CN106134311B - 双光子治疗头 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种双光子治疗头，包括：准直锥、治疗头旋转数据装置、电离室定位机构、电离室、均整器、金靶组件等；根据实际需要，采用X线来治疗，由金靶在产生的X射线经过准直锥的中间锥孔准直成锥束，再通过锥孔中的均整器，得到在垂直于辐射束主轴的辐射平面内，剂量率均匀有用的X射束，该X射束穿过电离室和电离室机构上的通孔，以及依次穿过轴承上板、屏蔽铅包、到达上光阑组件的表面，沿前后方向已经相应设定好的上光阑组件的开口，沿左右方向已相应设定好的下光阑组件的开口；在治疗头的正下方的平面内，就直接得到和光野同样大小和形状的辐射野。本发明简化了结构，减小野的半影，降低了治疗头的高度，扩大了治疗头治疗病人的范围。

Description

双光子治疗头

技术领域

本发明涉及一种治疗头，特别涉及一种双光子治疗头，属于医用加速器领域。

背景技术

放射治疗的主要手段有医用电子直线加速器、伽玛刀、钴60治疗机、后装机和X射线治疗机等。

直线加速器在各种放射治疗设备中占主导地位，发达国家直线加速器的装机量已占市场放疗设备装机总量的95％以上，国内装机量为800台左右，占放疗设备装机总量的60％左右。国内直线加速器装机量每年以20％左右的速度递增，目前是占主导地位，若干年后将占统治地位。加速器是现代治疗肿瘤病患的重要设备。

同类医用直线加速器分为：低能、中能、高能三档。随着加速器技术的发展，医用加速器普遍采用带多档电子线的中高能双光子加速器。其中双光子治疗头是医用直线加速器的关键部件；

双光子治疗头在国外产品中使用比较广泛，但是价格十分昂贵，并且对直线加速器的电子设备要求比较严格，在国产化的过程中，如何在质量不变甚至更好的情况下降低成本，降低对工艺的要求，同时也降低对电子设备的要求，成为医用直线加速器国产化进程中的瓶颈；

本发明提出了一种双光子治疗头结构，该结构使用了专利号为201020198306.X的一种光野与电子野一体化装置8，并且有效解决了上述问题，目前，在国内外未见报道和相关产品。

发明内容

本发明提供了一种双光子治疗头，它有效的在保证品质不变的情况下，降低了成本，降低了在产业化过程中对工艺的要求，同时也增加了对电子设备的可兼容性，促进了医用直线加速器的国产化进程。

本发明包括：准直锥、治疗头旋转数据装置、轴承上板、带齿圈的回转大轴承、治疗头绕线机构、屏蔽铅包、电离室定位机构、电离室、均整器A、金靶组件A、均整器B、金靶组件B、光野与电子野一体化装置、治疗头旋转数据装置、轴承下板、轴承支架、上光阑滚珠丝杠副、上光阑框架、下光阑框架、光阑驱动装置、光阑数据装置、治疗头下板、同步链轮、下光阑组件、下光阑滚珠丝杠副、电离室定位机构、电离室、上光阑组件，上光阑支撑导板，下光阑支撑导板，屏蔽板；外围设备：治疗附件接口；

准直锥在沿水平方向，开有三个直径上小下大的锥孔，通孔内壁开有阶梯形梯状结构；屏蔽铅包在纵轴方向上开有直径上小下大的锥孔；轴承上板在纵轴方向上开有通孔；轴承下板在纵轴方向上开有通孔；电离室定位机构的底板上开有通孔；

上光阑框架包括四个立板，以对面平行，相邻正交的原则，形成一个框架；下光阑框架包括四个立板，以对面平行，相邻正交的原则，形成一个框架；其中，上光阑框架四个立板的上端与轴承下板下部固连，即将上光阑框架安装在轴承下板的下部；下光阑框架固定在上光阑框架的下部；

