一种中子俘获疗法系统及患者快速摆位的方法与流程

本发明涉及放射治疗技术领域，尤其涉及一种中子俘获疗法系统及患者快速摆位的方法。

背景技术

硼中子俘获治疗(boronneutroncapturetherapy，bnct)是一种“药械联用”、安全性更好的生物靶向二元放射治疗模式，从原理上具有放疗、化疗、重离子治疗等手段的优点，最有希望实现人类根治肿瘤的美好愿望。bnct治疗首先通过将具有亲肿瘤组织的无毒的携硼药物注入人体血液，待携硼(硼-10)药物富集在肿瘤组织后，采用超热中子多方向适形照射肿瘤部位，中子和癌细胞中的硼-10核素相遇并发生核反应，放出的阿尔法粒子和锂-7粒子对细胞具有很强的杀伤力，杀伤效果高于现有的x射线、伽马射线放疗和质子放疗，bnct的副作用比较小，而且随着携硼药物亲肿瘤效果的进一步提高，bnct对正常组织的损伤将进一步降低。bnct的肿瘤适应症范围广泛，并且可以治疗质子、重离子治疗不了的扩散型恶性肿瘤或治疗后再次复发的肿瘤病例，比如在多形性胶质母细胞瘤(恶性脑癌)、复发性头颈癌、恶性黑色素皮肤癌、肝转移癌等，治疗效果明显好于现有的治疗技术。

bnct设施的核心设备加速器在启动之后最好长期连续运行，这样既可以确保加速器的运行稳定性，也可以提高加速器的使用寿命。bnct设施设置两个以上的治疗室和一个放射性核素生产终端，在治疗期间束流在不同治疗室之间切换；在非治疗时段，将束流切换至放射性核素生产终端，实现加速器束流的充分利用，实现设备投资经济效率最大化。这样就要求患者照射前准备工作所花的时间要小于前一个接受照射的患者在照射室接受照射的时间，确保在束流切换之前当前患者已完成摆位并就位照射位置。

此外，为了提高放疗的安全性，在临床上通常采用剂量分割的照射方式治疗肿瘤患者，即将一次大剂量照射分成几次小剂量照射，充分利用人体正常细胞修复能力将受损伤的正常细胞修复。bnct也具有使用剂量分割治疗的可能性，适当增加照射次数，减少每次照射的时间。随着患者照射时间的缩短，准备时间有可能已经超过了照射时间，导致一个照射室治疗完需将束流切换至另一个照射室时，但这个照射室的患者还没有准备就绪。

bnct使用超热中子束开展癌症治疗，中子与空气以及其他介质发生碰撞，会造成介质被活化，产生感生放射性。随着束流运行时间的增加，照射室内的感生放射性会逐步累积。医务工作人员如果频繁出入照射室，可能会造成年累积剂量超过国家个人职业限值规定。

基于上述情况，我们有必要设计一种能够解决上述问题的中子俘获疗法系统及患者快速摆位的方法。

技术实现要素：

本发明的目的在于，提供一种中子俘获疗法系统，装置自动化程度高，可实现治疗前的快速摆位以及自动摆位验证，提高患者照射前准备工作的效率，并有效避免了医务工作者需频繁出入照射室以及长时间逗留照射室所引起的辐射安全问题。

本发明的另一目的在于，提供一种中子俘获疗法系统中患者快速摆位的方法，操作简单，可实现患者的快速定位摆位，以及自动摆位验证。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，提供一种中子俘获疗法系统，包括低能直线加速器系统、中子照射系统、照射室，还包括治疗床自动对位系统、摆位自动验证系统、辐射隔离区系统、准备室、控制系统；所述治疗床自动对位系统，用于将被照射体快速摆位，以及自动就位到照射位置；所述摆位自动验证系统，用于所述被照射体摆位的自动验证及确认；所述辐射隔离区系统，用于保证治疗过程中，保障现场医护工作者所受到的辐射剂量符合国家个人剂量限值规定；所述辐射隔离区系统设置在所述照射室与所述准备室之间；所述治疗床自动对位系统、所述摆位自动验证系统、所述辐射隔离区系统均与所述控制系统电信号连接。

