CN104667427A - 多叶光栅的叶片位置监测装置、多叶光栅、放疗设备 - Google Patents

Abstract

一种多叶光栅的叶片位置监测装置、多叶光栅和放疗设备，多叶光栅包括：多对相对放置的叶片；多个磁性件、与多个磁性件一一相对的多个读磁元件，所述多个磁性件或读磁元件分别设置于多叶光栅的每一叶片上，所述读磁元件或磁性件随叶片运动时，所述磁性件和所述读磁元件相对运动，所述读磁元件将感测到的磁性件磁场的变化转换成叶片的位置信号输出。多叶光栅监测精度高、抗干扰性能好、使用寿命长。

Description

多叶光栅的叶片位置监测装置、多叶光栅、放疗设备

技术领域

本发明涉及肿瘤治疗装置领域，尤其涉及多叶光栅的叶片位置监测装置、多叶光栅以及放疗设备。

背景技术

肿瘤治疗中经常使用的医疗设备为放疗设备，利用放疗设备发出的射线杀死肿瘤细胞。放疗设备通常包括：放射源；用于对放射源发出的放射线进行适形调整的多叶光栅（也称为多叶准直器）；控制系统，用于控制所述多叶光栅的运动；监测系统，用于监测所述多叶光栅中的叶片是否运动到预定的位置。

多叶光栅通常包括：相对放置的多对叶片、驱动所述叶片运动的驱动部件。其中，每个叶片都可以相互独立的运动。通过驱动部件调整叶片的位置，这样可以使每一个叶片到达预定的位置，从而使经过多对叶片的放射线可以形成模拟肿瘤形状的封闭放射射野。

现有技术中有三种监测叶片位置的监测部件。

第一种监测部件为：安装于电机轴端的电机编码器。电机通过联轴器、丝杆等传动机构与叶片连接，电机编码器位于电机相对于叶片的另一端。当电机通过联轴器驱动丝杠带动叶片的运动时，电机编码器可以测得电机的旋转转数，根据电机旋转的转数可以获得叶片运动的位移，根据叶片运动的位移以及叶片的原始位置，可以获得叶片所处的位置。但是，此种监测部件中，由于电机的转动要经过一系列的传动机构才能带动叶片移动，传动结构之间难免存在安装的公差，因此，电机编码器根据电机转数获得的叶片位置和叶片实际运动位置之间会存在误差，从而会导致电机编码器测量精度低。

第二种监测部件为：安装在电机轴端的电位器。电位器可以将机械位移转换成与之成确定关系的电阻或电压输出。当电机带动叶片运动时，电机也带动电位器移动端移动，则电位器的电阻变化。阻值的变化量反映了位移的量值，阻值的增加还是减小则表明了位移的方向。电位器的缺点是移动端的电刷易磨损，使用寿命短。

第三种监测部件为：光学成像装置。该光学成像装置利用可见光模拟放射线的射野，可见光的射光野和放射线的射野相同。因此，根据可见光经过多叶光栅后的形成的光野调整叶片的位置。但是，光学成像装置中的可见光容易受到环境光的干扰，在环境光比较强时，光学成像装置的监测精度比较低。因此，利用光学成像装置监测叶片位置存在抗干扰性能差的问题。

叶片的位置精度严重影响多叶光栅形成的射野精度，是影响调强放疗（intensity modulated radiation therapy，IMRT）等高精度的放射治疗方法效果的重要因素。

因此，有必要提出一种监测精度高、抗干扰性能好、使用寿命长的多叶光栅。

发明内容

本发明解决的问题是现有技术的多叶光栅监测精度低、抗干扰性能差、使用寿命短。

为解决上述问题，本发明提供一种多叶光栅的叶片位置监测装置，包括：多个磁性件、与多个磁性件一一相对的多个读磁元件，所述多个磁性件或读磁元件分别用于设置于多叶光栅的每一叶片上，所述读磁元件或磁性件随叶片运动时，所述磁性件和所述读磁元件相对运动，所述读磁元件将感测到的磁性件磁场的变化转换成叶片的位置信号输出。

