CN107149727A - 多叶光栅 - Google Patents

Abstract

本发明涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种多叶光栅，包括第一叶片机构和第二叶片机构，第一叶片机构与第二叶片机构沿第一方向依次设置，第一叶片机构包括多个第一叶片，第二叶片机构包括多个第二叶片；第一叶片机构能够相对于第二叶片机构沿第二方向移动，第二方向垂直于第一方向和第一叶片机构中的叶片长度延伸方向，以使多个第一叶片沿第一方向的投影能够与多个第二叶片沿第一方向的投影完全重合或者部分重合。该多叶光栅，可通过调节第一叶片机构相对于第二叶片机构移动的距离，能够根据不同情况形成单个条状宽度为当前治疗所需宽度的条状阵列，从而使该多叶光栅的适形能力大大提高。

Description

多叶光栅

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种多叶光栅。

背景技术

SFGRT(Spatially Fractionated Guided Radiation Therapy)空间分次导向放疗是一种较新式治疗方式。经典的SRS(立体定向放射治疗)或SBRT(体部立体定向放射治疗)中，治疗靶区外的处方剂量覆盖是最大的。

相对应的，空间分次高剂量放疗应用的空间分次放疗(GRID)技术只是部分肿瘤体积覆盖处方剂量，此治疗方法通过改善靶区穿透提高肿瘤照射剂量，同时减少正常组织损伤以及更优良的剂量学，使临床效果得到改善。通过把治疗野排成点状或条状阵形式的三维GRID剂量，减少周围正常组织不必要的高剂量暴露，这是一种新的空间分次照射方法。这个技术的应用可以使高剂量照射集中于肿瘤靶区，剂量高峰之间是绝对的低剂量(谷峰效应)而肿瘤区外的任何部位保存最低暴露。此应用能产生更明显的剂量高峰与低谷，这可能有更多放射生物学效应，使周围正常组织得到更低的照射剂量以至于正常组织毒性的减低。基于远隔效应放射生物学根本机制的作用，激活免疫系统，损伤内皮细胞，这使SFGRT和点阵治疗在挽救治疗模式中达到更好的肿瘤控制。但是如何用医用直线加速器上的多叶光栅简单的制造出随意大小的点状或条状阵形的三维GRID剂量是技术上的难题。

传统的多叶光栅(MLC)，一般包括相对设置的两组叶片对，每组叶片对的多对叶片能够相对移动，以形成特定形状的放射野，其中可包括条状阵形的放射野，但是所形成条状阵形放射野的单个条状的宽度由叶片的厚度来决定，适形能力差。

发明内容

基于此，有必要针对传统的多叶光栅适形能力差等问题，提供一种适形能力好，能够制造出随意大小的条状阵形的多叶光栅。

上述目的通过以下技术方案实现：

一种多叶光栅，包括第一叶片机构和第二叶片机构，第一叶片机构与第二叶片机构沿第一方向依次设置，第一叶片机构包括多个第一叶片，第二叶片机构包括多个第二叶片；

第一叶片机构能够相对于第二叶片机构沿第二方向移动，第二方向垂直于第一方向和第一叶片机构中的叶片长度延伸方向，以使多个第一叶片沿第一方向的投影能够与多个第二叶片沿第一方向的投影完全重合或者部分重合。

