專(zhuān)利名稱(chēng)：功能圖像引導(dǎo)放射治療一體機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種放射治療領(lǐng)域的放射治療設(shè)備，具體涉及結(jié)合有放射診斷的儀器的 放射治療設(shè)備。
技術(shù)背景放射治療是腫瘤治療的一種重要手段，其中錐形束CT (cone beam CT,CBCT)是近年發(fā)展起來(lái)的基于大面積非晶硅數(shù)字化X射線探測(cè)板的成像設(shè)備，具有體積小，重量輕，開(kāi)放 式架構(gòu)等特點(diǎn)，可以直接整合到醫(yī)用電子直線加速器上。加速器機(jī)架旋轉(zhuǎn)一周就能獲取和重 建一個(gè)體積范圍內(nèi)的CT圖像。該影像與治療計(jì)劃使用的CT圖像通過(guò)配準(zhǔn)即可以得到治療 床需要調(diào)節(jié)的參數(shù)。但是無(wú)論采用kV級(jí)X射線的kV-CBCT還是采用MV級(jí)X射線的 MV-CBCT都不能真實(shí)反映腫瘤內(nèi)部乏氧與血供，增殖，凋亡及細(xì)胞周期調(diào)控，癌基因和抑 癌基因改變，浸潤(rùn)及轉(zhuǎn)移特性等生物學(xué)信息。正電子計(jì)算機(jī)斷層成像系統(tǒng)(PET)是一種功能成像技術(shù)，如果將把PET圖像與CT圖象融 合就能夠顯示病灶及周?chē)P(guān)鍵器宮的解剖功能圖像，較好地地解決了上述問(wèn)題。但是，PET/CT 圖像目前主要用于腫瘤的早期診斷。由于從PET/CT診斷到制定放射治療計(jì)劃，再到放射治 療，期間有一個(gè)較長(zhǎng)的過(guò)程，因此在治療時(shí)啟用診斷時(shí)的PET/CT掃描信息，其治療效果不 理想是顯然的。此外，由于PET/CT診斷與放射治療是在異室進(jìn)行，治療時(shí)患者體位的二次 定位誤差是無(wú)法避免的。國(guó)知局2007年5月16日公開(kāi)了一種"圖像引導(dǎo)的水冷式射頻消融腫瘤治療一體機(jī)"(公 開(kāi)號(hào)為CN1961841A)，該一體機(jī)將射頻消融技術(shù)與超聲影像技術(shù)有機(jī)地融合在一起，實(shí)現(xiàn) 了跟蹤靶組織的組織特性變化，并據(jù)此實(shí)施射頻消融原位滅活過(guò)程的監(jiān)控，從而提高了治療 安全有效性。但是該方案采用的是超聲影像引導(dǎo)技術(shù)，無(wú)法獲得實(shí)時(shí)的生物靶區(qū)，其治療效 果仍然有限。國(guó)知局2007年6月13日授權(quán)公告了一種"機(jī)器人放射治療系統(tǒng)"實(shí)用新型專(zhuān)利(授權(quán) 公告號(hào)為CN2910255Y)，該專(zhuān)利方案將具有X射線源和探測(cè)器的C形臂、紅外自動(dòng)跟蹤定 位儀和電磁自動(dòng)跟蹤定位儀與放射治療機(jī)整合于一體，再結(jié)合PET/CT等診斷所制定的治療 計(jì)劃，其定位精度和治療效果都有一定的提高。但是，該專(zhuān)利方案在治療時(shí)啟用的PET/CT 圖像仍然是診斷時(shí)的PET/CT掃描信息，因此劑量?jī)x檢測(cè)到的實(shí)時(shí)劑量要與計(jì)劃值進(jìn)行比較， 由人工來(lái)進(jìn)行修正，難免存在上述公知技術(shù)的不足。國(guó)知局2004年1月7日授權(quán)公告了一種"鈷-60多斷層共面螺旋斷層調(diào)強(qiáng)放射治療系統(tǒng)"(授權(quán)公告號(hào)為CN1133473C)的發(fā)明專(zhuān)利，該專(zhuān)利的主要技術(shù)特征是在轉(zhuǎn)筒的橫斷面上安 裝多個(gè)共焦點(diǎn)的鈷-60放射源，以實(shí)現(xiàn)螺旋斷層照射。但是，該發(fā)明專(zhuān)利方案無(wú)法獲得三維生 物靶區(qū)的放射劑量分布的實(shí)時(shí)計(jì)劃來(lái)引導(dǎo)放射治療，仍難以取得理想的放療效果。 