CN111228658A - 一种磁共振图像引导的放射治疗*** - Google Patents

一种磁共振图像引导的放射治疗*** Download PDF

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Abstract

本申请实施例公开了一种磁共振图像引导的放射治疗***。所述磁共振图像引导的放射治疗***包括：放射治疗设备，所述放射治疗设备包括治疗头；磁共振成像设备，所述磁共振成像设备包括主体，所述主体上设有采用无液氦传导冷却技术的超导磁体以及连通主体内壁和外壁的通孔；所述治疗头至少部分设置在所述通孔内，用于向所述主体的内部腔体发出辐射束以进行放射治疗。

Description

一种磁共振图像引导的放射治疗***
技术领域
本申请涉及放射治疗***领域，特别地，涉及一种磁共振图像引导的放射治疗***。
背景技术
放射治疗(RT)是恶性肿瘤重要的局部治疗方法。近70％的癌症病人在治疗癌症的过程中需要用放射治疗。放射治疗在肿瘤治疗中的作用和地位日益突出。放射治疗已成为治疗恶性肿瘤的主要手段之一。医用直线加速器是用于癌症放射治疗的大型医疗设备，它通过产生X射线和电子线，对病人体内的肿瘤进行直接照射，从而达到消除或减小肿瘤的目的。目前，医用直线加速器大部分不能在治疗的同时实时对治疗部位成像，而是需要在其它成像设备(如磁共振成像设备)中先拍片对病灶部位定位，然后才可以在直线加速器治疗。缺点是对肺部胸部等随呼吸移动的部位，无法准确治疗。
发明内容
本申请提供一种磁共振图像引导的放射治疗***。所述磁共振图像引导的放射治疗***包括：放射治疗设备，所述放射治疗设备包括治疗头；磁共振成像设备，所述磁共振成像设备包括主体，所述主体上设有采用无液氦传导冷却技术的超导磁体以及连通主体内壁和外壁的通孔；所述治疗头至少部分设置在所述通孔内，用于向所述主体的内部腔体发出辐射束以进行放射治疗。
附图说明
本申请将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：
图1是根据本申请一些实施例所示的示例性图像引导放射治疗***的结构示意图；
图2是根据本申请一些实施例所示的示例性图像引导放射治疗***的使用状态图；
图3是根据本申请一些实施例所示的示例性图像引导放射治疗***的另一使用状态图；
图4是根据本申请一些实施例所示的示例性图像引导放射治疗***的剖视图；
图5是根据本申请一些实施例所示的示例性磁共振成像设备的剖视图；
图6是根据本申请一些实施例所示的示例性放射治疗设备的示意图；
图7是根据本申请一些实施例所示的示例性磁共振成像设备的另一剖视图；
图8是根据本申请一些实施例所示的示例性磁共振成像设备的另一剖视图；
图9是根据本申请一些实施例所示的示例性磁共振成像设备的另一剖视图。
图中，100为治疗***，110为放射治疗设备，120为磁共振成像设备，130为治疗床，111为机架、112为治疗头、113为底座，114为治疗臂，115为孔，116为轴线，121为超导磁体，122为通孔，123为内部腔体，124为换热板，125为磁体热屏蔽层，126为磁体真空层，127为主线圈，127a为第一主线圈，127b为第二主线圈，128为屏蔽线圈，128a为第一屏蔽线圈，128b为第二屏蔽线圈，129a为第一绕线筒，129b为第二绕线筒，129c为第三绕线筒，129d为第四绕线筒，1210为传导冷却导体，1211为制冷机，1212为抽真空端口，1213为X射线，131为床板，132为基座，200为治疗***剖视图，A为A孔，B为B孔。
具体实施方式
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。
