一种舱式射线照射装置和方法与流程

本发明总体上涉及放射治疗设备领域，特别地，涉及一种舱式射线照射装置和方法。

背景技术：

放射治疗作为肿瘤治疗的重要手段之一，在肿瘤治疗领域占有重要地位。据测算有60～70％的恶性肿瘤治疗时都需要用到放射治疗。在放射治疗过程中，需要对患者进行精确定位以保证待照射的身体部位特别是肿瘤靶区受到足够高的辐射剂量，同时尽可能减少对患者的健康组织的损害。

现有的放射治疗90％以上是基于c形臂放射治疗机开展的，即利用c形机架带动治疗头绕平躺的患者360°旋转实现剂量投送。常规共面照射时，治疗床床角为零度，所有射野中心轴均位于同一平面内，布野相对简单，但布野角度选择范围有限，不利于危及器官保护。理想情况下的非共面照射可将射野角度选择范围扩大至整个三维空间，更加有利于危及器官保护，以及处方剂量的提高，从而进一步改善肿瘤局部控制率。但基于c形臂放射治疗机的非共面照射需要配合转床实现，由于机架和治疗床或患者身体存在的碰撞问题，大部分非共面角度无法实现，且治疗时每个非共面射野均需要技师进入机房手动转床至相应角度，会引入摆位误差，且大幅度增加治疗时间，因此，基于c形臂放射治疗机的非共面放疗技术临床应用较少。

研究人员设计了多种非共面放射治疗装置，例如中国专利(申请号201110447735.5)公开了一种4d立体定位放射治疗装置，使得射线治疗头可以跟随机架进行点头和仰头动作，从而实现射线角度在三维空间上的调节，对精确检测和非共面治疗提供了更大的支持。中国专利(申请号201410558872.x)公开了一种五自由度o型臂放射治疗系统，实现了五自由度控制放射治疗过程，控制精度和稳定程度高，提高了非共面放疗的可行性。中国专利(申请号201810078431.8)公开了一种笼式放射治疗装置，通过射线发生机构的多自由度运动，可以在不移动患者的前提下实现大立体角度范围快速精确非共面治疗。但以上专利公开的放射治疗装置，结构复杂，不利于工程实现，主束区较大，对机房防护要求较高，增加了机房设计建造难度。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明的一个方面提出一种舱式射线照射装置，其可实现非共面放射治疗，通过治疗头运动和患者身体运动相结合，可实现大角度范围的非共面放射治疗，且大幅度减小治疗头主束区范围，便于通过自屏蔽设计降低射线治疗机机房建造难度。

根据本发明一示例性实施例，提供了一种舱式射线照射装置，包括：机架，其具有中空的框架结构，所述框架结构的中空部形成为治疗舱；第一导轨，其固定设置在所述机架上；射线治疗头，其可滑动地设置在所述第一导轨上；以及舱门，其可开合地设置在所述机架上。

在一些实施方式中，所述舱门一端安装有转轴，且所述机架上部形成有安装孔，所述转轴与所述安装孔形成转动副，使得舱门可相对支架开合。在一具体实施方式中，可在所述舱门一端的两侧均设置有转轴，相应地，支架上部开设有对应的两个安装孔，如此可提高舱门的稳固性。

在一些实施方式中，所述机架顶部安装有天窗，所述天窗四周设置有采光用的铅玻璃以及换气窗口。在一具体实施方式中，所述天窗结构为中空结构并设置在所述机架的顶部，方便人体支撑装置进行升降调节时，患者头部不会和机架碰撞。

在一些实施方式中，放射治疗装置还包括：第二导轨，其固定设置在所述舱门上并与所述第一导轨相对设置；以及射线探测器，其可滑动地设置在所述第二导轨上并始终正对所述射线治疗头。

在一些实施方式中，放射治疗装置还包括：成像组件，其固定设置在所述机架的中空的架结构上。

在一些实施方式中，所述成像组件包括一组或多组锥形束成像单元；在另一实施方式中，所述成像组件包括一组或多组的扇形束成像单元或磁共振成像单元。在一具体实施方式中，所述成像组件可包括两块正对的磁体或两组正对的用于产生磁场的线圈。

在一些实施方式中，放射治疗装置还包括：屏蔽板，其设置在所述机架或舱门上，从而阻挡或大幅度降低射线的泄漏，减小治疗舱外的射线剂量。在一具体实施方式中，屏蔽板可包括侧屏蔽板和/或主屏蔽板和/或后屏蔽板，其中，所述侧屏蔽板安装在所述支架的侧面，所述主屏蔽板安装在所述舱门的外表面上，所述后屏蔽板安装在与所述主屏蔽板正对的机架后面。

