專利名稱：六自由度g形臂實時影像系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域，具體為一種六自由度G形臂實時影像系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
目前的G形臂實時影像系統(tǒng)只有一個旋轉(zhuǎn)的自由度，用于產(chǎn)生一個區(qū)域的兩幅正交的X射線圖像，在專利CN102715914A中，展示了一種單自由度的G形臂實時影像系統(tǒng)，該設(shè)備用于產(chǎn)生三維圖像，由于它只有一個自由度，工作范圍窄，動作不靈活、需要人為將設(shè)備推到合適的位置，因此該設(shè)備使用起來十分不便，效率低，精度低。由于對心臟、血管等組織器官運(yùn)動變化速度快(比如心臟運(yùn)動:平均心跳約為80次/分，最高瞬時線速度可達(dá)I米/秒)，這就要求成像設(shè)備到達(dá)相 應(yīng)位置的速度快且準(zhǔn)確，目前的單自由度的G形臂和C形臂實時影像系統(tǒng)無法對位置變化量較大且運(yùn)動速度快的組織器官進(jìn)行很好的實時定位跟蹤。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了克服現(xiàn)有技術(shù)工作范圍窄，動作不靈活，不能應(yīng)用于某些組織或器官的動態(tài)定位追蹤過程等的缺陷，提供一種工作范圍寬，動作靈活，能夠同時得到兩幅正交的X射線圖像，可以實現(xiàn)對腫瘤的動態(tài)跟蹤的六自由度G形臂實時影像系統(tǒng)，既可進(jìn)行全身腫瘤精確放療，也可進(jìn)行心血管疾病治療和腎神經(jīng)疾病無創(chuàng)調(diào)節(jié)。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:
本發(fā)明的六自由度G形臂實時影像系統(tǒng)由G形臂(11)、G臂滑軌(6)、G臂轉(zhuǎn)軸(3)、G臂俯仰軸(2)和基座(I)依次連接構(gòu)成，X射線發(fā)生器(4)和X射線平面動態(tài)探測板(8)為一組，X射線發(fā)生器(7)和X射線平面動態(tài)探測板(5)為另一組，兩組對應(yīng)安裝在G形臂(11)上，基座(I)安裝在軌道(10)中，軌道(10)安裝在治療室天花板(12)或地面上，使基座(I)可在天花板平面上做二維運(yùn)動或在地面上做沿三維治療床(9 )方向的縱向運(yùn)動。上述方案中，所述G形臂(11)可做升降運(yùn)動，G臂滑軌(6)可引導(dǎo)兩組X射線發(fā)生器和X射線平面動態(tài)探測板做大于90度的運(yùn)動，G形臂(11)可繞G臂轉(zhuǎn)軸(3) 土 90°轉(zhuǎn)動，可繞G臂俯仰軸(2)前后擺動土 15° ;X射線發(fā)生器(4)、(7)和X射線平面動態(tài)探測板(5)、(8)以滑動連接方式加固定螺釘安裝在G形臂(11)兩側(cè)，以便調(diào)節(jié)兩組X射線發(fā)生器和X射線平面動態(tài)探測板的連線為相互垂直或不垂直，X射線發(fā)生器為千伏(KV)級，在80 150KV之間可調(diào)，X射線平面動態(tài)探測板為CXD影像增強(qiáng)器或非晶硅平板探測器或非晶硒平板探測器，X射線平面動態(tài)探測板最大有效探測面積可達(dá)41cm X 41cm。上述方案中，所述軌道(10)安裝在治療室天花板(12)上時，軌道(10)由兩個相互垂直的分導(dǎo)軌(13)和分導(dǎo)軌(14)組成。上述方案中，所述軌道(10)安裝在地面上時，G臂俯仰軸由伸縮機(jī)構(gòu)(15)、垂直導(dǎo)軌(16)和轉(zhuǎn)軸(17)依次連接組成，伸縮機(jī)構(gòu)(15)與G臂轉(zhuǎn)軸(3)連接，轉(zhuǎn)軸(17)與基座(I)連接。本發(fā)明的六自由度G形臂實時影像系統(tǒng)是一個機(jī)電化的設(shè)備，可以通過計算機(jī)控制相應(yīng)電機(jī)轉(zhuǎn)動，使G形臂到達(dá)空間中的任意位置，對空間中的任意位置的任意方向進(jìn)行X射線投影，形成該方向的X射線圖像。