放射治療擺位定位裝置及靜態(tài)、動(dòng)態(tài)靶區(qū)擺位方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)療設(shè)備及其擺位方法領(lǐng)域，尤其涉及一種放射治療擺位定位裝置及靜態(tài)、動(dòng)態(tài)靶區(qū)擺位方法。
【背景技術(shù)】
[0002]放射治療是進(jìn)行腫瘤治療的重要手段之一，對(duì)于改善人類健康和增益人類壽命有十分重大的意義。世界衛(wèi)生組織(WHO)提供的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)表明，在可治愈癌癥中，手術(shù)治愈率為22%，放療與手術(shù)結(jié)合的治愈率為6%，放療治愈率12%，化療僅為5%?？梢?，放射治療是癌癥治愈的重要技術(shù)手段。世界衛(wèi)生組織第18屆國際抗癌癥聯(lián)盟大會(huì)上發(fā)表的一項(xiàng)研宄報(bào)告稱，全球癌癥狀況日益嚴(yán)重，今后20年新患者人數(shù)將由目前的每年1000萬增加到1500萬，因癌癥而死亡的人數(shù)也將由每年600萬增至1000萬。癌癥已成為新世紀(jì)人類的第一殺手，并將成為全球最大的公共衛(wèi)生問題。
[0003]在現(xiàn)有醫(yī)學(xué)發(fā)展進(jìn)程中，精確放療已經(jīng)是放射治療技術(shù)發(fā)展追求的最重要目標(biāo)，所謂精確放療必須做到精確診斷、精確設(shè)計(jì)、精確擺位定位和精確治療。而精確擺位定位是精確治療的最重要要素之一。實(shí)際情況中，腫瘤會(huì)因?yàn)槿梭w器官的運(yùn)動(dòng)、呼吸、人體微小的移動(dòng)等眾多因素發(fā)生位置改變，必須采用先進(jìn)的放射治療擺位定位裝置進(jìn)行精確的擺位與定位，同時(shí)能夠?qū)崟r(shí)地進(jìn)行位置跟蹤與校正，才能達(dá)到精確放療的目的。而一些傳統(tǒng)的放療設(shè)備中，對(duì)于腫瘤患者的定位方式較為落后，通常會(huì)采用固定架、框架等，給患者造成一定心里壓力和約束力。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中，采用的擺位定位方式多為二維方式，采用三維、四維的錐形束CB進(jìn)行患者擺位定位是精確放療設(shè)備的發(fā)展趨勢之一。國內(nèi)的一些放療系統(tǒng)中，一種擺位方式為采用CT模擬機(jī)在患者體部預(yù)先標(biāo)定照射野，在實(shí)際治療時(shí)采用激光等去重復(fù)標(biāo)記預(yù)先標(biāo)定的照射野，以復(fù)現(xiàn)CT模擬時(shí)的體位。這種精度受到經(jīng)驗(yàn)和誤操作與誤判斷的影響較大，不適用于集成度高、先進(jìn)性高的自動(dòng)化精確放療系統(tǒng)中。
[0005]還有一些設(shè)備，采用患者體表放置紅外反射標(biāo)志，紅外激光照射、攝像機(jī)拍照，與初次擺位時(shí)的標(biāo)記位置對(duì)比的方式進(jìn)行患者擺位定位，該種擺位方式較前述方式有所改進(jìn)，但相對(duì)擺位時(shí)間較慢，對(duì)于動(dòng)態(tài)靶區(qū)只能獲取患者體表運(yùn)動(dòng)信息，不能直接得知體內(nèi)靶區(qū)運(yùn)動(dòng)特征，機(jī)器利用率不高、不能快速、自動(dòng)地進(jìn)行擺位定位。