發(fā)明內(nèi)容鑒于現(xiàn)有技術(shù)存在上述不足，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種同時(shí)整合有 PET和CBCT影像裝置的放射治療一體機(jī)，該一體機(jī)可獲得三維生物靶區(qū)的放射劑量分布的 實(shí)時(shí)計(jì)劃來(lái)引導(dǎo)放射治療，以獲得理想的治療效果。本實(shí)用新型發(fā)明解決上述技術(shù)問(wèn)題的解決方案是一種功能圖像引導(dǎo)放射治療一體機(jī)，該機(jī)由控制裝置和治療裝置組成，其中所述的治療 裝置包括一回轉(zhuǎn)機(jī)架、設(shè)在機(jī)架上的錐形束成像裝置(Cone Beam CT, CBCT)及放射治療儀和 一穿越回轉(zhuǎn)機(jī)架的放射治療床，其特征是所述的回轉(zhuǎn)機(jī)架上還設(shè)有PET成像裝置，該裝置為 一環(huán)形PET探測(cè)器陣列；所述的PET成像裝置設(shè)在回轉(zhuǎn)機(jī)架的一頭，所述的錐形束成像裝置 及放射治療儀設(shè)在回轉(zhuǎn)機(jī)架的另一頭。本發(fā)明所述的放射治療一體機(jī)，其中所述的控制裝置可控制回轉(zhuǎn)機(jī)架的作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，放 射治療床作升降、前后往復(fù)運(yùn)動(dòng)或左右平移運(yùn)動(dòng)，對(duì)患者的任何病灶部位進(jìn)行PET成像、錐 形束成像和放射治療。本實(shí)用新型所述的放射治療一體機(jī)，其中放射治療儀由放射源和多葉光柵組成，所述的 放射源可以是醫(yī)用電子直線加速器，也可以是鈷-60放射源。當(dāng)采用醫(yī)用電子直線加速器作為 放射源時(shí)，則醫(yī)用電子直線加速器直接安裝在回轉(zhuǎn)機(jī)架上；當(dāng)采用鈷-60作為放射源時(shí)，則通 過(guò)源傳遞機(jī)構(gòu)將放射源從治療室的地基下的鉛屏蔽機(jī)構(gòu)傳送到安裝在回轉(zhuǎn)機(jī)架上。本實(shí)用所述的放射治療一體機(jī)將PET成像裝置整合到具有CBCT圖像引導(dǎo)功能的放射治 療機(jī)上，將PET圖像與診斷過(guò)程中獲得的CT圖像的配準(zhǔn)融合，應(yīng)用具備逆向調(diào)強(qiáng)功能的治療 計(jì)劃系統(tǒng)設(shè)計(jì)患者的治療計(jì)劃，生成照射野的形狀、射束權(quán)重、劑量體積、劑量分布、關(guān)鍵 器官所受的最大劑量等治療參數(shù)，以最大限度地保護(hù)正常組織。本實(shí)用所述的放射治療一體機(jī)可通過(guò)CT圖像與PET圖像的配準(zhǔn)和融合，獲取包含腫瘤靶區(qū)和需要保護(hù)的關(guān)鍵組織的位置、放射性敏感組織的圖像，據(jù)此勾畫(huà)出腫瘤組織的生物靶區(qū)和需要保護(hù)的關(guān)鍵組織。本實(shí)用所述的放射治療一體機(jī)可通過(guò)引入先進(jìn)的功能學(xué)影像技術(shù)(PET)，與傳統(tǒng)解剖學(xué)影像技術(shù)(CT)結(jié)合，確定器官組織的生物學(xué)圖像，如乏氧及血供，增殖、凋亡及細(xì)胞周期調(diào)控，癌基因和抑癌基因改變，浸潤(rùn)及轉(zhuǎn)移特性等等，更精確地勾畫(huà)出腫瘤靶區(qū)；根據(jù)功能學(xué)影像反映的腫瘤浸潤(rùn)情況及腫瘤內(nèi)對(duì)放射線敏感性的差異，給予不同劑量的照射，實(shí)現(xiàn)生物調(diào)強(qiáng)，能增加腫瘤的劑量而不增加甚至減少正常組織照射劑量；同時(shí)可在治療前顯示出 正常組織的功能，在制定計(jì)劃時(shí)避免照射最敏感或功能最重要的部分，降低整體損傷，以獲 得理想的治療增益比。

圖1、圖2和圖3為本實(shí)用新型所述的治療裝置的一種具體結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖1為縱 向立面結(jié)構(gòu)示意圖，圖2為圖1的A—A剖面圖，圖3為圖1的B—B剖面圖；圖4為使用本實(shí)用新型所述的功能圖像引導(dǎo)放射治療一體機(jī)進(jìn)行放射治療方法的流程圖。