它们的连接关系是：准直锥、电离室、电离室定位机构从上到下沿纵轴方向固定在轴承上板上部，光野与电子野一体化装置固定在轴承上板的上部右端；其中在准直锥的左侧的两个锥孔的上端，从左到右方向依次固定有X16金靶组件和X6金靶组件，最右侧的锥孔上端装有光野与电子野一体化装置，而在准直锥上端固定有X16金靶组件的锥孔内下端安装有X16均整器，在准直锥上端固定有X6金靶组件的锥孔内下端安装有X6均整器，电离室与安装有X6均整器的准直锥的锥孔下端相对应，电离室定位机构位于电离室下端和轴承上板的上部；屏蔽铅包、治疗头绕线机构、带齿圈的回转大轴承的内环，从里到外套装在轴承上板的下部；其中，屏蔽铅包的锥孔应依次自下而上的与轴承上板的通孔、电离室定位机构的通孔、电离室的通孔以及安装有X6均整器的准直锥的锥孔同轴；带齿圈的回转大轴承的外环与轴承下板的下部固连，上光阑框架四个立板的上端与轴承下板下部固连，即将上光阑框架安装在轴承下板的下部；下光阑框架固定在上光阑框架的下部；其中，上光阑框架外侧左右方向垂直对称装有上光阑轴承支架，其垂直角度为与平面的横纵轴形成三维关系；上光阑框架外侧前后方向从里到外依次装有上光阑同步链轮、上光阑驱动装置、上光阑数据装置、在上光阑轴承支架装有上光阑滚珠丝杠副，并通过上光阑滚珠丝杠副将上光阑组件可旋转连接在上光阑框架内；下光阑框架固定在上光阑框架的下部，下光阑框架下部固定开有通孔的治疗头下板，围成一个底部有通孔的箱体，箱体内通过下光阑滚珠丝杠副装有下光阑组件、治疗头下板外侧从里到外依次装有同步链轮、光阑驱动装置、光阑数据装置，外围设备治疗附件接口通过箱体的底部通孔与下光阑组件相连，此外，上光阑屏蔽板放置在上光阑框架外左右两侧，与轴承下板的下部固连；下光阑屏蔽板放置在下光阑箱体外前后，与下光阑箱体固连；

工作过程：

双光子治疗头是针对双光子电子直线加速器而设计，它将近似光速的电子束流转变成为可用于临床治疗病人病灶的X线辐射野和电子线辐射野；

为了设置光野位置，把准直锥和利用光野与电子野一体化装置一起移动到中间位置，此时，驱动装置带动电离室自动沿前后方向外移到电离室定位机构的一侧，将准直锥位于光野与电子野一体化装置下端的锥孔对准电离室定位机构上的通孔，让光野与电子野一体化装置产生的光束依次穿过轴承上板、屏蔽铅包、到达上光阑组件表面，根据病人病灶的大小，沿前后方向开启相应设定好的上光阑组件，保证预设值，此时，光束进入下光阑组件，沿左右方向开启相应设定好的下光阑组件，保证预设值；此时，在治疗头的正下方的平面内，就可成像为执行人员想要的光野；

根据实际需要，采用X线来治疗，有两个能档X6或X16能档，称为双光子，分别由两只金靶产生，根据需要，利用中间的任何一种能档，例如X6，由金靶在产生的X射线经过准直锥的中间锥孔准直成锥束，再通过锥孔中的X6均整器均整，得到在垂直于辐射束主轴的辐射平面内，剂量率均匀有用的X射束，该X射束穿过电离室和电离室机构上的通孔，再依次穿过轴承上板、屏蔽铅包、到达上光阑组件的表面，该X射束穿过沿前后方向已经相应设定好的上光阑组件的开口，和沿左右方向已相应设定好的下光阑组件的开口；此时，在治疗头的正下方的平面内，就直接得到和光野同样大小和形状的辐射野。

