本技術(shù)涉及放射治療，具體涉及一種用于空間分割放療分層?xùn)鸥駵?zhǔn)直器。

背景技術(shù)：

1、放射治療的傳統(tǒng)方法是試圖在整個(gè)腫瘤內(nèi)部沉積相對(duì)均勻的劑量以殺滅腫瘤。而在1909年由kohler引入的空間分割放療技術(shù)(spatially?fractionated?radiationtherapy，sfrt)通過(guò)柵格準(zhǔn)直器或其他技術(shù)在腫瘤內(nèi)按照一定間隔形成非連續(xù)的高劑量分布，同時(shí)保持腫瘤周?chē)恼＝M織接受較低的劑量照射，以避免相關(guān)毒性。大量臨床研究表明，對(duì)于常規(guī)放療療效不佳的腫瘤(如大體積的腫瘤、放射抵抗的腫瘤和復(fù)發(fā)的腫瘤)，sfrt對(duì)腫瘤的控制和對(duì)正常組織的毒性均優(yōu)于預(yù)期。

2、sfrt的關(guān)鍵是使用尺寸較小的子束在腫瘤內(nèi)部按照一定間隔形成非連續(xù)的高劑量分布。按照子束(beamlet)的大小，sfrt可分為柵格(grid)治療、晶格(lattice)治療、小束(mini?beam)治療和微束(micro?beam)治療。目前柵格和晶格治療已在臨床應(yīng)用，小束和微束治療還在研究階段。四種技術(shù)的主要區(qū)別在于子束大小和子束間隔距離(子束間隔距離一般是子束大小的數(shù)倍)。柵格和晶格治療的子束大小是厘米級(jí)，小束治療的子束縮小至毫米至數(shù)百微米，而微束治療的子束進(jìn)一步縮小至數(shù)十微米。

3、目前常用的實(shí)現(xiàn)子束照射方式是使用多葉準(zhǔn)直器(multi-leaf?collimator，mlc)或柵格準(zhǔn)直器將大尺寸的束流準(zhǔn)直為尺寸較小的子束或子束矩陣。

4、基于mlc的sfrt有幾個(gè)優(yōu)點(diǎn)：①現(xiàn)有直線加速器治療頭基本上都預(yù)裝了mlc，基于mlc的sfrt便于在各放療中心廣泛使用；②mlc已在治療計(jì)劃系統(tǒng)中精確建模，可以很容易地實(shí)現(xiàn)精確的劑量計(jì)算；③可任意改變小野的大小和野與野之間的距離；④配合直線加速器的多角度照射，可以實(shí)現(xiàn)三維sfrt。然而，基于mlc的sfrt的主要問(wèn)題是：①與柵格準(zhǔn)直器相比，mlc葉片尺寸更大，難以形成與柵格準(zhǔn)直器相似尺寸的孔徑，②mlc葉片間漏射對(duì)屏蔽區(qū)域的影響；③加速器鉛門(mén)和mlc的運(yùn)動(dòng)的機(jī)械限制增加治療難度和治療時(shí)間；④與柵格準(zhǔn)直器相比，基于mlc的sfrt的峰谷比(即腫瘤內(nèi)部高劑量(峰劑量)與低劑量(谷劑量)之比)較低。

5、基于柵格準(zhǔn)直器的sfrt由于其能實(shí)現(xiàn)更大的峰谷比，仍然是目前sfrt的主要實(shí)現(xiàn)方式。然而，傳統(tǒng)的柵格準(zhǔn)直器存在以下主要問(wèn)題：①需要經(jīng)過(guò)額外精加工，對(duì)于小束(minibeam)和微束(micro?beam)，目前的加工工藝難以實(shí)現(xiàn)毫米甚至微米級(jí)的孔徑要求；②無(wú)法任意改變柵格的孔徑、間隔和峰谷比，因而臨床使用時(shí)需根據(jù)需要逐個(gè)定制，時(shí)間和經(jīng)濟(jì)成本較高，不便于臨床使用；③柵格準(zhǔn)直器需要與放射治療設(shè)備機(jī)頭進(jìn)行精確裝配才能保證柵格準(zhǔn)直器位置的準(zhǔn)確性。每一個(gè)新定制的柵格準(zhǔn)直器的裝配需花費(fèi)大量時(shí)間。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述缺陷中的至少之一，本實(shí)用新型提供了一種空間分割放療分層結(jié)構(gòu)的柵格準(zhǔn)直器系統(tǒng)，能降低柵格準(zhǔn)直器的加工難度，有效實(shí)現(xiàn)劑量的按需調(diào)節(jié)，使用方式靈活。

