专利名称：基于钴—60的机器人放射治疗机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种放射治疗领域的放射治疗设备，具体涉及使用Co—60作为放射源 的机器人放射治疗设备。
技术背景放射治疗是肿瘤治疗的一种重要手段，放疗设备的集成化和设备的多功能化是发展趋势。 目前市售的典型设备有Tomotherapy系统、Cyberknife系统和CT on Tails系统等。Tomotherapy系统将CT和直线加速器集成为一体，功能上将实时成像与放射治疗结合在 一起，实时跟踪病灶及其周围重要器官位置的变化，实现图像引导的放射治疗。Cyberknife系统将6MV的直线加速器安装在有6个自由度的机器手上，用两正交放置的 X射线成像系统实时跟踪靶区位置的变化，加速器等中心随靶区中心的变化而变化。使用图 像跟踪系统自动确定靶区位置，无须定位框架。CT on Tails系统是将CT和直线加速器安装在同一房间，二者共用同一治疗床，病人不 需移动，只需移动治疗床面。原则上实现了放射治疗体位与定位体位的完全一致，减少了由 于治疗体位与定位体位不一致而导致的靶区误差。国知局2006年5月31日公开了一种"自控动态立体定向放射治疗系统"(公开号为 CN17782575A)，该系统将影像自动跟踪、放射治疗装置和机器人技术融合在一起，达到了减 少放疗设备、提高治疗精度的目的。但是，该方案存在两个严重的缺陷， 一是该方案的实时 影像自动跟踪系统由一台X线(80 150kV)发生器和一套数字接受器或影像增强器组成，这种 组成方案是不可能实时获取治疗过程中肿瘤(靶区)的空间位置，不能达到实时跟踪的目的的； 二是该方案的放射源使用直线加速器，设备造价高，使用和维护成本大。国知局2007年6月13日授权公告了一种"机器人放射治疗系统"发明专利(授权公告号为 CN2910255Y)，该专利方案将具有X射线C形臂、红外自动跟踪定位仪和电磁自动跟踪定位 仪与放射治疗机整合于一体，再结合PET/CT等诊断所制定的治疗计划，其定位精度和治疗 效果都有一定的提高。但是，该专利方案存在三个严重的缺陷， 一是由于X射线C形臂与治 疗床之间互有干涉，在很多角度不能使用；二是采用一个X射线C形臂不可能实时获取治疗 过程中肿瘤(耙区)的空间位置；三是该方案的放射源使用直线加速器，设备造价高，使用和 维护成本大。国知局2004年1月7日授权公告了一种"钴一60多断层共面螺旋断层调强放射治疗系统"(授权公告号为CN1133473C)的发明专利，该专利的主要技术特征是在转筒的横断面上安 装多个共焦点的钴一60放射源，以实现螺旋断层照射。但是，该发明专利方案也只有一套X 线机，尽管可通过转筒的旋转获得病灶区的三维图象，但由于X线机和钴"60放射源安装在 同一转筒上，因此无法获取出束治疗时的实时三维靶区；其次是该发明专利方案的钴一60放 射源固定在转筒上，只能通过转筒的旋转来改变照射角，因此治疗床的纵剖面内却仍然存在 照射死角，无法实现任意角度的照射。 发明内容鉴于现有技术存在上述不足，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于钴~60的 机器人放射治疗机，该治疗机具有可获取实时三维靶区和任意角度的照射治疗的优点。 本实用新型解决上述技术问题的解决方案是一种基于钴~60的机器人放射治疗机，该放射治疗机包括控制装置、机器人、成像装置、 钴一60放射源和三维数控治疗床，其特征是所述的成像装置两套由X射线成像装置组成，且 正交布置在三维数控治疗床的同一横剖面内；所述的钴一60放射源设在机器人的机械手上， 所述的机器人设在三维数控治疗床的旁边。