CN107924730B - 高带宽双态多叶式准直器设计 - Google Patents

Abstract

本文描述了包括叶片驱动机构的多叶式准直器。该叶片驱动机构可在用于发射引导式放射治疗中的双态多叶式准直器中使用。多叶式准直器的一个变型包括基于气动的叶片驱动机构。多叶式准直器的另一变型包括具有弹簧谐振器的基于弹簧的叶片驱动机构。

Description

高带宽双态多叶式准直器设计

技术领域

本申请要求2015年6月10日提交的美国临时专利申请号62/173,824和2016年5月12日提交的美国临时专利申请号62/335,571的优先权，其内容全文通过引用并入本文中。

关于联邦政府赞助的研究或开发的声明

在由美国国家癌症研究所的基金2R44CA153466-02A1资助的工作期间部分地进行本发明。政府可能在本发明中享有某些权利。

背景技术

放射治疗寻求使用诸如X射线的高能辐射来切除肿瘤组织。放射治疗方案被设计成平衡以下需要：向整个肿瘤组织体积应用足够剂量的辐射的需要，和应用尽可能少的辐射以免破坏肿瘤周围的健康组织的需要。然而，由于在治疗之前很久就设计了治疗方案及其所基于的肿瘤图像，因而治疗方案可能没有考虑到肿瘤几何形状和/或患者解剖结构的变化。

另外，在放射治疗期间，微小的肿瘤和/或患者运动可能无意中使无肿瘤组织暴露于辐射。因此，可以基于实时肿瘤和患者数据来精确照射肿瘤组织的放射治疗系统可能是令人满意的。

发明内容

本文描述了可适合于在用于发射引导式辐射治疗系统的高带宽多叶式准直器中使用的多种机构。发射引导式放射治疗(EGRT)系统可以配置成基于实时肿瘤数据(例如来自于肿瘤中积累的放射性示踪剂的伽马射线光子发射的位置数据)将辐射引导到肿瘤体积。EGRT系统配置成在检测到发射之后立即施加辐射束。本文描述的任何高带宽多叶式准直器可以用于EGRT系统中，以减少发射检测和辐射施加之间的延迟。下面描述的机构可以有助于准直器叶片的快速和可靠的运动，使得准直器能够使叶片在约10ms或更少(例如约8ms或更少、约7ms或更少、约6ms或更少、约4ms或更少)内在打开和关闭状态之间转变。一些高速、高带宽准直器的变型可以包括一个或多个基于凸轮的系统、弹簧系统、流体动力(例如气动)系统、开槽链接(slotted-link，例如苏格兰轭(scotch yoke))系统和/或电磁系统。除了有助于快速叶片运动的机构之外，一些多叶式准直器可以可选地包括减重叶片，其中，只有在辐射束路径中的材料具有高Z材料，叶片的周边支承结构包括重量更轻的材料。本文还公开了可以帮助减小叶片之间的摩擦的叶片布置，以及包装和布置多个叶片驱动机构以使准直器适合于安装在可旋转台架上的方式。

本文还公开了一种准直器，其可以包括可以在第一位置和第二位置之间运动的叶片、具有近端部分和附装到叶片的远端部分的叶片轴、联接到叶片轴并配置成沿着叶片轴的纵轴线施加力的弹簧系统、和联接到叶片轴的致动器系统。由弹簧系统和致动器系统施加在叶片轴上的力可以使叶片轴纵向平移，以使叶片在第一和第二位置之间运动，致动器系统可以配置成选择性地将叶片保持在第一位置或第二位置。致动器系统可以配置成提供足以克服弹簧系统中的损失的动力。致动器系统可以包括将叶片保持在第一位置的第一构型和将叶片保持在第二位置的第二构型。弹簧系统可以包括至少一个螺旋弹簧或扭力杆弹簧。当致动器系统处于第一构型时，叶片可以处于关闭构型，当致动器系统处于第二构型时，叶片可以处于打开构型，弹簧系统和致动器系统可以配置成使叶片在约6毫秒或更短内在关闭构型和打开构型之间转变。

在一些变型中，致动器系统可以包括筒体和在筒体的纵向内腔中延伸的活塞，该筒体包括纵向内腔、第一侧开口和第二侧开口。活塞可以包括轴和在筒体中连接到轴的活塞密封件。活塞在筒体中的运动可以使叶片在第一位置和第二位置之间平移。弹簧系统可以包括第一弹簧和第二弹簧，该第一弹簧在活塞密封件的第一侧沿着轴的第一长度布置，该第二弹簧在活塞密封件的与第一侧相对的第二侧沿着轴的第二长度布置。第一和第二弹簧可以配置成使得活塞密封件在第一开口和第二开口之间移动。在一些变型中，第一弹簧和第二弹簧可以位于筒体内腔中，并且可选地，第一弹簧可以在第一侧与活塞密封件接触，第二弹簧可以在第二侧与活塞密封件接触。在另一变型中，第一弹簧可以在弹簧保持器和筒体的第一端壁之间位于筒体内腔外部，第二弹簧可以在筒体的第二端壁和叶片之间位于筒体内腔外部。准直器还可以包括连接到第一开口和第二开口的流体源，其中，通过流体流入和/或流出第一开口和第二开口来控制活塞的移动。例如，致动器系统还可以包括介于第一开口和流体源之间的第一阀门以及介于第二开口和流体源之间的第二阀门，其中，第一和第二阀门选择性地调节流入和流出筒体内腔的流体。流体源可以是加压空气源。致动器系统可以配置成使得将流体从流体源注射到第二开口而不是第一开口，导致活塞使叶片运动到第二位置。注入第二开口的足够量的流体可以产生足够的压力，以将叶片保持在第二位置。活塞密封件可以配置成在叶片处于第一位置时接触第一弹簧而不是第二弹簧，在叶片处于第二位置时接触第二弹簧而不是第一弹簧。一些变型可以包括与流体源、第一阀门和第二阀门连通的控制器。控制器可以配置成打开和关闭第一阀门和第二阀门，以选择性地调节流入和流出筒体内腔的流体。控制器可以配置成通过打开第一阀门并关闭第二阀门，使叶片运动到第一位置。可选地，控制器可以配置成在打开第一阀门之前打开第二阀门以排出流体(例如，大气压力)，然后在叶片已经运动到第一位置之后关闭第二阀门。控制器还可以配置成通过打开第二阀门并关闭第一阀门，使叶片运动到第二位置。在一些变型中，控制器可以配置成在打开第二阀门之前打开第一阀门以排出流体(例如，到大气压力)，然后在叶片已经运动到第二位置之后关闭第一阀门。