具体地，所述低能直线加速器系统，产生质子并将质子能量加速到3.5-20mev之间，为所述中子照射系统提供稳定的质子束流；所述中子照射系统，将所述低能直线加速器系统提供的质子束转化为初始中子束，并对产生的初始中子束进行能谱塑造，得到以超热中子为主的治疗中子束；值得说明的是，本发明所称的被照射体即指肿瘤患者，简称患者。

作为一种优选的技术方案，所述治疗床自动对位系统包括治疗床、导轨、床驱动机构、对接机构；所述床驱动机构、所述对接机构均与所述控制系统电信号连接；所述导轨铺设在所述准备室并延伸至所述照射室内；所述对接机构包括设置在所述准备室内的第一对接机构及设置在所述照射室内的第二对接机构；所述治疗床沿着所述导轨在所述床驱动机构驱动下，在所述准备室与所述照射室之间往返移动，并与所述第一对接机构或所述第二对接机构锁紧。

具体地，所述治疗床，用于承载患者，连同患者一起做旋转、平移和升降运动；所述照射室与所述准备室使用同一个治疗床，在执行照射之前，患者在所述准备室完成靶区和正常器官定位以及摆位，在所述准备室的治疗床上完成体位固定，并在患者体表粘贴可以被自动识别的柔性标签，所述柔性标签记录有患者的身份信息。

优选的，所述治疗床可快速的从所述导轨上卸下且可快速的安装到所述导轨上；所述准备室内至少准备有一张治疗床或两张治疗床。

具体地，当所述准备室内只有一张治疗床时，患者在所述准备室内完成摆位固定后，移动至所述照射室完成照射治疗，再从所述照射室移动返回所述准备室，将治疗后的患者从所述治疗床上移下，将另一患者放在治疗床上完成摆位固定再进行治疗；当所述准备室内有两张治疗床时，一张主治疗床位于所述导轨上，另一副治疗床位于所述导轨旁，当位于主治疗床上的患者进行摆位定位、照射治疗的同时，可将另一患者摆位固定在副治疗床上，当主治疗床上的患者完成照射治疗回到所述准备室内后，将主治疗床从所述导轨上快速卸下，然后将载有另一患者的副治疗床快速安装到导轨上，进行摆位定位、照射治疗，同时将主治疗床上的患者移下，再将另一待治疗患者摆位固定到主治疗床上。两张治疗床交替使用，极大的提高了患者照射前准备工作的效率，同时提高了设备的利用率，实现加速器束流的充分利用，实现设备投资经济效率最大化。

作为一种优选的技术方案，所述准备室内设置有模拟照射端口，所述第一对接机构相对于所述模拟照射端口的位置与所述第二对接机构相对于所述中子照射装置照射端口的位置一致。

具体地，分别以所述准备室的模拟照射端口和所述照射室处所述中子照射装置的照射端口为空间位置参照，在所述准备室、所述照射室相同位置设置所述第一对接机构、所述第二对接机构，确保治疗床准确就位并锁紧。

作为一种优选的技术方案，所述辐射隔离区系统包括隔离室、第一屏蔽门、第二屏蔽门、第一门驱动机构、第二门驱动机构；所述第一门驱动机构、所述第二门驱动机构均与所述控制系统电信号连接；所述隔离室的两侧分别与所述准备室及所述照射室连接，所述第一屏蔽门设置在所述隔离室与所述准备室之间，所述第二屏蔽门设置在所述隔离室与所述照射室之间，所述第一门驱动机构控制所述第一屏蔽门的启闭，所述第二门驱动机构控制所述第二屏蔽门的启闭。

具体地，所述隔离室的墙壁、所述第一屏蔽门、所述第二屏蔽门均符合辐射防护要求。

作为一种优选的技术方案，所述摆位自动验证系统包括第一光学相机、第二光学相机、图像识别及处理装置；所述第一光学相机设置在所述准备室内所述被照射体摆位后的正上方，所述第二光学相机设置在所述照射室内所述被照射体摆位后的正上方；所述第一光学相机及所述第二光学相机均与所述图像识别及处理装置电信号连接。

