一種基于射波刀的腫瘤治療系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種基于射波刀的腫瘤治療系統(tǒng)，包括機(jī)器人投照系統(tǒng)、實(shí)時(shí)影像追蹤定位系統(tǒng)、紅外線同步呼吸跟蹤系統(tǒng)、自動(dòng)化治療床、智能化的治療計(jì)劃系統(tǒng)。機(jī)器人投照系統(tǒng)包括機(jī)械臂和直線加速器；實(shí)時(shí)影像追蹤定位系統(tǒng)包括安裝在天花板上的兩部千伏級(jí)X光攝影機(jī)和相應(yīng)的非晶體硅數(shù)碼影像探測(cè)器；紅外線同步呼吸跟蹤系統(tǒng)由安裝在天花板上的3部紅外攝像機(jī)和3個(gè)固定在呼吸追蹤背心上的紅光二極管發(fā)生器組成；自動(dòng)化治療床采用基于PID調(diào)節(jié)控制器設(shè)計(jì)的可以自動(dòng)調(diào)整5自由度的治療床；智能化的治療計(jì)劃系統(tǒng)用于提供全面的治療設(shè)計(jì)和治療方案。本治療系統(tǒng)可實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)的腫瘤進(jìn)行精確定位，在提高治療精度的同時(shí)，減少了對(duì)人體健康器官的傷害。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種醫(yī)療器械設(shè)備，特別涉及一種基于射波刀的腫瘤治療系統(tǒng)。 一種基于射波刀的腫瘤治療系統(tǒng)

【背景技術(shù)】
[0002] 放射療法是治療癌癥的主要療法，它通過高能射線破壞癌細(xì)胞的DNA來將其殺 死，但放療在殺死癌細(xì)胞的同時(shí)還會(huì)傷害附近器官，并產(chǎn)生難以預(yù)見的副作用。腫瘤會(huì)伴隨 人體呼吸運(yùn)動(dòng)，所以放射區(qū)必須具有更大的范圍，才能確保腫瘤能夠接受到足夠的放射劑 量，但這增加了健康組織的毒性損傷。因此，提高放射治療精度，降低對(duì)人體健康器官的傷 害，是腫瘤放射治療領(lǐng)域必須解決的關(guān)鍵問題。
[0003] 射波刀治療系統(tǒng)是一個(gè)無血、無痛、無麻醉的"手術(shù)"過程。對(duì)于不愿接受手術(shù)的 患者或傳統(tǒng)手術(shù)方式難以處理的病灶，射波刀是一個(gè)極佳的選擇。
[0004] 有鑒于此，有必要提供一種基于射波刀的腫瘤治療系統(tǒng)，以滿足實(shí)際應(yīng)用需要。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是：提供一種基于射波刀的治療腫瘤系統(tǒng)，它通過影像引導(dǎo)系統(tǒng)及 同步追蹤系統(tǒng)對(duì)患者進(jìn)行自動(dòng)擺位及跟蹤治療，可實(shí)現(xiàn)對(duì)運(yùn)動(dòng)的腫瘤進(jìn)行精確定位，是目 iu最為精確的放療設(shè)備，在提1?治療精度的同時(shí)，減少了對(duì)人體健康器官的傷害。
[0006] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是：一種基于射波刀的腫瘤治療系統(tǒng)，包括機(jī)器人投照 系統(tǒng)、實(shí)時(shí)影像追蹤定位系統(tǒng)、紅外線同步呼吸跟蹤系統(tǒng)、自動(dòng)化治療床、智能化的治療計(jì) 劃系統(tǒng)，其特征在于： 機(jī)器人投照系統(tǒng)包括機(jī)械臂和直線加速器，機(jī)械臂由6個(gè)活動(dòng)關(guān)節(jié)的機(jī)器手臂組成， 直線加速器為6mV直線加速器；直線加速器安裝在機(jī)器手臂上；機(jī)械臂是依據(jù)雙閉環(huán)控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì)，雙閉環(huán)控制系統(tǒng)為兩個(gè)閉環(huán)PID進(jìn)行級(jí)聯(lián)，通過動(dòng)態(tài)調(diào)整輸出誤差來提高控制 