本發(fā)明與傳統(tǒng)C形臂得到X射線圖像的方式不同，本發(fā)明能夠同時得到兩幅正交的X射線圖像，同時減少X射線的曝光時間，從而減少了病人吸收的X射線的劑量，這一創(chuàng)新發(fā)明，可使非腫瘤患者，如進(jìn)行心血管疾病治療和腎神經(jīng)疾病無創(chuàng)調(diào)節(jié)的病人，接受到最小的輻射劑量。因此，本設(shè)備具有最小的手術(shù)風(fēng)險、縮短手術(shù)時間、減少病人恢復(fù)時間、手術(shù)一次到位、最小的放射劑量等優(yōu)點。本發(fā)明的六自由度G形臂實時影像系統(tǒng)可以實現(xiàn)對腫瘤靶組織器官的動態(tài)跟蹤，具體的方法如下描述:
首先，將六自由度的G形臂移動到合適的位置，調(diào)整兩個X射線發(fā)生器和X射線平面動態(tài)探測板的位置，使其對準(zhǔn)腫瘤靶區(qū)。然后，兩X射線發(fā)生器向腫瘤靶區(qū)輻射X射線，X射線平面動態(tài)探測板獲得兩幅X射線圖像。最后，計算機(jī)自動找出從CT圖像重建的DDR對應(yīng)位置，將獲得的X射線圖像與DRR進(jìn)行非剛性的圖像配準(zhǔn)，得到X射線圖像相對于DRR在空間中平移和旋轉(zhuǎn)的變化量，通過這些變化量計算出當(dāng)前腫瘤靶區(qū)的實時位置信息。本發(fā)明的六自由度G形臂實時影像系統(tǒng)具備滿足兩方面的要求的能力:一是類似于CBCT成像模式，正交的X射線探測系統(tǒng)圍繞等中心點旋轉(zhuǎn)一定角度進(jìn)行錐束(CB)斷層成像，獲取靶區(qū)的三維目標(biāo)的容積成像數(shù)據(jù)；二是G形臂的雙束正交Kv級X光成像系統(tǒng)，不斷定位靶區(qū)質(zhì)心和設(shè)備的等中心點，獲得靶區(qū)的實時位置。然后將G形臂實時的“雙束正交X光成像”圖像與該容積圖 像配準(zhǔn)，將數(shù)據(jù)傳輸給放射治療系統(tǒng)進(jìn)行位置、誤差補(bǔ)償，實現(xiàn)實時跟蹤補(bǔ)償治療，兩個目標(biāo)在一個設(shè)備中即可實現(xiàn)。本發(fā)明的系統(tǒng)在用于心血管疾病房顫患者時，配置三維心臟電解剖標(biāo)測系統(tǒng)，根據(jù)標(biāo)測“信號”創(chuàng)建感興趣心腔的3D心內(nèi)膜圖像，采用特定算法計算心內(nèi)膜激動的虛擬電信號，將其投射到心腔的3D圖像上，基于這些虛擬電信號構(gòu)建電位圖，同時結(jié)合核磁共振、血管造影等，采用圖像融合技術(shù)，在X線機(jī)系統(tǒng)生成心腔的三維結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行透明化處理，然后結(jié)合心內(nèi)膜激動電位圖進(jìn)行電位異常心腔部定位，從而引導(dǎo)加速器射線產(chǎn)生的輻射完成房顫的無創(chuàng)治療。在用于腎病或者腎神經(jīng)調(diào)節(jié)患者時，配置專用的三維立體神經(jīng)導(dǎo)航定位系統(tǒng)，通過對患者身體存在的解剖標(biāo)記或外部引入的參考點(如外部框架，患者皮膚標(biāo)記，植入的金標(biāo)，磁性元素等)以及它們的組合為追蹤參考點，沿著人體脊柱(如椎體)，主動脈，腎動脈，分支腎動脈，腎靜脈，腎和/或腎神經(jīng)上的點，利用G形臂正交的X線三維圖像技術(shù)融合DSA，MRI或功能性磁共振成像圖像，進(jìn)行腎神經(jīng)的目標(biāo)定位和/或追蹤，利用加速器射線產(chǎn)生的輻射完成降低交感腎神經(jīng)活性，實現(xiàn)對腎神經(jīng)調(diào)節(jié)，達(dá)到治療某些疾病(包括高血壓、心力衰竭、慢性腎病、胰島素抵抗癥、糖尿病、代謝綜合征等)的可能。本發(fā)明的六自由度G形臂實時影像系統(tǒng)具有六個自由度，較常規(guī)的單自由度(一個方向上旋轉(zhuǎn))或者三自由度(X，Y，Z三個方向上的移動)的G形臂而言，本發(fā)明具有以下幾個優(yōu)勢:
(1)在工作空間上有實質(zhì)性的增加，能夠給G形臂的姿態(tài)提供無限數(shù)量的構(gòu)成；
