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即時監測標靶位置之放射治療系統

發佈日期2017-12-06

radiotherapy、robotic arm、localization

摘要

一種能即時(real time)監測標靶位置之放射治療系統,結合遠端控制系統操作即時影像擷取器執行即時擷取影像監測標靶位置,並整合影像對位系統將即時擷取之影像與用來做放射治療計畫之影像做影像對位,以確認患者之腫瘤是否涵蓋於先前計劃之射束眼中,藉此增加治療之準確度與提升放射治療之安全性。

 

目的

尋求全球技術授權、合作對象

 

背景
隨著科技精進,新穎影像設備及放射治療儀器之開發使得順形放射治療得以實現。三度空間順形放射治療(three-dimensional conformal radiation therapy)是利用高能X光束以不同照野、由不同角度入射,利用三度空間的概念將劑量堆疊起來,使劑量分布之高劑量區順著腫瘤的形狀分布,並且屏蔽保護腫瘤周圍正常組織,此治療方式可使腫瘤接受劑量集中,減少正常組織與重要器官的劑量,提高局部控制率(local control rate),並降低併發症發生機會。
放射治療的放射源主要使用直線加速器產生強度可調的治療用高能電子或X光,這是目前最常用的方式,且可搭配多葉形準直儀以控制射束方向及形狀,達到順形放射治療的效果。另外,亦可利用迴旋加速器產生高能質子進行治療。近年來,各種順形放射治療(conformal radiotherapy)盛行,例如:強度調控放射治療(Intensity Modulated Radiation Therapy)、螺旋斷層放射治療儀(Tomotherapy)等,已經通過臨床實驗證實其可用性。
但因癌症患者拍攝電腦斷層影像,藉由該些影像做放射治療計畫評估,直至實際上做放射治療時,間隔最初拍攝電腦斷層影像的時間可達數星期之久。腫瘤在這段時間內外型是否變化,可由目前在治療前拍攝不同角度的驗證片來驗證,以再次確認治療角度及照野的正確性。但若是患者在放射治療當中因呼吸等自發性器官移動、固定裝置導致的不舒服,或是耐不住維持同樣姿態而產生移動時,若移動幅度不大,放射治療的操作者可能沒有發現,而讓療程繼續進行。

結果將造成放射線集中的位置偏移,腫瘤沒有承受預設的劑量而使效果未達預期,而附近正常組織承受過多的劑量而產生較大傷害。故順形放射治療雖已被廣為接受用於治療癌症腫瘤,但於目前在執行順形放射治療時的電腦斷層設計純粹以其數位影像重組產生之射束眼(Beam’s eye view)做為放射治療之唯一依據,其所謂影像驗證乃根據此非即時重組影像做治療前之驗證,在此前提限制下,再新穎進步之放射治療技術仍無法確定射束治療中標靶是否全程座落於射束範圍內。

 

技術內容

可於實施放射治療之同時,藉由控制機械手臂即時擷取放射標靶(腫瘤)的影像,再利用影像對位系統將所得到的超音波影像與先前做治療計畫之影像對位,得知放射標靶是否於治療計畫中的位置,以及當下的射束眼是否涵蓋放射標靶,若因此得知放射標靶之位置或角度因患者移動而改變,可即時調整參數以使射束眼完整涵蓋放射標靶,同時使周圍正常組織所受的放射劑量降低。
且因機械手臂為此整合裝設有六軸力量感測器之多自由度視覺伺服及力量控制系統,其中機械手臂整合裝設有六軸力量感測器與定位伺服系統,可克服病患移動(包括體表,呼吸或內臟移動)所造成之問題,具有自動追蹤功能,可達到將即時影像擷取器鎖定在與病患體表之特定部位維持持續監控固定目標,另外,於操控端亦具有力回饋(force-reflection)功能,除可增加遠端操控者之手感外,亦能避免即時影像擷取器過度壓迫所產生之危險,達到增加病患安全之目的。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

技術獨特賣點

● 隨時調整照射參數,可大幅改善臨床使用放射治療腫瘤之不確定性。

● 降低放射治療對周圍正常組織的傷害。

● 增加治療之準確度提升療效。

● 能夠準確監測腫瘤位置,減輕放射治療癌症病患的不適。

● 縮小放射治療照射範圍,提升放射治療之安全性。

● 榮獲臺北國際發明暨技術交易展2014鉑金獎。

 

應用

● 即時影像擷取器、視覺伺服及力量控制系統、影像對位系統,與放射治療設備。

 

專利

目前已取得台灣、日本、美國、英國、德國、法國、瑞典、荷蘭、瑞士、義大利,多國專利證書。

 

 

聯絡人資訊
馬偕紀念醫院生醫發展中心
TEL:02-28094661#3064  侯佳穎 副理
Email:mmhiicip@gmail.com