精度，分別設(shè)計(jì)6個(gè)關(guān)節(jié)的位置、速度以及加速度的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)； 實(shí)時(shí)影像追蹤定位系統(tǒng)包括安裝在天花板上的兩部千伏級(jí)X光攝影機(jī)和相應(yīng)的非晶 體硅數(shù)碼影像探測(cè)器；X光攝影機(jī)在每個(gè)治療結(jié)點(diǎn)上提供一對(duì)直角影像，自動(dòng)化治療床兩 側(cè)交叉相對(duì)的非晶硅數(shù)碼影像探測(cè)器直接提供高分辨率的數(shù)字化影像，影像經(jīng)過數(shù)字化處 理，并與患者CT數(shù)據(jù)合成的DRR影像進(jìn)行比較，從而快速并精確地出治療過程中患者的移 位，并指導(dǎo)機(jī)械臂修正移位； 紅外線同步呼吸跟蹤系統(tǒng)由安裝在天花板上的3部紅外攝像機(jī)和3個(gè)固定在呼吸追蹤 背心上的紅光二極管發(fā)生器LED組成，LED以32次/s頻率發(fā)射胸部運(yùn)動(dòng)的實(shí)時(shí)模型和肺 部運(yùn)動(dòng)的非實(shí)時(shí)影像模型，通過數(shù)字信息轉(zhuǎn)換建立3種呼吸運(yùn)動(dòng)模型，從而指導(dǎo)機(jī)械臂追 蹤目標(biāo)靶區(qū)； 自動(dòng)化治療床采用基于PID調(diào)節(jié)控制器，設(shè)計(jì)可以自動(dòng)調(diào)整5自由度的治療床，即可實(shí) 現(xiàn)上/下、前后、左/右、滾動(dòng)、前后傾斜，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)治療床的靈活調(diào)整； 智能化的治療計(jì)劃系統(tǒng)用于提供全面的治療設(shè)計(jì)和治療方案。
[0007] 如上所述的基于射波刀的腫瘤治療系統(tǒng)，其特征在于，機(jī)器手臂有6個(gè)活動(dòng)關(guān)節(jié)， 由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，在不同半徑的球面上有100個(gè)固定的節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有12個(gè)投射方向， 機(jī)器手臂可精確地移動(dòng)和停止在指定位置上，最多可形成1 200條射束，采用等中心或非 等中心照射，照射距離為650-1000mm。
[0008] 如上所述的基于射波刀的腫瘤治療系統(tǒng)，其特征在于，機(jī)器人投照系統(tǒng)還包括直 徑5?60_的次級(jí)準(zhǔn)直器，調(diào)制器及控制底盤，增強(qiáng)冷卻系統(tǒng)，增效軟件模塊；射束的大小 由次級(jí)圓柱形準(zhǔn)直器決定，準(zhǔn)直器直徑為5-60mm，共有12種規(guī)格，最大半影〈7_，漏射量低 于 0. 1 %。
[0009] 如上所述的基于射波刀的腫瘤治療系統(tǒng)，其特征在于，紅外線同步呼吸跟蹤系統(tǒng) 建立呼吸運(yùn)動(dòng)模型至少需要3個(gè)影像，前兩個(gè)影像用于構(gòu)建模型，第三個(gè)影像用于確定模 型。
[0010] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下優(yōu)點(diǎn)：1.無框架固定。射波刀是使用身體骨性結(jié) 構(gòu)或金標(biāo)或肺組織作為參考標(biāo)記的治療系統(tǒng)，不再需要安裝笨重的固定架，減輕了患者的 痛苦，也消除了安裝固定架時(shí)可能發(fā)生的失誤。