本实用新型放射治疗机，其中所述的X射线成像装置为公知技术，每一套X射线成像装 置由一 X射线球管和一数字化X射线探测器组成。所述的两X射线成像装置的数字化X射 线探测器对称设置在三维数控治疗床的两侧，二者的受光面相互垂直。当X线球管曝光时， 通过数字化X射线探测器获取患者病灶区的两幅正交的数字化X射线图像，该图象与患者的 CT图像通过计划系统计算而得到的重建数字影像(DRR， digitally reconstructed radiographs) 进行配准比较，即可计算出病灶中心(靶区)的三维坐标。本实用新型放射治疗机，其中所述的兰维数控治疗床是放射治疗系统中的常用的治疗床， 它受控于控制装置，根据控制装置的指令后进行纵向平移运动、横向平移运动或者升降运动。本实用新型放射治疗机，其中所述的机器人为放射治疗系统中的常见的机器人，它借助 机身的倾斜使手臂可伸至患者身体的各部位，再利用手腕的转动和俯仰实现任意角度的照射。 机器手每到一预设治疗点时，便停止运动，自动打开钴~60放射源屏蔽体的铅门，按治疗计 划的设定进行出束治疗。本实用新型放射治疗机在正向或逆向治疗计划系统的支持下，根据医生勾画的计划靶区 及对靶区和重要器官的剂量要求，可自动选择合适的满足设定条件的照射野，由控制装置通 过放射治疗专用信息网络系统控制治疗床、机器人和钴^60放射源协同工作，随时对治疗过 程进行控制、调整和验证。治疗过程中，X线成像装置不断把术中所拍摄出来的图像与先前储存在计算机内的图像相互比较，以便决定肿瘤的正确位置，再把这些数据输送至机械臂， 使其可对准病灶。由于本实用新型的技术方案采用两套独立的X射线成像装置来获取两幅正交的病灶区域 图象，进而引导放射治疗，以便于采用机器人来操纵钴~60放射源进行任意区域和任意角度 的照射，故具有下述优点和效果1、 实时影像引导装置和机械放射传送装置完全独立，并采用采用机器人来操纵钴~^60放射源，不仅使照射区域可达人体的任何部位，而且使治疗的准确得到显著的提高，实践证明可满足次毫米标准要求；2、 治疗过程中不需要使用框架和头盔，解除了病人的忧虑，使治疗手术更有效地进行。
图1和图2为本实用新型所述的基于钴~60的机器人放射治疗机的一个具体实施例的结 构示意图，其中图l为主视图，图2为左视图；图3为本实用新型所述三维数控治疗床的一个具体实施例的结构示意图；图4为本实用新型所述的基于钴~60的机器人放射治疗机的另一具体实施例的结构示意图；图5为使用本实用新型所述的基于钴~60的机器人放射治疗机进行放射治疗的流程图。
具体实施方式
参见图1和图2，本实施例中机器人3主要由机械手3-l、手臂3-2、躯干3-3和转盘3-4 组成，其中躯干3-3铰接在转盘3-4上，可实现360度回转和前倾或后仰运动；手臂3-2铰接 在躯千3-3的上端，可上抬或下垂；机械手3-1的腕部具有一旋转装置，并通过所述的旋转 装置铰接在手臂3-2的头部，可实现机械手的旋转和俯仰运动。钴~60放射源设在一屏蔽体 中，所述的屏蔽体安装在机械手3-l上，由控制装置2控制其作任意方向、任意角度的运动。 本实用新型所述的机器人3可直接参照美国Stanford大学医疗中心脑外科副教授约翰 阿德 尔设计的赛博刀(Cyberknife)系统中的三维机械臂实施。参见图3并结合图1和图2，本实用新型所述的放射治疗床8安装在一 "V"形结构1之 间，所述的"V"形结构1下部设有放射治疗床8的驱动装置，该驱动装置可驱动放射治疗 床8作左右(X方向)平移、前后(Z方向)往复和上下升降(Y方向)运动。