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種放射治療擺位定位裝置及其擺位方法，該放射治療擺位定位裝置配備兩組X光影像系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)二維交叉成像；當(dāng)C臂滑軌自轉(zhuǎn)，(我下來查了一下，兩個(gè)X光影像系統(tǒng)也可以CBCT成像，此處就不用強(qiáng)調(diào)是一個(gè))，可以實(shí)現(xiàn)CBCT成像，由于C臂具有擺轉(zhuǎn)自由度，本擺位定位裝置還可以實(shí)現(xiàn)C臂安裝空間的多方位二維交叉成像或CBCT成像，成像范圍大、成像方式多，CBCT成像清晰，二維成像速度較快，將兩者結(jié)合于一體，提高了雙影像C臂的成像精度和使用范圍。
[0007]本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn):
[0008]一種擺位定位裝置，包括雙影像C臂系統(tǒng)和機(jī)器人治療床，所述機(jī)器人治療床設(shè)置于雙影像C臂系統(tǒng)相對(duì)應(yīng)位置處，所述雙影像C臂系統(tǒng)內(nèi)側(cè)設(shè)置有C臂滑軌激光燈，在雙影像C臂系統(tǒng)外部對(duì)應(yīng)位置處設(shè)有C臂安裝空間左側(cè)激光燈和右側(cè)激光燈，在C臂安裝空間上方安裝有呼吸追蹤器。
[0009]為了更好地實(shí)現(xiàn)本擺位定位裝置，所述雙影像C臂系統(tǒng)包括C臂滑軌、支撐座和兩組X光影像系統(tǒng)，所述C臂滑軌呈“C”字形形狀，支撐座上具有定位滑槽，C臂滑軌安裝于支撐座的定位滑槽中，可以沿著滑槽滑動(dòng)，實(shí)現(xiàn)C臂滑軌繞自身軸線的自轉(zhuǎn)自由度，定位滑槽通過軸承安裝于支撐座上，定位滑槽可相對(duì)支撐座旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)雙影像C臂繞支撐座軸線的擺轉(zhuǎn)自由度；兩組X光影像系統(tǒng)分別位于所述C臂滑軌內(nèi)側(cè)兩端，兩組X光影像系統(tǒng)對(duì)應(yīng)設(shè)置，所述C臂滑軌內(nèi)側(cè)中間位置處設(shè)有C臂滑軌激光燈。
[0010]本發(fā)明優(yōu)選的X光影像系統(tǒng)結(jié)構(gòu)技術(shù)方案是所述X光影像系統(tǒng)包括X光球管和X光數(shù)字探測板，所述X光球管位于C臂滑軌的端部，X光數(shù)字探測板位于C臂滑軌上。所述X光數(shù)字探測板用于接收X光，兩組X光影像系統(tǒng)配置于C臂滑軌臂上，兩組X光影像系統(tǒng)之間的夾角為45-135° O
[0011]為了實(shí)現(xiàn)雙影像C臂系統(tǒng)在擺轉(zhuǎn)90度后可以進(jìn)行放射治療患者擺位，優(yōu)選地在雙影像C臂系統(tǒng)外部對(duì)應(yīng)位置處的前后端設(shè)有C臂安裝空間前端激光燈和后端激光燈。
[0012]一種放射治療擺位方法，其步驟方法如下:
[0013]a、激光燈初擺位:雙影像C臂系統(tǒng)處于豎立自轉(zhuǎn)90°或-90°位，開口呈水平狀態(tài)，打開C臂滑軌內(nèi)壁中部安裝的C臂滑軌激光燈，為患者提供身體一側(cè)激光十字線；打開雙影像C臂系統(tǒng)安裝空間的與上一步自轉(zhuǎn)90°或-90°對(duì)應(yīng)的左側(cè)激光燈或右側(cè)激光燈，為患者提供身體另一側(cè)的激光十字線；調(diào)整機(jī)器人治療床，使十字線中心與標(biāo)記點(diǎn)重合，完成初擺位；
[0014]b、影像引導(dǎo)擺位:可采用三維CBCT影像引導(dǎo)擺位方式或/和二維交叉成像影像引導(dǎo)擺位方式；
