双影像c臂系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于医疗设备领域内的一种双影像C臂系统，由C臂环1和两组影像系统组成；C臂环1安装在支撑轴2上，两组影像系统每组包括一个X射线源3和一个平板探测器4；X射线源3直接安装在C臂环1上，或通过安装支架6安装在C臂环1上；平板探测器4直接安装在C臂环1上，或通过微调机构5安装在C臂环1上，或通过微调机构5和横向安装支架7安装在C臂环1上；安装支架6和横向安装支架7关于C臂中心轴线相位相差180°。本实用新型提供的双影像C臂系统既能进行放射治疗初始摆位，又可以实现动态双目成像，还可以实现三维成像。
【专利说明】
双影像C臂系统
[0001]技术领域:
[0002]本发明属于医疗设备领域，具体涉及一种双影像C臂系统。
[0003]【背景技术】:
[0004]在现有医学影像技术中，C臂影像系统主要用于术中X光成像，是骨外科、血管介入、脊柱手术等临床治疗中非常重要的工具。近些年来，放疗技术的发展，对于影像技术的要求越来越高，C臂影像成像系统也开始作为放疗的影像摆定位手段，应用于放射治疗过程中。而放射治疗发展的趋势是精确放射治疗，所谓精确放射治疗技术，是指采用现代化的计算机技术、医学影像技术、放射生物技术、放射物理技术和临床肿瘤治疗技术为手段，对肿瘤进行“精确诊断、精确定位、精确计划、精确治疗”的一种新的放射治疗技术。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。而先进合理的影像系统是实现精确放疗的关键之一。在精确放疗系统中，理想的影像系统应该具有如下特点:能够有清晰的三维图像对比、融合，清楚地看到肿瘤的形态，实现精确配准和摆位；在治疗过程中，对于运动类肿瘤能够非常快速地成像、跟踪定位靶区位置，反馈信息，进行运动补偿，实现精确定位和跟踪。然而，传统的C臂结构仅采用一组影像系统，即一个球管和一个平板，无法在同一时间进行双目成像。此外，现有技术出现了锥形束电脑断层扫描(CBCT)影像设备，可以实现三维成像，但是由于C臂结构限制，还不能很好地应用于放疗领域，并且不能与双目成像集成使用，使得对肿瘤靶区有进行实时动态跟踪要求的某些放疗技术受到限制。
[0005]
【发明内容】
:
[0006]本发明的目的是为了克服现有传统C臂影像系统无法在同一时间进行双目成像的不足，提供一种既能进行放射治疗初始摆位，又可以实现动态双目成像，还可以实现三维成像的双影像C臂系统。
[0007]本发明的目的是通过下述技术方案来实现的:
[0008]本发明的双影像C臂系统，主要由C臂环I和两组影像系统组成；其特征在于所述C臂环I安装在支撑轴2上，并且具有三个自由度:绕C臂环I中心轴线的自转自由度、绕支撑轴2轴线的旋转自由度和沿支撑轴2安装面的线性移动自由度；两组影像系统每组包括一个X射线源3和一个平板探测器4 ;X射线源3直接安装在C臂环I上，或通过安装支架6安装在C臂环I上；平板探测器4直接安装在C臂环I上，或通过微调机构5安装在C臂环I上，或通过微调机构5和横向安装支架7安装在C臂环I上；安装支架6和横向安装支架7关于C臂中心轴线相位相差180°。
[0009]上述方案中，所述X射线源3和平板探测器4的成像面与C臂环所在纵向截面不重合。
[0010]上述方案中，所述支撑轴2安装在水平地面、天花板、机器人机械臂末端、翻转平台、旋转平台、立柱或辅助硬件设备的支撑面上。
[0011]上述方案中，所述C臂环I上配置有呼吸引导装置，引导患者平顺呼吸，使患者呼吸规律平稳，提高对于呼吸运动影响的靶区的跟踪和定位精度；c臂环I上配置有呼吸追踪装置，具体为红外呼吸追踪光学系统；c臂环I上设置有碰撞检测传感器，用于防止C臂与墙壁、其他硬件设备发生碰撞干涉。
[0012]上述方案中，所述双影像C臂系统进一步包括治疗床8，支撑轴2安装在治疗床8的支撑机构上。
[0013]上述方案中，所述双影像C臂系统进一步包括机器人加速器9，支撑轴2安装在机器人加速器9上。
[0014]上述方案中，所述双影像C臂系统配置有对射激光定位器组件。
[0015]本发明的双影像C臂系统用于放射治疗时患者的初始摆位方法为:
[0016]A.开启对射激光定位器，显示虚拟等中心；
