[发明专利]用于放疗的肿瘤和脏器位置超声图像实时监测系统

说明书

本发明提供一种用于放疗的肿瘤和脏器位置超声图像实时监测系统，其特征在于，包括：放疗设备，包括治疗床以及放疗照射装置，放疗照射装置用于按照预定的照射范围对患者进行照射；固定体膜，与治疗床相配合固定患者；固定部，设置在体膜上且位于照射范围之外；超声探头，设置在固定部上并贴合在患者体表；以及处理装置，其中，固定体膜上设有与超声探头的固定位置相配合的开口部，处理装置具有超声影像识别部以及放疗控制部，超声影像识别部根据放疗医生预先标定的标志物对超声影像进行识别从而识别出患者的肿瘤、脏器或植入物等的实时位置，放疗控制部在标志物实时位置在预定的阈范围内时控制放疗照射装置按照射范围出束照射。

技术领域

本发明属于医疗器械领域，具体涉及一种用于放疗的肿瘤和脏器位置超声图像实时监测系统。

背景技术

放射治疗(放疗)是癌症的主要治疗手段之一。放疗采用高能X线、电子和质子重离子等射线的电离辐射作用，来杀灭体内的肿瘤组织。因为射线的穿透性，高能射线在杀灭肿瘤的同时会不可避免的损伤人体的正常脏器和组织，损伤根据照射部位的不同和照射剂量高低而有所不同，例如皮肤损伤、放射性肺炎(肺癌等胸部肿瘤)、放射线肠炎(腹部肿瘤)、吞咽功能受损(头颈部肿瘤)等。严重的损伤可能导致患者肠穿孔、失明、瘫痪、甚至死亡。因此，放疗采用多种软硬件设备、装置、方法和流程，以期尽可能实现精准放疗：即尽可能精准给与肿瘤部位高的照射剂量，同时尽可能保护肿瘤周围的正常器官(具体而言，是指尽量不照射/少照射正常组织或尽量给与正常脏器低的照射剂量)。

因为总的放疗剂量通常较高，一般将总剂量分成数次到数十次进行分次照射。每日一次，每次照射持续数分钟到数十分钟。在整个放疗疗程中，放疗的一个基本目标是要尽可能确保每次实际照射的部位和计划照射的部位一致。为此，在制定放疗计划时，通常采用外固定体膜等装置将患者固定在治疗床上，在体位固定的情况下拍摄患者待放疗部位的计算机断层扫描(CT)和/或磁共振(MRI)等影像，放疗医生和物理师等通过这些影像来勾画肿瘤和正常器官的靶区(确定肿瘤和正常脏器的位置)并设计放疗方案(具体包括照射范围、总照射剂量和分次照射剂量、射野方向等)。制定放疗计划后，通常后续将按照此固定体位和放疗计划实施照射，并且在实施放疗时将体表位置和照射的机头进行校准。如果实施自适应放疗等技术，在一个疗程中，放疗医生会根据患者肿瘤和脏器的实际情况(例如放疗期间肿瘤可能会缩小或增大)多次重新设计放射治疗方案，即多次重复上述体位固定和放疗计划设计过程；患者将根据最近期的固定体位和放疗计划接受照射。

放疗工作人员试图通过上述措施来提升放疗精准度，但是一次照射的持续时间为数分钟到数十分钟，在此期间内，受人体呼吸运动、咳嗽、排气和肠道蠕动、膀胱充盈等多种不可控因素的影响，肿瘤和周围正常器官的形状和位置会不断的发生变化，很难确保实际照射的部位就是计划照射的部位。如果在肿瘤和正常器官位置和结构发生了显著改变的情况下实施之前设计的治疗方案，很可能会导致肿瘤中的剂量沉积不理想，达不到杀灭肿瘤的目的，并且正常器官还可能会因为受到超出预期的高剂量或超出预期的、更大的照射范围，导致较大的损伤。这是造成肿瘤复发和周围正常器官严重损伤的重要原因。因此，为确保照射时的位置和治疗计划设计时的位置一致，目前的常规做法是采用所谓的“影像引导的放射治疗”。

影像引导的放疗过程如下：在开始放疗前，用体膜等材料进行病人的体位固定，然后对放疗部位进行CBCT(锥形束CT)、CT或MRI等图像扫描，通过直接(对比肿瘤本身的影像)或间接(对比解剖标记物例如大血管或人工植入的金属标记物)的方式，把这次影像调整到之前的等中心位置，然后开始放疗。由于生理原因(如呼吸或膀胱充盈等)，体内肿瘤和正常器官的位置会发生变动，需要在放疗出射线照射过程中实时对位置进行监测，必要时要进行调整。目前可用于监测的影像手段包括X光透视、CT、CBCT、MRI和超声等。其中，CT、CBCT和MRI成像设备不能实时监测肿瘤的位置，且CT和CBCT存在电离辐射危害；X线透视可以进行实时显像，但是对于腹腔和盆腔等软组织密度对比差的人体部位，X线不能进行有临床价值的、实时的肿瘤和正常器官显像，并且X线也存在着电离辐射的危害。