專利名稱：Co－60動態復眼螺旋斷層放射治療系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種放射性綜合醫療設備，確切地說是一種治療惡性腫瘤和顱腦疾病的Co-60動態復眼螺旋斷層放射治療系統。
背景技術：
放射治療作為癌癥的主要治療手段已有百年歷史，其療效已廣為人知。放射治療的目的是給腫瘤區域很高的治療劑量，而給腫瘤周圍的正常組織及要害器官以最少的劑量。全球近一百年來放療技術和設備的不斷改進和發展就是為了實現這個目的。
目前，放射治療技術和治療裝置包括1、常規放射治療常用2-3個不同照射角度的輻射野(對野、交叉野或三野)和固定束進行照射，每次治療所需時間短(1-2min)，操作擺位簡單，是目前最常用的治療方法。但由于其只有2-3個輻射束同時照射野只能是正方形或矩形，照射野的形成與腫瘤的形狀差別很大，這將難以避免使射線傷害一些重要的器官和組織，增加發生放射性并發癥的可能。因此，往往限制了靶區內治療劑量的提高并直接影響到腫瘤的局部控制率。據說大約有25％的放射治療病人，是因放療的局部失控而死于腫瘤的遠處轉移。2、適形放射治療是針對常規放射治療的缺點，日本Takahashi提出了適形放射治療原理，要求靶區形狀與腫瘤的形狀一致。比較有代表性的是用多葉光柵(MLC)調節輻射束截面形狀為腫瘤的形狀，從而有效地避免了射線對重要器官的損傷，提高腫瘤區域的照射劑量，也提高了腫瘤的局部控制率，然而，MLC只適用于凹形靶區截面，當腫瘤附近或內部有要害器官而需要產生凹形或環形劑量分布時它就不適用了。和常規放射治療一樣，MLC仍采用均勻分布輻射束照射。3、立體定向放射治療(Stereotactic Radiotherapy-SRT)是由瑞典Leksell提出的，立體定向放射外科治療主要用于神經外科治療，以后又發展了伽瑪刀和X-刀等SRT裝置，目前SRT裝置已逐漸由頭部向體部發展。SRT的主要采用圓錐形束，其直徑可通過更換限束來改變，在等中心處最大照射野直徑約50mm。這種SRT由于束錐直徑的限制，僅適合于體積較小、形狀簡單的腫瘤治療。4、調強放射治療，在實際的病例中，腫瘤的輪廓是不規則的，腫瘤的組織是不均勻的，要腫瘤組織內每一點都獲得理想的均勻照射劑量分布，不僅要求各個輻射束截面要隨腫瘤形狀變化，其各入射束的劑量強度分布也應當是不均勻的，這種根據靶區內腫瘤形狀預設劑量分布、強度分布的照射方法稱為調強適形放療(lntensity Modulation Conformal Radiotyerapy)。由于IMRT采用精確定位、精確計劃、精確照射的方法和其它放射治療相比，劑量精確度及合理性大為提高，雖然IMRT對腫瘤的局部控制率明顯提高，但技術和裝置愈來愈復雜，治療時間也較長。

發明內容
本發明目的提供一種治療惡性腫瘤和顱腦疾病的Co-60動態復眼螺旋斷層放射治療系統，這種放射治療系統以一個全新的方式把更高強度射線精確地傳輸到腫瘤，同時又能將輻射損傷降低到幾乎可忽略的程度；并有更小的散射半影和銜接邊界，使放射“刀”更加鋒利；同時完成對亞臨床病灶的治療，以杜絕放療并發癥和腫瘤復發的潛在影響；系統還安裝有Co-60柔性隨機載源裝置，更保證了該設備在未開機時的輻射決對為零。