在包括叶片、叶片轴、弹簧系统和致动器系统的准直器的另一变型中，叶片轴的近端部分可以包括狭槽，致动器系统可以包括马达、杆、可旋转地连接到该杆的曲柄和连接到该曲柄的滚轮。滚轮可以在狭槽中可旋转地平移，滚轮的旋转可以至少部分地通过马达经由杆和曲柄以及至少部分地通过由弹簧系统施加在叶片轴上的弹簧力控制。曲柄可以具有纵轴线，臂部可以具有纵轴线，当曲柄的纵轴线与叶片轴的纵轴线对齐时，叶片可以保持在第一位置或第二位置。狭槽可以具有垂直尺寸和水平尺寸，其中，垂直尺寸可以大于水平尺寸。例如，狭槽的形状可以确定成卵形或椭圆形，和/或可以具有两个平行的竖直侧边。狭槽可以具有类似卵形的形状，其存在具有不同的曲率半径的多条曲线和/或凸角(lobe)。在一些变型中，狭槽可以具有第一弯曲区域、第二弯曲区域和第三弯曲区域。第一、第二和第三弯曲区域可以彼此连续。当滚轮位于第一弯曲区域时，来自于弹簧系统的弹簧力可以导致叶片在第一位置和第二位置之间运动。当滚轮位于第二弯曲区域时，滚轮在狭槽中的旋转可以不导致叶片轴的平移，可以将叶片保持在第一位置或第二位置。当滚轮位于第三弯曲区域时，滚轮向该区域的进一步旋转可以以非线性的速率压缩弹簧。在一些变型中，狭槽可以关于竖直轴线双侧对称，使得存在第一侧和与第一侧对称的第二侧，第一、第二和第三弯曲区域可以位于第一侧，与第一、第二和第三弯曲区域相对应的第四、第五和第六弯曲区域可以位于第二侧。当滚轮位于狭槽的第一侧的第二或第三弯曲区域时，叶片可以保持在打开位置，当滚轮位于狭槽的第二侧的第五或第六区域时，叶片可以保持在关闭位置。弹簧系统可以包括扭杆弹簧，扭杆弹簧可以可选地通过可枢转联接臂连接到叶片轴，使得杆弹簧的旋转扭转导致叶片轴纵向平移。可枢转联接臂的第一端可以经由销钉连接到扭杆弹簧，可枢转联接臂的第二端可以经由第二球轴承连接到臂部。可选择地，弹簧系统可以包括一个或多个螺旋弹簧。例如，弹簧机构可以包括第一螺旋弹簧和第二螺旋弹簧，其中，第一螺旋弹簧偏置成使得其向叶片轴施加力，使得叶片向着第一位置运动，第二螺旋弹簧偏置成使得其向叶片轴施加力，使得叶片向着第二位置运动。致动器系统可以位于叶片轴的中部，第一螺旋弹簧可以缠绕在叶片轴接近致动器系统的第一长度上，第二螺旋弹簧可以缠绕在臂部远离致动器机构的第二长度上。

可以在准直器中使用的致动器系统的一些变型可以包括第一电磁体和与第一电磁体隔开一定空间的第二电磁体，以及可以移动穿过第一和第二电磁体之间的空间的铁磁构件。叶片轴可以连接到可动构件，致动器系统还可以包括第一构型和第二构型，在该第一构型中，第一或第二电磁体被激活，使得可动构件被固定在第一或第二电磁体的位置处，在该第二构型中，第一和第二电磁体被交替地激活，使得可动构件可在该空间中移动。第一和第二电磁体中的每个可以包括一对相邻的线圈绕组和延伸穿过两个线圈绕组的内腔的U形芯部。在一些变型中，可动构件可以包括永磁体。可选择地或附加地，致动器系统可以包括线性致动器，例如音圈。