而另一个光子X16的成像方式与光子X6的成像方式一致，不同只是利用X16金靶和准直锥1中的最左端锥孔进行成像以及采用X16均整器进行均整。

有益效果：

1.本发明简化了结构，利用光野与电子野一体化装置，准直锥的锥孔内壁上开有梯状结构，以及屏蔽铅包在纵轴方向上开有直径上小下大的锥孔，减小野的半影；

2.金靶安装在初级准直锥上，依靠初级准直锥的运动切换电子线和双光子(两档X射线)的能档转换；

3.双光子的均整器安装在初级准直锥内，降低了治疗头的高度，扩大了治疗头治疗病人的范围；

4.光阑独立运动，操作性好；上光阑设有一个过中点光阑，便于设置偏野；

5.设有多功能治疗附件支架，增加了治疗手段，如：X刀治疗、电子线各大小野治疗、X线固定楔形角治疗、全身放射治疗、以及外置全自动、半自动多叶光栅治疗；

6.治疗头屏蔽好，电子线、X线和中子泄漏小；

7.整机结构新颖，尺寸小，重量轻。

附图说明

附图1双光子治疗头的正剖示意图；

其中，1-准直锥、3-X6金靶组件、4-X16均整器、5-X6均整器、6-X6金靶组件、15-治疗头旋转数据装置、17-轴承上板、18-带齿圈的回转大轴承、45-治疗头绕线机构、36-屏蔽铅包、38-电离室定位机构、39-电离室、10-光野与电子野一体化装置(专利号)、15-治疗头旋转数据装置、19-轴承下板、22-轴承支架、23-上光阑滚珠丝杠副、25-上光阑框架、26-下光阑框架、27-光阑驱动装置、29-光阑数据装置、30-治疗头下板、31-同步链轮、33-下光阑组件、35-下光阑滚珠丝杠副、38-电离室定位机构、39-电离室、41-上光阑组件，42-上光阑支撑导板，34-下光阑支撑导板，12-屏蔽板；外围设备：32-治疗附件接口：

具体实施方式

根据附图对本发明进行进一步的解释和说明。

准直锥1、治疗头旋转数据装置15、轴承上板17、带齿圈的回转大轴承18、治疗头绕线机构45、屏蔽铅包36、电离室定位机构38、电离室39、X6均整器5、X6金靶组件、X16均整器4、X16金靶组件、光野与电子野一体化装置10(专利号为201020198306.X)、治疗头旋转数据装置15、轴承下板19、轴承支架22、上光阑滚珠丝杠副23、上光阑框架25、下光阑框架26、光阑驱动装置27、光阑数据装置29、治疗头下板30、同步链轮31、下光阑组件33、下光阑滚珠丝杠副35、电离室定位机构38、电离室39、上光阑组件41，上光阑支撑导板42，下光阑支撑导板34，屏蔽板12；外围设备：治疗附件接口32；

准直锥1在沿水平方向，开有三个直径上小下大的锥孔；通孔内壁开有梯状结构；屏蔽铅包36在纵轴方向上开有直径上小下大的锥孔；轴承上板17在纵轴方向上开有通孔；轴承下板19在纵轴方向上开有通孔；电离室定位机构38的底板上开有通孔；

上光阑框架25包括四个立板，以对面平行，相邻正交的原则，形成一个框架；下光阑框架26包括四个立板，以对面平行，相邻正交的原则，形成一个框架；其中，上光阑框架25四个立板的上端与轴承下板19下部固连；即将上光阑框架25安装在轴承下板19的下部；下光阑框架26固定在上光阑框架25的下部；