如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其它的步骤或元素。
本申请涉及一种磁共振图像引导的放射治疗***。该磁共振图像引导的放射治疗***包括放射治疗设备和磁共振成像设备(MRI)。通过放射治疗设备的治疗头和磁共振成像设备的组合设置，磁共振成像设备能够在放射治疗设备进行放射治疗的同时采集图像。在一些实施例中，该放射治疗设备和磁共振成像设备可以单独使用、先后使用或者同时使用。
图1是根据本申请一些实施例所示的示例性图像引导放射治疗***的结构示意图；图2是根据本申请一些实施例所示的示例性图像引导放射治疗***的使用状态图；图3是根据本申请一些实施例所示的示例性图像引导放射治疗***的另一使用状态图；图4是根据本申请一些实施例所示的示例性图像引导放射治疗***的剖视图；图5是根据本申请一些实施例所示的示例性磁共振成像设备的剖视图；图6是根据本申请一些实施例所示的示例性放射治疗设备的示意图；图7是根据本申请一些实施例所示的示例性磁共振成像设备的另一剖视图；图8是根据本申请一些实施例所示的示例性磁共振成像设备的另一剖视图；图9是根据本申请一些实施例所示的示例性磁共振成像设备的另一剖视图。以下将结合图1-9对本申请实施例所涉及的磁共振图像引导的放射治疗***100进行详细说明。值得注意的是，以下实施例仅仅用以解释本申请，并不构成对本申请的限定。
如图1-9所示，图像引导放射治疗***100可以包括放射治疗设备110、磁共振成像设备120和治疗床130。
在一些实施例中，放射治疗设备110可以包括用于加速电子、离子或质子的直线加速器(LINAC)。放射治疗设备110可以包括机架111、治疗头112、底座113、治疗臂114以及孔115。治疗头112可由治疗臂114安装在机架111上。机架111可由底座113支撑。治疗头112可以配置为发射辐射束。具体的，治疗头112可以包括发射辐射束的放射源。辐射束可以是X射线束、电子束、伽马射线源、质子射线源等。例如，辐射束可以是如图8-9中的X射线1213。
磁共振成像设备120可以包括主体。主体可以理解为用于包裹和/或承载磁共振成像设备120的部件(如超导磁体121等)的壳体。具体的，主体上可以设有超导磁体121、一个或多个梯度线圈，以及一个或多个射频(RF)线圈。超导磁体121可以用于在MRI处理期间生成静态磁场。在一些实施例中，超导磁体121可以为采用无液氦传导冷却技术的超导磁体121。通过采用无液氦传导冷却技术的超导磁体121，可以避免有液氦的磁体在旋转过程中产生失超的风险。超导磁体121可以包括主线圈127和屏蔽线圈128。主线圈127可以包括第一主线圈127a和第二主线圈127b。屏蔽线圈128可以包括第一屏蔽线圈128a和第二屏蔽线圈128b。主体的两端可以均设有主线圈127和屏蔽线圈128。主线圈127和屏蔽线圈128之间可以是分离的，也可以是相互连接的。例如，主体的两端的主线圈可以是一个整体(如第一主线圈127a和第二主线圈127b为一个整体，此时第一主线圈127a和第二主线圈127b之间是电连接的)。又例如，主体的两端的屏蔽线圈可以是一个整体(如第一屏蔽线圈128a和第二屏蔽线圈128b为一个整体，此时第一屏蔽线圈128a和第二屏蔽线圈128b之间是电连接的)。在本申请实施例中，磁共振成像设备120优选为整体式成像设备。磁共振成像设备120的部件(如超导磁体121等)可以随着主体整体转动。
