CN107441636B - 一种新型放射治疗用准直器及放射治疗装置 - Google Patents

一种新型放射治疗用准直器及放射治疗装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种新型放射治疗用准直器，包括：上层光栅组件和下层光栅组件两层光栅组件，每层光栅组件均包括水平对向设置的两组光栅叶片，这两组光栅叶片均包括若干独立的光栅叶片，每个光栅叶片分别由驱动元件驱动，沿光栅叶片长轴方向做往复运动；其中，上层光栅组件和/或下层光栅组件可绕自身的纵轴旋转。利用上下层光栅组件之间的相对旋转，可以实现对拟合射野的锯齿边的优化，减小锯齿尺寸，提高射野拟合精度。

Description

一种新型放射治疗用准直器及放射治疗装置
技术领域
本发明涉及一种医疗设备，特别涉及新型放射治疗用准直器及放射治疗装置。
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，然而目前放射治疗设备中常用的射野拟合装置，如限光筒和准直器，其中限光筒经过针对性的定制，可以获得完善的射野拟合，但是造价高昂，需要时间，且不能通用，增加更换的耗时。而现有的多叶准直器，由于叶片具有与射线方向垂直方向的厚度，其拟合的射野是阶梯型的，由于现有技术的限制，该厚度无法进一步减小，因此拟合射野的精度有待提高。因此，现有技术中出现了多层光栅的方案，包括多叶准直器与限光筒的串行结合，甚至两层多叶准直器再加上限光筒的结合。限光筒的加入，可以优化射野拟合精度，但是，限光筒本身的问题并没有解决，双层多叶准直器的方案中，有相互垂直布置的，也有相互平行错位布置的，可以实现一定的提升，但是适应性较窄，可调整的范围有限。
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：
一种新型放射治疗用准直器，包括：
上层光栅组件和下层光栅组件两层光栅组件，每层光栅组件均包括水平对向设置的两组光栅叶片，这两组光栅叶片均包括若干独立的光栅叶片，每个光栅叶片分别由驱动元件驱动，沿光栅叶片长轴方向做往复运动；
其中，上层光栅组件和/或下层光栅组件可绕自身的纵轴旋转。
利用上下层光栅组件之间的相对旋转，可以实现对拟合射野的锯齿边的优化，减小锯齿尺寸，提高射野拟合精度。
进一步的，所述上层光栅组件的光栅叶片纵轴方向高度小于下层光栅组件的光栅叶片。
本发明中所述的光栅叶片的纵轴方向，是指与加速器射线轴线平行的方向，如加速器在主机架最高点时，这个轴即和代表垂直方向的Y轴平行，而与代表水平面的X轴和Z轴垂直。而光栅叶片两个水平方向的轴线，与光栅叶片移动方向一致的轴线称为长轴，而另一个代表叶片厚度的轴称为短轴。其中，纵轴代表整个多叶准直器对于射线起阻碍作用的厚度。
由于采用双层光栅叶片，因此较单层光栅，可以将两层光栅的总高度(纵轴尺寸之和)设置为相等或略大于单层光栅的纵轴尺寸，即可满足对射线的遮蔽任务，此时，将上层光栅组件的叶片纵轴尺寸设置得比下层光栅组件的叶片小一些，可以获得更多的应用，例如，可以利用上层光栅叶片来调控半影区，而下层光栅组件作为射野拟合的主要工具。
进一步的，所述上层光栅组件的光栅叶片纵轴方向高度为15-50mm。
进一步的，所述下层光栅组件还包括：
适配器，用于连接于主机架、加速器、或上层光栅组件；
旋转组件，用于带动下层两组光栅叶片整体绕下层光栅组件自身纵轴旋转。
进一步的，所述旋转组件包括环形导轨、环形支架，所述环形支架的外缘为齿形结构并滑动装设于环形导轨上，所述下层两组光栅叶片安装于环形支架上，还包括安装于环形导轨上的驱动电机，所述驱动电机上传动连接一与齿形结构啮合的驱动齿轮，用以带动环形支架旋转。
进一步的，上层光栅组件和下层光栅组件中部分或全部光栅叶片由微动组件、及相互滑动嵌套的母片和子片构成，其中母片与驱动单元传动连接，并受其控制做往复运动，子片与母片之间设有微动单元，子片受微动单元控制沿母片往复运动方向做往复运动。
本发明创造性的提出字母片的设计，可以进一步提高拟合射野的精度，其中母片带动子片一起做长距离的移动调整，而子片只需要相对于母片做微小尺寸的微调移动，其调整距离可以为叶片厚度的一半(即拟合射野中阶梯高度的一半)，可以大大提高拟合射野的精度。
进一步的，所述微动组件为微型气动元件，包括固定于母片上的微型气动元件固定部，微型气动元件的活动部用于推动子片移动。