连接关系：准直锥1、电离室39、电离室定位机构38从上到下沿纵轴方向固定在轴承上板17上部，光野与电子野一体化装置10固定在轴承上板17的上部右端；其中在准直锥1的左侧的两个锥孔的上端，从左到右方向依次固定有X16金靶组件和X6金靶组件，最右侧的锥孔上端装有光野与电子野一体化装置，而在准直锥1上端固定有X16金靶组件的锥孔内下端安装有X16均整器4，在准直锥1上端固定有X6金靶组件的锥孔内下端安装有X6均整器5，电离室39与安装有X6均整器5的准直锥1的锥孔下端相对应，电离室定位机构38位于电离室39下端和轴承上板17的上部；屏蔽铅包36、治疗头绕线机构45、带齿圈的回转大轴承18的内环，从里到外套装在轴承上板17的下部；其中，屏蔽铅包36的锥孔应依次自下而上的与轴承上板17的通孔、电离室定位机构38的通孔、电离室39的通孔以及安装有X6均整器5的准直锥1的锥孔同轴；带齿圈的回转大轴承18的外环与轴承下板19的下部固连，上光阑框架25四个立板的上端与轴承下板19下部固连，即将上光阑框架25安装在轴承下板19的下部；下光阑框架26固定在上光阑框架25的下部；其中，上光阑框架25内侧垂直对称装有上光阑轴承支架22，其垂直角度为与平面的横纵轴形成三维关系；在上光阑轴承支架22装有上光阑滚珠丝杠副23，并通过上光阑滚珠丝杠副23将上光阑组件41可旋转连接在上光阑框架25内；下光阑框架26固定在上光阑框架25的下部，下光阑框架26下部固定开有通孔的治疗头下板30，围成一个底部有通孔的箱体，箱体内通过下光阑滚珠丝杠副35装有下光阑组件33、治疗头下板30外侧从里到外依次装有同步链轮31、光阑驱动装置27、光阑数据装置29、，外围设备治疗附件接口32通过箱体的底部通孔与下光阑组件33相连。此外，屏蔽板12放置在上光阑框架25外，与轴承下板19的下部固连；

工作过程：

双光子治疗头是针对双光子电子直线加速器而设计，它将近似光速的电子束流转变成为可用于临床治疗病人病灶的X线辐射野和电子线辐射野；

为了设置光野位置，把准直锥1和利用光野与电子野一体化装置10一起移动到中间位置，此时，驱动装置电离室(普通专利受理)自动沿前后方向外移到电离室定位机构38的一侧，将准直锥1位于光野与电子野一体化装置10下端的锥孔对准电离室定位机构38上的锥孔，让光野与电子野一体化装置10产生的光束依次穿过轴承上板17、屏蔽铅包36、到达上光阑组件41表面，根据病人病灶的大小，沿前后方向开启相应设定好的上光阑组件41，保证预设值，此时，光束进入下光阑组件33，沿左右方向开启相应设定好的下光阑组件33，保证预设值；此时，在治疗头的正下方的平面内，就可成像为执行人员想要的光野；

根据实际需要，采用X线来治疗，有两个能档X6或X16能档，称为双光子，分别由两只金靶产生，根据需要，利用中间的任何一种(例如X6)，由金靶在产生的X射线经过准直锥1的中间锥孔准直成锥束，再通过锥孔中的X6均整器均整，得到在垂直于辐射束主轴的辐射平面内，剂量率均匀有用的X射束，该X射束穿过电离室和电离室机构上的通孔，再依次穿过轴承上板17、屏蔽铅包36、到达上光阑组件41的表面，该X射束穿过沿前后方向已经相应设定好的上光阑组件41的开口，和沿左右方向已相应设定好的下光阑组件33的开口；此时，在治疗头的正下方的平面内，就直接得到和光野同样大小和形状的辐射野。

而另一个光子X16的成像方式与光子X6的成像方式一致，不同只是利用X16金靶和准直锥1中的最左端锥孔进行成像。

Claims (7)

1.一种双光子治疗头，包括准直锥(1)、治疗头旋转数据装置(15)、轴承上板(17)、带齿圈的回转大轴承(18)、治疗头绕线机构(45)、屏蔽铅包(36)、电离室定位机构(38)、电离室(39)、X6均整器(5)、X6金靶组件(6)、X16均整器(4)、X16金靶组件(3)、光野与电子野一体化装置(10)、轴承下板(19)、轴承支架(22)、上光阑滚珠丝杠副(23)、上光阑框架(25)、下光阑框架(26)、光阑驱动装置(27)、光阑数据装置(29)、治疗头下板(30)、同步链轮(31)、下光阑组件(33)、下光阑滚珠丝杠副(35)、上光阑组件(41)、上光阑支撑导板(42)、下光阑支撑导板(34)、屏蔽板(12)；外围设备：治疗附件接口(32)；

