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CN108057179B - 无辐射无创伤的放疗多角度成像装置 - Google Patents

无辐射无创伤的放疗多角度成像装置 Download PDF

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CN108057179B
CN108057179B CN201711415122.7A CN201711415122A CN108057179B CN 108057179 B CN108057179 B CN 108057179B CN 201711415122 A CN201711415122 A CN 201711415122A CN 108057179 B CN108057179 B CN 108057179B
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radiation
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李毅
韩苏夏
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Abstract

本发明公开了一种无辐射无创伤的放疗多角度成像装置，包括与X射线发射装置相连接探测器，所述的探测器包括封装于外壳内用于采集切伦科夫光子的CCD，CCD上还设有滤波片。所述的探测器封装于X射线发射装置的KV级X射线球管前方，与MV级机头正交；所述的X射线发射装置的MV级机头可旋转照射至少180°，CCD跟随其旋转采集切伦科夫光子用于成像。本发明提供的无辐射无创伤的放疗多角度成像装置，由于探测器封装于X射线发射装置的机头内，其可以在多角度X射线治疗过程中随机头旋转，所以其探测器采集信号，不受加速器机架的影响。这种成像方法具有快速的优点，三维图像可随时间运动。

Description

无辐射无创伤的放疗多角度成像装置
技术领域
本发明属于放射治疗设备技术领域，涉及一种无辐射无创伤的放疗多角度成像装置。
背景技术
目前，放射治疗已成为乳腺肿瘤保乳术后标准治疗手段之一。为了减小放射治疗位置误差，图像引导放射治疗技术发展迅猛。
2006年，美国瓦里安公司和瑞典医科达公司开发出放射性成像系统，在两个机械臂上分别安装KV—X线球管和一块大尺寸非晶硅平板探测器，同时能够采集KV影像和MV影像。美国安科瑞公司研发的实时呼吸追踪系统，由分布在室内的2个摄像头和非晶硅探测器组成，以2D或3D的形式与数字重建影像DRR进行融合，从而以接近实时的速度判断患者的位置变化，并在治疗过程中对患者的移动予以及时矫正。但以上方案均采用X射线辐射的方式，使患者接收不必要的剂量照射，且无法做到验证肿瘤接收剂量的准确性。
2014年，美国瓦里安公司和瑞典医科达公司开发出放射性成像系统成像速度在分钟量级，而患者呼吸周期在毫秒量级，无法做到乳腺肿瘤的实时成像。
2016年，美国DoseOptics公司生产的C-Dose是当前唯一开发的应用于肿瘤放射治疗的切伦科夫发光成像(Cerenkov luminescence imaging,CLI)设备，该技术具有成像时间短，灵敏度好，性价比高，无辐射等诸多优点，已应用于乳腺肿瘤治疗的剂量成像研究中。但是，由于C-Dose推出时间较短，其在应用过程中也暴露出一些突出问题。在乳腺癌治疗过程中，探测器置于周围固定位置，探测范围受限，特别是多角度治疗过程中，治疗角度多且变化快，探测器受到加速器机架的影响，无法采集信号；在多角度的调强治疗中也存在类似的问题，以上因素限制了CLI在复杂肿瘤放射治疗技术中的应用。
发明内容
本发明解决的问题在于提供一种无辐射无创伤的放疗多角度成像装置，通过采集放射治疗时产生的切伦科夫光子，通过多角度采集成像，对体表组织吸收剂量成像。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种无辐射无创伤的放疗多角度成像装置，包括与X射线发射装置相连接的探测器，所述的探测器包括封装于外壳内用于采集切伦科夫光子的CCD，CCD上还设有滤波片；
所述的探测器封装于X射线发射装置的KV级X射线球管前方，与MV级机头正交；
所述的X射线发射装置的MV级机头可旋转照射至少180°，CCD跟随其旋转采集切伦科夫光子用于成像。
所述探测器的探测角度与MV级射线角度成直角，其随MV级射线角度改变而变化。
