn)腫瘤和腫瘤上方及下方的“N”形尺、平行標(biāo)志線的點標(biāo)記(一般為五個)；在“N”形尺構(gòu)成三個點標(biāo)記中，中間的點標(biāo)記在不同的CT片中位置不同；這些標(biāo)記點構(gòu)成一個坐標(biāo)系，這些不移動的四個標(biāo)記點構(gòu)成一個平面座標(biāo)系，加上移動標(biāo)志點構(gòu)成一個三維座標(biāo)系，可確定腫瘤相于于該坐標(biāo)系的位置和坐標(biāo)；掃描前或后，將重復(fù)定位尺安放在定位床面上，并記下相對定位床面的位置，同時放下定位標(biāo)桿，接觸到人體，并記下標(biāo)桿讀數(shù)；至此定位完成。治療時，將定位床面安放在加速器治療室的加速器治療床上，通過適配架連接，確定相對治療床面的位置；將重復(fù)定位尺重新按原位置放在定位床面上；患者重新按原位置躺在定位床面上(人體相對治療床面的位置通過負(fù)壓袋實現(xiàn))；按原標(biāo)桿位置讀數(shù)放下標(biāo)尺，恰好接觸到人體，說明位置未變。由于腫瘤在標(biāo)志點坐標(biāo)系的位置是已知的；定位床面相對于CT床面的位置是已知的；CT床面相對于CT機面掃描平面的位置是已知的，加速器治療床面相對于加速器等中心平面的中心的位置是已知的，通過坐標(biāo)變換，并移動治療床可將腫瘤送致治療中心，即等中心平面的中心位置。
2.2激光CT定位激光-CT定位是目前許多醫(yī)院普遍使用的立體定位方法，其定位原理和過程如下在CT室安裝三個激光定位儀，一個安裝在CT機前端的上面，固定在天花板上；兩個安裝在CT機前端兩側(cè)，或安裝在墻壁上或安裝在地面上。每個激光定位儀都發(fā)出一個″+″字光束，經(jīng)調(diào)整校準(zhǔn)，使各″+″字光束的一個光面，相互平行且重疊。
定位時，患者躺在CT床上，三個″+″字光束打在人體上，形成三個″+″字光標(biāo)。先將″+″字光標(biāo)描下來，然后再在″+″字光標(biāo)的交叉點上貼上三個金屬點，這三個點一定在一個平面內(nèi)，且該平面與CT掃描平面平行。然后進行CT掃描。在掃描得到的CT切片中，有一片會有金屬點的印跡。三個印跡的連線構(gòu)成一個二維坐標(biāo)系。CT機是按等厚度來切片的，CT切片的迭加構(gòu)成另一維坐標(biāo)，與前者結(jié)合構(gòu)成一個三維坐標(biāo)系。
將CT切片中的腫瘤陰影進行三維重建，確定腫瘤上某一點為照射中心。該點在三維坐標(biāo)系中有三個坐標(biāo)，得到這三個坐標(biāo)即實現(xiàn)了定位。據(jù)此醫(yī)生便可編制治療計劃?；颊咴趯嵤┲委熐耙M行重新定位。重新定位時，患者再次躺在CT室的CT床上，移動激光定位儀上的激光燈，使三個″+″字光束對準(zhǔn)患者定位時標(biāo)出的″+″字線。然后再按定位時得到的照射中心在三維坐標(biāo)中的坐標(biāo)數(shù)值，移動三個激光燈，會得到三個新的″+″字光標(biāo)，在體膜或體表上將這三個新的″+″光標(biāo)描下來，即完成了重新定位。
實施治療時，將加速器室三個激光燈的″+″字光束對準(zhǔn)重新定位得到的″+″字標(biāo)志線后，可開始治療。
從以上兩種定位方法可以看出，從定位到治療為兩個過程，不是同時、同位置進行，每種方法的定位過程均很復(fù)雜，涉及到多重坐標(biāo)變換，多次重復(fù)定位，無法及時驗證，操作誤差難以避免。如果定位和治療相差時間太久，患者體形已發(fā)生變化(如由胖變瘦)，原來的定位已無意義，需重新定位。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的是現(xiàn)有放療技術(shù)從定位到治療的過程復(fù)雜，定位、治療和劑量驗證不能同時、同機進行，設(shè)備成本過高的的技術(shù)問題。
