CN105727448B - 一种放射治疗用光栅装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种放射治疗用光栅装置，包括：上层光栅组件和下层光栅组件两层光栅叶片，所述上层光栅组件与下层光栅组件均包括水平对向设置的两组叶片，所述两组叶片均分别由驱动元件驱动做水平往复运动。创造性的通过双层光栅装置的设置，等于将电机分成上下两组排布，排布的空间增加了整整一倍，使得叶片可以做到更薄，并且当上下两层叶片错位排布时，通过两次对病灶形状的拟合，拟合曲线的阶梯状折线更短更密，拟合精度大大提高。

Description

一种放射治疗用光栅装置

技术领域

本发明涉及一种医疗设备，特别涉及放射治疗用光栅装置。

背景技术

目前放射治疗装置在治疗时为了尽可能降低射线对健康组织的伤害，使用限光筒或光栅叶片系统拟合病灶形状，阻止射线对病灶外的区域进行照射，由于限光筒无法调整，需要进行一对一的匹配制造，费用高昂，而光栅叶片可以进行实时控制，拟合任意形状，不用再一对一的单独制造限光设备，因此单位使用费用大大降低，但是由于每一个叶片都要独立连接一个电机，受到电机尺寸的制约，因此叶片的厚度被限制，无法做到更薄，而较厚的叶片在拟合形状时的精度往往差强人意，也对精确治疗造成难以解决的负面影响，在现有技术的另外一些实施例中，将限光筒和光栅叶片组合使用，也没有实质性的解决上述问题。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种放射治疗用光栅设备。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种放射治疗用光栅装置，包括：上层光栅组件和下层光栅组件两层光栅叶片，所述上层光栅组件与下层光栅组件均包括水平对向设置的两组叶片，所述两组叶片均分别由驱动元件驱动做水平往复运动。

创造性的通过双层光栅装置的设置，等于将电机分成上下两组排布，排布的空间增加了整整一倍，使得叶片可以做到更薄，并且当上下两层叶片错位排布时，通过两次对病灶形状的拟合，拟合曲线的阶梯状折线更短更密，拟合精度大大提高。

进一步的，所述上层光栅组件中的叶片与下层光栅组件的叶片平行设置，所述下层光栅组件的叶片之间的缝隙均位于上层光栅组件的对应叶片的底面的下方，即为上层光栅叶片的底面所遮蔽。

上层光栅叶片的底面覆盖下层叶片间的缝隙，很好的解决了片间漏射的问题，因此可以取消防止漏射所采用的阶梯形叶片及叶片设置凸条和凹槽，可以进一步将叶片做到更薄，拟合形状更加精确，同时也避免了叶片间的摩擦，更加可靠和低噪。

进一步的，所述上层光栅组件的叶片的右侧边沿与下层光栅组件的叶片的左侧边沿对齐，或上层光栅组件的叶片的左侧边沿与下层光栅组件的叶片的右侧边沿对齐。

当叶片做到很薄时，按照这一标准进行排布，更加简单方便。

进一步的，所述上层光栅组件的叶片的底面中心线与下层光栅组件的叶片之间的缝隙中心线对齐。

按照这一标准排布，可以兼顾防止漏射的同时，将叶片间的间隔设置稍微宽一点，为排布电机提供便利。

进一步的，所述放射治疗用光栅装置还设有叶片前端位置控制装置，其控制上层叶片组件的两组叶片前端即自由端相互接触后形成的缝隙与下层叶片组件的两组叶片前端即自由端相互接触后形成的缝隙错位，即所述下层光栅组件的叶片之间的缝隙和叶片前端接触后形成的缝隙均位于上层光栅组件的对应叶片的底面的下方，即为上层光栅叶片的底面所遮蔽。

在拟合形状时，两侧的叶片相互碰触闭合，而中间区域叶片分离，从而形成拟合的孔洞，叶片碰触后依然存在缝隙，这个缝隙产生的漏射现有技术没有提供解决方案，也没有相关的技术启示，本技术方案创造性的采用双层叶片碰触后缝隙的异位，从而有效的解决了叶片前端漏射的难题。