在一些实施例中，主体上还设有一个或多个制冷机1211和传导冷却导体1210。传导冷却导体1210可以用于将一个或多个制冷机1211与超导磁体121连接。在一些实施例中，如图8所示，主体上可以设有两个制冷机1211，每个制冷机1211分别通过传导冷却导体1210与设置在所述主体其中一端的主线圈127和屏蔽线圈128连接。通过设置两个制冷机1211，可以使得制冷机与主体两端的超导磁体121的传导距离更近，冷却效果更好。在一些实施例中，如图9所示，主体上可以设有一个制冷机1211，制冷机1211通过传导冷却导体1210与设置在主体两端的主线圈127和屏蔽线圈128连接。通过设置一个制冷机，能够有效降低设备成本，且能够使得设置在主体两端的超导磁体121的冷却效果更一致。在一些实施例中，制冷机1211可以为GM制冷机。在一些实施例中，传导冷却导体1210可以是两个独立的导体(例如当主体上设有两个制冷机时)，也可以是一个整体(例如当主体上设有一个制冷机或两个制冷机时)。在一些实施例中，传导冷却导体1210可以设置在非放射线照射区域，以避免因放射线照射而影响传导效果。在一些实施例中，传导冷却导体1210可以由金属材料构成。该金属材料可以包括一种或多种金属、合金材料。具体的，该金属材料可以为导热系数大于一定阈值的金属材料。例如，该金属材料可以为但不限于金、银、铜等。
在一些实施例中，主体还可以包括连通主体内壁和外壁的通孔122。通孔122可以设置在主体轴线方向上的大致中间位置。例如，通孔122可以设置在主体轴线方向的中间位置。通孔122可以为阶梯孔。如图4所示，通孔122可以包括A孔和B孔，A孔的直径大于B孔；A孔靠近主体外壁，B孔靠近主体内壁。在一些实施例中，治疗头112可以设置在磁共振成像设备120上的通孔122内，用于向磁共振成像设备120的内部腔体123发出辐射束以进行放射治疗。例如，治疗头112可以嵌入到A孔中，并透过B孔向主体的内部腔体发出辐射束。在一些实施例中，主体上还设有抽真空端口1212，用于将主体抽真空。
在一些实施例中，放射治疗设备110和磁共振成像设备120的轴线可以重合(即图3或4中的轴线116)。治疗头112和磁共振成像设备120的主体能够同时绕放射治疗设备110与磁共振成像设备120的共同轴线116转动。在一些实施例中，如图1-3所示，磁共振成像设备120的主体可以固定在放射治疗设备110的机架111的一侧，放射治疗设备110的治疗头112伸入主体上的通孔122内，从而治疗头112和磁共振成像设备120的主体可以在机架111的带动下实现同轴转动。在一些实施例中，磁共振成像设备120还可以包括支撑其主体的机架。在一些实施例中，放射治疗设备110和磁共振成像设备120的主体也可以为一体结构。例如，磁共振成像设备120的主体与放射治疗设备110的机架111可以为一体成型结构。
在一些实施例中，图像引导放射治疗***100可以包括处理器，处理器可以用于控制治疗头112和磁共振成像设备120的主体同时转动。处理器还可以控制治疗头112进行放射治疗，以及控制磁共振成像设备120进行图像采集。例如，在处理器的控制下，磁共振成像设备120可以在放射治疗设备进行放射治疗的同时采集图像。在一些实施例中，处理器还可以根据磁共振成像设备120采集的图像引导治疗头112进行放射治疗。例如，处理器可以根据磁共振成像设备采集的图像数据控制放射治疗设备的治疗参数，治疗参数可以包括但不限于辐射剂量、治疗头转动角度等。
在一些实施例中，治疗床130可以包括用于支撑患者的床板131和基座132。在某些实施例中，治疗床130也可以包括用于调节患者位置的患者摆位***，从而确保患者治疗区域(例如：肿瘤)可以接收来自放射治疗设备110的治疗射线。
图4是根据本申请一些实施例所示的示例性磁共振图像引导的放射治疗***的剖视图。如图4所示，通过将治疗头112设置在通孔122内，可以减小治疗头112与内部腔体123的轴线116之间的距离(如可以达到放射治疗***的常规治疗距离)，从而可以提升治疗头112治疗的准确度和效率。