為了解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是一種X射線放射治療系統(tǒng)，其特征是將直線加速器、立體定位系統(tǒng)和自動多葉光柵的功能集合為一體，可使定位和放射治療同時進行，它包括機架底座、支撐驅(qū)動系統(tǒng)、環(huán)式旋轉(zhuǎn)機架、安裝架、限位系統(tǒng)、直線加速器的功能部件、立體定位系統(tǒng)的功能部件、自動多葉光柵、電源線、通迅線、冷卻水管、接線輪和治療床。機架底座安裝在地面下，并與地面齊平；支撐驅(qū)動系統(tǒng)與機架底座連接；環(huán)式旋轉(zhuǎn)機架安放在支撐驅(qū)動系統(tǒng)上；安裝架同環(huán)式旋轉(zhuǎn)機架連接；限位系統(tǒng)限制環(huán)式旋轉(zhuǎn)機架沿軸心方向移動；直線加速器的功能部件與垂直擺放的兩個安裝架連接；立體定位系統(tǒng)的功能部件與水平擺放的兩個安裝架連接；電源線，通訊線和冷卻水管在外殼背面由一個鋼性支架引出，并經(jīng)支架連接到接線輪上；治療床安裝在機架底座前面中間，床面可上下左右前后移動，并可自身旋轉(zhuǎn)，外置件在操作室單獨放置，通過電源線、通迅線、冷卻水管等與主機連接在一起。
所述的支撐驅(qū)動系統(tǒng)包括電機、減速器、摩擦輪、摩擦片；電機和摩擦輪與減速器連接；摩擦片與摩擦輪連接；減速器安裝在底座上。
所述的直線加速器的功能部件包括直線加速器機頭，配重塊。直線加速器機頭與垂直擺放的兩個安裝架中的上面的安裝架連接，配重塊與與垂直擺放的兩個安裝架中的下面的安裝架連接。
所述的立體定位系統(tǒng)的功能部件包括立體定位系統(tǒng)發(fā)射頭、接收頭及兩組直線驅(qū)動系統(tǒng)；立體定位系統(tǒng)發(fā)射頭、接收頭分別與兩組直線驅(qū)動系統(tǒng)連接；直線驅(qū)動系統(tǒng)分別與水平擺放的兩個安裝架連接。
所述的直線驅(qū)動系統(tǒng)包括電機、電機座、絲桿和雙層線性導(dǎo)軌；電機和電機座連接，絲桿的一端通過電機座和電機連接，另一端和雙層線性導(dǎo)軌的螺孔連接。
所述的外置件包括電控柜、操作臺、顯示器、冷卻水系統(tǒng)外置部分、控制軟件。
所述的環(huán)式旋轉(zhuǎn)機架可在摩擦輪的帶動下旋轉(zhuǎn)。
所述的治療中心在環(huán)形旋轉(zhuǎn)機架的幾何中心，立體定位和放射治療同時同機完成。
所述的自動多葉光柵與直線加速器機頭連接，治療中心在環(huán)形旋轉(zhuǎn)機架的幾何中心，立體定位和精確治療同時同機完成。
在采用了上述技術(shù)方案后，在一個環(huán)式旋轉(zhuǎn)機架內(nèi)安裝有直線加速器和立體定位系統(tǒng)的多個功能部件、自動多葉光柵、機架底座、支撐驅(qū)動系統(tǒng)、限位系統(tǒng)、治療床等。使用前，通過CT掃描，對腫瘤進行三維重建，確定腫瘤的照射中心。醫(yī)師根據(jù)CT片中腫瘤所在部位、腫瘤和周邊組織的電子密度確定一個或多個適合治療的定位角度，并得到從相應(yīng)定位角度方向看到的腫瘤截面圖形，以治療中心為原點確定一個“十字”坐標(biāo)系，腫瘤截面在該坐標(biāo)系的周邊曲線即可確定，得到兩張含有坐標(biāo)系和腫瘤截面圖形的圖片。本系統(tǒng)使用時，將上述圖片傳送至系統(tǒng)外置件，在顯示器上顯示，與顯示器視屏上的十字坐標(biāo)線對齊，顯示器視屏十字坐標(biāo)中點對準(zhǔn)加速器機頭旋轉(zhuǎn)中心。病人依預(yù)先設(shè)定的定位角度在治療床上擺好位，本系統(tǒng)開始定位，首先將環(huán)式旋轉(zhuǎn)機架轉(zhuǎn)至第一個定位角度，在視屏中找到腫瘤，通過拉伸模擬機發(fā)射頭和接收頭調(diào)整腫瘤大小與截面圖形大小一致，通過治療床面作縱、橫方向移動，使腫瘤形狀與截面圖形重合。然后環(huán)式旋轉(zhuǎn)機架旋轉(zhuǎn)至第二個定位角度，通過治療床面上下方向移動，使腫瘤形狀與第二個定位圖片的腫瘤形狀重合。完成上述兩次定位過程就完成了立體定位，即把腫瘤照射中心送至治療中心(等中心平面的中心點)。然后調(diào)整加速器治療頭機架角，按治療計劃的要求實施照射。解決了現(xiàn)有放療技術(shù)從定位到治療的過程復(fù)雜，定位、治療和劑量驗證不能同時、同機進行，設(shè)備成本過高的的技術(shù)問題。