[0011] 2.治療周期短。射波刀放射外殼治療僅需1-5次就可結(jié)束治療，原因是射波刀的 放射線攝入路徑更多，治療更集中，療效更顯著。
[0012] 3.治療精度高。能從1900多條射線中選擇出最佳入射線，從不同方向聚焦照射腫 瘤，對(duì)腫瘤產(chǎn)生的殺傷力如同手術(shù)切割作用，由于它的精準(zhǔn)性，所以可在腫瘤的邊緣處產(chǎn)生 極為精確的手術(shù)切割作用，使腫瘤外圍的正常組織受到的損傷較少。
[0013] 4.全信息自動(dòng)一體化。機(jī)械臂6個(gè)自由度定位靶區(qū)位置，通過圖像處理，計(jì)算靶區(qū) 平移和旋轉(zhuǎn)誤差，自動(dòng)調(diào)整治療床和機(jī)械臂位置，然后自動(dòng)啟動(dòng)直線加速器按照一定序列 開始照射。
[0014] 5.同步呼吸跟蹤。同步呼吸跟蹤是射波刀系統(tǒng)最先進(jìn)的子系統(tǒng)之一，消除呼吸運(yùn) 動(dòng)對(duì)立體定向放射治療的不利影響。根據(jù)紅外攝像機(jī)拍攝的呼吸運(yùn)動(dòng)周期和影像定位系統(tǒng) 拍攝的腫瘤運(yùn)動(dòng)軌跡，建立內(nèi)外標(biāo)記點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的相關(guān)性模型，并在整個(gè)治療過程中進(jìn)行比對(duì) 驗(yàn)證，評(píng)估呼吸周期中靶區(qū)實(shí)時(shí)位置，通過反饋系統(tǒng)控制機(jī)械臂隨呼吸作同步運(yùn)動(dòng)。在治療 出束的過程中，同步呼吸跟蹤系統(tǒng)近乎實(shí)時(shí)修正加速器的位置，機(jī)械臂動(dòng)態(tài)同步運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償 呼吸運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的靶區(qū)運(yùn)動(dòng)。如果任何一點(diǎn)的移位誤差超出用戶設(shè)定的范圍，根據(jù)治療照射 系統(tǒng)對(duì)腫瘤運(yùn)動(dòng)的分析，觸發(fā)系統(tǒng)停止照射，調(diào)整位置后繼續(xù)進(jìn)行照射。在整個(gè)治療過程 中，同步呼吸跟蹤系統(tǒng)可保證運(yùn)動(dòng)器官高劑量的適形指數(shù)，彌補(bǔ)其他放射外科系統(tǒng)的不足， 實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)器官的立體定向放射治療。
[0015] 6.治療中靜態(tài)定位修正和動(dòng)態(tài)定位。射波刀不但能精準(zhǔn)地治療全身各部位靜態(tài)的 腫瘤和良性病灶，還能治療隨呼吸而運(yùn)動(dòng)的腫瘤，如肺、肝、胰腺、前列腺和腎等原發(fā)性和轉(zhuǎn) 移性腫瘤。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0016] 圖1是本發(fā)明的基于射波刀的腫瘤治療系統(tǒng)治療腫瘤的工作流程圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017] 為了更好地理解本發(fā)明，下面結(jié)合實(shí)施例進(jìn)一步闡明本發(fā)明的內(nèi)容，但本發(fā)明的 內(nèi)容不僅僅局限于下面的實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些 等價(jià)形式同樣在本申請(qǐng)所列權(quán)利要求書限定范圍之內(nèi)。
[0018] 本發(fā)明的基于射波刀的腫瘤治療系統(tǒng)包括：機(jī)器人投照系統(tǒng)、實(shí)時(shí)影像追蹤定位 系統(tǒng)、紅外線同步呼吸跟蹤系統(tǒng)、自動(dòng)化治療床、智能化的治療計(jì)劃系統(tǒng)。下面分別對(duì)每個(gè) 子系統(tǒng)進(jìn)行詳細(xì)介紹。
