[发明专利]一种全球面放射治疗系统

说明书

本发明公开了一种全球面放射治疗系统，包括多自由度机器人、直线加速器、双图像引导定位机构，双图像引导定位机构包括四个射线源、两个射线探测器，射线源一和射线源二发出的两个射束相交处为低等治疗中心，射线源三和射线源四发出的两个射束相交处为高等治疗中心，以低等治疗中心和高等治疗中心分别为球心的若干个治疗节点构成全球面治疗空间。该系统通过高等治疗中心治疗空间，对靠近背部的靶区，如脊柱靶区和靠近背部的胸腹部靶区，使患者可以在正常仰卧躺姿情况下进行有效治疗；采用低等治疗中心和高等治疗中心相结合的全球面治疗空间，使各部位靶区得到更多治疗射束投照，得到更优化更有效的治疗剂量分布，取得更好的治疗效果。

技术领域

本发明涉及一种放射外科机器人系统，特别涉及一种全球面放射治疗系统。

背景技术

图像引导放射治疗(Image Guided Radiation Therapy,IGRT)是近十几年来逐步发展起来的肿瘤放射治疗新技术，它通过先进的图像设备及图像处理方法，在治疗计划阶段，对患者进行准确靶区探测、勾画和治疗射束分布规划、剂量分布计算，在治疗照射前进行精确靶区定位、在治疗过程中进行靶区运动跟踪，实现对肿瘤的精确放射治疗，降低对肿瘤周边正常组织及关键器官的损伤。

放射外科机器人系统是放射外科治疗专用设备，主要用于全身实体肿瘤精确放射治疗。美国Accuray公司研发的CyberKnife放射外科机器人系统，结合图像引导、现代机器人和小型化直线加速器等先进技术，实现了精确图像引导下的精准放疗，可低分次(1至5次)治疗不同大小的肿瘤，已在世界上得到了较广泛临床应用。

基于多自由度机器人的放射外科机器人系统，需要理想的全球面治疗空间，使加速器治疗射束可以在球面上不同位置不同方向投射到患者靶区，以到达最优化的治疗剂量分布，获得最好的治疗效果。放射外科系统的治疗中心，是整个系统的基准点。以此治疗中心为球中心定义球面，球面上规划均匀分布的多个节点(可以多达数千个)，称为全球面治疗节点，球面上所有治疗节点的集合即为全球面治疗空间。治疗计划系统，从全球面治疗空间中选择针对具体患者的优化治疗节点(数十至上百个)，满足最佳剂量分布的临床要求。

基于多自由度机器人的放射外科机器人系统的一个主要缺陷是治疗空间有限性，如图1所示，放射外科系统的治疗空间是大半个球面，而非理想的全球面。采用在低位置的治疗中心，称为低等治疗中心，在低等治疗中心进行治疗，机器人携带加速器，在确保和治疗床以及患者不发生碰撞情况下，能到达病人上方和两侧的大部分空间位置，形成大半个球面的低等治疗中心治疗空间。而治疗通常在患者仰卧躺姿情况下进行，对靠近背部的靶区，如脊柱靶区和靠近背部的胸腹部靶区，有限治疗空间限制了治疗射束从患者底部位置和底部周边位置的照射，使治疗计划得不到满足临床要求的最优化治疗剂量分布。在实际临床应用中，对靠近背部的靶区，可改成俯卧躺姿治疗，达到治疗剂量分布的要求。但由于呼吸引起的靠近背部靶区运动，会降低治疗精度，延长治疗时间，同时给治疗过程带来更多的临床操作复杂性。

CN201310115139.6公开了一种机器人无创放射治疗系统，其技术特点是安装图像引导设备的大尺寸机械G型臂及G型臂导轨，由于G型臂大尺寸复杂机械结构，X射线源滑动精度难以控制，滑动到位后需要再次校准。无论G型臂安装在地面或悬挂在天花板上，无论等治疗中心在什么位置或设置多个等治疗中心，因为在G型臂占据的很大空间上，必然会对治疗空间有一定遮挡，影响直线加速器可到达的空间位置，直线加速器无法到达全球面治疗空间。

CN200610008759.X公开了一种机器人放射治疗系统，其由正、逆向放射治疗计划系统，三维数控治疗床，实时影像自动跟踪系统，机器人系统，射线源，实时剂量验证系统六大模块组成，其中实时影像自动跟踪系统由C型臂实时影像系统、红外自动跟踪定位仪和电磁自动跟踪定位仪组成，但其C型臂占据的很大空间，影响直线加速器可到达的空间位置，必然产生治疗盲区，导致了有限的球面治疗空间。