进一步的，所述上层光栅组件的叶片由中间叶片开始到右侧叶片的右侧边线，从与下层光栅组件的叶片的左侧边沿对齐逐渐向叶片中心线方向移动，即上层叶片覆盖下层叶片的面积逐渐加大，左侧叶片镜像设置。

这样排布可以更加优化片间漏射的规避效果。

进一步的，，所述叶片前端位置控制装置包括：

叶片前端距离计数器，用于实时监控下层光栅组件对应叶片前端的距离，当数据为零时，则表明该对叶片前端相互碰触闭合；

中央控制器，接收叶片前端距离计数器传来的数据，当某组叶片前端距离为零时，则向上层光栅组件中上方对应的位置的一对叶片发出指令，该对叶片执行以下命令：

第一，该对叶片前端碰触闭合并保持；

第二，调整两个叶片向前移动的距离占比，使得两个叶片前端的碰触后形成的缝隙与下层叶片间前端缝隙错位，即所述下层光栅组件的叶片之间的缝隙和叶片前端接触后形成的缝隙均位于上层光栅组件的对应叶片的底面的下方，即为上层光栅叶片的底面所遮蔽。

附图说明

图1是光栅装置的结构示意图；

图2和图3是本发明一种实施方式的双层光栅叶片一侧的示意图；

图4是本发明另一种实施方式上下两层光栅叶片位置关系的示意图；

图5是上下两层光栅叶片在两侧叶片碰触后前端缝隙的位置关系示意图

图中：

1、叶片2、电机4、适配器51、上层叶片52、上层电机53、上层叶片前端缝隙61、下层叶片62、下层电机63、下层叶片前端缝隙

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是单层光栅组件的俯视图，图中显示具有叶片1、电机2、以及将光栅组件安装于放射治疗设备主机上的适配器。本发明是具有双层类似结构，其上下两层光栅组件一侧的叶片排布关系如图2和图3所示，这是本发明的其中一种实施方式：

一种放射治疗用光栅装置，包括：上层光栅组件和下层光栅组件两层光栅叶片，所述上层光栅组件与下层光栅组件均包括水平对向设置的两组叶片，所述两组叶片均分别由驱动元件驱动做水平往复运动。如图2和图3所示，上层光栅组件具有上层叶片51、上层电机52，下层光栅组件具有下层叶片61、下层电机62。

创造性的通过双层光栅装置的设置，等于将电机分成上下两组排布，排布的空间增加了整整一倍，使得叶片可以做到更薄，并且当上下两层叶片错位排布时，即使叶片厚度和数量与现有技术一样，但是通过两次对病灶形状的拟合叠加，拟合射野的边界曲线的阶梯状折线投影中的每条直线都会更短更密，拟合精度大大提高。

另外，我们知道，假定一般光栅叶片装置的总宽度是51mm，叶片高度一般在70mm以内，现有技术中，目前最小的叶片厚度是3mm，因此总共17片叶片(忽略片间距)，而目前最小的电机直径是10mm，需要17个电机，受51mm宽度限制，一般每行排列4个，则需要排列5行电机(4x5＝20个，第5行为1个电机)。如果叶片厚度降到1.5mm，则叶片数量为34，电机数量增加一倍，电机需要排列9行，不计算电机间距，高度需要90mm，已经超过叶片的70mm高度范围，无法应用。而采用双层光栅叶片设计，并且上下层叶片平行排布时，则当叶片厚度做到1.5mm时，由于上下两层叶片的片间间隙可以相互遮蔽，因此可以将片间距放大，例如将片间距放大到1mm，则每层每侧叶片数量为20片，每层每侧叶片需要4x4行电机排布即可，由此可见，本方案彻底解决了整体尺寸、叶片厚度、电机数量等条件的限制，可以将叶片做到现有技术的一半厚度，甚至更薄，目前发明人已经做到叶片厚度1.25mm。叶片间距可以根据需要进行优化调整，控制好叶片厚度和叶片数量、以及片间漏射的控制之间的关系，以便满足拟合射野的边界投影精细度和片间漏射安全系数。在一些具体实施方案中，叶片间距采用0.5mm，每层每侧叶片数量取整数26片，当叶片厚度为1.5mm时，每层光栅组件宽度为25x(1.5+0.5)+1.5＝51.5mm，电机配置为7行，其中6行每行4个，另外一行2个。上下两层叶片每侧叶片总数达到52片，大大提高了拟合射野边界投影曲线的精细程度。