在一些实施方式中，所述第一导轨为圆弧形导轨，并且所述射线治疗头包括射线源、准直器以及治疗头框架，其中，所述准直器固定安装在所述射线源的下方，所述射线源固定安装在所述治疗头框架上，所述治疗头框架两侧开设有可在所述第一导轨上滑动的弧形滑槽。

在另一些实施方式中，所述第一导轨为直线型导轨，并且，所述射线治疗头包括射线源、准直器、治疗头框架以及滑动框，其中，所述准直器固定安装在所述射线源的下方，所述射线源固定安装在所述治疗头框架上，所述治疗头框架可转动地安装在所述滑动框上，所述滑动框两侧开设有可在所述第一导轨上滑动的滑槽。

在一些实施方式中，放射治疗装置还包括：底座，所述底座上固定安装有所述支架；第三导轨，其设置在所述底座上并延伸进所述支架的中空部；以及人体支撑结构，其可滑动地设置在所述第三导轨上。在一具体实施方式中，所述第三导轨为直线导轨，用于引导人体支撑结构从初始摆位位置运动至治疗位置，以及在治疗结束后引导人体支撑装置退回到初始摆位位置。

在一些实施方式中，所述人体支撑结构包括支撑座和支撑架，其中，所述支撑座可滑动地设置在所述第三导轨上，所述支撑架设置在所述支撑座上，并且所述支撑座可带动所述支撑架进行多自由度运动。

在一些实施方式中，放射治疗装置还包括：限位器，其设置在所述底座上。所述限位器包括第一限位器和第二限位器，其中，所述第一限位器安装在所述底座的一端，用于限定所述人体支撑结构的初始位置，所述第二限位器安装在所述底座的另一端，用于限定所述人体支撑结构的治疗位置。

根据本发明的另一个方面，提供了一种用于放射治疗的射线照射方法，包括：(1)利用定位体罩将站立或坐立的患者固定地置于放射治疗装置的人体支撑结构上，进行初始摆位；(2)打开所述放射治疗装置的舱门，将所述人体支撑结构引导至成像位置，所述成像位置位于所述放射治疗装置的封闭空间中；(3)关闭所述舱门，利用所述放射治疗装置的成像组件对患者靶区进行成像，获取摆位误差，并进行摆位误差修正，或者评价所述摆位误差和通过所述成像获得的解剖结构变化，在线修改照射方案；以及(4)按照治疗计划对患者实施射线照射，其中，在照射过程中，所述成像组件对所述靶区进行实时成像，监测靶区位置和形态，实现门控或实时跟踪照射。

在一些实施方式中，所述步骤(1)中的定位体罩为针对站立或坐立的人体采用热塑膜、真空垫、束带或发泡胶制成。在应用于成像摆位时，所述定位体罩上设有标记点，利用相互正交的三组定位激光灯协助实现患者与所述人体支撑结构的相对固定，并通过所述人体支撑结构的运动使所述定位体罩上的标记点分别与所述三组定位激光灯的标记线重合，完成所述初始摆位。

在一些实施方式中，在所述步骤(2)中，所述人体支撑结构沿一导轨滑动至所述成像位置，且在所述成像位置处，所述人体支撑结构底座贴紧一限位器。

在一些实施方式中，在所述步骤(3)中，所述成像组件采用锥形束成像或扇形束成像或采用磁共振成像。在一具体实施例中，在采用锥形束成像时，所述人体支撑结构带动患者旋转的同时，利用所述锥形束成像组件采集患者多角度的透视图像并重建出三维图像，在采用扇形束成像时，所述人体支撑结构带动患者升降和旋转的同时，利用扇形束成像组件进行轴扫描或螺旋扫描成像，在采用磁共振成像时，患者保持固定。

在一些实施方式中，在所述步骤(4)中，通过成像组件对靶区进行实时成像监测时，在采用一组锥形束成像时，可配合利用射线探测器获取的正交透视图像监测所述靶区位置和形态，在采用两组正交的锥形束或扇形束成像组件时，可通过两组成像组件实时获得的靶区正交透视图像监测所述靶区位置和形态，在采用磁共振成像时，通过实时获取靶区断层图像监测所述靶区位置和形态。