可选的，所述读磁元件具有感测所述磁性件的磁场变化的磁性传感器。

可选的，所述磁性传感器为霍尔传感器。

本发明还提供一种多叶光栅，包括：

多对相对放置的叶片；

所述的叶片位置监测装置，多个磁性件或读磁元件分别设置于多叶光栅的每一叶片上。

可选的，所述磁性件位于所述叶片长度方向的端面上。

可选的，所述叶片沿直线运动，所述磁性件为多极条形磁铁。

可选的，还包括设置在叶片上的隔磁套，所述隔磁套具有底面和位于所述底面长度方向两侧的侧壁；所述磁性件位于所述底面和两侧壁形成的空腔内。

可选的，还包括：具有电路板的至少一个安装板，所述多个读磁元件位于所述安装板上。

可选的，还包括：导轨箱，所述多叶光栅位于所述导轨箱内，所述安装板安装于所述导轨箱上。

可选的，还包括；与所述多叶光栅连接的驱动部件，用于驱动所述多叶光栅中每个叶片的运动。

可选的，所述驱动部件包括多个电机组件，分别与多叶光栅的每个叶片连接。

可选的，所述叶片沿弧线运动，所述磁性件为多极环形磁铁。

本发明还提供一种放疗设备，包括：所述的多叶光栅。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

本技术方案利用读磁元件和磁性件作为监测多叶光栅中叶片位置的监测装置。其中，磁性件和读磁元件相对，且两者其中之一位于叶片上，这样当叶片运动时，读磁元件和磁性件可以相对运动，读磁元件将感测到的磁性件的磁场变化转换成叶片的位置信号输出。由于，不像现有技术中电机编码器那样利用电机的转动间接测量叶片的位移，而是直接测量叶片的位移，因此监测精度高。由于不需要利用可见光进行测量，因此也不会受到环境光的干扰，抗干扰性能好。并且，也不像电位器会存在磨损的问题，因此，使用寿命长。

附图说明

图1是本发明具体实施例的多叶光栅的立体结构图；

图2是多叶光栅和叶片位置监测装置安装方式的立体结构图；

图3是显示叶片与叶片位置监测装置相对位置关系的立体结构图；

图4是叶片位置监测装置的结构图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

图1是本发明具体实施例的多叶光栅的立体结构图，参考图1，本发明实施例的多叶光栅，包括：

多对相对设置的叶片11；

与所述叶片11连接的驱动部件20，用于驱动所述叶片11的运动，每个叶片11均可以独立运动；

叶片位置监测装置30（结合参考图2、3、4），包括多个磁性件31、与多个磁性件一一相对的多个读磁元件32。结合参考图3和图4，所述多个磁性件31分别位于每一叶片11上，读磁元件32将所述磁性件31随叶片11运动时，所述磁性件31和所述读磁元件32相对运动，读磁元件32将感测到的磁性件磁场的变化转换成叶片11的位置信号输出。

叶片的运动过程为：当驱动部件20驱动叶片11运动时，叶片11会带动位于其上的磁性件31运动，读磁元件32固定不动；则，磁性件31和读磁元件之间会产生相对移动，磁性件31穿过读磁元件中的磁场会发生变化，读磁元件可以感测到该磁场变化，读磁元件32可以将该磁场变化转换成叶片的位置信号输出。

基于以上对本发明具体实施例多叶光栅的叶片运动过程的描述，可以获知：本发明的多叶光栅，由于不像现有技术中电机编码器那样利用电机的转动间接测量叶片的位移，而是直接测量叶片的位移，因此监测精度高。由于不需要利用可见光进行测量，因此也不会受到环境光的干扰，抗干扰性能好。并且，也不像电位器会存在磨损的问题，因此，使用寿命长。