多叶式准直器的一个变型可以包括可以在打开位置和关闭位置之间平移的叶片、凸轮组件和选择性地使凸轮组件与叶片接合的锁闩。锁闩可以具有锁定构型和解锁构型，在该锁定构型中，凸轮组件与叶片接合，使得凸轮组件的移动导致叶片运动，在该解锁构型中，凸轮组件与叶片脱离，使得凸轮组件的移动不导致叶片运动。在关闭位置，叶片可以位于辐射源的辐射路径中，在打开位置，叶片可以不在辐射源的辐射路径中。凸轮组件可以包括凸轮和从动件，当处于锁定构型时，旋转凸轮可以使叶片在关闭位置和打开位置之间转变。在一些变型中，轴可以附装到叶片，锁闩可以选择性地使从动件与轴接合，使得在锁定构型中，从动件和轴机械接合，在解锁构型中，从动件和轴机械分离。锁闩可以与轴同轴。在一些变型中，锁闩可以包括附装到从动件的外壳和可旋转地安装在外壳中的内部圆柱形构件，内部构件可以与轴可旋转地接合。内部构件的外表面可以包括第一组花键，外壳的内表面可以包括第二组花键，当锁闩处于锁定构型时，该第二组花键可以与第一组花键对齐。第一组花键和第二组花键可以径向布置。

多叶式准直器的一些变型还可以包括旋转致动器，该旋转致动器配置成使锁闩在解锁构型和锁定构型之间转变。旋转致动器可以包括致动器轴，该致动器轴可以与锁闩同轴，并经由连接器联接到锁闩，致动器轴的旋转可以使锁闩在锁定构型和解锁构型之间转变。连接器可以附装到内部圆柱形构件，连接器的外表面可以包括第三组花键，外壳的内表面可以包括第四组花键，该第四组花键配置成与第三组花键互锁，以选择连接器关于锁闩的相对旋转位置。在一些变型中，第三组花键和第四组花键可以径向布置成使得它们径向互锁。可选地，弹簧组件可以联接到致动器轴，其中，弹簧组件可以配置成使锁闩比旋转致动器的旋转速度更快地在锁定和解锁构型之间转换。弹簧组件可以包括一个或多个扭簧。在一些变型中，可以包括线性致动器，其配置成使锁闩在解锁构型和锁定构型之间转换。一些变型还可以包括配置成将叶片偏置到关闭构型的弹簧。如可能需要的那样，凸轮可以具有两个或三个凸角。可选地，多叶式准直器可以包括第二锁闩机构，该第二锁闩机构配置成使得叶片独立于凸轮位置而处于打开构型。

用于选择性地使叶片在第一位置和第二位置之间运动的系统的另一变型可以包括支承叶片的臂部、旋转的凸轮、与凸轮接合的凸轮从动件和锁闩，该锁闩用于选择性地将凸轮从动件的运动耦合到臂部，使得当锁闩锁定时，凸轮从动件导致臂部使叶片从第一位置运动到第二位置。该系统还可以包括弹簧，该弹簧布置成使叶片从第二位置移回到第一位置。在一些变型中，锁闩可以包括具有一组径向布置的向内突出的花键的圆柱形外部构件和具有一组径向布置的向外突出的第二花键的圆柱形内部构件。当锁闩处于解锁位置时，第一和第二花键可以径向偏移，允许第一花键关于第二花键可滑动地叠缩，当锁闩处于锁定位置时，第一花键的端面可以抵接第二花键的端面，导致臂部使叶片从第一位置运动到第二位置。

用于选择性地使叶片在第一和第二位置之间运动的系统的另一变型可以包括弹簧系统和致动器系统，该弹簧系统用于提供使叶片在第一和第二位置之间移动的力，该致动器系统用于将叶片锁定或保持在所选位置和提供足以克服弹簧系统中的损失的动力。弹簧系统可以包括一个或多个弹簧，其中，一个或多个弹簧的零力位置对应于当叶片在第一和第二位置之间时的一个位置。弹簧系统和致动器系统可以布置成使叶片在第一和第二位置之间往复运动，致动器系统可以用于防止叶片从第一位置移动到第二位置或从第二位置移动到第一位置。在一些变型中，在叶片到达一个位置时，当希望随后立即使叶片运动到另一位置时，致动器系统可以不用于保持叶片。弹簧系统可以设计成使叶片运动超过第一和第二位置，使得叶片将在预定的停留时间内位于打开和关闭位置。

用于选择性地使叶片在打开和关闭位置之间运动的系统的另一变型可以包括弹簧系统和致动器系统，该弹簧系统用于使叶片在第一和第二位置之间往复运动，该致动器系统包括第二驱动机构和相移机构，该第二驱动机构联接到叶片，以提供足以克服弹簧系统中的损失的动力，该相移机构用于调节叶片的运动，以改变叶片到达第一和第二位置的时间。

附图说明

图1是发射引导式放射治疗系统的一种变型的示意图。

图2是可以在准直器中使用的基于凸轮的叶片驱动机构的一种变型的示意图。

图3A是可以在准直器中使用的基于凸轮的叶片驱动机构的一种变型的透视图。图3B是图3A的基于凸轮的叶片驱动机构的锁闩机构的局部剖视透视图。图3C和图3D分别是图3B的锁闩机构的分解部件的透视图。图3E是图3B的锁闩机构的剖视透视图。图3F是图3B的锁闩机构的部件的剖视透视图。图3G是图3B的锁闩机构的部件的端视图。图3H和图3I是图3B的锁闩机构处于锁定(图3H)和解锁(图3I)构型的局部剖视透视图。图3J和图3K是锁闩机构的另一变型的视图。图3L是基于凸轮的叶片驱动机构的扭簧组件的分解部件的透视图。图3M是概述锁闩转变之前、期间和之后的事件序列的时序图。