本发明的有益效果是：利用本发明的放射治疗装置可对以站立或坐立姿态的患者进行射线治疗，装置结构简单，且具有图像引导功能，可实现高精度的共面或非共面放疗等各种放疗技术，同时非共面放疗的安全性较高，不存在治疗头和患者的碰撞风险，便于实现高度自动化的高效率的非共面放疗；另外，本发明的放疗装置具有自屏蔽功能，可降低射线机房建造难度和成本。

以上为了概述本申请的目的而描述了本发明的某些方面、优点和新颖特征。应当理解，根据本发明的任何特定实施例，不一定要实现所有这些优点。因此，可以以实现或优化本文所教导的一个优点或一组优点的方式来实现或实施本发明，而不必实现本文所教导或教示的其他优点。

附图说明

下面参考附图讨论至少一个示例的各个方面，附图不旨在按比例绘制。包括附图是为了提供对各个方面和示例的说明和进一步理解，并且附图被并入并构成本说明书的一部分，但并不旨在作为本申请的限制的定义。在附图中，在各图中示出的每个相同或几乎相同的部件由相同的数字表示。为清楚起见，并非在每个附图中标记每个部件。在图中：

图1为根据本发明一实施例的射线照射装置的立体透视图；

图2为根据本发明一实施例的射线照射装置的主视图；

图3为根据本发明另一实施例的射线照射装置的立体透视图；

图4示出本发明一实施例的射线照射装置的摆位状态示意图；

图5示出本发明一实施例的射线照射装置的治疗状态示意图；

图6为根据本发明又一实施例的射线照射装置的立体透视图；

图7为根据本发明又一实施例的射线照射装置的主视图；

图8示出本发明又一实施例的射线照射装置的摆位状态示意图；

图9示出本发明又一实施例的射线照射装置的治疗状态示意图；

图10示出本发明又一实施例的基于mri成像的放射治疗装置的治疗状态示意图；

图11为根据本发明的实施例的用于放射治疗的摆位方法及射线照射方法的流程图。

图中附图标记所表示的相应部件名称：

100-底座，110-第三导轨，120-第一限位器，130-第二限位器，200-机架，210-治疗中心，220-侧屏蔽板，230-天窗，240-第一后屏蔽板，250-换气窗口，260-铅玻璃，270-第二后屏蔽板，300-第一导轨，310-弧形导轨，320-直线导轨，400-射线治疗头，410-射线源，420-均整器，430-治疗头框架，440-滑动框，500-舱门，510-第二导轨，520-射线探测器，530-主屏蔽板，600-成像组件，610-球管，620-探测板，630-磁体，640-支撑臂，700-人体支撑结构，710-支撑座，720-支撑架，730-体罩，740-人体。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下将结合附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，本发明并不局限于这些示范性实施例的精确形式。

图1示出了根据本发明一实施例的舱式射线照射装置的立体结构图。如图1所示，本发明实施例的舱式射线照射装置包括：底座100，其用于支撑治疗装置的其他部件；机架200，其固定在底座100上，且具有中空的框架结构，所述框架结构的中空部形成为治疗舱；第一导轨300，其固定设置在所述机架200上；射线治疗头400，其可滑动地设置在所述第一导轨300上；以及舱门500，其可开合地设置在所述机架200上。可以理解的是，射线照射装置也可以不包括底座100，此时，机架直接设置于机房的地面上。

如图1所示的实施例中，机架200大体呈筒形舱室结构，其两端由支架进行支撑固定，患者可通过舱门进入舱室内接受放射治疗。第一导轨300和舱门500相对设置在机架200的两侧。第一导轨300适于射线治疗头进行位置调整，其具有与机架侧面大体相同的轮廓线，例如为弧形结构。第一导轨可以通过螺栓等方式而紧固在机架上，在一些实施方式中，第一导轨也可直接在机架上一体加工形成。为了对射线治疗头400进行稳固的支撑，第一导轨300可包括一对分别位于射线治疗头400两侧的导轨，相应的，可在治疗头400的两侧设置对应的滑槽从而可根据临床需求在导轨上进行滑动调节射线束的位置和角度，使得射线束中心轴对准治疗中心210。