在其中一个实施例中，多叶光栅还包括第一驱动机构，第一驱动机构与第一叶片机构传动连接，用于带动第一叶片机构沿第二方向移动。

在其中一个实施例中，多叶光栅还包括用于安装第一叶片机构和第二叶片机构的第一机架；第一驱动机构包括齿形条、螺纹柱和第一电机，第一电机设置在第一机架上；

齿形条沿第二方向设置在第一叶片机构上，且齿形条具有与螺纹柱上的螺纹配合的齿；螺纹柱与第一电机的输出轴连接。

在其中一个实施例中，第一叶片机构还能够相对于第二叶片机构绕沿第一方向的轴转动，以使多个第一叶片沿第一方向的投影能够与多个第二叶片沿第一方向的投影相互交错。

在其中一个实施例中，多叶光栅还包括第二驱动机构，第二驱动机构与第一叶片机构传动连接，用于带动第一叶片机构绕沿第一方向的轴转动。

在其中一个实施例中，多叶光栅还包括用于安装第一叶片机构和第二叶片机构的第二机架；第二驱动机构包括齿形带、齿轮和第二电机，第二电机设置在第二机架上；

第一叶片机构包括转动台，多个第一叶片安装在转动台上，齿形带设置在转动台的侧壁上，且齿形带具有与齿轮配合的齿；齿轮设置在第二电机的输出轴上。

在其中一个实施例中，第一叶片机构包括第一支架，多个第一叶片沿第二方向间隔地排列在第一支架上；

第二叶片机构包括第二支架，多个第二叶片沿第二方向间隔地排列在第二支架上。

在其中一个实施例中，第一叶片机构包括沿第三方向设置的第三支架和第四支架，第三方向垂直于第一方向和第二方向；多个第一叶片分别沿第二方向间隔地排列在第三支架和第四支架上，且位于第三支架和第四支架上的第一叶片一一对应；

第二叶片机构包括沿第三方向设置的第五支架和第六支架，多个第二叶片分别沿第二方向间隔地排列在第五支架和第六支架上，且位于第五支架和第六支架上的第二叶片一一对应。

在其中一个实施例中，每个第一叶片均能够独立地沿第三方向移动；

每个第二叶片均能够独立地沿第三方向移动。

在其中一个实施例中，第一叶片机构还包括安装支架，多个第一叶片沿第二方向间隔地排列在安装支架上，且每个第一叶片均能够独立地相对于安装支架沿第二方向移动。

上述多叶光栅，包括沿第一方向设置的第一叶片机构和第二叶片机构，第一叶片机构能够相对于第二叶片机构沿第二方向移动，以使第一叶片机构的叶片在第一方向上的投影能够与第二叶片机构的叶片在第一方向上的投影重合或者部分重合，当两者重合时，所形成的单个条状的宽度最大，当两者部分重合时，可形成单个条状宽度较小的条状阵列，从而通过第一叶片机构相对于第二叶片机构移动的距离能够形成不同宽度的条状阵形，提高多叶光栅的适形能力。

附图说明

图1为传统的多叶光栅应用于放射治疗中的工作原理图；

图2为本发明实施例的多叶光栅应用于放射治疗中的工作原理图；

图3为本发明一实施例提供的多叶光栅的第一叶片机构和第二叶片机构相对运动的原理示意图一；

图4为本发明一实施例提供的多叶光栅的第一叶片机构和第二叶片机构相对运动的原理示意图二；

图5为本发明一实施例提供的多叶光栅的第一叶片机构和第二叶片机构相对运动的原理示意图三；

图6为本发明一实施例提供的多叶光栅的第一叶片机构和第二叶片机构相对运动的原理示意图四；

图7为本发明一实施例提供的多叶光栅的靶区塑形原理示意图；

图8为本发明另一实施例提供的多叶光栅的第一叶片机构和第二叶片机构相对运动的原理示意图一；

图9为本发明另一实施例提供的多叶光栅的第一叶片机构和第二叶片机构相对运动的原理示意图二；

图10为本发明另一实施例提供的多叶光栅的第一叶片机构和第二叶片机构相对运动的原理示意图三；

图11为本发明另一实施例提供的多叶光栅的第一叶片机构和第二叶片机构相对运动的原理示意图四。

其中：

100-第一叶片机构；

110-第一叶片；120-第一支架；130-第三支架；140-第四支架；

200-第二叶片机构；

210-第二叶片；220-第二支架；230-第五支架；240-第六支架；

A-第一方向；B-第二方向；C-第三方向。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下通过实施例，并结合附图，对本发明的多叶光栅进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

如图1所示，多叶光栅，也称多叶准直器，其用于调整辐射源10的放射线形成的放射野12的形状。传统的多叶光栅通常包括多对叶片11，多对叶片11分成两组相对设置。在放射治疗过程中，每片叶片11都可沿叶片长度延伸方向相互独立运动，从而形成模拟成肿瘤形状的封闭的放射野12，以免肿瘤周围的健康组织受到射线辐射。如背景技术所说的，把治疗野排成点状或条状阵形式的三维GRID剂量，减少周围正常组织不必要的高剂量暴露，是一种新的空间分次照射方法，而传统的多叶光栅，各叶片均做沿其长度方向的独立运动，其只能够形成单个条形宽度与叶片厚度一致或是叶片厚度整数倍的条状阵形，除非更换叶片，否则无法根据需要调整单个条形宽度得到任意条形宽度的条状阵列。