图5是根据本申请一些实施例所示的示例性磁共振成像设备的剖视图。如图5所示，磁共振成像设备120可以包括配置成生成主磁场的一个或多个主线圈(例如，第一主线圈127a和第二主线圈127b)、一个或多个屏蔽线圈(例如，第一屏蔽线圈128a和第二屏蔽线圈128b)、一个或多个换热板(例如，换热板124)、一个或多个磁体热屏蔽层(例如，磁体热屏蔽层125)和一个或多个磁体外真空层(例如，磁体外真空层126)。
在一些实施例中，第一屏蔽线圈128a和第二屏蔽线圈128b可以对称分布于主体(或磁体121)的两端。在一些实施例中，一个或多个主线圈(例如，第一主线圈127a和第二主线圈127b)可以通过例如，导线实现彼此连接。在一些实施例中，主线圈127a和127b和/或屏蔽线圈128a和128b至少在某些条件下(例如，当线圈保持在合适的温度时)是超导的。屏蔽线圈128a和128b中的电流方向可以与主线圈127a和127b中的电流方向相反。屏蔽线圈128a和128b的内径可以大于主线圈127a和127b的外径，以便能屏蔽主线圈127a和127b逃逸电子生成的磁场。在一些实施例中，主线圈127a和127b可以集成到一个主线圈中。在一些实施例中，主线圈127a和127b可以分别缠绕在第一绕线筒129a和第二绕线筒129b上。电流通过主线圈127a和127b时，会在内部腔体123中生成磁场，并且磁场的方向与轴线116相平行。在一些实施例中，主线圈127a可与主线圈127b通过导线实现连接。主线圈127a和127b生成的磁场强度可以与线圈的匝数有关。屏蔽线圈128a和128b可分别缠绕在第三绕线筒129c和第四绕线筒129d上。
在一些实施例中，换热板124是指由一系列具有一定波纹形状的金属片叠装而成的一种高效换热器，各种板片之间形成薄矩形通道，通过板片进行热量交换。换热板具有换热效率高、热损失小、结构紧凑轻巧、占地面积小、应用广泛、使用寿命长等特点。在相同压力损失情况下，其传热系数比管式换热器高3-5倍，占地面积为管式换热器的三分之一，热回收率可高达90％以上。换热板可以用于快速转移磁体热屏蔽层上的热量，以实现主线圈127a和127b的温度达到理想的均匀程度和/或稳定程度。
在一些实施例中，磁体热屏蔽层125可以用于快速传导主线圈产生的热量，以实现主线圈127a和127b的温度达到理想的均匀程度和/或稳定程度。例如，主线圈127a和127b理想的均匀程度可以是线圈内最高温度和最低温度在某一时间点上差值，这一差值可以低于20℃、15℃、10℃、8℃、5℃、2℃或1℃等。如本申请所使用的，主线圈127a和127b的温度的理想稳定程度可以是主线圈127a和127b的温度变化的速率或值(例如，与适用于主线圈正常操作的标准温度相比)低于各自的阀值。例如，主线圈127a和127b的温度的理想稳定程度可以是线圈内的温度变化率低于20℃/分钟、15℃/分钟、10℃/分钟、8℃/分钟、5℃/分钟、2℃/分钟或1℃/分钟等。又例如，主线圈127a和127b的温度的理想稳定程度也可以是在一次操作期间主线圈的任何部分中的温度变化值(例如，与标准温度的偏差)低于20℃、15℃、10℃、8℃、5℃、2℃或1℃等。再例如，主线圈127a和127b的温度的理想稳定程度可以是主线圈127a和127b温度变化的速率和值(例如，与适用于主线圈正常操作的标准温度相比)低于各自的阀值。
在一些实施例中，磁体外真空层126集成真空层流体连通的不同部分。能够阻断位于内部腔体123内病人身上热量传递给主线圈，以实现主线圈127a和127b的温度达到理想的均匀程度和/或稳定程度。