在具体实施例中，所述读磁元件32具有感测所述磁性件的磁场变化的磁性传感器（图中未示出）。磁性传感器为霍尔传感器，叶片11沿直线运动，磁性件31为多极条形磁铁。

当多极条形磁铁相对霍尔传感器沿条形磁铁长度方向运动时，霍尔传感器中的磁场会发生变化，霍尔传感器会根据磁场的变化输出脉冲，一定的磁场变化量对应一个脉冲。由于多极条形磁铁的磁场分布具有一定规律，磁场变化量和多极条形磁铁的位移有确定的关系，因此，读磁元件可以根据霍尔传感器输出脉冲数，获得叶片运动的位移，再通过叶片的原始位置，可以获得叶片的最终位置。

本发明中，磁性传感器不限于霍尔传感器，也可以为其他可以感测磁场变化的磁性传感器。

参考图2和图3，在该实施例中，磁性件31位于所述叶片11长度方向的端面12上。其中，每一个叶片11的长度方向的上下两个端面12上均具有磁性件31。但本发明中，不限于每一个叶片11的长度方向的上下两个端面12上均具有磁性件31，只要满足每一个叶片11的长度方向上具有一个磁性件，并且有相应的读磁元件32与之相对即可。

集成了磁性传感器的读磁元件32和磁性件31相对设置，且磁性传感器必须和磁性件31正对，如果磁性传感器和磁性件31不是正对设置，会出现读磁元件有可能检测不到磁场变化，或者检测的数据不准确。

在本实施例中，磁性件与读磁元件之间的垂直距离取决于条形多极磁铁的磁场强度和磁极的长度，磁极与读磁元件之间的距离可以选择不超过磁极长度的一半，即若磁极长度为2.0mm，那么两者间的垂直距离不大于1.0mm。

参考图2，多个叶片11可以分为两组，分别为奇数序号的一组叶片和偶数序号的叶片。读磁元件32也分为两组，分别为奇数序号的一组读磁元件32和偶数序号的一组读磁元件32。奇数序号的读磁元件32位于叶片长度方向的其中一个端面12一侧，偶数序号的磁读磁元件32位于叶片长度方向的另一个端面12一侧。

由于读磁元件的尺寸比较大，而叶片11比较薄，如果将所有的读磁元件均设置在叶片的同一侧的端面12上，会出现安装不开的问题，因此将读磁元件采用上述的排布方式。

继续参考图1和图2，多叶光栅还包括：两个安装板50，分别位于叶片11的端面12的两侧，奇数序号的读磁元件32位于其中一个安装板50上，偶数序号的读磁元件32位于另一个安装板50上。其中安装板50具有电路板与读磁元件电连接，用于输出信号。

由于读磁元件32的尺寸远大于叶片11的宽度尺寸，各个叶片11对应的读磁元件32必须采用合理的布置方式才能在有限的空间内排开，本实施例中读磁元件32分别位于上下两个安装板50上。通常叶片的的上下两部分厚度不同，多对叶片的放置方式为：相邻两叶片呈相互倒置的形式放置，即相邻两叶片中，其中一叶片的厚度大的部分位于上方，厚度小的部分位于下方，另一叶片厚度小的部分位于上方，厚度大的部分位于下方。由于读磁元件32的尺寸比较大，可以将读磁元件32设置于叶片厚度大的端面一侧。这样相邻叶片对应的读磁元件依次间隔位于上、下安装板上。然而，这仍然排不开所有的读磁元件，为此，上、下安装板50上的读磁元件32在本发明中又分为了两行，读磁元件32依次间隔排列。

当然，本发明中，读磁元件32的安装方式不限于以上描述的方式，也可以为，所有的读磁元件均位于一个安装板上，加大安装板的宽度，将读磁元件在安装板上在叶片长度方向上间隔排开。还可以根据实际情况，将读磁元件安装于三个以上的安装板上，安装板50的位置可以根据多叶光栅的实际情况作调整。

继续参考图1，多叶光栅还包括：导轨箱40，导轨箱内具有多个叶片轨道（图中未示出），所述多叶光栅10位于所述导轨箱40内，每一个叶片11对应位于一个轨道上，可以沿其所处的轨道运动。

参考图1和图2。所述安装板50安装于所述导轨箱40上。安装板50包括本体51、与本体51连接的连接部52，安装板50通过连接部52安装在导轨箱40上，连接部52和导轨箱40的连接方式可以为焊接的方式或螺接的方式。

