[发明专利]六自由度G形臂实时影像系统

说明书

所属技术领域

本发明涉及医疗设备领域，具体为一种六自由度G形臂实时影像系统。

背景技术

目前的G形臂实时影像系统只有一个旋转的自由度，用于产生一个区域的两幅正交的X射线图像，在专利CN102715914A中，展示了一种单自由度的G形臂实时影像系统，该设备用于产生三维图像，由于它只有一个自由度，工作范围窄，动作不灵活、需要人为将设备推到合适的位置，因此该设备使用起来十分不便，效率低，精度低。由于对心脏、血管等组织器官运动变化速度快（比如心脏运动：平均心跳约为80次/分，最高瞬时线速度可达1米/秒），这就要求成像设备到达相应位置的速度快且准确，目前的单自由度的G形臂和C形臂实时影像系统无法对位置变化量较大且运动速度快的组织器官进行很好的实时定位跟踪。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术工作范围窄，动作不灵活，不能应用于某些组织或器官的动态定位追踪过程等的缺陷，提供一种工作范围宽，动作灵活，能够同时得到两幅正交的X射线图像，可以实现对肿瘤的动态跟踪的六自由度G形臂实时影像系统，既可进行全身肿瘤精确放疗，也可进行心血管疾病治疗和肾神经疾病无创调节。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明的六自由度G形臂实时影像系统由G形臂（11）、G臂滑轨（6）、G臂转轴（3）、G臂俯仰轴（2）和基座（1）依次连接构成， X射线发生器（4）和X射线平面动态探测板（8）为一组，X射线发生器（7）和X射线平面动态探测板（5）为另一组，两组对应安装在G形臂（11）上，基座（1）安装在轨道 (10)中，轨道 (10) 安装在治疗室天花板（12）或地面上，使基座（1）可在天花板平面上做二维运动或在地面上做沿三维治疗床（9）方向的纵向运动。

上述方案中，所述G形臂（11）可做升降运动，G臂滑轨（6）可引导两组X射线发生器和X射线平面动态探测板做大于90度的运动，G形臂（11）可绕G臂转轴（3）± 90°转动，可绕G臂俯仰轴（2）前后摆动 ± 15°；X射线发生器（4）、（7）和X射线平面动态探测板（5）、（8）以滑动连接方式加固定螺钉安装在G形臂（11）两侧，以便调节两组X射线发生器和X射线平面动态探测板的连线为相互垂直或不垂直，X射线发生器为千伏（KV）级，在80～150KV之间可调，X射线平面动态探测板为CCD影像增强器或非晶硅平板探测器或非晶硒平板探测器，X射线平面动态探测板最大有效探测面积可达41cm x 41cm。

上述方案中，所述轨道 (10) 安装在治疗室天花板（12）上时，轨道 (10)由两个相互垂直的分导轨（13）和分导轨（14）组成。

上述方案中，所述轨道 (10) 安装在地面上时，G臂俯仰轴由伸缩机构（15）、垂直导轨（16）和转轴（17）依次连接组成，伸缩机构（15）与G臂转轴（3）连接，转轴（17）与基座（1）连接。

本发明的六自由度G形臂实时影像系统是一个机电化的设备，可以通过计算机控制相应电机转动，使G形臂到达空间中的任意位置，对空间中的任意位置的任意方向进行X射线投影，形成该方向的X射线图像。

本发明与传统C形臂得到X射线图像的方式不同，本发明能够同时得到两幅正交的X射线图像，同时减少X射线的曝光时间，从而减少了病人吸收的X射线的剂量，这一创新发明，可使非肿瘤患者，如进行心血管疾病治疗和肾神经疾病无创调节的病人，接受到最小的辐射剂量。因此，本设备具有最小的手术风险、缩短手术时间、减少病人恢复时间、手术一次到位、最小的放射剂量等优点。

本发明的六自由度G形臂实时影像系统可以实现对肿瘤靶组织器官的动态跟踪，具体的方法如下描述：

首先，将六自由度的G形臂移动到合适的位置，调整两个X射线发生器和X射线平面动态探测板的位置，使其对准肿瘤靶区。

然后，两X射线发生器向肿瘤靶区辐射X射线，X射线平面动态探测板获得两幅X射线图像。

最后，计算机自动找出从CT图像重建的DDR对应位置，将获得的X射线图像与DRR进行非刚性的图像配准，得到X射线图像相对于DRR在空间中平移和旋转的变化量，通过这些变化量计算出当前肿瘤靶区的实时位置信息。