图4是基于凸轮的叶片驱动机构的另一变型的透视图。

图5是基于凸轮的叶片驱动机构的包装的一种变型的透视图。

图6A和图6B是准直器叶片的一些变型的侧视图。图6C和6D是准直器叶片的一些变型的侧视图，其具有调整质心位置的重物。

图7A和图7B是基于弹簧的叶片驱动机构的一种变型的示意图，其中，顶视图是驱动机构从射束视角的视图，底视图是侧视图(即视图轴线垂直于射束视角)。图7C是基于弹簧的叶片驱动机构的另一变型的示意图。图7D是图7C的基于弹簧的叶片驱动机构的替代视图。

图8A-8C示意性地示出了可以与基于弹簧的叶片驱动机构一起使用的锁闩的一种变型。

图9A-9D示出了相移的基于弹簧的叶片驱动机构的一种变型的时序图。图9E和图9F示意性地示出了相移的基于弹簧的叶片驱动机构的一种变型。图9G示出了基于弹簧的叶片驱动机构的另一变型的时序图。

图10A示出了气动叶片驱动机构的一种变型。图10B-10F示出了气动叶片驱动机构的一种变型的不同状态。图10G示出了图10B-10F的气动叶片驱动机构的时序图。图10H和图10I是气动叶片驱动机构的活塞的一种变型的示意性端视图。

图11A-11F示出了包括开槽链接机构或苏格兰轭机构的叶片致动系统的一种变型。图11B、图11D、图11F是叶片在关闭和打开构型之间运动时，苏格兰轭机构的不同构型的特写图。

图12A是滚轮、曲柄和马达轴的最远端之间的联接的透视部件图。图12B是图12A的组件的局部分解图。图12C是图12A的组件的剖视图。

图13A-13B示出了苏格兰轭机构的狭槽的一种变型。

图14A示出了苏格兰轭机构的狭槽的一种变型。图14B是苏格兰轭机构的狭槽的另一变型。

图15A是包括弹簧系统和致动器系统的准直器叶片驱动机构的一种变型的透视部件图，该致动器系统包括苏格兰轭或开槽链接机构。图15B是图15A的叶片驱动机构的替代的透视部件图。图15C是装配/包装在一起的多个准直器叶片驱动机构的顶部透视图。图15D示出了图15C的多个准直器叶片驱动机构的侧面透视图。图15E-15G示出了用于装配多个叶片驱动机构的方法的流程图表示，该叶片驱动机构包括弹簧系统和包括苏格兰轭的致动器系统，图15H示出了图15C的多个叶片驱动机构的正视透视图。

图16A是包括气动致动器系统的准直器叶片驱动机构的透视图。图16B示出了图16A的气动致动器系统的剖视图。图16C-16E示出了当叶片在关闭构型和打开构型之间运动时，图16A的气动致动器系统。图16F示出了弹簧系统的一种变型，其中，弹簧系统位于筒体外部。图16G示出了装配/包装在一起的多个气动致动器系统。图16H示出了包括一个或多个缓冲器或阻尼器的气动致动器系统的一种变型。

图17A是包括电磁致动器系统的准直器叶片驱动机构的透视图。图17B是图17A的电磁致动器系统的侧视图。图17C是图17C的电磁致动器系统沿着图17D中的直线A-A的剖视图。图17D是图17A的电磁致动器系统的另一侧视图。图17E是包括与图17A的电磁致动器系统相似的电磁致动器系统的准直器叶片驱动机构的一种变型的透视图。

图18A是包括电磁致动器系统的准直器叶片驱动机构的另一变型的透视图。图18B是图18A的电磁致动器系统的侧视图。

图19A-19C示出了电磁致动器系统的变型。

图20A是准直器叶片在多个位置的示意图，图20B示出了叶片控制器用于到达图20A所示的叶片位置的时序图。

具体实施方式

本文公开了多种可以适合于在多叶式准直器中使用的驱动机构。这种叶片驱动机构可以有助于准直器叶片的快速且可靠的运动，使得准直器能够在约10ms或更少、例如约4ms或更少内使叶片在打开和关闭位置之间转变。下面描述多种叶片驱动机构，包括基于凸轮的驱动机构、基于弹簧的驱动机构、流体动力驱动机构和/或电磁式驱动机构。除了通过增加叶片驱动机构的速度来增加叶片运动的速度之外，一些多叶式准直器可以可选地包括重量减少的叶片，其中，仅辐射束路径中的材料具有高Z材料(例如钨)，叶片的外围支承结构包括重量更轻的材料。本文还公开了可以帮助减小叶片之间的摩擦力的叶片布置，以及包装和布置多个叶片驱动机构以使准直器适合于安装在可旋转台架上的方式。

尽管在用于校准辐射束的双态多叶式准直器的语境中描述本文公开的叶片驱动机构，应当理解，这些驱动机构可以在多种类型的准直器中使用，并且不限于准直器技术。本文描述的任一种叶片驱动机构可以在用于适形放射治疗、发射引导式放射治疗(EGRT)和调强放射治疗(IMRT)的准直器中使用。这些叶片驱动机构中的某些可以适合于在其它机械系统中使用。本文所述任一种驱动机构的操作速度和速率也可以与示例中描述的速度和速率不同。例如，尽管叶片驱动机构被描述成能够在约10毫秒或更少内使叶片(例如，具有约10cm长、约1cm宽和约3mm厚的辐射衰减部分的叶片)在打开和关闭状态之间转变，叶片转变时间可以从约2毫秒到约10毫秒。