在一些实施方式中，也可以考虑将上下两层光栅组件按照其移动轴线进行垂直布置，如果排布得当，叶片位置控制得当，也可以在叶片厚度一定时提高拟合射野边界投影曲线的精细度。

在实际应用中，在一些实施方式中，将所述上层光栅组件中的叶片与下层光栅组件的叶片平行设置，所述下层光栅组件的叶片之间的缝隙均位于上层光栅组件的对应叶片的底面的下方，即为上层光栅叶片的底面所遮蔽。这样上层光栅叶片的底面覆盖下层叶片间的缝隙，很好的解决了片间漏射的问题，因此可以取消防止漏射所采用的阶梯形叶片及叶片设置凸条和凹槽，可以进一步将叶片做到更薄，拟合形状更加精确，同时也避免了叶片间的摩擦，更加可靠和低噪。这在前述的实施例方式中也有论及。

在一些实施例中，叶片位置的对应排布方案可以按照下述原则进行：所述上层光栅组件的叶片的右侧边沿与下层光栅组件的叶片的左侧边沿对齐，或上层光栅组件的叶片的左侧边沿与下层光栅组件的叶片的右侧边沿对齐。如图4所示。

当叶片做到很薄时，按照这一标准进行排布，更加简单方便。

在一些实施例中，叶片位置的对应排布方案可以按照下述原则进行：，所述上层光栅组件的叶片的底面中心线与下层光栅组件的叶片之间的缝隙中心线对齐。如图3所示。

按照这一标准排布，可以兼顾防止漏射的同时，将叶片间的间隔设置稍微宽一点，为排布电机提供便利。

在一些实施例中，叶片位置的对应排布方案可以按照下述原则进行：所述上层光栅组件的叶片由中间叶片开始到右侧叶片的右侧边线，从与下层光栅组件的叶片的左侧边沿对齐逐渐向叶片中心线方向移动，即上层叶片覆盖下层叶片的面积逐渐加大，左侧叶片镜像设置。

这样排布可以更加优化片间漏射的规避效果。

在一些实施例中，所述放射治疗用光栅装置还设有叶片前端位置控制装置，其控制上层叶片组件的两组叶片前端即自由端相互接触后形成的缝隙与下层叶片组件的两组叶片前端即自由端相互接触后形成的缝隙错位，即所述下层光栅组件的叶片之间的缝隙和叶片前端接触后形成的缝隙均位于上层光栅组件的对应叶片的底面的下方，即为上层光栅叶片的底面所遮蔽。如图5所示。

在拟合形状时，两侧的叶片相互碰触闭合，而中间区域叶片分离，从而形成拟合的孔洞，叶片碰触后依然存在缝隙，上层光栅组件两层叶片自由端碰触后形成上层叶片前端缝隙53、下层光栅组件两层叶片自由端碰触后形成下层叶片前端缝隙63。

这个缝隙产生的漏射现有技术没有提供解决方案，也没有相关的技术启示，本技术方案创造性的采用双层叶片碰触后缝隙的异位，从而有效的解决了叶片前端漏射的难题。

在一些实施例中，，所述叶片前端位置控制装置包括：

叶片前端距离计数器，用于实时监控下层光栅组件对应叶片前端的距离，当数据为零时，则表明该对叶片前端相互碰触闭合；

中央控制器，接收叶片前端距离计数器传来的数据，当某组叶片前端距离为零时，则向上层光栅组件中上方对应的位置的一对叶片发出指令，该对叶片执行以下命令：

第一，该对叶片前端碰触闭合并保持；

第二，调整两个叶片向前移动的距离占比，使得两个叶片前端的碰触后形成的缝隙与下层叶片间前端缝隙错位，即所述下层光栅组件的叶片之间的缝隙和叶片前端接触后形成的缝隙均位于上层光栅组件的对应叶片的底面的下方，即为上层光栅叶片的底面所遮蔽。