(2)能夠提供光滑的運(yùn)動軌跡；(3)提供更多節(jié)點和更多路徑以到達(dá)節(jié)點，還可提供路徑的優(yōu)化以到達(dá)節(jié)點；
(4)能夠設(shè)定G形臂安全區(qū)域,防止與安全區(qū)域外的對象發(fā)生碰撞。(5)通過優(yōu)化運(yùn)動路徑，可快速高效的達(dá)到指定位置，可定位和跟蹤一些快速運(yùn)動的組織器官。(6)若定位過程中，患者位置發(fā)生變化時，不用調(diào)整治療床進(jìn)行補(bǔ)償，可利用六自由G形臂調(diào)整相應(yīng)的位置即可實現(xiàn)其補(bǔ)償過程，方便靈活且不會給患者產(chǎn)生不適的感覺。綜上，本六自由度G形臂實時影像系統(tǒng)克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，工作范圍寬，動作靈活，能夠同時得到兩幅正交的X射線圖像，可以實現(xiàn)對腫瘤的動態(tài)跟蹤，既可進(jìn)行全身腫瘤精確放療，也可進(jìn)行心血管疾病治療和腎神經(jīng)疾病無創(chuàng)調(diào)節(jié)。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)，有利于為其他疾病的治療開辟一條新路徑。


圖1為本發(fā)明 實施例一的正面示意圖。圖2為本發(fā)明實施例一的側(cè)面示意圖。圖3為天花板平面導(dǎo)軌布局圖。圖4為本發(fā)明實施例四的正面示意圖。圖5為本發(fā)明實施例四的側(cè)面示意圖。附圖中，1:基座；2:G臂俯仰軸；3:G臂轉(zhuǎn)軸；4:X射線發(fā)生器；5:X射線平面動態(tài)探測板；6:G臂滑軌；7:X射線發(fā)生器；8:X射線平面動態(tài)探測板；9:三維治療床；10:導(dǎo)軌；11:G形臂；12:天花板；13:分導(dǎo)軌；14:分導(dǎo)軌；15:伸縮機(jī)構(gòu)；16:垂直導(dǎo)軌；17:轉(zhuǎn)軸。
具體實施例下面結(jié)合附圖及實施例進(jìn)一步詳述本發(fā)明，但本發(fā)明不僅限于所述實施例。實施例一
本例的六自由度G形臂實時影像系統(tǒng)如圖1、圖2和圖3所示，由G形臂11、G臂滑軌
6、G臂轉(zhuǎn)軸3、G臂俯仰軸2和基座I依次連接構(gòu)成，X射線發(fā)生器4和X射線平面動態(tài)探測板8為一組，X射線發(fā)生器7和X射線平面動態(tài)探測板5為另一組，兩組對應(yīng)安裝在G形臂11上，基座I安裝在軌道10中，軌道10安裝在治療室天花板12上，使基座I可在天花板平面上做二維運(yùn)動。G形臂11可做升降運(yùn)動，G臂滑軌6可引導(dǎo)兩組X射線發(fā)生器和X射線平面動態(tài)探測板做大于90度的運(yùn)動，G形臂11可繞G臂轉(zhuǎn)軸3 土 90°轉(zhuǎn)動，可繞G臂俯仰軸2前后擺動土 15° ;X射線發(fā)生器4、7和X射線平面動態(tài)探測板5、8以滑動連接方式加固定螺釘安裝在G形臂11兩側(cè)，以便調(diào)節(jié)兩組X射線發(fā)生器和X射線平面動態(tài)探測板的連線為相互垂直或不垂直，X射線發(fā)生器為千伏KV級，在80 150KV之間可調(diào)，X射線平面動態(tài)探測板為CXD影像增強(qiáng)器，X射線平面動態(tài)探測板最大有效探測面積可達(dá)41cm X 41cm。軌道10由兩個相互垂直的分導(dǎo)軌13和分導(dǎo)軌14組成。實施例二
本例的六自由度G形臂實時影像系統(tǒng)除X射線平面動態(tài)探測板為非晶硅平板探測器夕卜，其余同實施例一。
實施例三
本例的六自由度G形臂實時影像系統(tǒng)除X射線平面動態(tài)探測板為非晶硒平板探測器夕卜，其余同實施例一。實施例四
本例的六自由度G形臂實時影像系統(tǒng)如圖4和圖5所示，除軌道10安裝在治療室地面上，使基座I可在地面上做沿三維治療床9方向的縱向運(yùn)動，G臂俯仰軸由伸縮機(jī)構(gòu)15、垂直導(dǎo)軌16和轉(zhuǎn)軸17依次連接組成，伸縮機(jī)構(gòu)15與G臂轉(zhuǎn)軸3連接，轉(zhuǎn)軸17與基座I連接外，其余同實施例一。實施例五