[0019] 機(jī)器人投照系統(tǒng)的特征在于：該系統(tǒng)包括操控靈活、精準(zhǔn)的機(jī)械臂和輕巧的6MV 直線加速器。機(jī)械臂由6個(gè)關(guān)節(jié)組成，均能自由旋轉(zhuǎn)，非常靈活，可到達(dá)身體任何部位。機(jī)械 臂是依據(jù)雙閉環(huán)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)，雙閉環(huán)控制系統(tǒng)為兩個(gè)閉環(huán)PID進(jìn)行級(jí)聯(lián)，通過動(dòng)態(tài)調(diào)整 輸出誤差來提高控制精度，分別設(shè)計(jì)6個(gè)關(guān)節(jié)的位置、速度以及加速度的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)， 從而實(shí)現(xiàn)機(jī)械臂6個(gè)關(guān)節(jié)的自適應(yīng)調(diào)整，提高射波刀機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的控制精度。
[0020] 具體地，機(jī)器人投照系統(tǒng)：該系統(tǒng)由機(jī)械臂、直線加速器、機(jī)械臂軟件、投照系統(tǒng)軟 件等部分組成。機(jī)械臂由6個(gè)活動(dòng)關(guān)節(jié)的機(jī)器手臂及機(jī)器手臂控制軟件組成。機(jī)器手臂有6 個(gè)活動(dòng)關(guān)節(jié)，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，在不同半徑的球面上有100個(gè)固定的節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有12 個(gè)投射方向，機(jī)器手臂可精確地移動(dòng)和停止在指定位置上，最多可形成1 200條射束。采用 等中心或非等中心照射，照射距離為650- 1000mm，根據(jù)需要隨時(shí)調(diào)整。直線加速器包含僅 重150 kg、劑量率300 cGy / min的6mV直線加速器。投照系統(tǒng)還包括直徑5?60mm的次 級(jí)準(zhǔn)直器，調(diào)制器及控制底盤，增強(qiáng)冷卻系統(tǒng)，增效軟件模塊。直線加速器安裝在機(jī)器手臂 上并隨機(jī)器手臂靈活地運(yùn)動(dòng)。射束的大小由次級(jí)圓柱形準(zhǔn)直器決定，準(zhǔn)直器直徑為5-60_， 共有12種規(guī)格，最大半影〈7_，漏射量低于0. 1%。
[0021] 實(shí)時(shí)影像追蹤定位系統(tǒng)的特征在于：該系統(tǒng)包括安裝在天花板上的兩部千伏級(jí)X 射線機(jī)和相應(yīng)的非晶體硅數(shù)碼影像探測(cè)器。射波刀在治療前和治療中不斷拍攝患者照射靶 區(qū)的位置，它能準(zhǔn)確判斷靶區(qū)的細(xì)微移位，使治療靶區(qū)得到精確的定位。
[0022] 實(shí)現(xiàn)精確定位方式：X光攝影機(jī)在每個(gè)治療結(jié)點(diǎn)上提供一對(duì)直角影像，治療床兩 側(cè)交叉相對(duì)的非晶硅數(shù)碼影像探測(cè)器直接提供高分辨率的數(shù)字化影像，影像經(jīng)過數(shù)字化處 理，并與患者CT數(shù)據(jù)合成的DRR影像進(jìn)行比較，從而快速并精確地出治療過程中患者的移 位，并指導(dǎo)機(jī)械臂修正移位。