如图2至图11所示，本发明的实施例提供的多叶光栅，包括第一叶片机构100和第二叶片机构200，第一叶片机构100与第二叶片机构200沿第一方向依次设置，该第一方向为放射治疗仪器中，辐射源10与多叶光栅的连线方向，辐射源产生的射线辐射至多叶光栅上。为了便于描述，本实施例中，以过辐射源并垂直于多叶光栅所在的平面的直线所在的方向为第一方向(图2中箭头A所示的方向)。

第一叶片机构100包括多个第一叶片110，第二叶片机构200包括多个第二叶片210，第一叶片机构100和第二叶片机构200在辐射源10的辐射下分别形成各自的放射野，两个放射野叠加之后形成最终的放射野12。第一叶片机构100能够相对于第二叶片机构200沿第二方向移动，该第二方向(各附图中箭头B所示的方向)垂直于上述第一方向，同时还垂直于第一叶片机构100中的叶片长度延伸方向。这样，第一叶片机构100在相对于第二叶片机构200沿第二方向移动的过程中，多个第一叶片110沿第一方向的投影能够与多个第二叶片210沿第一方向的投影完全重合或者部分重合。可以理解，当两者完全重合时(如图4和图9)，最终形成的放射野12为单个条形宽度与叶片间隔一致的条状阵列形状。当两者部分重合时(如图3和图8)，最终形成的放射野12为单个条形宽度小于叶片间隔的条状阵列，从而通过第一叶片机构100相对于第二叶片机构200移动的距离能够形成不同条形宽度的条状阵形，提高多叶光栅的适形能力。

需要说明的是，相邻叶片之间的间隔可以等于或者略小于叶片本身的厚度。传统的多叶光栅，理论上希望各叶片之间没有间隙，以避免射线从叶片之间漏射，但实际上无法做到，一般是尽量减小叶片之间的间隙，且减小叶片的厚度。我们都知道，多叶光栅的叶片越薄，所形成的可调射野越精准，但是叶片越薄对多叶光栅的制作工艺和操作要求非常高，实现起来很困难。

而本发明的多叶光栅结构，无需苛求提高制作工艺去减小叶片之间的间隙以及减小叶片的厚度，而是可以允许叶片之间存在一定间隔，当然这个间隔也仅是比传统的叶片之间的间隙稍大，但也不会太大，其可等于或者略小于叶片本身的厚度，另外，叶片的厚度可以按照正常厚度来设计即可。

本实施例的多叶光栅，通过第一叶片机构100和第二叶片机构200的相对移动，可以形成任意条形宽度的条状阵形，其单个条形宽度不再依赖叶片的厚度，因此无需通过减小叶片厚度来提高多叶光栅形成的射野精度。

当然，在第一叶片机构100相对于第二叶片机构200移动的某一时刻，第一叶片110沿第一方向的投影与第二叶片210沿第一方向的投影能够形成互补，即每个第一叶片110正好运动到两个第二叶片210之间的位置(如图5和图10)，而使射线无法穿过该多叶光栅结构，此时该多叶光栅为关闭状态。

第一叶片机构100相对于第二叶片机构200的运动可通过手动实现，例如其应用于便携式小型治疗仪中时，可手动移动第一叶片机构100，以形成需要的条形阵列。

较佳地，多叶光栅包括第一驱动机构，第一驱动机构与第一叶片机构100传动连接，用于带动第一叶片机构100沿第二方向移动，这样，能够保证第一叶片机构100运动的精确性和可控性。第一驱动机构的结构形式可以有多种，作为一种可实施的方式，第一驱动机构包括齿形条、螺纹柱和第一电机。多叶光栅可包括用于安装第一叶片机构100和第二叶片机构200的第一机架，第一电机设置在第一机架上；齿形条沿第二方向设置在第一叶片机构100上，且齿形条具有与螺纹柱上的螺纹配合的齿；螺纹柱与第一电机的输出轴连接。使用时，第一电机运转，使螺纹柱转动起来，从而带动第一叶片机构100上的齿形条在第二方向上直线运动，使得第一叶片机构100相对于第二叶片机构200沿第二方向移动。

在其他实施例中，第一驱动机构还可以为包括电机、丝杠和螺母的结构，电机固定在用于安装第一、第二叶片机构的安装架上，螺母设置在第一叶片机构100上，丝杠安装在螺母的螺孔内，且丝杠的一端与电机的输出轴连接，其中，丝杠的轴向平行于第二方向，这样，电机运转，通过丝杠转动带动螺母沿着丝杠直线运动，从而使得第一叶片机构100相对于第二叶片机构200沿第二方向移动。