舱门500也可具有与机架200侧面大体相同的轮廓，例如为弧形结构，当舱门处于关闭状态时，其可与支架200紧密贴合从而封闭治疗舱。为了使得舱门500进行打开和关闭操作，舱门500一端可安装有转轴(未示出)，同时在机架200上部形成有安装孔，所述转轴与所述安装孔形成转动副。在一具体方案中，机架200的顶部两侧开设有用于安装舱门的一对安装孔，舱门的上端的两侧均装有转轴，从而与支架上部的安装孔形成转动副，使得舱门可相对机架开合。舱门500可手动打开；同时，通过设置将转轴与电机、致动器等机电装置连接也可以实现对其电动控制开闭操作。舱门向上打开，便于患者进入治疗舱，舱门向下关闭后，可与机架的框架紧密贴合，封闭治疗舱。

在一实施例中，如图1所示，在机架200的顶部开设有天窗230，天窗230可形成在治疗中心210的正上方，其具有中空结构并与机架200的中空部相通，方便人体升降时患者头部不会和机架碰撞。在一具体方案中，在天窗230的至少一周侧设置有铅玻璃260，其可用于采光并可屏蔽射线，同时在天窗的至少另一周侧设置有换气窗口250，以提高治疗舱的空气流通性。在一具体实施方案中，天窗230的四周侧可设置有相对设置的两块铅玻璃260和相对设置的两个换气窗口250。

如图1所示，放射治疗装置还可包括成像组件600和人体支撑结构700，其具体结构将在下文中进行具体描述。

图2示出了本发明一实施例的射线照射装置的主视图，其中舱门500处于闭合状态。如图2所示，机架200的横截面大体为圆形，第一导轨为圆弧形导轨310，其安装在机架200上，射线治疗头400可沿第一导轨310上下各滑动一定角度，其生成的射线束中心轴均可穿过治疗中心210。放射治疗中，该治疗中心210一般与患者肿瘤靶区的等中心重合。

如图2所示，舱式射线照射装置还包括第二导轨510、射线探测器520，第二导轨510固定设置在所述舱门500上并与所述第一导轨300相对设置，射线探测器520可滑动地设置在所述第二导轨510上，其在治疗过程中始终正对射线束治疗头400。与第一导轨300类似，第二导轨510也具有与机架侧面大体相同的轮廓线，例如为弧形结构。射线探测器520可在第二导轨510上滑动以调整自身位置，并通过自动控制装置使得在放射治疗时射线治疗头与射线探测器同步运动，并保证治疗头的射线束中心轴始终可以垂直穿过射线探测器520的中心。所述射线探测器520可为mv级探测器、kv级探测器或射线阻挡器等。

舱式射线照射装置还可包括成像组件600，用于对患者靶区进行成像，其可固定设置在机架200的中空的框架结构上。

在一实施方式中，成像组件100可配置为x射线成像，其包括至少一个x射线成像单元，每个成像单元可包括射线源和相对的探测器。例如，可使用扇形束或者锥形束x射线成像，以用于实现计算机断层扫描成像(ct)，也可通过实时跟踪患者靶区位置用于实现四维ct成像，以实现对患者靶区的模拟定位、摆位验证或实时监测以辅助射线照射。

在一具体实施例中，所述成像组件可采用锥形束成像(cbct)，包括一组或多组锥形束成像单元，每组锥形束成像单元可包括锥形束球管610和锥形束探测板620，锥形束球管610和锥形束探测板620正对地通过支撑臂640安装在机架200的中部，例如与治疗中心210等高。若采用两组成像单元，如图1-2所示，两锥形束射线管可分别安装在机架200中部并位于第一导轨300的两侧，两锥形束探测板分别正对安装在机架中部两锥形束射线管的对侧。两组成像单元呈正交布置，即两锥形束射线管的中心轴在机架中间平面内垂直正交，两组成像单元既可进行cbct成像，也可用于正交透视成像。

在另一具体实施例中，所述成像组件也可采用扇形束成像(ct)，包括一组或多组扇形束成像单元，每组扇形束成像单元可包括扇形束球管和扇形束探测板，扇形束球管和扇形束探测板正对地安装在机架中部。若采用两组成像单元，两扇形束球管分别安装在机架中部并位于第一导轨300的两侧，两扇形束探测板分别安装在机架200中部两扇形束球管的对侧，两组成像单元呈正交布置，即两扇形束射线管的中心轴在机架中间平面内垂直正交。在进行扇形束成像时，扇形束球管出束的同时，人体支撑机构带动人体同时做升降运动和旋转运动，从而获得螺旋断层图像。