2、根據(jù)本實(shí)用新型一個(gè)方面，提供了一種分層?xùn)鸥駵?zhǔn)直器系統(tǒng)，所述準(zhǔn)直器系統(tǒng)包括：中空的連接基礎(chǔ)層，其與放射治療設(shè)備固定連接；柵格準(zhǔn)直體框架，其與所述連接基礎(chǔ)層連接，用于安裝柵格準(zhǔn)直器；柵格準(zhǔn)直器，其由多個(gè)分層?xùn)鸥駵?zhǔn)直體組成，各分層?xùn)鸥駵?zhǔn)直體安裝在所述柵格準(zhǔn)直體框架上；以及分層?xùn)鸥駵?zhǔn)直體驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，配置為驅(qū)動(dòng)所述分層?xùn)鸥駵?zhǔn)直體進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。

3、在一些實(shí)施例中，所述連接基礎(chǔ)層在中空范圍外設(shè)有滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述柵格準(zhǔn)直體框架通過(guò)所述滑動(dòng)機(jī)構(gòu)連接到所述連接基礎(chǔ)層。

4、在一些實(shí)施例中，準(zhǔn)直器系統(tǒng)還可包括：柵格準(zhǔn)直體框架驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，配置為驅(qū)動(dòng)所述柵格準(zhǔn)直體框架沿預(yù)定方向進(jìn)行平移。

5、在一些實(shí)施例中，所述柵格準(zhǔn)直體框架側(cè)面在各分層?xùn)鸥駵?zhǔn)直體安裝高度處設(shè)有用于各分層?xùn)鸥駵?zhǔn)直體的側(cè)向滑動(dòng)軌道和滑塊。

6、在一些實(shí)施例中，所述各分層?xùn)鸥駵?zhǔn)直體上按照預(yù)定間距設(shè)置有預(yù)定孔徑的柵格孔。

7、在一些實(shí)施例中，所述預(yù)定間距可為毫米級(jí)至厘米級(jí)的范圍；所述預(yù)定孔徑為亞毫米級(jí)至厘米級(jí)的范圍。

8、在一些實(shí)施例中，所述柵格孔的形狀可為正多邊形、長(zhǎng)方形、圓形或橢圓形等各種形狀。

9、在一些實(shí)施例中，所述分層?xùn)鸥駵?zhǔn)直體驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括對(duì)應(yīng)于所述各層?xùn)鸥駵?zhǔn)直體的多個(gè)子驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述各層?xùn)鸥駵?zhǔn)直體在各自的子驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下在垂直于放射治療設(shè)備束流的平面內(nèi)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。

10、在一些實(shí)施例中，所述分層?xùn)鸥駵?zhǔn)直體驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)配置為將驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為各分層?xùn)鸥駵?zhǔn)直體的平移或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

11、在具體實(shí)施過(guò)程中，本實(shí)用新型實(shí)施例的分層?xùn)鸥駵?zhǔn)直系統(tǒng)一旦裝配到放射治療設(shè)備治療頭上后，可由高精度電機(jī)驅(qū)動(dòng)準(zhǔn)直器中不同分層?xùn)鸥駵?zhǔn)直體進(jìn)行運(yùn)動(dòng)(例如平移或旋轉(zhuǎn))。通過(guò)準(zhǔn)直器中不同分層?xùn)鸥駵?zhǔn)直體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可在保持柵格間隔不變的前提下，形成孔徑從最大孔徑到極小孔徑連續(xù)可調(diào)的柵格，避免了定制和裝配不同孔徑柵格準(zhǔn)直器所需的時(shí)間和經(jīng)濟(jì)成本。其次，本實(shí)用新型實(shí)施例的分層?xùn)鸥駵?zhǔn)直器可通過(guò)整體移動(dòng)和分批照射的方式，實(shí)現(xiàn)柵格間距的連續(xù)可調(diào)，從而調(diào)節(jié)束流經(jīng)過(guò)準(zhǔn)直器的劑量及分布。第三，柵格準(zhǔn)直器的屏蔽厚度是影響峰谷比的重要因素。本實(shí)用新型實(shí)施例的分層?xùn)鸥駵?zhǔn)直器可通過(guò)將各分層?xùn)鸥駵?zhǔn)直體移出或移入照射野范圍的方式調(diào)節(jié)整個(gè)準(zhǔn)直器系統(tǒng)的等效屏蔽厚度，從而調(diào)節(jié)整個(gè)準(zhǔn)直器系統(tǒng)所形成的峰谷比。第四，本實(shí)用新型實(shí)施例的分層?xùn)鸥駵?zhǔn)直器可通過(guò)不同分層?xùn)鸥駵?zhǔn)直體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，對(duì)柵格孔徑內(nèi)的劑量分布進(jìn)行靜態(tài)或動(dòng)態(tài)調(diào)制，便于形成更加符合臨床需求的劑量分布。

