CN107115597A - 一种用于放射治疗的新型治疗床及加速器治疗装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于放射治疗的新型治疗床及加速器治疗设备，包括床面本体和支撑装置，所述支撑装置包括：基座，与地面固定连接；第一悬臂，一端通过一个转轴与基座连接，且可围绕该转轴做水平旋转；第一悬臂的另一端设有悬臂支撑装置，所述悬臂支撑装置设有用于在地面和第一悬臂之间起支撑作用的辊轮；多维调整装置，设于第一悬臂上；所述床面本体设置于多维调整装置上。利用辊轮支撑第一悬臂远离其转轴的另一端(自由端)，可以有效克服第一悬臂在自身重力及负荷重力的影响而发生的轻微变形，也可以有效的减小第一悬臂的尺寸和机械性能指标，大大降低造价和体积。

Description

一种用于放射治疗的新型治疗床及加速器治疗装置

技术领域

本发明涉及加速器治疗装置，具体涉及一种用于放射治疗的新型治疗床及加速器治疗装置。

背景技术

随着肿瘤放射学与材料科学的发展，作为治疗癌症的一种重要手段，放疗逐步迈入精确定位、精确计划、精确治疗的“三精”时代。其中，对治疗床的控制精度要求越来越高。现有技术中，用于放射治疗系统中的治疗床包括以下形式，其一是治疗床面安装于框式多维度调整机构上，可以驱动治疗床面做垂直升降(Y轴)，左右倾斜(绕Z轴)，前后倾斜(绕X轴)，沿Z轴方向水平来回移动。如CN102105194A、CN201115703等专利文献中所公开的一种治疗床。另一种是将治疗床面设置于机械臂上，除了可以上线前一种机构的所有维度调整外，其床面还可以进行旋转(自转)等。如CN104689489A所公开的一种直线摆臂式机器人治疗床。前一种治疗床由于占地面积较大，且对医生站位产生影响，目前均向机械臂式治疗床方向发展，但是，由于机械臂向外延伸的悬空支臂，受本身重力及负载的影响，可能产生轻微的角度偏移，这将对治疗精度产生不利的影响。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种结构简单、可靠的降低治疗床对射线的阻碍和散射作用的方案，有效提升数字平板探测器的成像效果。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种用于放射治疗的新型治疗床，包括床面本体和支撑装置，所述支撑装置包括：

基座，与地面固定连接；

第一悬臂，一端通过一个转轴与基座连接，且可围绕该转轴做水平旋转；第一悬臂的另一端设有悬臂支撑装置，所述悬臂支撑装置设有用于在地面和第一悬臂之间起支撑作用的辊轮；

多维调整装置，设于第一悬臂上；

所述床面本体设置于多维调整装置上。

利用辊轮支撑第一悬臂远离其转轴的另一端(自由端)，可以有效克服第一悬臂在自身重力及负荷重力的影响而发生的轻微变形，也可以有效的减小第一悬臂的尺寸和机械性能指标，大大降低造价和体积。

进一步的，所述悬臂支撑装置还包括：

地面扫描装置，用于扫描辊轮前方地面，生成地面数据信息；

自适应装置，连接于辊轮和第一悬臂之间，根据地面扫描装置发送过来的地面数据信息，自动调整垂直方向的伸缩量，用于调整辊轮和第一悬臂之间的垂直距离。

对地面进行实时扫描，提前获知地面平整度信息，将辊轮运行路径上的地形变化参数提前检测出来，并用于控制自适应装置调整其垂直方向的伸缩量，这样地面的起伏变化量被自适应装置的自动伸缩所抵消，因此，虽然辊轮会随着地形起伏而起伏，但是，第一悬臂会保持同一水平高度运行，确保治疗的精度。