为了实现对患者不同部位的成像，本发明中的成像组件也可采用磁共振成像单元，以用于对患者进行磁共振成像，实现对患者靶区的模拟定位、摆位验证或实时监测。如图3所示，成像组件600包括两块正对的磁体630。两块磁体630可平行设置，分别设置在机架200两侧的安装孔内。磁体可以是永磁铁，例如永磁铁圆板，也可以是磁共振线圈，两磁体相隔的距离可容纳人体支撑结构通过。利用磁共振成像对患者进行摆位成像时，还需要将激励线圈安装在人体支撑结构上，并对准肿瘤靶区，磁场线圈接收信号可进行mri成像。

如图2所示，射线照射装置还可包括屏蔽板，屏蔽板可防止射线的露射泄漏，提高放疗装置的安全性。在一实施例中，屏蔽板可包括侧屏蔽板220、主屏蔽板530和/或后屏蔽板240。其中，侧屏蔽板220安装在所述机架200的两侧面，其为具有一定厚度的重金属板，可实现机架200的侧面密封，并阻挡或大幅度降低射线的侧向泄露。主屏蔽板530安装在舱门500的外表面侧，其也为具有一定厚度的重金属板，舱门闭合后，主屏蔽板530可正面阻挡治疗头射束的泄露。后屏蔽板240也采用金属材质，其安装在与主屏蔽板530正对的机架200侧面，并可具有与机架侧面大体相同的轮廓线，使得闭合时与机架紧密贴合。参照图1，与舱门500类似，后屏蔽板240可开合地设置在机架200上，其一端安装有转轴，且与机架上部的安装孔形成转动副。同时，后屏蔽板240还可形成有拱形内腔，使得在闭合时不会与治疗头400碰撞。通过本发明的自屏蔽设计，可使射线最大程度地限制在放射治疗装置内部，大大减小治疗舱外的射线剂量，从而降低射线机房设计时的防护要求，节约机房建造成本。同时，如图2所示，在舱门封闭状态下，舱门500另一端可以不接触底座100而与底座相隔一定间距防止舱门发生磨损，或者将其设计为具有特定的凹槽结构以与导轨相紧密配合，以进一步防止射线泄露。

为了实现对患者进行精确摆位控制，如图1-2所示，本发明的射线照射装置优选包括底座100，机架200可固定安装在底座100上，底座100的宽度可小于机架200的整体宽度，但应大于舱门500的宽度，同时，在底座100上还同时设置有第三导轨110和人体支撑结构700。第三导轨110的水平轴线例如可与射线治疗头发出的射线束在水平面重合，从而可提高摆位精准度，进而提高非共面放疗的实施效率。

如图1-2所示，第三导轨110设置在底座100上并延伸进机架200的中空部，其可为一组直线导轨，用于引导人体支撑结构700从初始摆位位置运动至治疗位置。人体支撑结构700可滑动地设置在第三导轨110上，在初始位置处，患者站立在人体支撑结构700上并完成初始摆位，在准备进行放射治疗时，舱门500打开，人体支撑结构700由第三导轨110引导至机架200内的治疗位置。通过设置人体支撑结构，一方面可对站立或坐立的人体进行固定，另一方面还可带动人体实现多自由度运动，如升降、平移、俯仰、滚转、偏航等。通过升降运动，可以使射线治疗头对准患者靶区，通过平移、俯仰、滚转、偏航等运动，可以修正摆位误差，通过偏航运动(绕人体支撑装置支撑座铅锤轴的转动)，可以转动人体，实现多角度固定野放疗，或连续转动的容积旋转调强放疗(vmat)。

人体支撑结构700可包括支撑座710和支撑架720，其中支撑座710可滑动地设置在第三导轨110上，支撑架720可固定安装在支撑座710上。同时，支撑座710可带动支撑架720进行多自由度运动，例如三个轴向的平移和旋转运动，以实现对靶区成像和进行摆位调整使得治疗时治疗头对准治疗靶区。支撑座710可沿第三导轨110滑动，其内部设置有动力驱动件，使得其具有多个运动自由度，从而带动支撑架720实现升降、平移、旋转等运动实现患者摆位以及摆位误差的修正。例如，支撑座可设计为三层等多层结构，下层结构平台使得支撑座可带动支撑架进行升降运动并可带动支撑架在第三导轨上进行水平移动，中层结构平台使得支撑座带动支撑架进行旋转运动，上层结构平台使得支撑座带动支撑架进行垂直移动。支撑架720可为竖立在支撑座上的体板，如图1-2所示，其可为大体呈l型板，下端通过螺栓连接等安装在支撑座上，上端安装有供站立患者抓握的扶手。扶手形状可为t型或其它形状，位置可根据患者的身高而可调。体板的下部背面可设置有肋条、肋板等加强件，以提高结构的稳固性。还可在体板的上部设置多组锁定网孔，方便将热塑网固定在体板上，其可应用于对头颈部肿瘤患者进行放射治疗时覆盖患者的治疗部位。在进行治疗时，利用热塑膜体罩、真空垫、束带、发泡胶等配件可将站立或坐立患者的身体牢固固定在支撑架上。

