[发明专利]肺癌放疗肿块运动跟随护罩系统

说明书

技术领域

本发明属于医疗器械辅助治疗设备领域，具体涉及一种肺癌放疗肿块运动跟随护罩系统。

背景技术

在肺癌放疗的过程中，病人呼吸所引起的肿瘤运动会对放疗产生较大影响。针对这种影响，目前主要有三种解决方法。第一种方法是扩大放疗靶区以充分覆盖运动的肿瘤，采用这种方法会使病人更多的正常组织接受到射线照射。第二种方法是门控放疗技术，仅在病人屏气或呼气吸气末时段对肿瘤区域进行放疗，因而可以从一定程度上减少肿瘤运动的影响，如名称为“Method and system for physiological gating of radiation therapy”(US6690965B1)的美国专利文献，通过光学或视频图像系统检测患者有规则的生理运动，当运动超过某一阈值时，就启动门控信号，暂停放射源的照射。其主要缺点是对病人的呼吸和状态有一定的要求，且会增加放疗的时间。

第三种方法是近些年出现的动态放疗技术，根据实时检测到的肿瘤运动情况，动态调整射束或肿瘤的位置，实现射束和肿瘤基本对齐，从而减少靶区的边界。如名称为“基于预测的图像引导跟踪方法”(公开号为CN101428154A)和名称为“动态肿瘤实时跟踪方法”(公开号为CN101423198A)的专利文献，通过对输入的肿瘤解剖结构图像和呼吸状态特征集进行量化和分析，建立呼吸运动和肿瘤运动的相关性，并实时获取动态肿瘤的图像和呼吸状态特征，通过预测延时后的呼吸状态特征，确定对应的肿瘤形态变化区间图像序列，将其与实时获取的动态肿瘤图像进行匹配并从中选取最佳的肿瘤形态图，以实现对肿瘤的运动跟踪。这两个专利文献通过多幅图像的配准来跟踪肿瘤位置，计算比较耗时，不能满足实时跟踪肿瘤运动的要求，另外，该专利文献对如何将跟踪肿瘤运动的结果用于放疗过程没有给出有效的方法。

图像引导放疗(image-guided radiotherapy，IGRT)技术在放疗过程中对肿瘤的运动状态进行实时跟踪，根据肿瘤的运动动态调整放射源的位置或患者的位置，使放射源的焦点与肿瘤的中心对齐。如名称为“Dynamic tracking of moving targets”(公开号为US20060074292)的美国专利文献介绍了一种动态肿瘤跟踪放疗的方法，在治疗前利用采集的三维计算机断层扫描(three-dimensional computed tomography，3D-CT)图像序列或其它三维图像建立四维数学模型，以确定肿瘤目标与解剖区域三维位置之间的关系，治疗中将实时采集的肿瘤图像与数字重建放疗图像进行配准，从而完成肿瘤目标的跟踪与实时定位。该技术方案也需要通过图像配准来获取肿瘤的位置，无法满足实时跟踪的要求。Accuray公司生产的CyberKnife机器人放疗系统，将X射线线性加速器(linear accelerator，LINAC)安装在一个工业机器人臂上，呼吸追踪系统令医护人员可以在治疗过程中持续追踪、侦测和校正肿瘤移动，而不需患者屏气或使用呼吸控制技术。并自动将位置信息发送给机器人臂，机器人臂可按六个自由度重定位X光射线，使其对准肿瘤。目前CyberKnife机器人放疗系统已应用于临床。现有的IGRT设备可以在一定程度上减少呼吸运动对放疗的影响，但这些IGRT设备价格昂贵，是传统放疗设备价格的2至3倍，目前仅有少数医院配备了IGRT设备，在近几年内，大部分医院仍将继续使用传统设备和传统方法对患者进行放疗，即使有的医院配备了IGRT设备，也会同时使用传统的放疗设备。

调强放疗(intens ity modulated radiat ion therapy，IMRT)即调强适形放射治疗是三维适形放疗的一种，要求辐射野内剂量强度按一定要求进行调节。它是在各处辐射野与靶区外形一致的条件下，针对靶区三维形状和要害器官与靶区的具体解剖关系对束强度进行调节。如专利文献“一种聚焦式调强适形放射治疗机”(公开号为CN101058005)由数据处理装置控制扫描定位床进行三轴联动，使聚焦焦点分层以直线方向扫描或沿等剂量线扫描照射病人的肿瘤病灶并不断改变瞬时扫描速度，实现照射剂量的适形分布和调强。

专利文献“图像和呼吸引导的辅助床垫系统”(公开号为CN101972515A)实现了基于图像和呼吸参数检测，经过数据处理引导床垫运动来补偿肺部肿块的运动，以实现对患者肺部肿块的精确聚焦。