[0017]B.移动患者支撑治疗床，使得患者靶区中心在虚拟等中心靠近。
[0018]本发明的C臂环绕其C臂环中心轴线的自转角度大于220°，当启用两组成像系统中任意一组X射线源和平板探测器，可实现CBCT三维成像；当同时采用两组成像系统进行拍片时，即可实现双平片成像。
[0019]实现CBCT三维成像摆位的方法为:
[0020]A.直接控制治疗床，进行初步摆位；
[0021]B.利用C臂旋转(扫描时间±30秒，旋转范围±110°，I分钟内完成整个220° )均匀间隔采集图像；
[0022](a) C臂首先进行旋转加速，当速度稳定后向影像跟踪系统发送当前角度(初稳角度)、速度和备妥信号，影像跟踪系统即可采集到一系列间隔相同角度的确切度数点的图像(放射治疗计划(TPS)采集图像的间隔时间是一定的，那么以后每一次采集图像的角度即可通过初稳角度、速度和时间计算而得)；
[0023](b)影像系统利用采集到的一系列不同角度对应的图像重建三维模型，与治疗前CT定位数字重建影像(DRR)进行图像融合配准比对；
[0024](c)图像融合配准比对后若未达到要求，存在较大偏差时，由医技人员进入治疗室调整；小偏差则由TPS向集成控制系统发送六维治疗床微调参数(包括:床在X，Y, Z方向的移动和转动)或加速器治疗头微调参数(治疗头在X，Y, Z方向的移动和转动)，当摆位达到TPS治疗要求后，整个摆位过程自动完成。
[0025]实现双目成像快速定位的方法为:
[0026]A.在治疗过程中，集成控制系统控制C臂，并向影像系统发送备妥信号，进行两套X射线成像系统的图像采集；
[0027]B.探测板获取患者靶区两幅相交二维图像，由二维图像聚算出靶区标志的三维坐标，并与治疗初始时的CBCT三维图像进行对应性配准；
[0028]C.若配准发现靶区有小范围偏移，则将治疗头做相应X、Y、Z方向的移动调整；若偏移范围较大，则立即存储治疗相关数据并停止治疗，由医生重新回到治疗室调整，即重复病人刚进治疗时的摆位，待摆位完成后，取出停止前存储的治疗相关数据，继续治疗，并在治疗过程中不断快速定位。
[0029]通过本发明的影像系统获取患者靶区的位置与摆位时的偏差，反馈给控制系统，经过剂量验证系统计算，可及时修正治疗床或治疗机器人的位置，实现靶区的精确校准、追踪与治疗。
[0030]本发明所述方案的有益效果为:
[0031]1.当平板探测器距离C臂环中心的径向距离可调时，两组成像系统的焦平距和成像中心可以根据肿瘤患者部位的形态进行调节，避免三维成像时探测平板和治疗床的干涉。
[0032]2.C臂影像系统配备两组组X射线源和探测板，增加了 C臂的灵活性；同时，C臂的自由度相对于现有自由度只保留至多三个自由度，即C臂沿安装面的线性移动、C臂绕C臂基座轴线旋转、C臂绕C臂环中心轴线自转，结构简单、容易加工。
[0033]3.C臂影像系统同时可以实现三维成像和二维定位的功能，增强了 C臂的功能，扩大其适用范围，在治疗过程中都以C臂图像作为配准基准，可以减小累计误差。
[0034]4.呼吸引导装置配置于C臂上，引导患者规律呼吸，提高运动靶区的定位精度和图像质量。
[0035]5.C臂安装于机器人，或安装于治疗床支撑机构，或安装于加速器安装架，成为一体式结构，灵活度大，便于集成控制和零位调整。
[0036]综上所述，本发明克服了现有传统C臂影像系统无法在同一时间进行双目成像的不足，提供的双影像C臂系统既能进行放射治疗初始摆位，又可以实现动态双目成像，还可以实现三维成像。
[0037]【附图说明】:
[0038]图1是本发明的结构示意图。
[0039]图2是本发明安装支架的结构示意图。
[0040]图3是本发明安装于天花板的示意图。
[0041]图4是本发明实施例五的结构示意图。
[0042]图5是本发明实施例六的结构示意图。
[0043]附图中，各数字的含义为:1:C臂环；2:支撑轴；3:X射线源；4:平板探测器；5:微调机构；6:安装支架；7:横向安装支架；8:治疗床；9:机器人加速器。
[0044]【具体实施方式】:
[0045]下面结合附图及实施例进一步详述本发明，但本发明不仅限于所述实施例。
[0046]实施例一