所述治疗床8 的三维运动，可完成对患者体位的设置和治疗过程中患者体位的调整和误差的修正。参见图1和图2，本实用新型所述的成像装置由两套X射线成像装置组成，每一套X射 线成像装置由一 X射线球管4和一数字化X射线探测器9组成。其中两个X射线球管4固 定在治疗室病人两侧的天花板上，两数字化X射线探测器9对称安装在治疗床8两侧的"V"形结构1上，二者的受光面相互垂直。当X线球管4曝光时，通过数字化X射线探测器9获 取患者病灶区的两幅正交的数字化X射线图像，该图象与患者的CT图像通过计划系统计算 而得到的重建数字影像(DRR， digitally reconstructed radiographs)进行配准比较，即可计算 出病灶中心(靶区)的三维坐标；由控制装置2控制治疗床8的上下、左右和前后运动，使 靶区处于照射位置；由控制装置2控制控制机器人3的机械手3-1到达预设位置，进行出束 治疗，达到实时跟踪的目的。
为了使公众更好地掌握实施本实用新型的技术手段，更好地理解本实用新型所具有的优 点和所能达到的技术效果，以下简要说明采用本实用新型所述的基于钴~60的机器人放射治 疗机对患者进行放射治疗的方法。
1) 对患者进行CT或MRI或PET/CT扫描，得到患者的参考图像；
2) 通过专用网络或其他媒介(如光盘等)将患者的CT或MRI或PET/CT图像调入治疗 计划系统中；
3) 设计治疗计划计算患者靶区(病灶)坐标，确定照射剂量等参数；并计算生成DRR 图像；
4) 设置患者在治疗床8上的体位；
5) 利用图像引导系统获取一对X射线透视图像；
6) 将步骤5的透视图像与步骤3中的DRR进行配准比较，通过计算分析病灶的实际中 心坐标，如果没有误差，转入下一步，按照治疗计划系统设定的方案由控制装置2控制机械 手3的位置和方向进行出束治疗；如果有误差，则由控制装置2控制治疗床8的运动，修正 患者体位，然后调整机械手3-l的位置和方向，出束治疗；
7) 第一个治疗位置结束后，返回步骤5，重复步骤5 6直到完成所有治疗位置的治疗， 即完成全部治疗过程。
权利要求1、一种基于钴-60的机器人放射治疗机，该放射治疗机包括控制装置(2)、机器人(3)、成像装置、钴-60放射源(5)和三维数控治疗床(8)，其特征是所述的成像装置两套由X射线成像装置(4、9)组成，且正交布置在三维数控治疗床(8)的同一横剖面内；所述的钴-60放射源(5)设在机器人(3)的机械手(3-1)上，所述的机器人(3)设在三维数控治疗床(8)的旁边。
2、 根据权利要求1所述的一种基于钴~60的机器人放射治疗机，其特征是所述的两X 射线成像装置(4、 9)的数字化X射线探测器(9)对称设置在三维数控治疗床(8)的两侧。
专利摘要本实用新型公开一种基于钴—60的机器人放射治疗机，该放射治疗机包括控制装置(2)、机器人(3)、成像装置、钴—60放射源(5)和三维数控治疗床(8)，其特征是所述的成像装置两套由X射线成像装置(4、9)组成，且正交布置在三维数控治疗床(8)的同一横剖面内；所述的钴—60放射源(5)设在机器人(3)的机械手(3-1)上，所述的机器人(3)设在三维数控治疗床(8)的旁边。本实用新型所述的治疗机可获取实时三维靶区位置，并对靶区进行任意角度的钴—60照射治疗。
文档编号A61N5/10GK201085857SQ200720057670
公开日2008年7月16日 申请日期2007年9月28日 优先权日2007年9月28日
发明者卢文婷, 周凌宏, 张书旭, 琳 朱, 王卓宇, 鑫 甄, 陈超敏 申请人:南方医科大学