本發明具有的獨特優勢，其功能已含蓋了立體定向、動態調束強、斷層螺旋、三維適形、避免治療、逆向計劃、融合放療等技術領域，一般醫院僅需要這樣一臺設備就能完成對患者全身性各種腫瘤的放射治療要求，并可廣泛地應用于無創放射治療。
本發明適合于全身性各部位和各種器官的原發性及轉移惡性腫瘤；不能手術或不適合手術的惡性腫瘤；手術后復發、殘留或未控的腫瘤；更能實現顱腦部良/惡性腫瘤、腦血管疇形、功能性疾病等治療，能同時滿足收入患者高的生存質量要求，也適用與患者的常規治療。
本發明的具體技術方案如下本發明由分別安裝在專用的輻射隔離屏蔽治療室和操縱控制室兩個房間內的各系統部件構成，輻射隔離屏蔽治療室中安裝有治療主機系統、螺旋三維治療床系統、控制柜系統等，操縱控制室內安裝有中央控制臺和放射治療計劃系統等，其特征在于治療主機中的旋轉體安裝于底座支架上、兩端由軸承固定，旋轉體由驅動機構驅動，驅動機構由控制柜系統控制；旋轉體結構筒為單層套筒形式，結構筒上安裝有多個條形射線準直器，每個條形射線準直器中各自都裝有多個射線準直器，子射線準直器上裝有出源開關，出源開關由獨立開關受控器分別控制，獨立受控器由控制柜系統控制，形成棋盤格式的調束調強放射治療的射線，條形射線準直器尾端與Co-60柔性隨機載源管道相連接。
本發明所述的Co-60柔性隨機載源管道與Co-60放射源鉛屏蔽體相連，屏蔽鉛罐中裝置的多枚Co-60放射源，放射源與柔性鋼絲的首端相連接，柔性鋼絲的尾端與輸送源驅動機構相連接，輸送源驅動機構由控制柜系統控制，放射源的隨機裝卸。
本發明所述的螺旋三維治療床為貫通型雙邊全數控同步結構，治療床安裝在治療主機旋轉體結構筒內的等中心軸線上，治療床在X軸，Y軸，Z軸方向移動和轉動，治療床由前床系統支撐和驅動系統控制。
本發明所述的操縱控制室內安裝有中央控制臺，中央控制臺由電纜與總控制柜系統相連接，放射治療計劃系統完成的治療計劃數據由通信線路與中央控制臺相連接，中央控制臺完成整個治療所需的全部計劃和控制。
本發明所述的結構筒上每間隔120度垂直安裝有三個條形射線準直器。
上述結構系統與隔離屏蔽治療室和獨立的操縱控制室及其設備一起，構成了本發明的綜合性醫療設備系統。
本系統的治療過程是首先需要病人完成CT診斷的圖像數據，數據由放射治療計劃系統完成圖像的三維重建，以提出使醫生和物理師感興趣的區域并能完成自動最佳化分析，根據逆向迭代算發計算在送達的能量注量分布。醫生根據患者診斷的資料，由三維放射治療計劃系統，事先計算好需要照射的臨床灶和亞臨床灶放射野的形狀、射束權重、治療時間、照射體積劑量、避免放療區域、重要組織器官所受最大體積限制劑量等治療參數和機器控制參數。第二步，系統除了每天要對設備是否處于正常工作狀態進行常規的檢測外，實際治療的第一個步驟，是通過一個體模進行機械的定位和劑量控制方面的測量。病人在接受第一次處理時，X射線投射式成像便完成定位，同時完成基準標記。這個標記主要用于以后分次處理時的相對位置的確定，并對新的位置進行劑量計算。下一步將進行一個初步的掃描，以便獲得一組投影數據或病人定位的參數。掃描的數據將作為以后處理時的參考位置被記錄下來，并將頭空間作為病人的定位依據，和作為以后的分次護理的位置基準。在輸出探測器重得到的定位數據，和參考位置一起被計算機記錄下來，以便用于確定病人的三維轉動和移動數據，從而確定病人治療時的三維輪廓線。一旦相對于參考系統的輪廓線被確定之后，這些修正過程并不需要最佳化搜索。因為最佳化搜索需要很長時間，而這種定位參數改變的計算只需幾秒鐘。