[0047]本例的双影像C臂系统，如图1所示，由C臂环I和两组影像系统组成；C臂环I安装在支撑轴2上，并且具有三个自由度:绕C臂环I中心轴线的自转自由度、绕支撑轴2轴线的旋转自由度和沿支撑轴2安装面的线性移动自由度；两组影像系统每组包括一个X射线源3和一个平板探测器4 ;X射线源3通过安装支架6安装在C臂环I上；平板探测器4通过微调机构5安装在C臂环I上；安装支架6和横向安装支架7关于C臂中心轴线相位相差180°，X射线源3和平板探测器4的成像面与C臂环所在纵向截面不重合。
[0048]支撑轴2安装在水平地面上。
[0049]C臂环I上配置有呼吸引导装置，引导患者平顺呼吸，使患者呼吸规律平稳，提高对于呼吸运动影响的靶区的跟踪和定位精度；c臂环I上配置有呼吸追踪装置，具体为红外呼吸追踪光学系统；c臂环I上设置有碰撞检测传感器，用于防止C臂与墙壁、其他硬件设备发生碰撞干涉。
[0050]实施例二
[0051]本例的双影像C臂系统，如图2所示，除平板探测器4通过微调机构5和横向安装支架7安装在C臂环I上外，其余同实施例一。
[0052]实施例三
[0053]本例的双影像C臂系统，如图3所示，除支撑轴2安装在天花板上外，其余同实施例二。
[0054]实施例四
[0055]本例的双影像C臂系统，除X射线源3和平板探测器4直接安装在C臂环I上外，其余同实施例一。
[0056]实施例五
[0057]本例的双影像C臂系统，如图4所示，除支撑轴2安装在治疗床8的支撑机构上外，其余同实施例二。
[0058]治疗床8为机器人治疗床。
[0059]实施例六
[0060]本例的双影像C臂系统，如图5所示，除支撑轴2安装在机器人加速器9上外，其余同实施例二。
[0061]机器人加速器9为机器人机械臂末端配置直线加速器，直线加速器前端配置可变野准直器或多叶准直器。
[0062]机器人治疗床8、C臂环I和机器人加速器9放射治疗头的空间方位可为O度摆位，即一字型摆位，也可为45°摆位，即治疗床8位于C臂环I与机器人加速器9放射治疗头连线的45°方位。
[0063]实施例七
[0064]本例的双影像C臂系统除配置有对射激光定位器组件外，其余同实施例二。
【主权项】
1.一种双影像C臂系统，主要由C臂环(I)和两组影像系统组成；其特征在于所述C臂环(I)安装在支撑轴(2)上，并且具有三个自由度:绕C臂环(I)中心轴线的自转自由度、绕支撑轴(2)轴线的旋转自由度和沿支撑轴(2)安装面的线性移动自由度；两组影像系统每组包括一个X射线源(3 )和一个平板探测器(4);X射线源(3 )直接安装在C臂环(I)上，或通过安装支架(6)安装在C臂环(I)上；平板探测器(4)直接安装在C臂环(I)上，或通过微调机构(5)安装在C臂环(I)上，或通过微调机构(5)和横向安装支架(7)安装在C臂环(I)上；安装支架(6)和横向安装支架(7)关于C臂中心轴线相位相差180°。2.根据权利要求1所述的双影像C臂系统，其特征在于所述X射线源(3)和平板探测器(4)的成像面与C臂环所在纵向截面不重合。3.根据权利要求1所述的双影像C臂系统，其特征在于所述支撑轴(2)安装在水平地面、天花板、机器人机械臂末端、翻转平台、旋转平台、立柱或辅助硬件设备的支撑面上。4.根据权利要求1所述的双影像C臂系统，其特征在于所述C臂环(I)上配置有呼吸引导装置，引导患者平顺呼吸，使患者呼吸规律平稳，提高对于呼吸运动影响的靶区的跟踪和定位精度；C臂环(I)上配置有呼吸追踪装置，具体为红外呼吸追踪光学系统；C臂环(I)上设置有碰撞检测传感器，用于防止C臂与墙壁、其他硬件设备发生碰撞干涉。5.根据权利要求1所述的双影像C臂系统，其特征在于所述双影像C臂系统进一步包括治疗床(8)，支撑轴(2)安装在治疗床(8)的支撑机构上。6.根据权利要求1所述的双影像C臂系统，其特征在于所述双影像C臂系统进一步包括机器人加速器(9 )，支撑轴(2 )安装在机器人加速器(9 )上。7.根据权利要求6所述的双影像C臂系统，其特征在于所述双影像C臂系统配置有对射激光定位器组件。
【文档编号】A61B6/03GK205411197SQ201520694039
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年9月9日
【发明人】吴大可, 姚进, 周付根, 张兵, 刘博 , 李超, 徐轩昂, 郭斌, 梁斌
【申请人】瑞地玛医学科技有限公司