图1示出了可以包括如本文所述的任一种多叶式准直器的系统的一种变型。放射治疗系统可以包括位于第一台架上的多个伽马射线光子发射探测器(例如，正电子发射探测器)。台架可以是静止的或可以是可旋转的。放射治疗系统还可以包括可旋转的辐射源(例如，直线加速器或直线性加速器)。可旋转的辐射源可以位于与伽马射线光子发射探测器相同的台架上，或可以位于可独立于第一台架旋转的不同台架(即，第二台架)上。在辐射源对面的第二台架上也可以存在X射线探测器。在治疗之前，可以向患者注射放射性示踪剂。在一些变型中，示踪剂可以是聚集在肿瘤部位的PET示踪剂，例如氟脱氧葡萄糖(FDG)。伽马射线光子(例如，从正电子湮灭事件发出的一对光子)可以从肿瘤部位发出并被伽马射线光子探测器探测。当探测到光子时，辐射源可以被旋转和定位，使得辐射束可以关于伽马射线光子发射路径指向肿瘤部位。诸如本文所述的任一种准直器那样的多叶式准直器可以布置在射束路径中，并用于进一步确定射束的形状和/或选择小射束。在一些变型中，通过定位辐射源并打开和关闭所选择的准直器的叶片，辐射束可以大体上沿着探测到的光子发射路径定向。在探测到伽马射线光子之后的短时间内，例如在探测到光子的0.25秒内，可以施加辐射束。这可以帮助补偿可能由于呼吸和/或无意的患者移动而引起的运动伪影。在一些变型中，可以在肿瘤基本上移动之前和/或在基于伽马射线光子发射路径的图像形成之前施加辐射束。关于探测到的伽马射线光子发射路径引导辐射束，而不基于探测到的光子生成图像，可以有助于增加在肿瘤部位大幅度移动之前向肿瘤部位施加辐射的可能性。这又可以帮助减少外围健康组织(例如，靠近肿瘤边界的组织)的辐射暴露，并减少治疗时期的长度。2009年2月9日提交的第8,017,915号美国专利提供了放射治疗系统的附加描述，其全文通过引用并入本文。放射治疗系统(例如，发射引导式放射治疗系统)可以包括本文描述的任一种准直器，以有助于动态、实时地选择辐射小射束和/或将辐射导向肿瘤部位。例如，可以在辐射源和准直器旋转时调整准直器叶片的位置。准直器可以布置在辐射源的射束路径或扇形射束中，并且在一些变型中可以位于与辐射源相同的壳体或模块内。可选择地，准直器可以布置在辐射源壳体或模块外部。

在肿瘤部位移动之前将辐射引导至肿瘤部位和/或在探测光子发射之后的短时间(例如，小于约2秒、约1秒、约0.5秒或约0.25秒)内向肿瘤部位施加辐射的一种方式可以包括以大于当前放射治疗台架的速度旋转放射源。例如，当前台架以约1rpm旋转，而其上安装有辐射源的EGRT台架可以在约10rpm至约70rpm(例如，约30rpm、约60rpm)之间旋转，并且在一些变型中，比70rpm更快。除了增加台架的旋转速度之外，安装在台架上的相关联的准直器也可以以比当前的准直器更高的频率工作。例如，准直器可以以一种速度工作，使得准直器叶片可以在约10ms或更少(例如，约4ms或更少)内从打开位置(即，允许辐射小射束通过)转变成关闭构型(即，阻挡辐射小射束通过)。作为说明，在台架周围具有100个位置(辐射源可以从该位置发射射束)(即，100个发射位置)的放射治疗系统可以具有配置成以60rpm的速度旋转的辐射源台架。在该变型中，辐射源的准直器叶片可以配置成在约10ms或更少内打开或关闭。在具有更多发射位置(例如250个发射位置)的系统中，其中，台架以60rpm旋转，辐射源的准直器叶片可以配置成在约4ms或更少内打开或关闭。如果旋转源台架(注意，在辐射源台架周围可以有任何数量的辐射发射位置，例如，约60个发射位置、120个发射位置、250个发射位置等)要以高于60rpm的速度旋转，例如，70rpm或75rpm，准直器叶片可以配置成在甚至更短的时间(例如，小于4ms、约3ms、约2ms、约1ms或更少)内打开或关闭。在一些变型中，准直器的带宽或最大工作频率可以是约50Hz，或甚至大于约50Hz。也就是说，叶片从关闭位置转变到打开位置然后返回关闭位置、或从打开位置转变到关闭位置然后返回打开位置所花费的最短时间的倒数可以是约50Hz或更多。例如，对于以75rpm旋转的辐射源台架，准直器叶片可以配置成对于100个发射位置在约8ms内(约62.5Hz)和对于250个发射位置在约3.2ms内(约156.25Hz)在打开和关闭位置之间转变。在一些变型中，叶片可以以约50cm/s至约400cm/s的速度运动。本文描述的准直器叶片驱动机构可以适合于以这种高的速度和频率工作以用于肿瘤的实时照射，并且可以例如被紧凑地包装以安装在旋转台架上。