圖1是本發(fā)明的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1中打開外殼后的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3是本發(fā)明的主體部分爆炸圖。
圖4是本發(fā)明中支撐驅(qū)動系統(tǒng)的爆炸圖。
圖5是本發(fā)明中直線加速器的功能部件的爆炸圖。
圖6是本發(fā)明中立體定位系統(tǒng)的功能部件的爆炸圖。
圖7是本發(fā)明中外置部件的爆炸圖。
圖8是本發(fā)明中直線驅(qū)動系統(tǒng)的爆炸圖。
具體實施例方式
如圖1、2、3所示，一種X射線放射治療系統(tǒng)，將直線加速器、立體定位系統(tǒng)和自動多葉光柵的功能集合為一體，可使定位和放射治療同時進行，它包括機架底座、支撐驅(qū)動系統(tǒng)、環(huán)式旋轉(zhuǎn)機架、安裝架、限位系統(tǒng)、直線加速器的功能部件、立體定位系統(tǒng)的功能部件、自動多葉光柵、電源線、通迅線、冷卻水管、接線輪和治療床、外置部件。機架底座安裝在地面下，并與地面齊平；支撐驅(qū)動系統(tǒng)與機架底座連接；環(huán)式旋轉(zhuǎn)機架安放在支撐驅(qū)動系統(tǒng)上；安裝架同環(huán)式旋轉(zhuǎn)機架連接；限位系統(tǒng)限制環(huán)式旋轉(zhuǎn)機架沿軸心方向移動；直線加速器的功能部件與垂直擺放的兩個安裝架連接；立體定位系統(tǒng)的功能部件與水平擺放的兩個安裝架連接；電源線，通訊線和冷卻水管在外殼背面由一個鋼性支架引出，并經(jīng)支架連接到接線輪上；治療床安裝在機架底座前面中間，床面可上下左右前后移動，并可自身旋轉(zhuǎn)；外置件在操作室單獨放置，通過電源線、通迅線、冷卻水管等與主機連接在一起。
如圖4所示，支撐驅(qū)動系統(tǒng)包括電機、減速器、摩擦輪、摩擦片；電機和摩擦輪與減速器連接；摩擦片與摩擦輪連接；減速器安裝在底座上。
如圖5所示，直線加速器的功能部件包括直線加速器機頭，配重塊。直線加速器機頭與垂直擺放的兩個安裝架中的上面的安裝架連接，配重塊與垂直擺放的兩個安裝架中的下面的安裝架連接。
如圖6所示，立體定位系統(tǒng)的功能部件包括立體定位系統(tǒng)發(fā)射頭、接收頭及兩組直線驅(qū)動系統(tǒng)；立體定位系統(tǒng)發(fā)射頭、接收頭分別與兩組直線驅(qū)動系統(tǒng)連接；直線驅(qū)動系統(tǒng)分別與水平擺放的兩個安裝架連接。
如圖7所示，外置件包括電控柜、操作臺、顯示器、冷卻水系統(tǒng)外置部分、控制軟件。
如圖8所示，直線驅(qū)動系統(tǒng)包括電機、電機座、絲桿和雙層線性導(dǎo)軌；電機和電機座連接，絲桿的一端通過電機座和電機連接，另一端和雙層線性導(dǎo)軌的螺孔連接。
圖中各標(biāo)識的含義為1為機架底座、2為支撐驅(qū)動系統(tǒng)、3為配重塊、4為接收頭、5為直線驅(qū)動系統(tǒng)、6為安裝架、7為限位系統(tǒng)、8為接線輪、9為環(huán)式旋轉(zhuǎn)機架、10為直線加速器機頭、11為立體定位系統(tǒng)發(fā)射頭、12為治療床、13為摩擦片、14為摩擦輪、15為電機、16為減速器、17為操作臺、18為顯示器、19為電控柜、20為冷卻水系統(tǒng)外置部份、21為直線驅(qū)動系統(tǒng)電機、22為電機座、23為絲桿、24為雙層線性導(dǎo)軌。
權(quán)利要求