参见图1、图6和图11，作为一种可实施的方式，第一叶片机构100还能够相对于第二叶片机构200绕沿第一方向的轴转动，以使多个第一叶片110沿第一方向的投影能够与多个第二叶片210沿第一方向的投影相互交错。这样，第一叶片机构100所形成第一条形阵列与第二叶片机构200所形成的第二条形阵列相互交错之后，可形成网格状的阵形射野，也即是点状阵形，因此本发明的多叶光栅更加实用，其无需外挂辅助设备来制造点状阵形，适形能力更强。

第一叶片机构100相对于第二叶片机构200的转动可通过手动实现。较佳地，多叶光栅可包括第二驱动机构，第二驱动机构与第一叶片机构100传动连接，用于带动第一叶片机构100绕沿第一方向的轴转动，这样，能够保证第一叶片机构100运动的精确性和可控性。

第二驱动机构的结构形式可以有多种，作为一种可实施的方式，第二驱动机构包括齿形带、齿轮和第二电机。多叶光栅还包括用于安装第一叶片机构100和第二叶片机构200的第二机架，第二电机设置在第二机架上；第一叶片机构100包括转动台，多个第一叶片110安装在转动台上，齿形带设置在转动台的侧壁上，且齿形带具有与齿轮配合的齿；齿轮设置在第二电机的输出轴上。使用时，第二电机驱动齿轮旋转，从而带动转动台旋转，以使第一叶片机构100相对于第二叶片机构200绕沿第一方向的轴转动。当然，在其他实施例中，也可以采用其他能够实现上述目的的驱动结构。

参见图2、图8至图11，作为一种可实施的方式，第一叶片机构100包括第一支架120，多个第一叶片110沿第二方向间隔地排列在第一支架120上；第二叶片机构200包括第二支架220，多个第二叶片210沿第二方向间隔地排列在第二支架220上。在本实施例中，第一叶片机构100包括一组叶片组，称之为第一叶片组，第二叶片机构200也包括一组叶片组，称之为第二叶片组。第一叶片组和第二叶片组沿第一方向依次设置，且第一叶片组能够相对于第二叶片组在第二方向上相对移动，以及第一叶片组能够绕沿第一方向的轴相对第二叶片组转动，这样，该多叶光栅不仅能够形成任意单个条形宽度的条状阵形，而且还能够形成点状阵形，适形能力更好。

参见图2、图3至图7，作为另一种可实施的方式，第一叶片机构100包括沿第三方向设置的第三支架130和第四支架140，第三方向垂直于第一方向和第二方向。该第三方向具体可参见图3至图7中箭头C所示的方向。多个第一叶片110分别沿第二方向间隔地排列在第三支架130和第四支架140上，且位于第三支架130和第四支架140上的第一叶片110一一对应；第二叶片机构200包括沿第三方向设置的第五支架230和第六支架240，多个第二叶片210分别沿第二方向间隔地排列在第五支架230和第六支架240上，且位于第五支架230和第六支架240上的第二叶片210一一对应。

本实施例中，第一叶片机构100包括两组叶片组，分别为第三叶片组和第四叶片组，第二叶片机构200也包括两组叶片组，分别为第五叶片组和第六叶片组。第三叶片组的每个叶片与第四叶片组的每个叶片一一相对应，即第一叶片机构100相当于传统的多对叶片11构成的一个多叶光栅结构，同样的，第二叶片机构200也相当于传统的多对叶片11构成的另一多叶光栅结构。第一叶片机构100和第二叶片机构200沿第一方向依次设置，且第一叶片机构100能够相对于第二叶片机构200在第二方向上相对移动，以及第一叶片机构100能够绕沿第一方向的轴相对第二叶片机构200转动，这样，该多叶光栅不仅能够形成任意单个条形宽度的条状阵形，而且还能够形成点状阵形，适形能力更好。

参见图7，进一步地，每个第一叶片110均能够独立地沿第三方向移动；每个第二叶片210均能够独立地沿第三方向移动。在本实施例中，当第一叶片机构100相对于第二叶片机构200移动到某一位置，第一叶片110沿第一方向的投影与第二叶片210沿第一方向的投影能够形成互补时，即多叶光栅为前述关闭状态，此时，由于每个第一叶片110和每个第二叶片210均能够沿着第三方向独立的移动，这样能够实现传统的多叶光栅的靶区塑形功能。而如何实现第一叶片110和第二叶片210的独立运动均为现有技术，例如电机、丝杠和螺母相互配合或其他现有驱动方式，在此不再赘述。