具体地，所述第一光学相机、所述第二光学相机分别设置在所述准备室与所述照射室内的治疗床所在位置正上方相同位置，从上向下正对着患者进行拍照；所述图像识别及处理装置可从所拍摄的照片中提取患者体位体表轮廓。

另一方面，提供一种中子俘获疗法系统中患者快速摆位的方法，包括以下步骤：

a、将所述准备室内的治疗床与所述第一对接机构锁紧，在所述治疗床上完成被照射体的靶区和正常器官定位及摆位，并固定体位，所述第一光学相机从上向下正对着所述被照射体拍照并发送给所述图像识别及处理装置；

b、摆位完成后所述治疗床与所述第一对接机构解锁，所述床驱动机构驱动治疗床移动由所述准备室穿过所述隔离室后进入所述照射室；

c、所述治疗床与所述第二对接机构锁紧，所述第二光学相机从上向下正对着所述被照射体拍照并发送给所述图像识别及处理装置；

d、所述图像识别及处理装置从所拍摄的照片中提取所述被照射体体表轮廓，并分别对比由所述准备室与所述照射室中获取的被照射体体表轮廓的差异，并将结果报告给监控系统旁的放射技师；

e、放射技师根据所述图像识别及处理装置报告的结果确认摆位验证是否合格，若确认摆位验证合格，发出照射就绪指令；若确认摆位验证不合格，则执行所述治疗床的微调指令，再次采集所述被照射体体表轮廓进行对比直到摆位验证合格，发出照射就绪指令；

f、照射完成后，所述治疗床与所述第二对接机构解锁，所述床驱动装置驱动所述治疗床由所述照射室穿过所述隔离室后回到所述准备室，等待下一次使用。

作为一种优选的技术方案，所述步骤b中，所述治疗床由所述准备室进入所述照射室时，所述第一屏蔽门打开，所述治疗床进入所述隔离室，所述第一屏蔽门关闭，随后所述第二屏蔽门打开，所述治疗床进入所述照射室，所述第二屏蔽门关闭。

作为一种优选的技术方案，在所述准备室进行摆位时，放射技师依次确认每个照射野可执行正确照射；所述被照射体被照射过程中，由所述控制系统自动执行在不同照射野之间的切换。

作为一种优选的技术方案，所述控制系统自动执行在不同照射野之间的切换时，控制指令执行顺序为：

a、关闭所述中子照射系统的束流闸门，切断照射中子束；

b、所述治疗床自动重复在所述准备室中设置的照射野摆位参数；

c、所述摆位自动验证系统执行摆位自动验证程序，并将结果报告给监控系统旁的放射技师；

d、所述控制系统接收到照射指令，打开所述中子照射系统的束流闸门。

本发明的有益效果为：

提供一种中子俘获疗法系统，装置自动化程度高，可实现治疗前的快速摆位以及自动摆位验证，提高患者照射前准备工作的效率，并有效避免了医务工作者需频繁出入照射室以及长时间逗留照射室所引起的辐射安全问题。本发明同时提供一种中子俘获疗法系统中患者快速摆位的方法，操作简单，可实现患者的快速定位摆位，以及自动摆位验证。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的结构框图；

图3为本发明中摆位自动验证系统的结构示意图。

其中，低能直线加速器系统100，中子照射系统200，照射室300，治疗床自动对位系3001，摆位自动验证系统3002，照射端口301，治疗床302，第二对接机构303，隔离室304，辐射隔离区系统3041，第二屏蔽门305，第一屏蔽门306，准备室307，模拟照射端口308，第一对接机构309，导轨310，控制系统400，监控系统500，被照射体600。

具体实施方式

为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解和认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：