具體實(shí)施方式
參見(jiàn)圖1 3，本實(shí)用新型所述的回轉(zhuǎn)機(jī)架l為一圓筒形回轉(zhuǎn)體，其兩頭分別由軸承2支 承在支架3上，由驅(qū)動(dòng)裝置12驅(qū)動(dòng)其轉(zhuǎn)動(dòng)；所述的回轉(zhuǎn)機(jī)架1的一頭設(shè)有PET成像裝置4， 另一頭的同一橫斷面上設(shè)有錐形束成像裝置及放射治療儀。其中，所述的PET成像裝置4為 一市售的環(huán)形PET探測(cè)器陣列；所述的放射治療儀由自?xún)?nèi)向外依次安裝在回轉(zhuǎn)機(jī)架l的筒體 上的多葉光柵5和醫(yī)用電子直線加速器6組成；所述的錐形束成像裝置由kV-DR數(shù)字化X射 線成像儀和MV-DR數(shù)字化X射線成像儀組成，其中kV-DR數(shù)字化X射線成像儀由相對(duì)設(shè)置 在回轉(zhuǎn)機(jī)架1的轉(zhuǎn)筒上的X射線球管7和kV-DR探測(cè)器8構(gòu)成，所述的MV-DR數(shù)字化X射 線成像儀由相對(duì)設(shè)置在回轉(zhuǎn)機(jī)架1的轉(zhuǎn)筒上的醫(yī)用電子直線加速器6和MV-DR探測(cè)器9構(gòu) 成。參見(jiàn)圖l，本實(shí)用新型所述的放射治療床13為熟知的放射治療床，它的下部設(shè)有驅(qū)動(dòng)裝 置，該驅(qū)動(dòng)裝置可驅(qū)動(dòng)放射治療床13左右平移運(yùn)動(dòng)、前后往復(fù)運(yùn)動(dòng)和上下升降運(yùn)動(dòng)。所述射 治療床13三維運(yùn)動(dòng)，再配合回轉(zhuǎn)機(jī)架1的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，即完成對(duì)患者的任何病灶部位進(jìn)行PET 成像、CBCT成像和放射治療的任務(wù)。參見(jiàn)圖1和圖3，構(gòu)成所述的放射治療儀的放射源可以是上述的醫(yī)用電子直線加速器6， 也可以是鈷-60。如圖1和圖3中雙點(diǎn)劃線所示，由于鈷-60的輻射對(duì)人體的危害較大，可將 具有鉛屏蔽機(jī)構(gòu)的鈷-60放射源10埋在治療室的地下，通過(guò)放射源傳送機(jī)構(gòu)11將放射源引至 多葉光柵5之上。參見(jiàn)圖1 3所示技術(shù)方案中的回轉(zhuǎn)機(jī)架1、治療床13以及設(shè)在回轉(zhuǎn)機(jī)架上1的kV-DR 數(shù)字化X射線成像儀、MV-DR數(shù)字化X射線成像儀、放射治療儀和PET成像裝置均由一控 制裝置集中控制協(xié)調(diào)工作，該控制裝置，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員利用所掌握的專(zhuān)業(yè)知識(shí)，在 現(xiàn)在有技術(shù)基礎(chǔ)上略加改造即可得到。為了使公眾更好地掌握實(shí)施本實(shí)用新型的技術(shù)手段，更好地理解本實(shí)用新型所具有的優(yōu)點(diǎn)和所能達(dá)到的技術(shù)效果，以下簡(jiǎn)要說(shuō)明采用本實(shí)用新型所述的功能圖像引導(dǎo)放射治療一體 機(jī)對(duì)患者進(jìn)行放射治療的方法。開(kāi)機(jī)后，首先確定是首次治療還是后續(xù)治療，如果是首次治療，1) 對(duì)患者進(jìn)行PET掃描，得到病灶部位的PET圖像；2) 調(diào)入患者的診斷CT掃描圖像并與將步驟1得到的PET圖像融合；3) 設(shè)計(jì)治療計(jì)劃計(jì)算患者靶區(qū)(病灶)坐標(biāo)，確定生物靶區(qū)和照射劑量，以實(shí)現(xiàn)生物調(diào)強(qiáng)；4) 設(shè)置患者在治療床上的體位；5) 進(jìn)行CBCT成像；6) 將步驟5的CBCT圖像與步驟2調(diào)入的CT掃描圖像進(jìn)行比較，通過(guò)計(jì)算分析病灶中 心坐標(biāo)是否有誤差，如果沒(méi)有誤差，轉(zhuǎn)入下一步，如果有誤差，則調(diào)整患者體位，修正誤差， 確定耙區(qū)三維位置；7) 