图7是根据本申请一些实施例所示的示例性磁共振成像设备的剖视图。如图7所示，通过采用无液氦冷却传导技术的超导磁体来替换以往的液氦冷却磁体，能够降低超导磁体引起失超的风险。
应当注意的是，上述描述是为了说明的目的，而不限制本申请的适用范围。显然，本领域的技术人员来说，可在本申请的指导下对其进行各种修正和改变。但是，这些修正和改变仍在本申请的保护范围之内。例如，通孔122的尺寸、形状、分布可以根据情况作适当调整。类似的改变仍在本申请的保护范围之内。
本申请实施例可能带来的有益效果包括但不限于：(1)磁共振成像设备采用无液氦传导冷却技术的超导磁体，避免有液氦的磁体在旋转过程中产生失超的风险；(2)将放射治疗设备与磁共振成像设备结合，在对患者进行放射治疗的同时可以实时成像，能够更准确地定位病灶，实时观察病灶部位治疗情况；(3)放射治疗设备的辐射束能够直接透过通孔抵达患者，避免了射线的衰减；(4)治疗头能够伸入通孔内，避免了射线的损失；(5)***的整体尺寸小，成本低；(6)治疗头和医学成像设备(如磁共振成像设备)的主体能够绕共同轴线旋转，可以实现动态、调强、拉弧等多种治疗模式，对患者进行有效治疗。需要说明的是，不同实施例可能产生的有益效果不同，在不同的实施例里，可能产生的有益效果可以是以上任意一种或几种的组合，也可以是其他任何可能获得的有益效果。
上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。
同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
最后，应当理解的是，本申请中所述实施例仅用以说明本申请实施例的原则。其他的变形也可能属于本申请的范围。因此，作为示例而非限制，本申请实施例的替代配置可视为与本申请的教导一致。相应地，本申请的实施例不仅限于本申请明确介绍和描述的实施例。

Claims (10)

1.一种磁共振图像引导的放射治疗***，其特征在于，包括：
放射治疗设备，所述放射治疗设备包括治疗头；
磁共振成像设备，所述磁共振成像设备包括主体，所述主体上设有采用无液氦传导冷却技术的超导磁体以及连通主体内壁和外壁的通孔；
所述治疗头至少部分设置在所述通孔内，用于向所述主体的内部腔体发出辐射束以进行放射治疗。
2.如权利要求1所述的放射治疗***，其特征在于，所述主体上还设有制冷机和传导冷却导体，所述传导冷却导体用于连接所述制冷机和所述超导磁体。
3.如权利要求2所述的放射治疗***，其特征在于，所述传导冷却导体由金属材料构成。
4.如权利要求2所述的放射治疗***，其特征在于，所述超导磁体包括主线圈和屏蔽线圈，所述传导冷却导体还用于连接所述主线圈和所述屏蔽线圈。
5.如权利要求4所述的放射治疗***，其特征在于，所述通孔设置在所述主体轴线方向上的大致中间位置；所述主体的两端均设有所述主线圈和所述屏蔽线圈。
6.如权利要求5所述的放射治疗***，其特征在于，所述主体上设有一个制冷机，所述制冷机通过所述传导冷却导体与设置在所述主体两端的主线圈和屏蔽线圈连接。
7.如权利要求5所述的放射治疗***，其特征在于，所述主体上设有两个制冷机，每个制冷机分别通过传导冷却导体与设置在所述主体其中一端的主线圈和屏蔽线圈连接。
8.如权利要求1所述的放射治疗***，其特征在于，所述主体和所述治疗头能够同时绕所述放射治疗设备与所述磁共振成像设备的共同轴线转动。
9.如权利要求1所述的放射治疗***，其特征在于，所述通孔为阶梯孔。
10.如权利要求1所述的放射治疗***，其特征在于，所述磁共振成像设备为整体式。
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