[0023] 紅外線同步呼吸跟蹤系統(tǒng)的特征在于：它包括3部紅外攝像機(jī)和胸前帶有3個(gè)紅 光發(fā)射器的背心，紅外攝像機(jī)以32幀/s的速度記錄呼吸周期。射波刀的紅外線同步呼吸 跟蹤系統(tǒng)和影像定位系統(tǒng)在治療中可連續(xù)監(jiān)控并實(shí)時(shí)追蹤腫瘤位置的變化，控制機(jī)械臂隨 呼吸作同步運(yùn)動(dòng)，補(bǔ)償呼吸運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的腫瘤靶區(qū)的位置變化。該系統(tǒng)克服了呼吸運(yùn)動(dòng)造成 的腫瘤靶區(qū)照射劑量的缺失，減少了周圍正常組織受照射的體積和照射量。
[0024] 紅外同步呼吸系統(tǒng)工作原理：由天花板上3部紅外攝像機(jī)和固定在呼吸追蹤背心 上的紅光二極管發(fā)生器（LED)組成。LED以32次/s頻率發(fā)射胸部運(yùn)動(dòng)的實(shí)時(shí)模型和肺部 運(yùn)動(dòng)的非實(shí)時(shí)影像模型，通過數(shù)字信息轉(zhuǎn)換建立3種呼吸運(yùn)動(dòng)模型，從而指導(dǎo)機(jī)械臂追蹤 目標(biāo)靶區(qū)。建立呼吸運(yùn)動(dòng)模型至少需要3個(gè)影像，前兩個(gè)影像用于構(gòu)建模型，第三個(gè)影像用 于確定模型。
[0025] 自動(dòng)控制治療床系統(tǒng)特征在于：射波刀的治療床可實(shí)現(xiàn)在X、Y、Z方向上的線移和 在旋轉(zhuǎn)、傾斜、偏斜方向上的糾正，以〇. 1mm和0. 1度為單位的誤差值加以判斷。高精度自 動(dòng)控制治療床既保證了治療靶區(qū)位置的精確性，又大大縮短了治療時(shí)間。
[0026] 采用基于PID調(diào)節(jié)控制器，設(shè)計(jì)可自動(dòng)調(diào)整5自由度的治療床，即可實(shí)現(xiàn)上/下、 前后、左/右、滾動(dòng)、前后傾斜，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)治療床的靈活調(diào)整。
[0027] 智能化的治療計(jì)劃系統(tǒng)在于：該系統(tǒng)提供全面的治療設(shè)計(jì)和治療方案，具有非常 快速、精確、可視性高的靶區(qū)描繪和計(jì)劃功能；具有正向、逆向、適形計(jì)劃功能和單中心、多 中心、非等中心計(jì)劃多種功能，可精確融合MR、3D Angio, PET等影像；優(yōu)化過程容許反復(fù)調(diào) 整，加速完成最佳計(jì)劃，單、三路徑的設(shè)計(jì)使治療過程更加人性化，特別適合年老體弱病人。
[0028] 射波刀是一種放射治療設(shè)備，強(qiáng)大的實(shí)時(shí)圖像引導(dǎo)和動(dòng)態(tài)追蹤等功能，在不增加 腫瘤周圍正常組織所受劑量的同時(shí)，有效地保證了腫瘤受量極大的提高，因而其照射次數(shù) 較常規(guī)放療大大減少，一般為2- 5次。射波刀的工作流程類似于常規(guī)放療，如圖1所示。
[0029] 以下具體結(jié)合肺癌治療，對(duì)射波刀的工作流程作進(jìn)一步說明。
[0030] 1.體位固定：射波刀是使用身體骨性結(jié)構(gòu)或金標(biāo)或肺組織作為參考標(biāo)記的SRS治 療系統(tǒng)。對(duì)于顱內(nèi)病變，主要以顱骨為追蹤目標(biāo)；對(duì)于胸部病變，或植入金標(biāo)以金標(biāo)為追蹤 對(duì)象，或以胸骨和肺組織為追蹤目標(biāo)；對(duì)于脊柱或脊柱附近的病變，主要以脊柱為追蹤目 標(biāo)。對(duì)于無適當(dāng)?shù)墓趋澜Y(jié)構(gòu)協(xié)助辨別腫瘤的位置，則要在B超引導(dǎo)下于腫瘤附近植入4一6 粒金標(biāo)。對(duì)于須作紅光同步呼吸追蹤的患者，還需穿戴同步追蹤背心。對(duì)于肺癌治療，需要 在B超引導(dǎo)下于腫瘤附近植入4-6粒金標(biāo)。