其特征在于：准直锥(1)在沿纵轴方向，开有三个锥孔，所述三个锥孔沿水平方向排列；屏蔽铅包(36)在纵轴方向上开有锥孔；轴承上板(17)在纵轴方向上开有通孔；轴承下板(19)在纵轴方向上开有通孔；电离室定位机构(38)的底板上开有通孔；

连接关系为：准直锥(1)、电离室(39)、电离室定位机构(38)从上到下沿纵轴方向固定在轴承上板(17)上部，治疗头旋转数据装置(15)固定在轴承上板(17)的上部右端；其中在准直锥(1)的左侧的两个锥孔的上端，从左到右方向依次固定有X16金靶组件(3)和X6金靶组件(6)，最右侧的锥孔上端装有光野与电子野一体化装置(10)，而在准直锥(1)上端固定有X16金靶组件(3)的锥孔内下端安装有X16均整器(4)，在准直锥(1)上端固定有X6金靶组件(6)的锥孔内下端安装有X6均整器(5)，电离室(39)与安装有X6均整器(5)的准直锥(1)的锥孔下端相对应，电离室定位机构(38)位于电离室(39)下端和轴承上板(17)的上部；屏蔽铅包(36)、治疗头绕线机构(45)、带齿圈的回转大轴承(18)的内环，从里到外套装在轴承上板(17)的下部；带齿圈的回转大轴承(18)的外环与轴承下板(19)的上部固连，上光阑框架(25)四个立板的上端与轴承下板(19)下部固连，即将上光阑框架(25)安装在轴承下板(19)的下部；下光阑框架(26)固定在上光阑框架(25)的下部；其中，上光阑框架(25)内侧左右方向垂直对称装有轴承支架(22)；上光阑框架(25)外侧前后方向从里到外依次装有上光阑同步链轮、上光阑驱动装置、上光阑数据装置，在轴承支架(22)装有上光阑滚珠丝杠副(23)，并通过上光阑滚珠丝杠副(23)将上光阑组件(41)可旋转连接在上光阑框架(25)内；下光阑框架(26)固定在上光阑框架(25)的下部，下光阑框架(26)下部固定开有通孔的治疗头下板(30)，围成一个底部有通孔的箱体，箱体内通过下光阑滚珠丝杠副(35)装有下光阑组件(33)，治疗头下板(30)外侧从里到外依次装有同步链轮(31)、光阑数据装置(29)、光阑驱动装置(27)，外围设备治疗附件接口(32)通过箱体的底部通孔与下光阑组件(33)相连；上光阑支撑导板(42)分别与轴承支架(22)和上光阑组件(41)连接；下光阑支撑导板(34)分别与下光阑框架(26)和下光阑组件(33)连接。

2.根据权利要求1所述的一种双光子治疗头，其特征在于：上光阑屏蔽板(12)放置在上光阑框架(25)外左右两侧，与轴承下板(19)的下部固连；下光阑屏蔽板放置在下光阑箱体外前后，与下光阑箱体固连。

3.根据权利要求1所述的一种双光子治疗头，其特征在于：屏蔽铅包(36)的锥孔应依次自下而上的与轴承上板(17)的通孔、电离室定位机构(38)的通孔、电离室(39)的通孔以及安装X6均整器(5)的准直锥(1)的锥孔同轴。

4.根据权利要求1所述的一种双光子治疗头，其特征在于：准直锥(1)的锥孔内壁开有阶梯形梯状结构。

5.根据权利要求1所述的一种双光子治疗头，其特征在于：屏蔽铅包(36)在纵轴方向上开有直径上小下大的锥孔。

6.根据权利要求1所述的一种双光子治疗头，其特征在于：上光阑框架(25)包括四个立板，以对面平行，相邻正交的原则，形成一个框架；下光阑框架(26)包括四个立板，以对面平行，相邻正交的原则，形成一个框架。

7.根据权利要求1所述的一种双光子治疗头，其特征在于：上光阑框架(25)内侧左右方向垂直对称装有轴承支架(22)，其垂直角度为与平面的横纵轴形成三维关系。