如图1至图2所示，一种中子俘获疗法系统，包括低能直线加速器系统100、中子照射系统200、照射室300，作为本发明的改进，还包括治疗床自动对位系统3001、摆位自动验证系统3002、辐射隔离区系统3041、准备室307、控制系统400；治疗床自动对位系统3001，用于将被照射体600快速摆位，以及自动就位到照射位置；摆位自动验证系统3002，用于被照射体600摆位的自动验证及确认；辐射隔离区系统3041，用于保证治疗过程中，保障现场医护工作者所受到的辐射剂量符合国家个人剂量限值规定；辐射隔离区系统3041设置在照射室300与准备室307之间；治疗床自动对位系统3001、摆位自动验证系统3002、辐射隔离区系统3041均与控制系统400电信号连接。

低能直线加速器系统100，产生质子并将质子能量加速到3.5-20mev之间，为中子照射系统200提供稳定的质子束流；中子照射系统200，将低能直线加速器系统100提供的质子束转化为初始中子束，并对产生的初始中子束进行能谱塑造，得到以超热中子为主的治疗中子束；值得说明的是，本发明所称的被照射体600即指肿瘤患者，简称患者。

作为本发明进一步的改进，如图1所示，治疗床自动对位系统3001包括治疗床302、导轨310、床驱动机构、对接机构；床驱动机构、对接机构均与控制系统400电信号连接；导轨310铺设在准备室307并延伸至照射室300内；对接机构包括设置在准备室307内的第一对接机构309及设置在照射室300内的第二对接机构303；治疗床302沿着导轨310在床驱动机构驱动下，在准备室307与照射室300之间往返移动，并与第一对接机构309或第二对接机构303锁紧。

治疗床302，用于承载患者，连同患者一起做旋转、平移和升降运动；照射室300与准备室307使用同一个治疗床302，在执行照射之前，患者在准备室307完成靶区和正常器官定位以及摆位，在准备室307的治疗床302上完成体位固定，并在患者体表粘贴可以被自动识别的柔性标签，柔性标签记录有患者的身份信息。如图3所示，治疗床302底部设置有基座，基座底部设有与导轨310配合可沿导轨310滑移的导轮，床驱动机构可为设置在基座上的电机，电机与控制系统500电信号连接，控制系统500控制电机的正转或反转，电机驱动导轮正转或反转，实现治疗床302在导轨310上往返移动。治疗床302顶部设置有顶板，患者躺在顶板上，顶板相对于基座可作升降、旋转、平移，控制系统500控制治疗床302顶板的运动。对接机构为伸缩卡头，基座上设置有与伸缩卡头相配合的对接孔，伸缩卡头的驱动机构与控制系统500电信号连接，控制系统500控制伸缩卡头与对接孔对接锁紧或脱离解锁。

治疗床302可快速的从导轨310上卸下且可快速的安装到导轨310上；准备室307内至少准备有一张治疗床或两张治疗床。

当准备室307内只有一张治疗床302时，患者在准备室307内完成摆位固定后，移动至照射室300完成照射治疗，再从照射室300移动返回准备室307，将治疗后的患者从治疗床302上移下，将另一患者放在治疗床302上完成摆位固定再进行治疗；当准备室307内有两张治疗床302时，一张主治疗床位于导轨310上，另一副治疗床位于导轨310旁，当位于主治疗床上的患者进行摆位定位、照射治疗的同时，可将另一患者摆位固定在副治疗床上，当主治疗床上的患者完成照射治疗回到准备室307内后，将主治疗床从导轨310上快速卸下，然后将载有另一患者的副治疗床快速安装到导轨310上，进行摆位定位、照射治疗，同时将主治疗床上的患者移下，再将另一待治疗患者摆位固定到主治疗床上。两张治疗床交替使用，极大的提高了患者照射前准备工作的效率，同时提高了设备的利用率，实现加速器束流的充分利用，实现设备投资经济效率最大化。

准备室307内设置有模拟照射端口308，第一对接机构309相对于模拟照射端口308的位置与第二对接机构303相对于中子照射装置200照射端口301的位置一致。分别以准备室307的模拟照射端口308和照射室300的照射端口301为空间位置参照，在准备室307、照射室300相同位置设置第一对接机构309、第二对接机构303，确保治疗床302准确就位并锁紧。