进一步的，所述旋转组件包括回转支承和驱动电机，所述回转支承的外圈或内圈上设有被动齿轮，所述驱动电机的输出轴上传动连接有与被动齿轮啮合的主动齿轮。
进一步的，所述旋转组件包括两个回转支承和两个适配器，其中上层光栅组件通过一个回转支承及一个适配器连接于加速器上，下层光栅组件通过另一个回转支承及另一个适配器连接于上层光栅组件的下方。
本发明还提供一种放射治疗装置，包括上述任一所述的新型放射治疗用准直器。
附图说明
图1是准直器的结构示意图；
图2是双层光栅组合应用于加速器治疗设备的示意图；
图3是双层光栅组合相对旋转后的示意图；
图4是光栅叶片由母片和子片构成的示意图
图中：
1、加速器；2、主机架；3、适配器；51、上层光栅组件；52、上层电机；61、下层光栅组件；611、母片；612、推动螺孔；613、子片；614、微动组件。
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。
一种新型放射治疗用准直器，包括：
如图2、图3所示的上层光栅组件51和下层光栅组件61两层光栅组件，所述光栅组件均包括水平对向设置的两组光栅叶片，这两组光栅叶片均分别由驱动元件驱动做水平往复运动；图1是单层光栅组件的俯视图，图中显示具有叶片、电机、以及将光栅组件安装于放射治疗设备主机上的适配器3。本发明是具有双层类似结构，其上下两层光栅组件排布关系如图2和图3所示。
图2是将本发明的新型放射治疗用准直器应用到加速器治疗设备中的示意图，其中1是加速器、2是主机架，新型放射治疗用准直器包括：上层光栅组件51和下层光栅组件61，新型放射治疗用准直器跟随加速器一起绕等中心点旋转。
图2中，加速器1和主机架2，加速器1下方设置两层光栅组件，上层光栅组件51与下层光栅组件61。每层光栅组件均包括水平对向设置的两组光栅叶片，这两组光栅叶片均包括若干独立的光栅叶片，每个光栅叶片分别由驱动元件驱动，沿光栅叶片长轴方向做往复运动；如图1所示，上层光栅组件包括光栅叶片53和对应的驱动元件52，适配器3用于将光栅组件固定安装在其他部件上，如加速器、主机架等。
其中，上层光栅组件和/或下层光栅组件可绕自身的纵轴旋转。
利用上下层光栅组件之间的相对旋转，可以实现对拟合射野的锯齿边的优化，减小锯齿尺寸，提高射野拟合精度。例如，先用上层光栅组件的光栅叶片拟合一个射野，这个射野的边界是锯齿状的，锯齿的大小由上层光栅组件的叶片厚度决定(图3中坐标里X轴方向的厚度)，如果下层光栅组件的叶片与上层光栅的叶片是平行的，上下两层光栅组件拟合的射野应该是一致的，同一位置的叶片前端会齐平。此时，如果上下层光栅组件进行相对位置的旋转，例如此时旋转下层光栅组件，那么下层光栅组件的叶片的前端不会与上层光栅组件对应位置的叶片前端平齐，而是有一个夹角，相当于在上层光栅组件叶片拟合的射野边界的锯齿中的两个直角之间又增加一个突出的直角，从而使整个射野边界的锯齿边更细密，达到更接近光滑曲线的目的，大大提高了射野的拟合精度。现有技术中，人们仅仅想到通过限光筒或者缩减叶片厚度来达到目的，但是限光筒不具有通用性，需要定制，成本高昂，使用不便，而叶片厚度的缩减是有限制的，因此本发明巧妙的提高了拟合精度，光栅准直器又具有很好的通用性，效率高。
在一些实施例中，所述上层光栅组件的光栅叶片纵轴方向高度小于下层光栅组件的光栅叶片。
本发明中所述的光栅叶片的纵轴方向，是指与加速器射线轴线平行的方向，如加速器在主机架最高点时，这个轴即和代表垂直方向的Y轴平行，而与代表水平面的X轴和Z轴垂直。而光栅叶片两个水平方向的轴线，与光栅叶片移动方向一致的轴线称为长轴，而另一个代表叶片厚度的轴称为短轴。其中，纵轴代表整个多叶准直器对于射线起阻碍作用的厚度。如图3中坐标指示的方向。
由于采用双层光栅叶片，因此较单层光栅，可以将两层光栅的总高度(纵轴尺寸之和)设置为相等或稍大于单层光栅的纵轴尺寸，即可满足对射线的遮蔽任务，此时，将上层光栅组件的叶片纵轴(即图3中所示的Y轴方向)尺寸设置得比下层光栅组件的叶片小一些，可以获得更多的应用，例如，可以利用上层光栅叶片来调控半影区，而下层光栅组件作为射野拟合的主要工具。
例如，所述上层光栅组件的光栅叶片纵轴方向高度可以15-50mm区间内选择，或者在此范围外根据需要选择。
在一些实施例中，当采用下层光栅组件旋转的方案时，所述下层光栅组件还包括：
适配器，用于连接于主机架、加速器、或上层光栅组件；
旋转组件，用于带动下层两组光栅叶片整体绕下层光栅组件自身纵轴旋转。