第三步，放射治療計劃系統將通過數據網絡，把上述參數傳遞到該治療系統的中央控制臺，中央控制臺將自動控制治療床，使患者的病灶區定位在治療主機旋轉體的等中心處，醫生再退出治療室并開動設備，此時輸送源機構驅動柔性鋼絲將Co-60放射源輸送到子射線準直器中，子射線準直器中的出源開關根據控制器的要求開關放射源，實現預期的治療需要。治療完成后，輸送源機構驅動柔性鋼絲將子射線準直器中的Co-60放射源退回Co-60放射源屏蔽鉛罐中，使治療主機在不治療時，機器與放射源分離。
本發明的特點是用同一個系統，可以得到治療前、治療后和治療中的投射圖像。這些數據可以被用于確認病人的定位并解釋治療效果，如果必要，還可以重建劑量分布。另外一個重要的功能是確認直倆計劃中的劑量分布。這種確認提供病人實際所受照射的劑量分布，從而可以比較計劃劑量和治療劑量。如果在治療中發現劑量送達有錯誤，可以立即停止治療。治療的最后一步是實施治療計劃。在治療前的準備工作一切都準確無誤后，所有這些信息都被送到控制臺和同步控制系統。在實施治療階段，同步控制、治療掃描支架控制、準直器光闌控制和病人床運動控制都同步動作。這里和每一個系統都有確認步驟并把信息送到安全系統。安全系統監督超劑量過程，必要時把放射源關閉。在上述步驟的每一步，都把信息留在探測器連接在一起的數據采集系統中，這些數據用于后處理。螺旋斷層調強放射治療系統按預定程序自動啟動治療主機旋轉體，并同時動態調制多個源的光闌準直器及圓柱準直器，使輻射野的強度、位置與不同劑量照射區的形狀相近似；并依據適形避免放療原則，用氣動方式對多個射線源的開和關狀態進行動態調制，尋求對相鄰器官及正常組織的最小劑量保護，在多個射線源以病人為中心的連續旋轉治療同時，三維軌道治療床承載病人，受程序控制在治療設備中步進穿越，實現多錐面、共焦點的螺旋斷層調強放療過程，醫生在可視影像的監控下，采集并存儲重要圖像數據以備下次治療復核重建。后處理以探測器收集到的實時數據為基礎，進行進一步的數據處理和分析。在此期間，系統分析主要判斷收否需要進行修正。除了每日例行的驗證、檢查和修正外，如果需要的話，治療計劃可以在下次治療前修改。在這種情況下，分次治療之間的適應性放療就有可能。因此，物理師能夠根據實際情況，處理有關問題。在完成這些步驟之后，在下次治療前，就可以作出判斷和進行必要的修正。所有參數，諸如調強放療中的高梯度劑量分布、病人的位置和治療計劃的確認，都是放療中的重要內容。投影圖像對驗證病人的體內結構和定位是非常重要的。完成一個治療計劃系統的劑量計算需要使病人在治療前、治療后和治療中間都做投影像。尤其是分次治療之間腫瘤的解剖學接哦鼓有變化的病例。因此，把投影成像和治療機結合在一個機器內是非常重要的。在適形端層放療中，MV量級的CT成像是可能的，因為探測器效率雖然低了，但是治療時的總劑量比較大，總的統計誤差并不在KV量級的圖像差多少。然而MV量級的圖像重建技術仍在開發之中。本發明集中體現了近幾年世界放射腫瘤及神經外科醫學領域中出現的最新思想與最新技術。由于本裝置具有放射直倆計劃系統，可以設計治療計劃及優化涉及治療方案，主機上具有定位系統如X-光機和影像增強或激光定位系統可以實現自動定位，而等中心非共面、共焦點多個具有多葉光柵準直器和系列化圓柱狀準直器的鈷-60放射源，以及同步調整的治療床可以實現螺旋端層適形與大野補充病灶照射，具有的驗證CT成像的高能射線固定光電轉換漂移探測器矩陣裝置，通過它采集的數據用于計算病人實際吸收的劑量，以達到對治療計劃的驗證與修改。而低能電離室輻射探測器可以完成對劑量的監測確保安全。