[0031] 2.影像資料獲?。河?6排以上的螺旋CT掃描獲取患者CT影像，層厚彡2mm，考慮 射束的入射角度，掃描范圍要遠(yuǎn)大于常規(guī)放療。射波刀在治療前和治療中不斷拍攝患者照 射靶區(qū)的位置，與計(jì)劃系統(tǒng)重建的解剖影像通過閉環(huán)控制系統(tǒng)，進(jìn)行反復(fù)對(duì)比，能準(zhǔn)確判斷 靶區(qū)在治療過程中的細(xì)微移動(dòng)，并將移動(dòng)信息從主操作系統(tǒng)傳輸至機(jī)械臂上，通過復(fù)位系 統(tǒng)來校正治療靶區(qū)的細(xì)微移位，使治療靶區(qū)得到精確的定位。
[0032] 3.靶區(qū)勾畫：將患者的影像資料通過DIC0M 3. 0協(xié)議傳輸至圖像融合劑輪廓勾 畫工作站，或治療計(jì)劃系統(tǒng)，物理師對(duì)影像資料進(jìn)行預(yù)處理（圖像導(dǎo)入及融合等）后，主管 醫(yī)師進(jìn)行靶區(qū)及周圍重要器官或組織的勾畫，并明確靶區(qū)劑量及周圍重要器官或組織的劑 量限量。
[0033] 4.制定治療計(jì)劃：物理師根據(jù)主管醫(yī)師勾畫的靶區(qū)圖，進(jìn)行計(jì)劃設(shè)計(jì)，制定出與 腫瘤形態(tài)完全吻合的治療計(jì)劃，經(jīng)主管醫(yī)師確認(rèn)后，通過DICOM RT協(xié)議傳輸至治療執(zhí)行軟 件系統(tǒng)平臺(tái)。
[0034] 5.治療實(shí)施：放療技術(shù)員首先根據(jù)治療室內(nèi)3個(gè)方向的激光定位儀為患者作初步 的擺位，然后利用X射線實(shí)時(shí)影像追蹤定位系統(tǒng)對(duì)治療前擺位進(jìn)行修正。治療執(zhí)行軟件向 加速器發(fā)出初始位置指令，機(jī)械手臂根據(jù)治療計(jì)劃移動(dòng)和停止。加速器出束；一定數(shù)目的射 束后，X射線實(shí)時(shí)影像追蹤定位系統(tǒng)對(duì)治療中靜態(tài)定位作修正。對(duì)于隨呼吸而運(yùn)動(dòng)的腫瘤。 必須運(yùn)用多種追蹤軟件對(duì)患者作治療中動(dòng)態(tài)定位。總治療時(shí)間受治療計(jì)劃的復(fù)雜性、劑量、 投照方式及路徑等因素影響，大多為30?90分鐘。
[0035] 射波刀系統(tǒng)以其精準(zhǔn)靈活的自動(dòng)化機(jī)器手臂、X線實(shí)時(shí)影像定位系統(tǒng)、呼吸追蹤系 統(tǒng)和6mV直線加速器的完美結(jié)合，提供了傳統(tǒng)放射外科治療所無法比擬的靶區(qū)照射的高度 精確性，無論是使用骨性結(jié)構(gòu)，還是采用經(jīng)皮植入金屬微粒作為腫瘤靶區(qū)定位的參考標(biāo)志， 均可取得與過去剛性金屬框架為定位參考標(biāo)志的空間精確性，而且克服了傳統(tǒng)金屬框架的 有創(chuàng)性、不可重復(fù)性以及要求病灶直徑不能超過3cm的缺陷，并將適應(yīng)癥擴(kuò)大至全身腫瘤。
[0036] 本說明書中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
【權(quán)利要求】
1. 一種基于射波刀的腫瘤治療系統(tǒng)，包括機(jī)器人投照系統(tǒng)、實(shí)時(shí)影像追蹤定位系統(tǒng)、紅 外線同步呼吸跟蹤系統(tǒng)、自動(dòng)化治療床、智能化的治療計(jì)劃系統(tǒng)，其特征在于： 機(jī)器人投照系統(tǒng)包括機(jī)械臂和直線加速器，機(jī)械臂由6個(gè)活動(dòng)關(guān)節(jié)的機(jī)器手臂組成， 直線加速器為6mV直線加速器；直線加速器安裝在機(jī)器手臂上；機(jī)械臂是依據(jù)雙閉環(huán)控制 系統(tǒng)設(shè)計(jì)，雙閉環(huán)控制系統(tǒng)為兩個(gè)閉環(huán)PID進(jìn)行級(jí)聯(lián)，通過動(dòng)態(tài)調(diào)整輸出誤差來提高控制 