辐射隔离区系统3041包括隔离室304、第一屏蔽门306、第二屏蔽门305、第一门驱动机构、第二门驱动机构；第一门驱动机构、第二门驱动机构均与控制系统400电信号连接；隔离室304的两侧分别与准备室307及照射室300连接，第一屏蔽门306设置在隔离室304与准备室307之间，第二屏蔽门305设置在隔离室304与照射室300之间，第一门驱动机构控制第一屏蔽门306的启闭，第二门驱动机构控制第二屏蔽门305的启闭。

隔离室304的墙壁、第一屏蔽门306、第二屏蔽门305均符合辐射防护要求。墙壁由混凝土制成，第一屏蔽门306及第二屏蔽门305由铅等放射线屏蔽部件构成，并且具有规定的厚度，当第一屏蔽门306或第二屏蔽门305关闭时，照射室内的放射线无法照射到准备室307内。第一门驱动机构、第二门驱动机构为高扭矩马达或减速器等驱动机构，控制系统控制第一门驱动机构、第二门驱动机构的启动和关闭，第一门驱动机构、第二门驱动机构的下方设置有供其滑动的滑轨。

摆位自动验证系统3002包括第一光学相机30021、第二光学相机30022、图像识别及处理装置；第一光学相机30021设置在准备室307内被照射体600摆位后的正上方，第二光学相机设置在照射室300内被照射体600摆位后的正上方；第一光学相机30021及第二光学相机30022均与图像识别及处理装置电信号连接。

第一光学相机30021、第二光学相机30022分别设置在准备室307与照射室300内的治疗床302所在位置正上方相同位置，从上向下正对着患者进行拍照；图像识别及处理装置可从所拍摄的照片中提取患者体表轮廓并存储，并能与其他照片提取的体表轮廓作对比。

该中子俘获疗法系统中患者快速摆位的方法，包括以下步骤：

a、将准备室307内的治疗床302与第一对接机构309锁紧，在治疗床302上完成被照射体600的靶区和正常器官定位及摆位，并固定体位，第一光学相机30021从上向下正对着被照射体600拍照并发送给图像识别及处理装置；

b、摆位完成后治疗床302与第一对接机构309解锁，床驱动机构驱动治疗床302移动由准备室307穿过隔离室304后进入照射室300；

c、治疗床302与第二对接机构303锁紧，第二光学相机30022从上向下正对着被照射体600拍照并发送给图像识别及处理装置；

d、图像识别及处理装置从所拍摄的照片中提取被照射体600体表轮廓，并分别对比由准备室307与所述照射室300中获取的被照射体600体表轮廓的差异，并将结果报告给监控系统500旁的放射技师；

e、放射技师根据图像识别及处理装置报告的结果确认摆位验证是否合格，若确认摆位验证合格，发出照射就绪指令；若确认摆位验证不合格，则执行治疗床302的微调指令，再次采集被照射体600体表轮廓进行对比直到摆位验证合格，发出照射就绪指令；

f、照射完成后，治疗床302与第二对接机构303解锁，床驱动装置驱动治疗床302由照射室300穿过隔离室304后回到准备室307，等待下一次使用。

作为本发明进一步的改进，步骤b中，治疗床302由准备室307进入照射室300时，第一屏蔽门306打开，治疗床302进入隔离室304，第一屏蔽门306关闭，随后第二屏蔽门305打开，治疗床302进入照射室300，第二屏蔽门305关闭。照射完成后，治疗床302由照射室300返回准备室307，辐射隔离区系统3041的门按照进入时相反的顺序开关

在准备室307进行摆位时，放射技师依次确认每个照射野可执行正确照射；被照射体600被照射过程中，由控制系统400自动执行在不同照射野之间的切换。

控制系统400自动执行在不同照射野之间的切换时，控制指令执行顺序为：

a、关闭中子照射系统200的束流闸门，切断照射中子束；

b、治疗床302自动重复在准备室307中设置的照射野摆位参数；

c、摆位自动验证系统3002执行摆位自动验证程序，并将结果报告给监控系统500旁的放射技师；

d、控制系统400接收到照射指令，打开中子照射系统200的束流闸门。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神与范围。