为了保证人体支撑结构的启停稳固性，防止人体晃动，以及便于将患者准确定位，射线照射装置还可包括设置在底座上的限位器。在本发明的一具体实施例中，限位器可设置在第三导轨110的两端，其中，第一限位器120安装在底座100的一端，用于限定所述人体支撑结构的初始位置，并防止人体支撑结构到达初始位置时发生晃动。第二限位器130安装在底座100的另一端，用于限定人体支撑结构700的治疗位置，并防止人体支撑结构达到治疗位置时发生晃动。第一限位器120的位置应使得舱门500在打开过程中不与支撑架720相碰撞，其与支撑座710相接触的一端具有圆弧形以与支撑座710的外形相配合(如图3所示)；第二限位器130的一端可以与机架200的下部相靠，另一端则具有圆弧形以与支撑座710的外形相配合，并优选设计第二限位器的位置、尺寸以使得支撑座710在与第二限位器130接触时患者靶区与治疗中心重合或位于治疗中心附近。

如图1-3所示，在本发明的一实施例中，支撑射线治疗头400并引导其进行运动的第一导轨300为圆弧形导轨，射线治疗头可沿导轨在竖直平面上下各滑动一定角度。治疗头沿导轨滑动时，射线束中心轴始终穿过治疗中心210。在此实施例中，如图2所示，所述射线治疗头包括射线源410、准直器420以及治疗头框架430，其中，射线源410可为由直线射线产生的x射线源(例如mv级)或电子束射线源，也可为放射性物质产生的γ射线源。准直器420固定安装在射线源410的下方，射线源410固定安装在治疗头框架430上，治疗头框架430的两侧开设有可在第一导轨300上滑动的弧形滑槽。

图4-5显示了利用该实施例的射线照射装置对患者进行摆位和放射治疗的状态。如图4所示，患者摆位时，人体支撑结构700的支撑座710贴合在第一限位器120上，患者740站立或坐立于支撑座710上，之后利用提前做好的热塑膜体罩730、真空垫、束带或发泡胶等配件将患者牢固固定在支撑架720上。然后控制支撑座710进行运动，通过调整患者身体上的标记点与外激光灯等外部定位装置设定的位置对齐，从而完成初始摆位。之后，舱门打开，患者沿第三导轨110被人体支撑装置700运送至治疗位置，此时支撑座710与第二限位器130贴紧。在准备对患者进行摆位调整时，如图5所示，将舱门500关闭，成像组件600开始工作，可对患者进行正交透视成像，或借助支撑座710的旋转运动对患者进行cbct成像，或进行磁共振成像，以获取肿瘤靶区位置误差，并利用支撑座710的运动进行摆位误差修正，完成患者治疗摆位。之后，按照预先设定的放疗计划，人体支撑装置和射线治疗头400相配合实现共面或非共面的3dcrt、imrt、vmat、4π等放疗技术，在治疗过程中还可利用成像组件600对靶区进行实时成像，监测靶区运动，实现自适应放疗。

在本发明的另一实施例中，如图6-7所示，支撑射线治疗头400并引导其进行运动的第一导轨300可为直线型导轨，其竖直安装在机架200上，射线治疗头400可沿第一导轨300上下竖直滑动一定距离，并且可以摆动一定角度，并使得在任意位置生成的射线束中心轴均可穿过治疗中心210。在此实施例中，如图7所示，所述射线治疗头400包括射线源410、准直器420、治疗头框架430以及滑动框440，其中，射线源410可为由加速器产生的x射线或电子或其它粒子，也可为放射性物质产生的γ射线。准直器420固定安装在射线源410的下方，射线源410固定安装在治疗头框架430上，治疗头框架430可转动地安装在滑动框440上，滑动框440两侧开设有可在第一导轨300上滑动的滑槽。即与图1所示的实施例相比，该实施例的射线治疗头还设置了一个滑动框，治疗头框架通过两侧的转轴安装在滑动框上，滑动框两侧开设有滑槽，其可升降地设置在第一导轨上，由此，滑动框可带动射线源上下升降运动，射线源可相对滑动框进行摆动。同时，在此实施例中，后屏蔽板270整体呈直线型，并具有型横截面，使得在闭合时能与机架200侧面紧密贴合并不与治疗头400碰撞。