进一步的，所述地面扫描装置为两个，分别设于辊轮的两侧，且位于辊轮运行轨迹的上方。

由于第一悬臂需要正方方向都可以旋转，因此，可以根据需要在辊轮两个运动方向的前方都设置地面扫描装置。

进一步的，所述地面扫描装置的前方还设有一靠近地面的吸尘装置。以清除杂质对设备运行造成的干扰。

进一步的，所述地面扫描装置包括：

测距传感器，用于扫描辊轮运行路径上地面每一点到测距传感器之间的垂直距离；

位置传感器，用于检测第一悬臂所处的位置信息；

定位数据处理装置，同时接收测距传感器与位置传感器传送来的数据，并将两个数据对应建立数据库，并根据该数据库建立控制自适应装置运行的控制参数，自适应装置根据该控制参数工作；并且，定位数据处理装置接收测距传感器与位置传感器传送来新的数据，并将这些数据与数据库中对应的数据进行对比，如果发现出现误差，则修改数据库及控制参数。

使得整个支撑装置具有了学习和自动管理的特性，可以通过第一周旋转的扫描建立整个旋转路径的地面信息数据库，并根据该数据库设定自适应装置在运行轨迹上的同步调整参数，这样，在地形参数没有发生变化时，自适应装置根据历史数据控制运行，当有变量发生时，会及时调整，并更新数据，通过数据库，我们还可以了解整个地面(辊轮)的变化状况，例如辊轮磨损情况及地面是否出现损坏等等。

进一步的，所述新型治疗床还包括：

设于第一悬臂上的悬臂垂直变量检测装置；

设于辊轮转轴与第一悬臂之间的辊轮垂直变量检测装置；

自适应装置，连接于辊轮和第一悬臂之间，接收辊轮垂直变量检测装置传送过来的辊轮垂直变量数据，自动调整自适应装置垂直方向与之相等的伸缩量，用于保证悬臂垂直变量检测装置检测到的悬臂垂直变量始终为零。

进一步的，所述辊轮垂直变量检测装置包括固定连接于、与所述套筒腔体直径匹配的活塞、用于检测套筒腔体内气压变化的压力传感器，所述套筒和活塞分别连接于辊轮转轴与第一悬臂上。利用检测气压的变化，可以很简单方便的检测辊轮的振动情况，检测地面变化数据。

进一步的，所述悬臂垂直变量检测装置包括固定电极和与固定电极对应设置的活动电极，且所述活动电极与固定电极之间设有间隙，所述活动电极通过弹性元件连接于第一悬臂上。

如果第一悬臂发生垂直方向的振动，那么活动电极与固定电极之间的距离会发生变化，通过二者之间电荷的变化可以检测出这个变化量，从而了解第一悬臂是否发生了垂直方向的位置变化。

进一步的，所述悬臂垂直变量检测装置包括弹性元件、金属小球和传感器，所述弹性元件一端连接于第一悬臂上，另一端连接金属小球，所述传感器安装于金属小球下方第一悬臂上，用于检测金属小球到传感器的距离。即使第一悬臂轻微的振动，也会导致金属小球的上下振动，检测这一变化，可以了解第一悬臂是否发生了垂直方向的位置变化。

本发明还提供一种加速器治疗装置，所述加速器治疗装置包括治疗控制装置、主机架，其特征在于，还包括上述任一的用于放射治疗的新型治疗床。

附图说明

图1是本发明的示意图；

图2-4是本发明悬臂支撑装置的示意图；

图中数字和字母所表示的相应部件名称：

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。

如图1所示，一种用于放射治疗的新型治疗床，包括床面本体4和支撑装置，所述支撑装置包括：

基座1，与地面固定连接；

第一悬臂2，一端通过一个转轴与基座1连接，且可围绕该转轴做水平旋转；第一悬臂2的另一端设有悬臂支撑装置，所述悬臂支撑装置设有用于在地面和第一悬臂2之间起支撑作用的辊轮21；

多维调整装置3，设于第一悬臂2上；

所述床面本体4设置于多维调整装置3上。

利用辊轮21支撑第一悬臂2远离其转轴的另一端(自由端)，可以有效克服第一悬臂2在自身重力及负荷重力的影响而发生的轻微变形，也可以有效的减小第一悬臂2的尺寸和机械性能指标，大大降低造价和体积。

其中，标号5为地面示意，6为放射治疗设备的主机架，7为MV级加速器。

在实际应用中，为了克服地面不平整所带来的振动，如图2所示，所述悬臂支撑装置还包括：

地面扫描装置25，用于扫描辊轮21前方地面，生成地面数据信息；

自适应装置22，连接于辊轮21和第一悬臂2之间，根据地面扫描装置25发送过来的地面数据信息，自动调整垂直方向的伸缩量，用于调整辊轮21和第一悬臂2之间的垂直距离。