精度，分別設(shè)計(jì)6個(gè)關(guān)節(jié)的位置、速度以及加速度的雙閉環(huán)控制系統(tǒng)； 實(shí)時(shí)影像追蹤定位系統(tǒng)包括安裝在天花板上的兩部千伏級(jí)X光攝影機(jī)和相應(yīng)的非晶 體硅數(shù)碼影像探測(cè)器；X光攝影機(jī)在每個(gè)治療結(jié)點(diǎn)上提供一對(duì)直角影像，自動(dòng)化治療床兩 側(cè)交叉相對(duì)的非晶硅數(shù)碼影像探測(cè)器直接提供高分辨率的數(shù)字化影像，影像經(jīng)過數(shù)字化處 理，并與患者CT數(shù)據(jù)合成的DRR影像進(jìn)行比較，從而快速并精確地出治療過程中患者的移 位，并指導(dǎo)機(jī)械臂修正移位； 紅外線同步呼吸跟蹤系統(tǒng)由安裝在天花板上的3部紅外攝像機(jī)和3個(gè)固定在呼吸追蹤 背心上的紅光二極管發(fā)生器LED組成，LED以32次/s頻率發(fā)射胸部運(yùn)動(dòng)的實(shí)時(shí)模型和肺 部運(yùn)動(dòng)的非實(shí)時(shí)影像模型，通過數(shù)字信息轉(zhuǎn)換建立3種呼吸運(yùn)動(dòng)模型，從而指導(dǎo)機(jī)械臂追 蹤目標(biāo)靶區(qū)； 自動(dòng)化治療床采用基于PID調(diào)節(jié)控制器，設(shè)計(jì)可以自動(dòng)調(diào)整5自由度的治療床，即可實(shí) 現(xiàn)上/下、前后、左/右、滾動(dòng)、前后傾斜，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)治療床的靈活調(diào)整； 智能化的治療計(jì)劃系統(tǒng)用于提供全面的治療設(shè)計(jì)和治療方案。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于射波刀的腫瘤治療系統(tǒng)，其特征在于，機(jī)器手臂有6個(gè)活 動(dòng)關(guān)節(jié)，由計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制，在不同半徑的球面上有100個(gè)固定的節(jié)點(diǎn)，每個(gè)節(jié)點(diǎn)有12個(gè)投 射方向，機(jī)器手臂可精確地移動(dòng)和停止在指定位置上，最多可形成1 200條射束，采用等中 心或非等中心照射，照射距離為650-1000mm。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于射波刀的腫瘤治療系統(tǒng)，其特征在于，機(jī)器人投照系統(tǒng) 還包括直徑5?60_的次級(jí)準(zhǔn)直器，調(diào)制器及控制底盤，增強(qiáng)冷卻系統(tǒng)，增效軟件模塊；射 束的大小由次級(jí)圓柱形準(zhǔn)直器決定，準(zhǔn)直器直徑為5-60_，共有12種規(guī)格，最大半影〈7_， 漏射量低于〇. 1%。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于射波刀的腫瘤治療系統(tǒng)，其特征在于，紅外線同步呼吸 跟蹤系統(tǒng)建立呼吸運(yùn)動(dòng)模型至少需要3個(gè)影像，前兩個(gè)影像用于構(gòu)建模型，第三個(gè)影像用 于確定模型。
【文檔編號(hào)】A61N5/00GK104117150SQ201410300585
【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年6月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月30日
【發(fā)明者】武明虎, 代松, 柯丹, 常雨芳, 朱莉, 孔祥斌 申請(qǐng)人:湖北工業(yè)大學(xué)