所述的CCD通过695-770nm的滤波片，采集放射治疗时人体产生的切伦科夫光子，对体表组织吸收剂量成像。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明提供的无辐射无创伤的放疗多角度成像装置，在X射线治疗肿瘤的同时进行成像；体表在吸收X射线的同时，以60度的发散角，发射切伦科夫光子；探测器的CCD可采集切伦科夫光子二维成像。因为切伦科夫光子与体表组织吸收剂量成比例关系，切伦科夫光子二维图像可转换为二维剂量成像。
本发明提供的无辐射无创伤的放疗多角度成像装置，由于探测器封装于X射线发射装置的机头内，其可以在多角度X射线治疗过程中随机头旋转，所以其探测器采集信号，不受加速器机架的影响。
本发明提供的无辐射无创伤的放疗多角度成像装置，采用CCD和滤波片组合的硬件结构，采用混合谱切伦科夫发光成像方法将多组二维图像重建为三维图像。这种成像方法具有快速的优点，三维图像可随时间运动，进一步可形成四维动态体表剂量成像。
本发明收集肿瘤放射治疗过程自身产生的切伦科夫光子成像，未利用额外的射线照射患者，未对患者的治疗产生干扰，做到无辐射、无创剂量成像。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的探测器结构示意图；
其中，1为出射MV级X射线机头；2为出射KV级X射线球管；3为探测器；4为CCD；5为滤波片。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
如图1所示，一种无辐射无创伤的放疗多角度成像装置，包括与X射线发射装置相连接的探测器，所述的探测器包括封装于外壳内用于采集切伦科夫光子的CCD，CCD上还设有滤波片；
所述的探测器封装于X射线发射装置的KV级X射线球管前方，与MV级机头正交；
所述的X射线发射装置的MV级机头可旋转照射至少180°，CCD跟随其旋转采集切伦科夫光子用于成像。
进一步的，所述探测器的探测角度与MV级射线角度成直角，其随MV级射线角度改变而变化。具体的，所述的CCD通过695-770nm的滤波片，采集放射治疗时人体产生的切伦科夫光子，对体表组织吸收剂量成像。MV级机头出X射线治疗，X射线照射人体体表时，产生切伦科夫辐射，探测器采集切伦科夫光子，对体表吸收X射线剂量成像。
如图2所示，探测器部件中间为空，不影响X射线球管发射X射线。同时探测器壁材料为合金材料，屏蔽X射线，消除KV级和MV级射线的影响。
下面给出CCD的一些具体参数。
下面给出具体的使用方式：
1、在肿瘤放射治疗开始前，选择探测器的组合，选择成像模式。
2、在软件中打开探测器开关，待机。
3、肿瘤放射治疗开始，软件中可显示体表照射剂量成像，CCD成像需要导入到计算机上，由CCD自带的软件LightField(普林斯顿大学仪器，特伦顿，美国新泽西)显示，成像结果如图3所示。
以上给出的实施例是实现本发明较优的例子，本发明不限于上述实施例。本领域的技术人员根据本发明技术方案的技术特征所做出的任何非本质的添加、替换，均属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种无辐射无创伤的放疗多角度成像装置，其特征在于，包括与X射线发射装置相连接的探测器，X射线发射装置包括KV级X射线装置以及MV级X射线装置，KV级X射线装置包括KV级X射线球管，MV级X射线装置包括MV级X射线机头，探测器与X射线发射装置的KV级X射线装置相连接，探测器部件是中间为空的圆环形结构，且探测器壁材料为合金材料，所述的探测器包括封装于外壳内用于采集切伦科夫光子的CCD，CCD上还设有滤波片，其中CCD封装于探测器外壳内且位于圆环形中空结构探测器的圆环形区域部分；
所述的探测器封装于X射线发射装置的KV级X射线球管前方，与MV级机头正交，探测器的圆环所在平面与MV级X射线出射方向平行；
所述的X射线发射装置的MV级X射线机头可围绕治疗位置旋转照射至少180°，KV级X射线装置跟随MV级X射线机头围绕治疗位置旋转，使得封装于KV级X射线球管前方的探测器携带CCD一同跟随MV级X射线机头围绕治疗位置旋转采集切伦科夫光子用于成像。
2.如权利要求1所述的无辐射无创伤的放疗多角度成像装置，其特征在于，所述的CCD通过695-770nm的滤波片，采集放射治疗时人体产生的切伦科夫光子，对体表组织吸收剂量成像。
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