分象限放射治疗装置及由此治疗肿瘤靶区分象限放射方法
【技术领域】
[0001] 本发明设及医疗设备领域，尤其设及一种分象限放射治疗装置及由此治疗肿瘤祀 区分象限放射方法。
【背景技术】
[0002] 放射治疗是进行肿瘤治疗的重要手段之一，对于改善人类健康和增益人类寿命有 十分重大的意义。世界卫生组织（WHO)提供的统计数据表明，在可治愈癌症中，手术治愈率 为22 %，放疗与手术结合的治愈率为6 %，放疗治愈率12 %，化疗仅为5 %。可见，放射治 疗是癌症治愈的重要技术手段。世界卫生组织第18届国际抗癌症联盟大会上发表的一项 研究报告称，全球癌症状况日益严重，今后20年新患者人数将由目前的每年1000万增加到 1500万，因癌症而死亡的人数也将由每年600万增至1000万。癌症已成为新世纪人类的第 一杀手，并将成为全球最大的公共卫生问题。
[0003] 在国外，如德国、美国、日本等发达国家投入巨资研发与放疗相关的大型医用设 备，并且已经生产出相应的放疗设备、如日本的Vero,美国的切berknife、Tomotherapay 等，现在国际市场上的大型先进放疗设备市场基本都是被该些国家的放疗设备占据；而国 内，大型精确放疗设备的研发还处于探索期和模仿期，在专利文献中提出了一些关于精确 放疗的方案，但是还没有生产出有代表性的大型精确放疗设备。
[0004] 放射治疗是W放射物理、放射生物学、临床放射治疗学为基础，结合临床肿瘤学、 外科学、内科学、影像学等知识，利用放射线治疗疾病的手段，主要用来治疗恶性肿瘤。肿瘤 放射治疗的目的是给肿瘤祀区最大的治疗剂量，而使周围正常组织和器官受的照射剂量最 小，W提高肿瘤的局部控制率，减少正常组织的并发症，也就是精确的放射治疗。要达到该 个目的，在进行放射治疗工作时，必须做到"四精"，即精确诊断、精确设计、精确定位和精确 治疗。近年来，随着放射物理学、放射生物学、临床肿瘤学和医学影像学等相关学科的发展， 放射治疗技术发生了巨大变化。传统的常规放疗正向精确放射治疗转变。
[0005] 现代医学发展的进程中，所谓精确放射治疗技术主要包括=维适形放射治疗 (3D-CRT)技术、调强放射治疗（IMRT)技术、立体定向放射治疗（SRT)技术、立体定向放射外 科（SRS)、图像引导的放射治疗（IGRT) W及螺旋断层扫描调强治疗（T0M0)等。精确放射治 疗技术能明显提高肿瘤的局部控制率，降低正常组织的并发症，从而提高治疗效果。
[0006] 然而，要达到精确放疗，对于放疗设备而言，就需要具有更高的精度、更灵活的机 构、更清晰的成像设备等，如CBCT、扇形束CT、MRI等，但是成像设备的引入，往往造成治疗 空间受限、设备控制复杂等问题。
【发明内容】
[0007] 针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种分象限放射治疗装置及由此治 疗肿瘤祀区分象限放射方法，采用了多机器人系统并结合了双影像C臂系统，提高治疗的 灵活性，增强成像质量和时效性，可W进行分象限优化治疗，提高了治疗效率和精度。
[000引本发明的目的通过下述技术方案实现：
[0009] 一种分象限放射治疗装置，包括紧凑型电子直线加速器、二级准直器双影像机器 人C臂系统、机器人治疗床、呼吸追踪器、治疗机器人、治疗计划子系统、治疗控制子系统和 集成控制子系统，所述治疗机器人设置于机器人治疗床相对应位置处，紧凑型电子直线加 速器安装于治疗机器人活动端部，所述二级准直器安装于紧凑型电子直线加速器的端部， 所述紧凑型直线电子加速器、二级准直器分别通过控制接口与所述治疗机器人的控制器电 连接；所述机器人治疗床设置于双影像机器人C臂系统相对应位置处，（与下一段重复）在 对应双影像机器人C臂系统安装空间的前后左右相应位置处分别设置四个激光定位灯；所 述治疗机器人、机器人治疗床、双影像机器人C臂系统、、激光定位灯、呼吸追踪器与集成控 制子系统连接；集成控制子系统、治疗计划子系统和治疗控制子系统之间分别通过网络连 接。
[0010] 本发明提供一种优选的双影像机器人C臂系统结构技术方案是：所述双影像机器 人C臂系统包括C臂架基座、C臂架和两套影像系统；所述C臂架基座被配置为具有绕其中 屯、轴线旋转的摆转自由度和沿着安装平面移动的平移自由度；所述C臂架呈"C"字形形状， C臂架基座上具有定位滑槽，C臂架滑动安装于C臂架基座的定位滑槽中；两套影像系统分 别位于所述C臂架内侧两端，两套影像系统对应设置；所述C臂架内壁中部安装有C臂架激 光定位灯。