上述各实施中，对于如何实现第一叶片机构100相对于第二叶片机构200沿第二方向的移动，以使第一叶片110沿第一方向的投影能够与多个第二叶片210沿第一方向的投影完全重合或者部分重合，均是通过驱动整体的第一叶片机构100来实现的。

但是，在其他实施例中，我们还可以通过驱动第一叶片机构100的每个第一叶片110沿第二方向的独立运动来实现上述目的。可实施地，第一叶片机构100包括安装支架，多个第一叶片110沿第二方向间隔地排列在安装支架上，且每个第一叶片110均能够独立地相对于安装支架沿第二方向移动。这样，该多叶光栅不仅能够形成每个条形宽度均一致的条状阵形，还能够通过控制每个第一叶片110的移动距离的不同而形成各个条形宽度不一致的条状阵形。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，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。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种多叶光栅，其特征在于，包括第一叶片机构和第二叶片机构，所述第一叶片机构与所述第二叶片机构沿第一方向依次设置，所述第一叶片机构包括多个第一叶片，所述第二叶片机构包括多个第二叶片；

所述第一叶片机构能够相对于所述第二叶片机构沿第二方向移动，所述第二方向垂直于所述第一方向和所述第一叶片机构中的叶片长度延伸方向，以使多个所述第一叶片沿所述第一方向的投影能够与多个所述第二叶片沿所述第一方向的投影完全重合或者部分重合。

2.根据权利要求1所述的多叶光栅，其特征在于，还包括第一驱动机构，所述第一驱动机构与所述第一叶片机构传动连接，用于带动所述第一叶片机构沿所述第二方向移动。

3.根据权利要求2所述的多叶光栅，其特征在于，还包括用于安装所述第一叶片机构和所述第二叶片机构的第一机架；所述第一驱动机构包括齿形条、螺纹柱和第一电机，所述第一电机设置在所述第一机架上；

所述齿形条沿所述第二方向设置在所述第一叶片机构上，且所述齿形条具有与所述螺纹柱上的螺纹配合的齿；所述螺纹柱与所述第一电机的输出轴连接。

4.根据权利要求1所述的多叶光栅，其特征在于，所述第一叶片机构还能够相对于所述第二叶片机构绕沿所述第一方向的轴转动，以使多个所述第一叶片沿所述第一方向的投影能够与多个所述第二叶片沿所述第一方向的投影相互交错。

5.根据权利要求4所述的多叶光栅，其特征在于，还包括第二驱动机构，所述第二驱动机构与所述第一叶片机构传动连接，用于带动所述第一叶片机构绕沿所述第一方向的轴转动。

6.根据权利要求5所述的多叶光栅，其特征在于，还包括用于安装所述第一叶片机构和所述第二叶片机构的第二机架；所述第二驱动机构包括齿形带、齿轮和第二电机，所述第二电机设置在所述第二机架上；

所述第一叶片机构包括转动台，多个所述第一叶片安装在所述转动台上，所述齿形带设置在所述转动台的侧壁上，且所述齿形带具有与所述齿轮配合的齿；所述齿轮设置在所述第二电机的输出轴上。

7.根据权利要求1所述的多叶光栅，其特征在于，所述第一叶片机构包括第一支架，多个所述第一叶片沿所述第二方向间隔地排列在所述第一支架上；

所述第二叶片机构包括第二支架，多个所述第二叶片沿所述第二方向间隔地排列在所述第二支架上。

8.根据权利要求1所述的多叶光栅，其特征在于，所述第一叶片机构包括沿第三方向设置的第三支架和第四支架，所述第三方向垂直于所述第一方向和所述第二方向；多个所述第一叶片分别沿所述第二方向间隔地排列在所述第三支架和所述第四支架上，且位于所述第三支架和所述第四支架上的第一叶片一一对应；

所述第二叶片机构包括沿所述第三方向设置的第五支架和第六支架，多个所述第二叶片分别沿所述第二方向间隔地排列在所述第五支架和所述第六支架上，且位于所述第五支架和所述第六支架上的第二叶片一一对应。

9.根据权利要求8所述的多叶光栅，其特征在于，每个所述第一叶片均能够独立地沿所述第三方向移动；

每个所述第二叶片均能够独立地沿所述第三方向移动。

10.根据权利要求1所述的多叶光栅，其特征在于，所述第一叶片机构还包括安装支架，多个所述第一叶片沿所述第二方向间隔地排列在所述安装支架上，且每个所述第一叶片均能够独立地相对于所述安装支架沿所述第二方向移动。