1.一種X射線放射治療系統(tǒng)，其特征是將直線加速器、立體定位系統(tǒng)和自動多葉光柵的功能集合為一體，可使定位和放射治療同時進行，它包括機架底座、支撐驅(qū)動系統(tǒng)、環(huán)式旋轉(zhuǎn)機架、安裝架、限位系統(tǒng)、直線加速器的功能部件、立體定位系統(tǒng)的功能部件、自動多葉光柵、電源線、通迅線、冷卻水管、接線輪和治療床、外置部件。機架底座安裝在地面下，并與地面齊平；支撐驅(qū)動系統(tǒng)與機架底座連接；環(huán)式旋轉(zhuǎn)機架安放在支撐驅(qū)動系統(tǒng)上；安裝架同環(huán)式旋轉(zhuǎn)機架連接；限位系統(tǒng)限制環(huán)式旋轉(zhuǎn)機架沿軸心方向移動；直線加速器的功能部件與垂直擺放的兩個安裝架連接；立體定位系統(tǒng)的功能部件與水平擺放的兩個安裝架連接；電源線，通訊線和冷卻水管在外殼背面由一個鋼性支架引出，并經(jīng)支架連接到接線輪上；治療床安裝在機架底座前面中間，床面可上下左右前后移動，并可自身旋轉(zhuǎn)；外置件在操作室單獨放置，通過電源線、通迅線、冷卻水管等與主機連接在一起。
2.如權(quán)利要求1所述的X射線放射治療系統(tǒng)，其特征是所述的支撐驅(qū)動系統(tǒng)包括電機、減速器、摩擦輪、摩擦片；電機和摩擦輪與減速器連接；摩擦片與摩擦輪連接；減速器安裝在底座上。
3.如權(quán)利要求1所述的X射線放射治療系統(tǒng)，其特征是所述的直線加速器的功能部件包括直線加速器機頭，配重塊。直線加速器機頭與垂直擺放的兩個安裝架中的上面的安裝架連接，配重塊與與垂直擺放的兩個安裝架中的下面的安裝架連接。
4.如權(quán)利要求1所述的X射線放射治療系統(tǒng)，其特征是所述的立體定位系統(tǒng)的功能部件包括立體定位系統(tǒng)發(fā)射頭、接收頭及兩組直線驅(qū)動系統(tǒng)；立體定位系統(tǒng)發(fā)射頭、接收頭分別與兩組直線驅(qū)動系統(tǒng)連接；直線驅(qū)動系統(tǒng)分別與水平擺放的兩個安裝架連接。
5.如權(quán)利要求1所述的X射線放射治療系統(tǒng)，其特征是所述的外置件包括電控柜、操作臺、顯示器、冷卻水系統(tǒng)外置部份、控制軟件。
6.如權(quán)利要求1或2或3或4或5所述的X射線放射治療系統(tǒng)，其特征是所述的直線驅(qū)動系統(tǒng)包括電機、電機座、絲桿和雙層線性導(dǎo)軌；電機和電機座連接，絲桿的一端通過電機座和電機連接，另一端和雙層線性導(dǎo)軌的螺孔連接。
7.如權(quán)利要求1或2或3或4或5所述的X射線放射治療系統(tǒng)，其特征是所述的環(huán)式旋轉(zhuǎn)機架可在摩擦輪的帶動下旋轉(zhuǎn)。
8.如權(quán)利要求1或2或3或4或5所述的X射線放射治療系統(tǒng)，其特征是所述的治療中心在環(huán)形旋轉(zhuǎn)機架的幾何中心，立體定位和放射治療同時同機完成。
9.如權(quán)利要求1或2或3或4或5所述的X射線放射治療系統(tǒng)，其特征是所述的自動多葉光柵與直線加速器機頭連接，治療中心在環(huán)形旋轉(zhuǎn)機架的幾何中心，立體定位和精確治療同時同機完成。
全文摘要
本發(fā)明涉及直線加速器、立體定位系統(tǒng)和自動多葉光柵。包括機架底座、支撐驅(qū)動系統(tǒng)、環(huán)式旋轉(zhuǎn)機架、安裝架、限位系統(tǒng)、直線加速器的功能部件、立體定位系統(tǒng)的功能部件、自動多葉光柵、電源線、通迅線、冷卻水管、接線輪和治療床、外置部件。由于將直線加速器、立體定位系統(tǒng)和自動多葉光柵的功能集合為一體，解決了現(xiàn)有放療技術(shù)從定位到治療時過程復(fù)雜，定位、治療和劑量驗證不能同時、同機進行，設(shè)備成本過高的的技術(shù)問題。
文檔編號A61N5/10GK1778274SQ20041005230
公開日2006年5月31日 申請日期2004年11月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月22日
發(fā)明者連衛(wèi)東, 蕭世群, 黃文峰 申請人:深圳市益普生醫(yī)療設(shè)備發(fā)展有限公司