[0011] 本发明提供一种优选的影像系统结构技术方案是：所述影像系统包括X球管和平 板探测器，所述C臂架内壁中部安装有激光定位灯，所述X光球管位于C臂架的端部、X光 数字探测板位于C臂架上，两套X光影像系统之间的夹角为45-135°。
[0012] 本发明提供一种优选的二级准直器结构技术方案是；所述二级准直器为独立准直 器、可变野准直器、固定光圈准直器或多叶准直器的一种或多种组合。
[0013] 一种由分象限放射治疗装置治疗肿瘤祀区分象限放射方法，其方法步骤如下；包 括分象限放射治疗装置，
[0014] a、按照治疗祀区的位置与形态确定总体治疗空间a ;
[0015] b、根据影像设备的治疗空间开放度0，划分治疗象限，并对治疗象限进行编号 1，2…N，同时计算每个治疗象限的开度空间0，0《0 ;
[0016] C、规划各个象限中治疗节点参数，包括准直器参数、束流参数和剂量矩阵；
[0017] t按照节点参数，仿真模拟放射治疗时硬件碰撞关系和加速器的节点运动轨迹；
[0018] e、依据仿真模拟结果，对各个象限中的节点进行优化，去掉直射探测板、经过体内 射线敏感器官、硬件发生碰撞节点或安全距离小于初设值的节点；
[0019] f、重新计算优化节点参数并编号，并优化加速器的节点运动轨迹；
[0020] K按照象限标号顺序，在每个象限中，按照节点参数和运动轨迹放射治疗；
[002U 所述步骤b的治疗象限编号N的确定方法为=[^] + 1 '即N为^的整数部分加 1;治疗象限开度空间0的计算方法为0 =
[0022] 上述的由分象限放射治疗装置治疗肿瘤祀区分象限放射方法在实际使用时，在静 态肿瘤祀区和动态肿瘤祀区均适用，但采用上述由分象限放射治疗装置治疗肿瘤祀区分象 限放射方法应用在静态肿瘤祀区时，在确定好象限之后优选的方法步骤如下：在分象限放 射治疗装置中设置有图像引导追踪IGRT子系统；在对静态祀区实施放射治疗时，步骤h之 后还包括如下方法步骤：
[0023] 激光灯初摆位；C臂架激光灯和对应双影像机器人C臂系统安装空间的前后左右 相应位置处分别设置的四个激光定位灯配合，提供患者两侧激光定位十字线，调整机器人 治疗床使患者体表标记点与十字线重合，进行初摆位；
[0024] 影像引导摆位验证；通过图像引导追踪IGRT子系统对机器人治疗床的位置进行 校正，使得等中屯、与治疗祀区几何中屯、的偏移量小于初设阔值；
[002引影像引导祀区监测与追踪；双影像机器人C臂系统交叉成像或CBCT成像，与计划 影像配准获取静态祀区位置偏差，反馈于治疗控制子系统，控制机器人治疗床或治疗机器 人进行运动补偿。
[0026] 在治疗动态肿瘤祀区分象限放射方法应用时（有些不通顺）；在分象限放射治疗 装置中设置有图像引导追踪IGRT子系统；在对受呼吸运动影响的动态祀区实施放射治疗 时，步骤h之后还包括如下方法步骤：
[0027] 激光灯初摆位；C臂架激光灯和对应双影像机器人C臂系统安装空间的前后左右 相应位置处分别设置四个激光定位灯配合，提供患者两侧激光定位十字线，调整机器人治 疗床使患者体表标记点与十字线重合，进行初摆位。
[002引影像引导摆位验证；通过图像引导追踪IGRT子系统对机器人治疗床的位置进行 校正，使得等中屯、与治疗祀区几何中屯、的偏移量小于初设阔值。
[0029] 影像引导祀区监测与追踪；IGRT子系统可结合呼吸追踪器或双影像机器人C臂系 统进行动态祀区监测与追踪。
[0030] 在治疗动态肿瘤祀区分象限放射方法进一步优选的技术方案：
[0031] 呼吸追踪器获取患者体表标记的运动信息；
[0032] 调用或建立体表运动与体内祀区器官的运动相关性模型，并根据运动相关性模型 反算出体内祀区的运动参数；
[0033] 将反算出来的体内祀区运动参数反馈于治疗控制子系统，控制机器人治疗床或治 疗机器人进行运动补偿并实施治疗。
[0034] 在治疗动态肿瘤祀区分象限放射方法进一步优选的技术方案：
[0035] 所述IGRT系统结合双影像机器人C臂系统对受呼吸运动影响的动态祀区进行影 像监测与追踪的方法如下：
[0036] 双影像机器人C臂进行4维CBCT扫描或交叉成像，获取体内祀区影