[發明專利]一種全球面放射治療系統

有效

• 申請號: 202110871185.3
• 申請日: 2021-07-30
• 公開（公告）號: CN113491844B
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 付東山;顧振宇;王亞波;安陸軍
• 申請（專利權）人: 北京瑞爾世維醫學研究有限公司
• 主分類號: A61N5/10
• 分類號: A61N5/10
• 代理公司: 北京天匯航智知識產權代理事務所(普通合伙) 11987
• 代理人: 黃川

本發明公開了一種全球面放射治療系統，包括多自由度機器人、直線加速器、雙圖像引導定位機構，雙圖像引導定位機構包括四個射線源、兩個射線探測器，射線源一和射線源二發出的兩個射束相交處為低等治療中心，射線源三和射線源四發出的兩個射束相交處為高等治療中心，以低等治療中心和高等治療中心分別為球心的若干個治療節點構成全球面治療空間。該系統通過高等治療中心治療空間，對靠近背部的靶區，如脊柱靶區和靠近背部的胸腹部靶區，使患者可以在正常仰臥躺姿情況下進行有效治療；采用低等治療中心和高等治療中心相結合的全球面治療空間，使各部位靶區得到更多治療射束投照，得到更優化更有效的治療劑量分布，取得更好的治療效果。

技術領域

本發明涉及一種放射外科機器人系統，特別涉及一種全球面放射治療系統。

背景技術

圖像引導放射治療(Image Guided Radiation Therapy,IGRT)是近十幾年來逐步發展起來的腫瘤放射治療新技術，它通過先進的圖像設備及圖像處理方法，在治療計劃階段，對患者進行準確靶區探測、勾畫和治療射束分布規劃、劑量分布計算，在治療照射前進行精確靶區定位、在治療過程中進行靶區運動跟蹤，實現對腫瘤的精確放射治療，降低對腫瘤周邊正常組織及關鍵器官的損傷。

放射外科機器人系統是放射外科治療專用設備，主要用于全身實體腫瘤精確放射治療。美國Accuray公司研發的CyberKnife放射外科機器人系統，結合圖像引導、現代機器人和小型化直線加速器等先進技術，實現了精確圖像引導下的精準放療，可低分次(1至5次)治療不同大小的腫瘤，已在世界上得到了較廣泛臨床應用。

基于多自由度機器人的放射外科機器人系統，需要理想的全球面治療空間，使加速器治療射束可以在球面上不同位置不同方向投射到患者靶區，以到達最優化的治療劑量分布，獲得最好的治療效果。放射外科系統的治療中心，是整個系統的基準點。以此治療中心為球中心定義球面，球面上規劃均勻分布的多個節點(可以多達數千個)，稱為全球面治療節點，球面上所有治療節點的集合即為全球面治療空間。治療計劃系統，從全球面治療空間中選擇針對具體患者的優化治療節點(數十至上百個)，滿足最佳劑量分布的臨床要求。

基于多自由度機器人的放射外科機器人系統的一個主要缺陷是治療空間有限性，如圖1所示，放射外科系統的治療空間是大半個球面，而非理想的全球面。采用在低位置的治療中心，稱為低等治療中心，在低等治療中心進行治療，機器人攜帶加速器，在確保和治療床以及患者不發生碰撞情況下，能到達病人上方和兩側的大部分空間位置，形成大半個球面的低等治療中心治療空間。而治療通常在患者仰臥躺姿情況下進行，對靠近背部的靶區，如脊柱靶區和靠近背部的胸腹部靶區，有限治療空間限制了治療射束從患者底部位置和底部周邊位置的照射，使治療計劃得不到滿足臨床要求的最優化治療劑量分布。在實際臨床應用中，對靠近背部的靶區，可改成俯臥躺姿治療，達到治療劑量分布的要求。但由于呼吸引起的靠近背部靶區運動，會降低治療精度，延長治療時間，同時給治療過程帶來更多的臨床操作復雜性。

CN201310115139.6公開了一種機器人無創放射治療系統，其技術特點是安裝圖像引導設備的大尺寸機械G型臂及G型臂導軌，由于G型臂大尺寸復雜機械結構，X射線源滑動精度難以控制，滑動到位后需要再次校準。無論G型臂安裝在地面或懸掛在天花板上，無論等治療中心在什么位置或設置多個等治療中心，因為在G型臂占據的很大空間上，必然會對治療空間有一定遮擋，影響直線加速器可到達的空間位置，直線加速器無法到達全球面治療空間。

CN200610008759.X公開了一種機器人放射治療系統，其由正、逆向放射治療計劃系統，三維數控治療床，實時影像自動跟蹤系統，機器人系統，射線源，實時劑量驗證系統六大模塊組成，其中實時影像自動跟蹤系統由C型臂實時影像系統、紅外自動跟蹤定位儀和電磁自動跟蹤定位儀組成，但其C型臂占據的很大空間，影響直線加速器可到達的空間位置，必然產生治療盲區，導致了有限的球面治療空間。