本例的六自由度G形臂實時影像系統(tǒng)除X射線平面動態(tài)探測板為非晶硅平板探測器夕卜，其余同實 施例四。
權(quán)利要求
1.一種六自由度G形臂實時影像系統(tǒng)，其特征在于六自由度G形臂實時影像系統(tǒng)由G形臂(11)、G臂滑軌(6)、G臂轉(zhuǎn)軸(3)、G臂俯仰軸(2)和基座(I)依次連接構(gòu)成，X射線發(fā)生器(4)和X射線平面動態(tài)探測板(8)為一組，X射線發(fā)生器(7)和X射線平面動態(tài)探測板(5)為另一組，兩組對應(yīng)安裝在G形臂(11)上，基座(I)安裝在軌道(10)中，軌道(10)安裝在治療室天花板(12)或地面上，使基座(I)可在天花板平面上做二維運(yùn)動或在地面上做沿三維治療床(9)方向的縱向運(yùn)動。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的六自由度G形臂實時影像系統(tǒng)，其特征在于所述G形臂(11)可做升降運(yùn)動，G臂滑軌(6)可引導(dǎo)兩組X射線發(fā)生器和X射線平面動態(tài)探測板做大于90度的運(yùn)動，G形臂(11)可繞G臂轉(zhuǎn)軸(3) 土 90°轉(zhuǎn)動，可繞G臂俯仰軸(2)前后擺動土15° ;X射線發(fā)生器(4)、(7)和X射線平面動態(tài)探測板(5)、(8)以滑動連接方式加固定螺釘安裝在G形臂(11)兩側(cè)，以便調(diào)節(jié) 兩組X射線發(fā)生器和X射線平面動態(tài)探測板的連線為相互垂直或不垂直，X射線發(fā)生器為千伏(KV)級，在80 150KV之間可調(diào)，X射線平面動態(tài)探測板為CCD影像增強(qiáng)器或非晶硅平板探測器或非晶硒平板探測器，X射線平面動態(tài)探測板最大有效探測面積可達(dá)41cm X 41cm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的六自由度G形臂實時影像系統(tǒng)，其特征在于所述軌道(10)安裝在治療室天花板(12)上時，軌道(10)由兩個相互垂直的分導(dǎo)軌(13)和分導(dǎo)軌(14)組成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的六自由度G形臂實時影像系統(tǒng)，其特征在于所述軌道(10)安裝在地面上時，G臂俯仰軸由伸縮機(jī)構(gòu)(15)、垂直導(dǎo)軌(16)和轉(zhuǎn)軸(17)依次連接組成，伸縮機(jī)構(gòu)(15 )與G臂轉(zhuǎn)軸(3 )連接，轉(zhuǎn)軸(17 )與基座(I)連接。
全文摘要
本發(fā)明屬于醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域中的一種六自由度G形臂實時影像系統(tǒng)，由G形臂、G臂滑軌、G臂轉(zhuǎn)軸、G臂俯仰軸和基座依次連接，兩組X射線發(fā)生器和X射線平面動態(tài)探測板對應(yīng)安裝在G形臂上，基座安裝在軌道中，軌道安裝在治療室天花板或地面上，使基座可在天花板平面上做二維運(yùn)動或在地面上做沿三維治療床方向的縱向運(yùn)動。本六自由度G形臂實時影像系統(tǒng)克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，工作范圍寬，動作靈活，能夠同時得到兩幅正交的X射線圖像，可以實現(xiàn)對腫瘤的動態(tài)跟蹤，既可進(jìn)行全身腫瘤精確放療，也可進(jìn)行心血管疾病治療和腎神經(jīng)疾病無創(chuàng)調(diào)節(jié)。
文檔編號A61B6/03GK103211610SQ201310115138
公開日2013年7月24日 申請日期2013年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月6日
發(fā)明者吳大可, 陳威銘, 姚進(jìn), 李超 申請人:成都威銘科技有限公司