12、可見(jiàn)，相對(duì)于傳統(tǒng)的物理柵格準(zhǔn)直器，本實(shí)用新型實(shí)施例提供的分層?xùn)鸥駵?zhǔn)直器系統(tǒng)無(wú)需增加復(fù)雜的軟硬件設(shè)備，即可在實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)柵格準(zhǔn)直器功能的基礎(chǔ)上，實(shí)現(xiàn)柵格孔徑、間隔、峰谷比和柵格孔內(nèi)劑量分布的按需調(diào)節(jié)，使用更為靈活。同時(shí)，由于無(wú)需加工小孔徑柵格，降低了柵格準(zhǔn)直器的加工難度。

13、以上為了概述本申請(qǐng)的目的而描述了本實(shí)用新型的某些方面、優(yōu)點(diǎn)和新穎特征。應(yīng)當(dāng)理解，根據(jù)本實(shí)用新型的任何特定實(shí)施例，不一定要實(shí)現(xiàn)所有這些優(yōu)點(diǎn)。因此，可以以實(shí)現(xiàn)或優(yōu)化本文所教導(dǎo)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)或一組優(yōu)點(diǎn)的方式來(lái)實(shí)現(xiàn)或?qū)嵤┍緦?shí)用新型，而不必實(shí)現(xiàn)本文所教導(dǎo)或教示的其他優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種分層?xùn)鸥駵?zhǔn)直器系統(tǒng)，其特征在于，所述準(zhǔn)直器系統(tǒng)包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分層?xùn)鸥駵?zhǔn)直器系統(tǒng)，其中，所述連接基礎(chǔ)層在中空范圍外設(shè)有滑動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述柵格準(zhǔn)直體框架通過(guò)所述滑動(dòng)機(jī)構(gòu)連接到所述連接基礎(chǔ)層。

3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的分層?xùn)鸥駵?zhǔn)直器系統(tǒng)，其中，所述準(zhǔn)直器系統(tǒng)還包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的分層?xùn)鸥駵?zhǔn)直器系統(tǒng)，其中，所述柵格準(zhǔn)直體框架側(cè)面在各分層?xùn)鸥駵?zhǔn)直體安裝高度處設(shè)有用于各分層?xùn)鸥駵?zhǔn)直體的側(cè)向滑動(dòng)軌道和滑塊。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的分層?xùn)鸥駵?zhǔn)直器系統(tǒng)，其中，所述各分層?xùn)鸥駵?zhǔn)直體上按照預(yù)定間距設(shè)置有預(yù)定孔徑的柵格孔。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的分層?xùn)鸥駵?zhǔn)直器系統(tǒng)，其中，所述分層?xùn)鸥駵?zhǔn)直體驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括對(duì)應(yīng)于所述各層?xùn)鸥駵?zhǔn)直體的多個(gè)子驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述各層?xùn)鸥駵?zhǔn)直體在各自的子驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)下在垂直于放射治療設(shè)備束流的平面內(nèi)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分層?xùn)鸥駵?zhǔn)直器系統(tǒng)，其中，所述分層?xùn)鸥駵?zhǔn)直體驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述傳動(dòng)機(jī)構(gòu)配置為將驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為各分層?xùn)鸥駵?zhǔn)直體的平移或旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。

技術(shù)總結(jié)
公開(kāi)了一種分層?xùn)鸥駵?zhǔn)直器系統(tǒng)，在一實(shí)施例中，準(zhǔn)直器系統(tǒng)可包括：中空的連接基礎(chǔ)層，其與放射治療設(shè)備固定連接；柵格準(zhǔn)直體框架，其與所述連接基礎(chǔ)層連接，用于安裝柵格準(zhǔn)直器；柵格準(zhǔn)直器，其由多層?xùn)鸥駵?zhǔn)直體組成，各分層?xùn)鸥駵?zhǔn)直體安裝在所述柵格準(zhǔn)直體框架上；以及分層?xùn)鸥駵?zhǔn)直體驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，配置為驅(qū)動(dòng)所述分層?xùn)鸥駵?zhǔn)直體進(jìn)行運(yùn)動(dòng)。通過(guò)這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)劑量分布的按需調(diào)節(jié)，降低準(zhǔn)直器的加工難度和成本。

技術(shù)研發(fā)人員：戴建榮,田源,牛傳猛
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院腫瘤醫(yī)院
技術(shù)研發(fā)日：20240301
技術(shù)公布日：2025/1/6