图8-10显示了利用该实施例的射线照射装置对患者进行摆位和放射治疗的状态。如图8所示，在该实施例中，患者的摆位状态可以与图4所示的实施例相同，患者的摆位误差既可以通过kv级锥形束成像组件或扇形束成像组件600获得(如图9所示)，也可采用磁控振mri成像组件630获得(如图10所示)，在此不再赘述。

在该实施例中，患者的治疗状态则与图5所示的实施例稍有区别，如图9-10所示，在进行共面放疗时，既可通过支撑座710调节患者身体高度，使治疗头射线束中心轴对准患者靶区，也可通过治疗头沿第一导轨300的升降运动，使射线束中心轴对准靶区。在进行非共面放射治疗时，射线治疗头需要先升降调整再摆动调整，从而以非共面角度对准靶区。采用该实施例进行放射治疗，不但可以实现共面或非共面的3dcrt、imrt、vmat、4π等放疗技术，还可通过治疗头的升降运动与支撑座的旋转运动相配合，实现螺旋放疗。

根据本发明公开的实施例的射线照射装置，可以为站立或坐立姿态的患者提供共面或非共面的射线治疗，兼具图像引导、摆位修正等功能，可实现高精度的各种放疗技术，同时通过自屏蔽的设计，射线束被限制在舱式放疗装置内部，从而降低了机房的防护设计要求，减少机房建造成本和制造难度。

图11示出了根据本发明的实施例的用于放射治疗的摆位方法及射线照射方法的流程图。如图11所示，根据本发明的实施例的方法可以包括：步骤s810，利用定位体罩将站立或坐立的患者固定地置于射线照射装置的人体支撑结构上，进行初始摆位；步骤s820，打开所述射线照射装置的舱门，将所述人体支撑结构引导至成像位置，所述成像位置位于所述射线照射装置的封闭空间中；步骤s830，关闭所述舱门，利用所述放射治疗装置的成像组件对患者靶区进行成像，获取摆位误差，并进行摆位误差修正，或者评价所述摆位误差和通过所述成像获得的解剖结构变化，在线修改照射方案；以及步骤s840，按照治疗计划对患者实施射线照射，其中，在照射过程中，所述成像组件对所述靶区进行实时成像，监测靶区位置和形态，实现门控或实时跟踪照射。本发明实施例的摆位、射线照射方法既可以使用图1-3所示的射线照射装置实施，也可以使用图6-7所示的另一射线照射装置来实施。

步骤s810中，不同于现有的平躺人体体罩，本发明需要针对站立或坐立患者制作定位体罩，体罩可采用热塑膜、真空垫、束带或发泡胶制成。例如，可在定位体罩上设有标记点，利用相互正交的三组定位激光灯协助实现患者与人体支撑结构的相对固定，并通过所述人体支撑结构的运动使定位体罩上的标记点分别与三组定位激光灯的标记线重合，完成所述初始摆位。若利用磁共振成像进行摆位验证，还需要将激励线圈安装在人体支撑结构上，并对准肿瘤靶区区域。

步骤s820中，首先，舱门可以手动也可以电动地向上打开，人体支撑结构位于初始位置防止舱门打开过程中与支撑架碰触。舱门打开后，可以电动或手动地控制人体支撑结构沿着一导轨运动至射线照射装置的中空部的成像位置，且在该成像位置处，人体支撑结构的底座贴紧一限位器以防止人体晃动而便于将患者准确定位，从而可进行摆位调整得到放射治疗位置。

步骤s830中，成像组件可采用锥形束成像、扇形束成像或采用磁共振成像，通过成像获取摆位误差。之后经操作人员审核并给出控制指令，并例如通过所述人体支撑结构的运动进行摆位误差的修正。替代地，也可在线修改治疗计划，修正摆位误差的影响。具体地，通过对所述摆位误差和通过所述成像组件获得的人体断面图像而获得的包括靶区的解剖结构变化进行评价，可在线修改照射方案，调整治疗头的出束方向和强度。通过对摆位误差进行修正或者在线修改照射方案，可使得患者靶区位于治疗中心处，即射线束将对准患者的靶区准中心，从而便于进行预定的照射方案。