出束治療并進(jìn)行kV—DR成像獲取患者的實(shí)際靶區(qū)中心坐標(biāo)；8) 將步驟7中的實(shí)際靶區(qū)中心坐標(biāo)與步驟3中治療計(jì)劃中所計(jì)算患者耙區(qū)中心坐標(biāo)進(jìn) 行比較，如果有變化返回步驟5，如果沒(méi)變化繼續(xù)出束治療至首次治療結(jié)束并采集MV—DR 圖像；如果是后續(xù)分次治療，1) 首先要醫(yī)生根據(jù)復(fù)查診斷的結(jié)果確定是否需要進(jìn)行功能成像，如果不需要，就進(jìn)入首 次治療過(guò)程中的步驟4直至治療結(jié)束，如果需要，就調(diào)用前一次治療計(jì)劃和MV—DR圖像；2) 根據(jù)MV—DR圖像計(jì)算出前一次治療時(shí)患者的實(shí)際受照劑量，并與治療計(jì)劃的處方 劑量進(jìn)行比較，判斷前一次實(shí)際受照劑量是否有偏差，如果沒(méi)偏差，就直接進(jìn)入首次治療過(guò) 程中的步驟4直至治療結(jié)束，如果有偏差，則進(jìn)行PET掃描成像；3) 輸入診斷CT圖像，進(jìn)行配準(zhǔn)、融合；4) 重新修訂治療計(jì)劃，調(diào)整照射劑量后進(jìn)入首次治療過(guò)程中的步驟4直至治療結(jié)束。
權(quán)利要求1、一種功能圖像引導(dǎo)放射治療一體機(jī)，該機(jī)由控制裝置和治療裝置組成，其中所述的治療裝置包括一回轉(zhuǎn)機(jī)架(1)、設(shè)在機(jī)架(1)上的錐形束成像裝置(6、9、7、8)及放射治療儀(5、6)和一穿越回轉(zhuǎn)機(jī)架(1)的放射治療床(13)，其特征是所述的回轉(zhuǎn)機(jī)架(1)上還設(shè)有PET成像裝置(4)，該裝置為一環(huán)形PET探測(cè)器陣列；所述的PET成像裝置(4)設(shè)在回轉(zhuǎn)機(jī)架(1)的一頭，所述的錐形束成像裝置(6、9、7、8)及放射治療儀(5、6)設(shè)在回轉(zhuǎn)機(jī)架(1)的另一頭。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種功能圖像引導(dǎo)放射治療一體機(jī)，其特征是所述的放射治療 儀中的放射源是醫(yī)用電子直線加速器(6)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種功能圖像引導(dǎo)放射治療一體機(jī)，其特征是所述的放射 治療儀中的放射源是鈷-60放射源(10)。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)一種功能圖像引導(dǎo)放射治療一體機(jī)，該機(jī)由控制裝置和治療裝置組成，其中所述的治療裝置包括一回轉(zhuǎn)機(jī)架(1)、設(shè)在機(jī)架(1)上的錐形束成像裝置(6、9、7、8)及放射治療儀(5、6)和一穿越回轉(zhuǎn)機(jī)架(1)的放射治療床(13)，其特征是所述的回轉(zhuǎn)機(jī)架(1)上還設(shè)有PET成像裝置(4)，該裝置為一環(huán)形PET探測(cè)器陣列；所述的PET成像裝置(4)設(shè)在回轉(zhuǎn)機(jī)架(1)的一頭，所述的錐形束成像裝置(6、9、7、8)及放射治療儀(5、6)設(shè)在回轉(zhuǎn)機(jī)架(1)的另一頭。本實(shí)用新型將PET成像裝置整合到具有CBCT圖像引導(dǎo)功能的放射治療機(jī)上，將PET圖像與診斷過(guò)程中獲得的CT圖像的融合，應(yīng)用具備逆向調(diào)強(qiáng)功能的治療計(jì)劃系統(tǒng)設(shè)計(jì)患者的治療計(jì)劃，以功能圖像引導(dǎo)的放射治療。
文檔編號(hào)A61N5/10GK201085856SQ200720056648
公開(kāi)日2008年7月16日 申請(qǐng)日期2007年9月6日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月6日
發(fā)明者周凌宏, 張書(shū)旭, 琳 朱, 王卓宇, 鑫 甄, 陳超敏 申請(qǐng)人:南方醫(yī)科大學(xué)