对地面5进行实时扫描，提前获知地面平整度信息，将辊轮运行路径上的地形变化参数提前检测出来，并用于控制自适应装置22调整其垂直方向的伸缩量，这样地面的起伏变化量被自适应装置22的自动伸缩所抵消，因此，虽然辊轮21会随着地形起伏而起伏，但是，第一悬臂2会保持同一水平高度运行，确保治疗的精度。

图2示例中，所述地面扫描装置25为两个，分别设于辊轮21的两侧，且位于辊轮21运行轨迹的上方。

由于第一悬臂2需要正方方向都可以旋转，因此，可以根据需要在辊轮21正反两个运动方向的前方都设置地面扫描装置25。

如果只设置一个地面扫描装置25，则在运行前，需要将第一悬臂2先向地面扫描装置25的一侧旋转一周或以上圈数，以先获知本次运行时的地面完整的数据参数，提前制定自适应装置22的运行指令，从而确保不论第一悬臂正向或反向旋转，自适应装置22都可以及时通过其垂直伸缩量的调整，抵消辊轮21振动带来的垂直方向的变量，确保第一悬臂始终保持同一水平高度旋转运行。地面扫描装置可以是如激光测距、红外测距、超声波测距等装置，用以检测其检测面到地面的实时距离数值。也可以在辊轮的运行轨迹的地面上绘制均匀分布如矩阵排列的若干圆点，或蜂巢式的结构的图案，地面扫描装置25为一个含摄像头的图形比较装置，在初始位置时对绘制于地面上的图形进行拍照，获得初始图像，确定其基础尺寸，然后运行时将实时影像与初始图像进行比对，例如小圆点的尺寸大于初始图像中小圆点的初始尺寸时，代表地面与摄像头(等同于第一悬臂)之间的距离变小，即地面有凸起，反之，则地面有凹坑，且可以通过实时小圆点的图像与初始图像之间尺寸的差值，精确算出地面波动的尺寸变量，用以控制自适应装置做出相应的调整。

进一步的，所述地面扫描装置的前方还设有一靠近地面的吸尘装置。以清除杂质对设备运行造成的干扰。

为了使设备具有自我学习的功能，可以设置位置定位数据处理装置，例如，所述地面扫描装置包括：

测距传感器，用于扫描辊轮运行路径上地面每一点到测距传感器之间的垂直距离；

位置传感器，用于检测第一悬臂所处的位置信息；

定位数据处理装置，同时接收测距传感器与位置传感器传送来的数据，并将两个数据对应建立数据库，并根据该数据库建立控制自适应装置运行的控制参数，自适应装置根据该控制参数工作；并且，定位数据处理装置接收测距传感器与位置传感器传送来新的数据，并将这些数据与数据库中对应的数据进行对比，如果发现出现误差，则修改数据库及控制参数。

使得整个支撑装置具有了学习和自动管理的特性，可以通过第一周旋转的扫描建立整个旋转路径的地面信息数据库，并根据该数据库设定自适应装置在运行轨迹上的同步调整参数，这样，在地形参数没有发生变化时，自适应装置根据历史数据控制运行，当有变量发生时，会及时调整，并更新数据，通过数据库，我们还可以了解整个地面(辊轮)的变化状况，例如辊轮磨损情况及地面是否出现损坏等等。运行的时间、方向及速度等数据换算出第一悬臂此时所处的位置。

当然，定位传感器可以省略，而利用第一悬臂从初始位置开始

如图3所示，在一些实施例中，所述新型治疗床还包括：

设于第一悬臂2上的悬臂垂直变量检测装置；

设于辊轮21转轴与第一悬臂2之间的辊轮垂直变量检测装置；

自适应装置22，连接于辊轮21和第一悬臂2之间，接收辊轮垂直变量检测装置传送过来的辊轮21垂直变量数据，自动调整自适应装置垂直方向与之相等的伸缩量，用于保证悬臂垂直变量检测装置检测到的悬臂垂直变量始终为零。