[0015]三維CBCT影像引導(dǎo)擺位:獲取患者治療前腫瘤靶區(qū)或標(biāo)志點(diǎn)的計(jì)劃影像；啟動(dòng)雙影像C臂系統(tǒng)上的X光影像系統(tǒng)，C臂滑軌自轉(zhuǎn)，圍繞患者腫瘤靶區(qū)或標(biāo)志點(diǎn)所在部位旋轉(zhuǎn)進(jìn)行CBCT成像；將CBCT影像與治療前腫瘤靶區(qū)或標(biāo)志點(diǎn)的計(jì)劃影像配準(zhǔn)，精確計(jì)算出位置偏差；將位置偏差反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)自動(dòng)控制機(jī)器人治療床移動(dòng)，修正位置偏差；
[0016]二維交叉成像引導(dǎo)擺位:啟動(dòng)雙影像C臂系統(tǒng)上兩組交叉X線影像系統(tǒng)，獲得患者腫瘤靶區(qū)或標(biāo)志點(diǎn)兩個(gè)不同角度的DR圖像；將上述兩個(gè)DR圖像與計(jì)劃影像生成的DRR圖像配準(zhǔn)，計(jì)算位置偏差；將位置偏差反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)自動(dòng)控制治療床移動(dòng)，修正位置偏差；
[0017]本發(fā)明所述放射治療擺位方法除實(shí)現(xiàn)上述擺位方法后，在治療靜態(tài)靶區(qū)患者時(shí)，還優(yōu)選可以接著實(shí)現(xiàn)靜態(tài)靶區(qū)的定位方法，其步驟在擺位方法之后添加步驟C，具體如下:
[0018]C、影像引導(dǎo)定位:在治療過程中，雙影像C臂系統(tǒng)間隔一定時(shí)間啟動(dòng)兩組X光影像系統(tǒng)，在線獲取患者靜態(tài)腫瘤靶區(qū)的兩幅交叉X光影像，并將其與步驟b中的計(jì)劃影像或最新CBCT影像生成的DRR影像進(jìn)行配準(zhǔn)，獲得兩個(gè)2D偏移矩陣，聚合計(jì)算出腫瘤靶區(qū)的偏移量，即腫瘤靶區(qū)的位置偏差；若此位置偏差在精確放療設(shè)置的閾值內(nèi)，則治療過程繼續(xù)；若此偏差超出閾值范圍，則同步將偏差反饋給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整治療頭進(jìn)行位置補(bǔ)償，更新和修正照射方向繼續(xù)治療。
[0019]本發(fā)明所述放射治療擺位方法除實(shí)現(xiàn)上述擺位方法后，在治療受呼吸運(yùn)動(dòng)影響的動(dòng)態(tài)靶區(qū)的患者時(shí)，還優(yōu)選可以接著實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)腫瘤靶區(qū)的定位方法，其步驟在擺位方法之后添加步驟d和步驟e，具體如下:
[0020]d、建立呼吸運(yùn)動(dòng)模型:可采用基于X射線呼吸建模方式或采用基于4DCBCT呼吸建模方式；
[0021]基于X射線呼吸建模:獲取雙影像C臂系統(tǒng)對(duì)動(dòng)態(tài)腫瘤靶區(qū)或標(biāo)志點(diǎn)連續(xù)拍攝的X光片，與呼吸追蹤器采集的呼吸特征關(guān)聯(lián)，建立動(dòng)態(tài)腫瘤靶區(qū)或標(biāo)志點(diǎn)與呼吸運(yùn)動(dòng)的相關(guān)性模型；
[0022]基于4DCBCT呼吸建模:雙影像C臂系統(tǒng)進(jìn)行4DCBCT成像，并與計(jì)劃影像配準(zhǔn)，映射計(jì)算出動(dòng)態(tài)腫瘤革E區(qū)或標(biāo)志點(diǎn)與呼吸運(yùn)動(dòng)的相關(guān)性模型；
[0023]e、影像引導(dǎo)追蹤:在治療過程中，雙影像C臂