在一般情况下，下层光栅组件根据病灶形状进行形状拟合后，需要碰触闭合的叶片一般是各前进50％的距离，即叶片前端碰触闭合形成的缝隙位于下层光栅组件两侧叶片之间的中心线上，那么，我们设定每层光栅组件两侧叶片均位于两侧的初始位置时，对应叶片之间的距离为D，只要控制上层光栅组件中的对应的叶片前进的比例不是50％D比50％D，即可使得上层光栅组件两侧的叶片前端碰触后形成的前端缝隙与下层叶片前端碰触闭合后形成的前端缝隙错位，即所述下层光栅组件的叶片之间的缝隙和叶片前端接触后形成的缝隙均位于上层光栅组件的对应叶片的底面的下方，即为上层光栅叶片的底面所遮蔽。这个前进比例可以根据需要来设定，如上层光栅组件的两侧叶片分别前进40％D与60％D，或者45％D与55％D等任意比例，都可以达到上层光栅组件两侧的叶片前端碰触后形成的前端缝隙与下层叶片前端碰触闭合后形成的前端缝隙错位的目的，只是这个比例靠近50％比50％时，更节约时间，效率更高。

在另外一些实施例中，也可以用时间继电器来控制，因为每侧叶片走完整个距离D的时间是一定的，设为T，因此，下层光栅组件两侧需要闭合的叶片均运行1/2T，即各走一半距离碰触闭合，而对应的上层两侧叶片则可设定为各运行3/5T和2/5T，也可以是其它任意时间，同样达到上述目的，为确保叶片碰触闭合的可靠性，可加装检测传感器或位置开关/传感器来确认叶片是否到位。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种放射治疗用光栅装置，其特征在于，包括：上层光栅组件和下层光栅组件两层光栅叶片，所述上层光栅组件与下层光栅组件均包括水平对向设置的两组叶片，所述两组叶片均分别由驱动元件驱动做水平往复运动；所述上层光栅组件的叶片由中间叶片开始到右侧叶片的右侧边线，从与下层光栅组件的叶片的左侧边沿对齐逐渐向叶片中心线方向移动，即上层叶片覆盖下层叶片的面积逐渐加大，左侧叶片镜像设置。

2.根据权利要求1所述的放射治疗用光栅装置，其特征在于，所述放射治疗用光栅装置还设有叶片前端位置控制装置，其控制上层叶片组件的两组叶片前端即自由端相互接触后形成的缝隙与下层叶片组件的两组叶片前端即自由端相互接触后形成的缝隙错位，即所述下层光栅组件的叶片之间的缝隙和叶片前端接触后形成的缝隙均位于上层光栅组件的对应叶片的底面的下方，即为上层光栅叶片的底面所遮蔽。

3.根据权利要求2所述的放射治疗用光栅装置，其特征在于，所述叶片前端位置控制装置包括：

叶片前端距离计数器，用于实时监控下层光栅组件对应叶片前端的距离，当数据为零时，则表明该对叶片前端相互碰触闭合；

中央控制器，接收叶片前端距离计数器传来的数据，当某组叶片前端距离为零时，则向上层光栅组件中上方对应的位置的一对叶片发出指令，该对叶片执行以下命令：

第一，该对叶片前端碰触闭合并保持；

第二，调整两个叶片向前移动的距离占比，使得两个叶片前端的碰触后形成的缝隙与下层叶片间前端缝隙错位，即所述下层光栅组件的叶片之间的缝隙和叶片前端接触后形成的缝隙均位于上层光栅组件的对应叶片的底面的下方，即为上层光栅叶片的底面所遮蔽。