可选地，本文描述的准直器叶片可以包括辐射衰减结构和可选地附装到辐射衰减结构的支承结构。当叶片处于关闭位置时，辐射衰减结构位于辐射束路径中。辐射衰减部分可以由高Z材料(例如，高原子序数材料)制成。可选地，准直器叶片可以附加地包括将辐射衰减结构与叶片驱动机构和/或准直器中的其它部件联接的支承结构。支承结构可以包括梁、条、杆和/或支架的框架，该框架可以在叶片沿着水平方向移入和移出射束路径时帮助竖直地稳定叶片，并且可以可选地包含叶片引导件和/或推杆。在一些变型中，支承结构可以包括桁架框架。支承结构可以可选地包括孔、钩、凹口、突起、凹槽等，使得叶片驱动机构可以附装到准直器叶片。支承结构还可以包括对应于叶片引导件中的类似结构的凹口、突起、凹槽、脊部等，其可以帮助叶片沿着路径运动。用于放射治疗的多叶式准直器的叶片的尺寸和形状可以至少部分地由台架的几何形状和/或辐射束的宽度和/或将要施加的辐射的期望的“分辨率”(例如，片宽度、片数量)确定。当叶片处于关闭位置时，叶片的深度可以足够厚以阻止辐射的传播。例如，由诸如钨那样的高Z材料制成的叶片可以是约10cm或更深。本文所述的准直器可以具有64个叶片，但应当理解，叶片的数量可以变化，例如12个、15个、16个、24个、25个、31个、32个、36个、48个、50个、64个、72个、75个、100个、101个、128个、135个等。64个叶片的准直器的各叶片的宽度可以从约1mm至约10mm，例如，约2mm。叶片行程的长度(例如，片尺寸)可以从约0.25cm至约3cm，例如，约1cm。行程范围越小，辐射的发射越精确。减少叶片行程长度或宽度可能延长患者的治疗时间。叶片的辐射衰减部分的质量可以从约2.5克至约100克，例如，约30克。叶片的支承结构可以具有从约10克至约100克的质量，例如，约20克。同样，准直器叶片的总质量可以从约13克至约200克，例如，约50克。以上述带宽移动该质量的叶片对于当前的准直器可能是有挑战性的，但是可以通过本文描述的高带宽准直器实现。

本文公开了可以在高带宽准直器中使用的多种叶片驱动机构。所描述叶片驱动机构可以能够以从约50cm/s至约400cm/s的速度移动各准直器叶片。在双态多叶式准直器中，这些驱动机构可以使叶片在关闭位置和打开位置之间平移，在该关闭位置，叶片位于辐射束的路径中，在该打开位置，叶片不位于辐射束的路径中。在一些变型中，准直器可以包括叶片驱动机构，该叶片驱动机构包括凸轮和从动件，以使叶片在打开位置和关闭位置之间平移。叶片驱动机构的另一变型可以包括一个或多个弹簧，该弹簧在叶片上施加力，以在打开位置和关闭位置之间转变。例如，叶片可以联接到弹簧谐振器，该弹簧谐振器使叶片在打开位置和关闭位置之间平移。在另一变型中，叶片驱动机构可以包括流体动力部件，例如，缸体中的液压或气压传动活塞。活塞和缸体可以具有相应的非圆形横截面。缸体可以具有一个或多个阀门，可以独立控制该阀门，以调节其中的流体的流量和/或压力。可选择地或附加地，本文所述的任一种准直器叶片驱动机构可以包括一个或多个弹簧，以使叶片运动到关闭位置或打开位置。这些驱动机构可以配置成单独地和/或独立地移动多准直器的每个叶片，或可以配置成使两个或多个叶片一起移动。

可选地，叶片及其相应的驱动机构可以布置成使得两个叶片可以彼此相邻，但是在竖直方向上(例如，在辐射束的方向上)偏移。这允许驱动叶片的致动器的宽度比叶片宽，同时仍然允许致动器沿着其质心驱动叶片。多叶式准直器还可以包括多个与各叶片相应的叶片引导件，以限制叶片沿着横穿(例如，横向于)射束路径的线性路径的运动。

除了通过使用更快的驱动机构来增加叶片的转变速度之外或可选地，多叶式准直器的一些变型可以包括叶片，其中，仅当叶片处于关闭位置时在辐射路径中的叶片部分由不透辐射的材料制成，而叶片的其余部分可以由其它材料制成，例如，比不透辐射的材料密度更低和/或更轻的材料。例如，当叶片处于关闭位置时在辐射路径中的叶片部分可以由钨制成，而叶片的其余部分(包括叶片附装到其上的支承件/框架)由轻得多的材料制成，例如不锈钢或钛。在一些变型中，去除或挖空不透辐射材料的区域可以帮助减少不透辐射部分的重量，而对叶片阻止辐射传输的能力有很小的影响或没有影响。例如，叶片的不透辐射部分在辐射路径中的部分可以是基本上实心的，而叶片的不透辐射部分不在辐射路径中的部分可以具有一个或多个空心区域。

可选地，多叶式准直器可以包括一个或多个位置、速度、加速度或力传感器，该传感器配置成检测各叶片的位置、速度、加速度或力，并向控制器提供这种数据。选择能够在高辐射环境下提供精确数据的传感器(例如基于电容的位置传感器)可能是有用的。可以用于本文描述的任一种多叶式准直器和/或驱动机构的传感器的其它示例可以包括光电中断器。来自于一个或多个传感器的数据可以被包括在控制器中储存和执行的反馈控制算法中，以监测和/或调节叶片运动的精度和速度。当向叶片致动器提供指令时，反馈控制算法还可以考虑台架的旋转以及辐射源和准直器的径向位置。