本發明的突出優點在于由于本設備能實施多斷層螺旋調強放射治療這以最新放療方法在實施對患者的治療中，使用多個鈷-60放射源體對同一病灶點照射，腫瘤的輻射劑量為單源輻射量的數倍，更有利于提高臨床腫瘤致死劑量治療的需要；而多個以不同平面且等中心安裝的鈷-60射線源，形成了一點或直線形的輻射錐劑量面。
附圖及圖面說明

圖1本發明具有旋轉體的治療主機及輔助設備平面結構示意圖
具體實施例方式實施例1本發明由分別安裝在專用的輻射隔離屏蔽治療室1和操縱控制室2兩個房間內的各系統部件構成，輻射隔離屏蔽治療室1中安裝有治療主機3系統、螺旋三維治療床4系統、控制柜5系統等，操縱控制室2內安裝有中央控制臺6和放射治療計劃系統7等，其特征在于治療主機中的旋轉體8安裝于底座支架9上、兩端由軸承10固定，旋轉體8由驅動機構11驅動，驅動機構由控制柜5系統控制；旋轉體結構筒12為單層套筒形式，結構筒12上安裝有多個條形射線準直器13，每個條形射線準直器13中各自都裝有多個射線準直器14，子射線準直器上裝有出源開關15，出源開關由獨立開關受控器16分別控制，獨立受控器由控制柜5系統控制，形成棋盤格式的調束調強放射治療的射線，條形射線準直器13尾端與Co-60柔性隨機載源管道17相連接。
本發明所述的Co-60柔性隨機載源管道17與Co-60放射源鉛屏蔽體18相連，屏蔽鉛罐中裝置的多枚Co-60放射源19，放射源與柔性鋼絲20的首端相連接，柔性鋼絲20的尾端與輸送源驅動機構21相連接，輸送源驅動機構21由控制柜5系統控制，放射源19的隨機裝卸。
本發明所述的螺旋三維治療床4為貫通型雙邊全數控同步結構，治療床安裝在治療主機旋轉體結構筒12內的等中心軸線上，治療床在X軸，Y軸，Z軸方向移動和轉動，治療床由前床系統22支撐和驅動系統24控制。
本發明所述的操縱控制室2內安裝有中央控制臺6，中央控制臺由電纜與總控制柜系統相連接，放射治療計劃系統完成的治療計劃數據由通信線路與中央控制臺相連接，中央控制臺完成整個治療所需的全部計劃和控制。
本發明所述的結構筒12上每間隔120度垂直安裝有三個條形射線準直器13。
上述結構系統與隔離屏蔽治療室和獨立的操縱控制室及其設備一起，構成了本發明的綜合性醫療設備系統。
實施例2如圖1由治療主機、螺旋三維治療床、放射治療計劃系統和中央控制組成。治療主機包括有同軸心旋轉捅構成的旋轉體，內層為支撐層轉筒，外層為結構層轉筒，通過裝在支撐層轉筒兩端的軸承將旋轉體安裝在底座主支架上，結構層轉筒上裝有多個非共面共焦點的鈷-60放射源屏蔽體及內裝放射源，放射源屏蔽體在旋轉體XZ剖面內呈60°～120°角布置，在Y軸方向，每相鄰兩源屏蔽體可錯位0°～12°角，每源最大容量3000居里，每送源置裝有氣動驅動放射源開關的液壓送源抽屜，以及可進行輻射野調制的圓柱狀準直氣，和多葉光柵準直器，及可同時實現定位重建用的X射線發生器，和圖像采集轉換影像增強系統，以及用以劑量驗證系統的高能射線固體光電轉換漂移探測器矩陣裝置，和標定與按檢用石墨電離室探測器；旋轉體通過其支撐層轉筒一端的轉齒組件與減速機的輸出軸齒相匹配，來驅動治療主機的旋轉體轉動；裝在治療主機旋轉體內支撐轉筒中的治療床后導軌、治療床前導軌上的治療床，由后床身X、Z軸驅動系統、前床身X、Y、Z軸驅動系統驅動控制。