参考图2和图3，多叶光栅还包括位于叶片11上条状的隔磁套34，所述隔磁套34具有底面和位于所述底面长度方向两侧的侧壁；所述磁性件31位于所述底面上、由两侧壁包围，通过所述隔磁套34位于所述叶片11上，也就是说磁性件31位于底面和两侧壁形成的空腔内。具体到本实施例中，隔磁套34位于叶片11的端面12上，叶片11通过隔磁套34位于叶片11的端面12上。隔磁套34的材料为铜合金，以屏蔽相邻叶片11上的磁性件31产生的磁场之间的相互影响，从而减小了磁性传感器30的内在噪声，进一步提高叶片位置监测的可靠性。隔磁套34的材料部不限于铜合金，其他合金也可以，只要不是铁合金（容易对磁场产生影响）。

继续参考图1，多叶光栅还包括滑块41，导轨箱40和滑块41相连，滑块41在导轨（图中未示出）上滑动，带动整个导轨箱40运动。

在本实施例中，驱动部件20包括多个电机组件21，分别与多叶光栅10的每个叶片11连接。电机组件21通过电机座22安装在导轨箱40上。

在其他实施例中，当叶片沿弧线运动时，所述磁性件为多极环形磁铁。

以上实施例中，磁性件位于叶片上，在其他实施例中，也可以是读磁元件位于叶片上，读磁元件随叶片运动。这样读磁元件和磁性件也可以相对运动，读磁元件依然可以感测到两者相对运动时，磁性件的磁场变化，并将磁性件中磁场的变化转换成叶片的位置信号输出。

本发明还提供一种放疗设备，包括：以上实施例描述的多叶光栅。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (13)

1.一种多叶光栅的叶片位置监测装置，其特征在于，包括：多个磁性件、与多个磁性件一一相对的多个读磁元件，所述多个磁性件或读磁元件分别用于设置于多叶光栅的每一叶片上，所述读磁元件或磁性件随叶片运动时，所述磁性件和所述读磁元件相对运动，所述读磁元件将感测到的磁性件磁场的变化转换成叶片的位置信号输出。

2.如权利要求1所述的多叶光栅的叶片位置监测装置，其特征在于，所述读磁元件具有感测所述磁性件的磁场变化的磁性传感器。

3.如权利要求2所述的多叶光栅的叶片位置监测装置，其特征在于，所述磁性传感器为霍尔传感器。

4.一种多叶光栅，其特征在于，包括：

多对相对放置的叶片；

权利要求1-3任一项所述的叶片位置监测装置，多个磁性件或读磁元件分别设置于多叶光栅的每一叶片上。

5.如权利要求4所述的多叶光栅，其特征在于，所述磁性件位于所述叶片长度方向的端面上。

6.如权利要求5所述的多叶光栅，其特征在于，所述叶片沿直线运动，所述磁性件为多极条形磁铁。

7.如权利要求5所述的多叶光栅，其特征在于，还包括设置在叶片上的隔磁套，所述隔磁套具有底面和位于所述底面长度方向两侧的侧壁；所述磁性件位于所述底面和两侧壁形成的空腔内。

8.如权利要求5所述的多叶光栅，其特征在于，还包括：具有电路板的至少一个安装板，所述多个读磁元件位于所述安装板上。

9.如权利要求8所述的多叶光栅，其特征在于，还包括：导轨箱，所述多叶光栅位于所述导轨箱内，所述安装板安装于所述导轨箱上。

10.如权利要求4所述的多叶光栅，其特征在于，还包括：与所述多叶光栅连接的驱动部件，用于驱动所述多叶光栅中每个叶片的运动。

11.如权利要求10所述的多叶光栅，其特征在于，所述驱动部件包括多个电机组件，分别与多叶光栅的每个叶片连接。

12.如权利要求4所述的多叶光栅，其特征在于，所述叶片沿弧线运动，所述磁性件为多极环形磁铁。

13.一种放疗设备，其特征在于，包括：权利要求4-12任一项所述的多叶光栅。