图3中，所述辊轮垂直变量检测装置包括固定连接于第一悬臂2上的套筒231、与所述套筒231的腔体直径匹配的活塞232、用于检测套筒231腔体内气压变化的压力传感器233，所述套筒231和活塞232分别连接于辊轮21转轴与第一悬臂5上。利用检测气压的变化，可以很简单方便的检测辊轮的振动情况，检测地面变化数据。

进一步的，所述悬臂垂直变量检测装置包括固定电极241和与固定电极241对应设置的活动电极242，且所述活动电极242与固定电极241之间设有间隙，所述活动电极242通过弹性元件243连接于第一悬臂2上。

如果第一悬臂2发生垂直方向的振动，那么活动电极242与固定电极241之间的距离会发生变化，通过二者之间电荷的变化可以检测出这个变化量，从而了解第一悬臂2是否发生了垂直方向的位置变化。

在图4中给出了悬臂垂直变量检测装置的另一种示例，包括弹性元件244、金属小球245和传感器246，所述弹性元件244一端连接于第一悬臂2上，另一端连接金属小球245，所述传感器246安装于金属小球245下方第一悬臂2上，用于检测金属小球245到传感器246的距离。即使第一悬臂2轻微的振动，也会导致金属小球245的上下振动，检测这一变化，可以了解第一悬臂2是否发生了垂直方向的位置变化。传感器246也可以是为一个含摄像头的图形比较装置，在初始位置时对金属小球245进行拍照，获得初始图像，确定其基础尺寸，然后运行时将实时影像与初始图像进行比对，例如金属小球245的尺寸大于初始图像中金属小球245的初始尺寸时，代表第一悬臂向上振动，即地面有凸起，反之，则地面有凹坑，且可以通过实时金属小球245的图像与初始图像之间尺寸的差值，精确算出地面波动的尺寸变量，用以控制自适应装置做出相应的调整。

其中多维调整装置3可以是任意形式的多维调整装置，例如传统的框式结构，或者机械臂系统，或者其他驱动结构，只要能实现对治疗床床面本体4的所需要的多维度控制即可，例如在X、Z平面做水平移动或水平旋转，沿Y轴方向做垂直升降，以及绕X、Y、Z各轴做旋转运动等等。

其中自适应装置22可以是任何可以快速调整径向(垂直方向)长度(伸缩量)的装置，例如液压或气压的活塞系统，或者电磁线圈驱动的设于一个套管内的铁芯(或者加装绕组的铁芯)，或者，由于地面原本就具有很高的平整度，需要调整的量非常细微，可以采用以下结构，一个具有空腔的套筒，其空腔内壁设有一个环形槽，环形槽中设有一个分隔活塞，该分隔活塞将腔体分为独立不相连通的两个部分，且分隔活塞的厚度较环形凹槽的宽度小，因此分隔活塞可以在环形凹槽宽度限定的范围内做沿套筒径向的来回移动。其中一个腔体密封，且设有一个贯穿的通孔，通孔上接有一个管路，该管路连接气泵装置，该气泵装置可以对该密封腔体进行快速充放气。套筒的这一端可以连接于第一悬臂上(或者辊轮的转轴上)。另一端的腔体中设有一个活塞杆，该活塞杆的活塞头滑动密封匹配装设于套筒的这个腔体中，且可以在该腔体内沿套筒径向来回移动，该活塞杆连接于辊轮的转轴上(或者与套筒的另一端交换连接于第一悬臂上)，在初始位置时，气泵给予密封腔体的压力，以及活塞头给予另一个腔体的压力，使得分隔活塞位于环形凹槽宽度的中间位置，也就是说，此时分隔活塞可以在垂直方向做上下运动。当地面没有起伏时，分隔活塞位于此位置不动，当地面起伏推动辊轮做垂直方向的运动时，活塞头会给予分隔活塞更大的压力或降低压力，例如当检测到辊轮前方地面起伏的垂直变量为+q，则活塞头应该准备向上移动，此时通过气泵装置放气，降低这一次密封腔体的压力，使得分隔活塞向上移动，从而活塞头也跟随向上移动，这个移动量等于+q，反之变量为-q时也同理，只不过气泵装置改为充气，从而通过调整自适应装置在垂直方向的长度(伸缩量)，达到保持第一悬臂水平高度的目的。分隔活塞的设置目的，是为了限制自适应装置的调整范围，且可以将其与活塞头之间的距离设置得很近，这个距离稍微大于需要的调整范围即可，而分隔活塞的移动范围，也可以设置在一个适当的范围，防止发生密封失效时，整个自适应装置失去对第一悬臂的支撑作用，导致第一悬臂变形等事故的发生。当然，这里的气泵装置，也可以改为电磁驱动来驱动分隔活塞的运动。