在具体应用中，所述旋转组件可以采用包括环形导轨、环形支架的技术方案，所述环形支架的外缘可以为齿形结构并滑动装设于环形导轨上，所述下层两组光栅叶片安装于环形支架上，还包括安装于环形导轨上的驱动电机，所述驱动电机上传动连接一与齿形结构啮合的驱动齿轮，用以带动环形支架旋转。
在实际应用中，也可以采用上层光栅组件旋转或上下层光栅组件均可旋转的方案。
如图4所示为了进一步优化锯齿状的拟合射野边界，上层光栅组件和下层光栅组件中部分或全部光栅叶片由微动组件614、及相互滑动嵌套的母片611和子片613构成，其中母片通过螺孔612及丝杆与驱动单元传动连接，并受其控制做往复运动，子片613与母片611之间设有微动单元614，子片613受微动单元614控制沿母片611往复运动方向做往复运动。
本发明创造性的提出字母片的设计，可以进一步提高拟合射野的精度，其中母片带动子片一起做长距离的移动调整，而子片只需要相对于母片做微小尺寸的微调移动，其调整距离可以为叶片厚度的一半(即拟合射野中阶梯高度的一半)，可以大大提高拟合射野的精度。
进一步的，所述微动组件为微型气动元件，包括固定于母片上的微型气动元件固定部，微型气动元件的活动部用于推动子片移动。
在实际应用中，所述旋转组件可以采用包括回转支承和驱动电机的方案，所述回转支承的外圈或内圈上设有被动齿轮，所述驱动电机的输出轴上传动连接有与被动齿轮啮合的主动齿轮。
在上下层光栅组件均可旋转的方案的示例中，所述旋转组件可采用包括两个回转支承和两个适配器的方案，其中上层光栅组件通过一个回转支承及一个适配器连接于加速器上，下层光栅组件通过另一个回转支承及另一个适配器连接于上层光栅组件的下方。
本发明还提供一种放射治疗装置，包括上述的新型放射治疗用准直器。
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)

1.一种新型放射治疗用准直器，其特征在于，包括：
上层光栅组件和下层光栅组件两层光栅组件，每层光栅组件均包括水平对向设置的两组光栅叶片，这两组光栅叶片均包括若干独立的光栅叶片，每个光栅叶片分别由驱动元件驱动，沿光栅叶片长轴方向做往复运动；
其中，上层光栅组件和/或下层光栅组件可绕自身的纵轴旋转；
还包括旋转组件，用于带动上层光栅组件和/或下层光栅组件绕自身纵轴旋转。
2.根据权利要求1所述的新型放射治疗用准直器，其特征在于，所述上层光栅组件的光栅叶片纵轴方向高度小于下层光栅组件的光栅叶片。
3.根据权利要求2所述的新型放射治疗用准直器，其特征在于，所述上层光栅组件的光栅叶片纵轴方向高度为15-50mm。
4.根据权利要求3所述的新型放射治疗用准直器，其特征在于，所述下层光栅组件还包括：
适配器，用于连接于主机架、加速器、或上层光栅组件；
所述旋转组件，用于带动下层两组光栅叶片整体绕下层光栅组件自身纵轴旋转。
5.根据权利要求4所述的新型放射治疗用准直器，其特征在于，所述旋转组件包括环形导轨、环形支架，所述环形支架的外缘为齿形结构并滑动装设于环形导轨上，所述下层两组光栅叶片安装于环形支架上，还包括安装于环形导轨上的驱动电机，所述驱动电机上传动连接一与齿形结构啮合的驱动齿轮，用以带动环形支架旋转。
6.根据权利要求1-5任一所述的新型放射治疗用准直器，其特征在于，上层光栅组件和下层光栅组件中部分或全部光栅叶片由微动组件、及相互滑动嵌套的母片和子片构成，其中母片与驱动单元传动连接，并受其控制做往复运动，子片与母片之间设有微动单元，子片受微动单元控制沿母片往复运动方向做往复运动。
7.根据权利要求6所述的新型放射治疗用准直器，其特征在于，所述微动组件为微型气动元件，包括固定于母片上的微型气动元件固定部，微型气动元件的活动部用于推动子片移动。
8.根据权利要求4所述的新型放射治疗用准直器，其特征在于，所述旋转组件包括回转支承和驱动电机，所述回转支承的外圈或内圈上设有被动齿轮，所述驱动电机的输出轴上传动连接有与被动齿轮啮合的主动齿轮。
9.根据权利要求4所述的新型放射治疗用准直器，其特征在于，所述旋转组件包括两个回转支承和两个适配器，其中上层光栅组件通过一个回转支承及一个适配器连接于加速器上，下层光栅组件通过另一个回转支承及另一个适配器连接于上层光栅组件的下方。
10.一种放射治疗装置，其特征在于，包括权利要求1-9任一所述的新型放射治疗用准直器。
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