實施例3與實施例1不同之處在于治療主機旋轉體由內、中、外三層同軸心轉筒構成一體，內層轉筒位支撐筒，中層轉筒位結構筒，外層轉筒位驅動轉筒，其上裝有轉齒，與減速機輸出軸上的轉齒相匹配；其鈷源、定位系統、安檢系統、驗證系統均如實施例1布置在結構筒上。
權利要求
1.Co-60動態復眼螺旋斷層放射治療系統，由分別安裝在專用的輻射隔離屏蔽治療室(1)和操縱控制室(2)兩個房間內的各系統部件構成，輻射隔離屏蔽治療室(1)中安裝有治療主機(3)系統、螺旋三維治療床(4)系統、控制柜(5)系統等，操縱控制室(2)內安裝有中央控制臺(6)和放射治療計劃系統(7)等，其特征在于治療主機中的旋轉體(8)安裝于底座支架(9)上、兩端由軸承(10)固定，旋轉體(8)由驅動機構(11)驅動，驅動機構由控制柜(5)系統控制，旋轉體結構筒(12)為單層套筒形式，結構筒(12)上安裝有多個條形射線準直器(13)，每個條形射線準直器(13)中各自都裝有多個射線準直器(14)，子射線準直器上裝有出源開關(15)，出源開關由獨立開關受控器(16)分別控制，獨立受控器由控制柜(5)系統控制，形成棋盤格式的調束調強放射治療的射線，條形射線準直器(13)尾端與Co-60柔性隨機載源管道(17)相連接。
2.根據權利要求1所述的Co-60動態復眼螺旋斷層放射治療系統，其特征在于所述的Co-60柔性隨機載源管道(17)與Co-60放射源鉛屏蔽體(18)相連，屏蔽鉛罐中裝置的多枚Co-60放射源(19)，放射源與柔性鋼絲(20)的首端相連接，柔性鋼絲(20)的尾端與輸送源驅動機構(21)相連接，輸送源驅動機構(21)由控制柜(5)系統控制，放射源(19)的隨機裝卸。
3.根據權利要求1所述的Co-60動態復眼螺旋斷層放射治療系統，其特征在于所述的螺旋三維治療床(4)為貫通型雙邊全數控同步結構，治療床安裝在治療主機旋轉體結構筒(12)內的等中心軸線上，治療床在X軸，Y軸，Z軸方向移動和轉動，治療床由前床系統(22)支撐和驅動系統(24)控制。
4.根據權利要求1所述的Co-60動態復眼螺旋斷層放射治療系統，其特征在于所述的操縱控制室(2)內安裝有中央控制臺(6)，中央控制臺由電纜與總控制柜系統相連接，放射治療計劃系統完成的治療計劃數據由通信線路與中央控制臺相連接。
5.根據權利要求1所述的Co-60動態復眼螺旋斷層放射治療系統，其特征在于所述的結構筒(12)上每間隔120度垂直安裝有三個條形射線準直器(13)。
全文摘要
本發明公開了一種治療惡性腫瘤和顱腦疾病的Co－60動態復眼螺旋斷層放射治療系統，旋轉體結構筒為單層套筒形式，結構筒上安裝有多個條形射線準直器，每個條形射線準直器中各自都裝有多個射線準直器，子射線準直器上裝有出源開關，出源開關由獨立開關受控器分別控制，本發明能使用多個鈷－60放射源體對同一病灶點照射，腫瘤的輻射劑量為單源輻射量的數倍，更有利于提高臨床腫瘤致死劑量治療的需要；而多個以不同平面且等中心安裝的鈷－60射線源，形成了一點或直線形的輻射錐劑量面。
文檔編號A61N5/10GK1565670SQ03135188
公開日2005年1月19日 申請日期2003年6月13日 優先權日2003年6月13日
發明者王喬生, 王佳鈺 申請人:王喬生