本发明还提供一种加速器治疗装置，所述加速器治疗装置包括治疗控制装置、主机架，其特征在于，还包括上述任一的用于放射治疗的新型治疗床。

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 (10)

1.一种用于放射治疗的新型治疗床，其特征在于，包括床面本体和支撑装置，所述支撑装置包括：

基座，与地面固定连接；

第一悬臂，一端通过一个转轴与基座连接，且可围绕该转轴做水平旋转；第一悬臂的另一端设有悬臂支撑装置，所述悬臂支撑装置设有用于在地面和第一悬臂之间起支撑作用的辊轮；

多维调整装置，设于第一悬臂上；

所述床面本体设置于多维调整装置上。

2.根据权利要求1所述的用于放射治疗的新型治疗床，其特征在于，所述悬臂支撑装置还包括：

地面扫描装置，用于扫描辊轮前方地面，生成地面数据信息；

自适应装置，连接于辊轮和第一悬臂之间，根据地面扫描装置发送过来的地面数据信息，自动调整垂直方向的伸缩量，用于调整辊轮和第一悬臂之间的垂直距离。

3.根据权利要求2所述的用于放射治疗的新型治疗床，其特征在于，所述地面扫描装置为两个，分别设于辊轮的两侧，且位于辊轮运行轨迹的上方。

4.根据权利要求3所述的用于放射治疗的新型治疗床，其特征在于，所述地面扫描装置的前方还设有一靠近地面的吸尘装置。

5.根据权利要求2或3所述的用于放射治疗的新型治疗床，其特征在于，所述地面扫描装置包括：

测距传感器，用于扫描辊轮运行路径上地面每一点到测距传感器之间的垂直距离；

位置传感器，用于检测第一悬臂所处的位置信息；

定位数据处理装置，同时接收测距传感器与位置传感器传送来的数据，并将两个数据对应建立数据库，并根据该数据库建立控制自适应装置运行的控制参数，自适应装置根据该控制参数工作；并且，定位数据处理装置接收测距传感器与位置传感器传送来新的数据，并将这些数据与数据库中对应的数据进行对比，如果发现出现误差，则修改数据库及控制参数。

6.根据权利要求1所述的用于放射治疗的新型治疗床，其特征在于，所述新型治疗床还包括：

设于第一悬臂上的悬臂垂直变量检测装置；

设于辊轮转轴与第一悬臂之间的辊轮垂直变量检测装置；

自适应装置，连接于辊轮和第一悬臂之间，接收辊轮垂直变量检测装置传送过来的辊轮垂直变量数据，自动调整自适应装置垂直方向与之相等的伸缩量，用于保证悬臂垂直变量检测装置检测到的悬臂垂直变量始终为零。

7.根据权利要求6所述的用于放射治疗的治疗床，其特征在于，所述辊轮垂直变量检测装置包括固定连接于、与所述套筒腔体直径匹配的活塞、用于检测套筒腔体内气压变化的压力传感器，所述套筒和活塞分别连接于辊轮转轴与第一悬臂上。

8.根据权利要求6或7所述的用于放射治疗的治疗床，其特征在于，所述悬臂垂直变量检测装置包括固定电极和与固定电极对应设置的活动电极，且所述活动电极与固定电极之间设有间隙，所述活动电极通过弹性元件连接于第一悬臂上。

9.根据权利要求6或7所述的用于放射治疗的治疗床，其特征在于，所述悬臂垂直变量检测装置包括弹性元件、金属小球和传感器，所述弹性元件一端连接于第一悬臂上，另一端连接金属小球，所述传感器安装于金属小球下方第一悬臂上，用于检测金属小球到传感器的距离。

10.一种加速器治疗装置，所述加速器治疗装置包括治疗控制装置、主机架，其特征在于，还包括权利要求1到9任一的用于放射治疗的新型治疗床。