其中，在采用一组或两组锥形束成像时，人体支撑结构可带动患者进行旋转的同时，可利用锥形束成像组件采集患者多角度的透视图像并重建出三维图像。在采用扇形束成像时，人体支撑结构可带动患者进行升降和旋转的同时，利用一组或两组扇形束成像组件进行轴扫描或螺旋扫描成像。在采用磁共振成像时，患者保持固定，安装在人体支撑结构上的激励线圈发出射频信号，机架上的磁体接收信号可进行mri成像。

步骤840中，在照射过程中由于患者的呼吸等可能造成患者靶区偏移的情形，通过成像组件对所述靶区进行实时成像可实现对靶区位置和形态进行监测，当所述靶区位置和形态超出设定的阈值时，可实时控制射线出束或调整射野形状以适形改变后的靶区。

在一实施方案中，若靶区位置由于呼吸运动等超出限定范围，可通过门控控制等方式控制射线治疗头自动停止出束，等靶区位置恢复至安全限值以内后继续出束。在另一实施方案中，若靶区位置由于呼吸运动等超出限定范围，治疗头并不停止出束，而会根据靶区位置和形状的改变通过沿导轨移动而调整射线源位置参数或改变多叶准直器的形状调整射线的分布等。

成像监控可采用锥形束成像、扇形束成像或采用磁共振成像。相应地，若采用一组锥形束成像，可配合利用射线探测器获取的正交透视图像监测所述靶区位置和形态。若采用两组正交的锥形束成像组件或扇形束成像组件进行成像，可通过两组成像组件实时获得的靶区正交透视图像监测所述靶区位置和形态。若采用磁共振成像，可通过实时获取靶区断层图像监测所述靶区位置和形态。

下面再结合附图对本发明的放射治疗过程进行描述，其可使用图1-3所示的治疗装置实施，也可以使用图6-7所示的另一治疗装置来实施。具体地，本发明的放射治疗方法可依据如下步骤进行：(1)对患者进行模拟定位，制作定位体罩，获取肿瘤靶区的模拟定位图像；(2)根据患者模拟定位图像勾画靶区和危及器官，设计放疗计划；(3)对患者进行初始摆位以及进行摆位误差修正；(4)根据放疗计划对患者实施放疗；(5)放射治疗结束后，打开舱门，将人体支撑装置退回到初始摆位位置，拆卸定位体罩，引导患者离开人体支撑装置。

步骤(1)中，如前所述，不同于现有的平躺人体体罩制作方式，本发明需要针对站立或坐立患者制作定位体罩。可以利用常规ct获取人体平躺状态下的模拟图像，再利用图像配准算法获取站立或坐立状态下患者的模拟定位图像，也可以直接采用立式ct获取站立或坐立状态下的患者模拟定位图像。

步骤(2)中，放射计划设计人员可根据定位图像分析射束穿过靶区及周围危及器官的范围，一般放疗计划需要满足靶区受射线束照射剂量满足处方要求，同时优选使得靶区周围的危及器官受射线束照剂量在预定范围内，例如使靶区周围危及器官受到的照射剂量最小化。

步骤(3)中，可依据前面参照图10描述的摆位及摆位修正方法对患者进行摆位控制，以使得摆位调整后患者的靶区与放射治疗装置的治疗中心重合，此处不再赘述。

步骤(4)中，放射治疗中可利用成像组件实时监测靶区位置，若靶区位置由于呼吸运动等超出限定范围，可控制射线治疗头自动停止出束，等靶区位置恢复至安全限值以内后继续出束。在执行非共面放疗计划时，治疗头和人体支撑装置可自动的相互配合运动。在采用图6-7的放疗装置执行螺旋断层放疗时，人体在支撑装置的支撑座带动下转动的同时，射线治疗头可相应地进行步进升降。

步骤(5)中，通过控制器停止射线治疗头出束，手动或电动地向上打开舱门，将人体支撑结构电动或手动地沿着导轨运动至初始摆位位置与限位器紧贴。之后可将控制舱门关闭，并拆卸患者的定位体罩，引导其离开人体支撑结构，从而结束放射治疗。

上面已经参照特定实施例描述了本发明的原理。本领域技术人员将理解的是，本发明并不局限于上述实施例，而是在不脱离本发明的思想和范围的情况下可以进行细节和形式上的许多修改和变化。本发明的范围由所附权利要求及其等价物定义。