图2是基于凸轮的叶片驱动机构200的示意图，该驱动机构可以包括在布置于辐射源(例如，用于放射治疗系统)的射束路径中的准直器中。基于凸轮的叶片驱动机构200可以包括凸轮202、从动件204、附装到叶片206一侧的推杆或轴210、选择性地接合或脱离从动件和轴的离合器208以及附装到叶片206相对侧的弹簧212。凸轮202可以是驱动从动件的不间断旋转凸轮(例如，凸轮连续旋转)。从动件204可以联接到叶片206，其中，离合器或锁闩208确定叶片206是否与从动件204一致地运动。如图2所示，从动件可以经由轴或推杆210联接到叶片206。轴或推杆210可以由不干涉来自辐射源的辐射束的低Z材料制成。致动器(例如，压电致动器；未示出)可以联接到离合器208，并用于控制离合器208接合或脱离。当离合器208脱离时，叶片的位置由弹簧212控制，弹簧212沿着箭头213的方向推动叶片，并使叶片偏置到关闭位置214。叶片可以由于凸轮从动件204在轴210内部滑动而保持在关闭位置214，并且不在叶片上施加力(例如，不移动叶片)。当离合器208接合时，凸轮从动件204变成刚性附装到轴210，凸轮202的旋转使叶片克服弹簧212的力沿着箭头211的方向运动，由此压缩弹簧212和使叶片运动到打开位置216。然而，由于不断旋转的凸轮202，当离合器208接合时，因为旋转凸轮202将导致叶片随着凸轮202旋转而打开，然后关闭，然后再次打开，因此叶片不能保持在打开位置216。例如，通过调整凸轮凸角的弧度以调整停留时间(例如，增加凸角的弧度可以增加停留时间)，可以调节叶片在打开位置216花费的持续时间。

图3A-3K描述了用于可以包括在放射治疗系统中的多叶式准直器的基于凸轮的叶片驱动机构的一种变型。图3A描述了基于凸轮的驱动机构300，其包括叶片302、连接到叶片的轴308、凸轮304、接触凸轮并选择性地接合到轴308的从动件306、配置成选择性地接合从动件和轴的锁闩310以及螺线管或旋转致动器312，该螺线管或旋转致动器312联接到锁闩310，并且配置成控制锁闩使从动件与轴接合或使轴与从动件脱离。在一些变型中，基于凸轮的驱动机构还可以包括扭簧组件307，该扭簧组件307可以布置成将旋转致动器312联接到致动器轴309，以有助于和/或加快使锁闩310在第一锁定构型(其中，叶片轴308和从动件306接合并锁定在一起，使得从动件的运动引起轴的相应运动)和第二解锁构型(其中，叶片轴308和从动件306彼此脱离和解锁，使得从动件的运动不引起轴的相应运动)之间转变。可选地，基于凸轮的叶片驱动机构300可以包括轴引导件314，该轴引导件314布置在轴308上方，并且配置成使叶片轴308稳定，使得轴沿着直线路径平移。叶片驱动机构300可以可选地包括最远端弹簧316，该最远端弹簧316可以沿着箭头317的方向在叶片302上施加弹簧力。沿着箭头317的方向移动叶片302使叶片运动到关闭位置(即，到辐射束路径中)。当凸轮转到上升事件(即，其中，凸轮的凸角接触从动件)且从动件接合叶片轴308时，叶片302可以沿着箭头319所示的方向运动到打开位置(即远离辐射束路径和/或在辐射束路径之外)。如可能需要的那样，凸轮可以具有一个、两个、三个或更多凸角。凸轮可以配置成例如通过旋转致动器(未示出)连续旋转。通过不断旋转凸轮并且仅在从动件位于凸轮的基圆区域时切换锁闩以选择性地接合叶片，分别地致动高带宽元件(锁闩)和高力元件(凸轮)。这种分别意味着高带宽元件可以在较小的质量和较小的距离上操作，而不必在较大的质量上非常快地作用。在一些变型中，凸轮可以具有三个凸角，并且可以以2000rpm旋转，使得每秒有100个上升事件(即，100Hz)。锁闩可以能够在约1ms或更少内在接合和脱离状态之间转变。在其它变型中，凸轮可以以小于2000rpm旋转，可以以1000rpm、100rpm或10rpm旋转。可以在这种(和其它)叶片驱动机构的运动部件之间设置一种或多种润滑剂，以有助于不同部件的运动和减小摩擦力的影响。在一些变型中，润滑剂可以抗辐射损耗(例如，耐辐射的润滑剂)。可选地，叶片驱动机构可以封装在密封的壳体中，使得箱内的润滑剂不泄漏。

可以通过最远端弹簧316和凸轮304施加在叶片302和/或叶片轴308上的推-拉力之和确定叶片302的位置。最远端弹簧316可以在叶片上施加推力(即，沿着图3A中箭头317所示的方向)，该推力可以使叶片偏置到关闭构型。当锁闩310使从动件306与叶片轴308接合或锁定且凸轮的凸角接触从动件(即上升事件)时，凸轮304和从动件306可以在叶片上施加拉力(即，沿箭头319所示的方向)。沿着箭头319的方向的拉力可以大于最远端弹簧沿着箭头317的方向的推力，产生使叶片平移到打开位置的净拉力(即，沿着箭头319的方向的净运动)。当凸轮旋转且从动件不再靠在凸轮的凸角上时，拉力减小，最远端弹簧的推力占优势，由此使叶片平移到关闭位置(即，沿着箭头317的方向的净运动)。当锁闩310切换成使得从动件306与叶片轴308脱离或解锁时，叶片的运动和位置不受凸轮304控制，而是被最远端弹簧316偏置到关闭位置。凸轮的继续旋转可以继续驱动从动件316，从动件316的运动施加抵抗近端弹簧318(又称空动弹簧)的力。然而，一旦锁闩310切换成使得从动件306与叶片轴308接合或锁定，则叶片302可以根据凸轮的旋转和从动件的运动而在打开和关闭位置之间平移。

可以使用不同类型的锁闩来选择性地使从动件接合轴。图3B-3I示出锁闩机构的一种变型。如图3B-3F所示，锁闩机构310可以包括长形管330、内环336、连接到内环336的致动器轴309和旋转马达312，该长形管330具有贯穿其中的内腔332和沿着内腔的内壁的一个或多个突起或花键334，该内环336在其外表面上具有一个或多个对应于管内腔332的突起334的突起或花键338，其中，内环336可以关于长形管330旋转，该旋转马达312布置成使致动器轴309旋转，从而使内环336在长形管中旋转。图3F-3G示出了长形管330的局部剖视图和长形管的端视图，图3D示出了内环336的透视图。如图3G所示，沿着长形管内腔332的内表面的突起334可以径向布置，内环336的突起338可以以相应的方式径向布置。突起的边缘可以是弯曲的或圆化的，这可以帮助在内环关于长形管旋转时缓解突起上的应力。可选地，可以在锁闩的部件之间(例如在内环和长形管的突起之间)设置润滑剂。在长形管内腔332的内表面上和内环336的外表面上可以有任何数量的突起334，例如2个、3个、4个、5个、6个、8个、10个、12个、14个、20个等。图3D和3F示出的变型具有12个突起。内环336可以可旋转地连接到叶片轴308，该叶片轴308在打开和关闭位置之间驱动叶片302。图3C、3D和3I示出了内环336、叶片轴308和锁闩机构310之间的连接的一个示例。如图3B所示，通过将管的远端表面331连接到从动件的表面，可以将长形管330连接到一部分从动件306，该从动件定位成与叶片轴308一起沿着直线路径平移。通过旋转马达312使致动器轴309旋转，使得锁闩310在第一锁定构型和第二解锁构型之间转变，在该第一锁定构型中，内环的突起338的端面与管内腔332的突起334的端面对齐(图3H所示)，在该第二解锁构型中，内环的突起338的端面不与管内腔的突起334的端面对齐(图3I所示)。在第二构型中，内环336的突起338可以位于管的突起334之间的空间中。在第一构型中，如图3H所示，内环和长形管的突起的端面之间的相对接触将从动件的力和运动传递到叶片轴，使得当凸轮驱动从动件时，轴直线地平移。从动件可以在上升事件期间枢转，其枢转转化成叶片轴的直线运动。在第二构型中，如图3I所示，内环和长形管的突起的端面不再面对面地相对接触，并且长形管的突起334可滑动地接纳在内环的突起338之间的空间中。相应地，从动件306的力和运动不被传递到叶片轴308，并且随着凸轮驱动从动件，长形管关于内环滑动。

图3C-3E示出了锁闩机构的内环如何可旋转地联接到叶片轴的一种变型。如图3D所示，插塞340可以插入穿过内环336的孔337，并插入叶片轴308的内腔339中。插塞340可以例如通过摩擦焊接或激光焊接固定地附装到叶片轴308，使得内环336被保持在插塞340的近端343和叶片轴的近端之间。插塞的主体341的直径可以小于环孔337的直径，这可以允许内环关于插塞340和叶片轴308旋转，但是插塞的加宽的近端343使内环336保持靠着叶片轴308。内环可以以其它方式可旋转地联接到叶片轴，例如，如图3J-K所示并在下面更详细地所述。

可以通过旋转马达经由致动器轴驱动内环336旋转。图3E示出了致动器轴309如何联接到内环的一种变型。如图所示，可以使用管状连接器342将致动器轴附装到内环336，其中，管状连接器的一端(例如，远端344)附装到内环336，管状连接器的另一端(例如，近端346)附装到致动器轴309。例如，管状连接器的内腔348的尺寸和形状可以确定成在远端344处容纳内环336的近端颈圈和/或插塞340，使得管状连接器342可以与内环的颈圈摩擦配合。管状连接器的管内腔348的尺寸和形状可以确定成在近端处容纳致动器轴的远端，使得管状连接器342可以与致动器轴滑动配合，使得致动器轴的旋转使管状连接器旋转，并且致动器轴可以在管状连接器中轴向滑动。管状连接器和内环可以联接，使得管状连接器通过致动器轴的旋转导致内环的相应旋转。在一些变型中，管状连接器和内环可以关于叶片轴和插塞旋转。

管状连接器342可以将致动器轴309附装到长形管330的内腔332中的内环336。管状连接器342的一些变型可以包括可以帮助保持其关于长形管330的旋转取向的结构。例如，如图3F所示，长形管330的内表面可以包括靠近第一组突起334(即，与内环336的突起相对应的突起334)的第二组突起或花键350，并且管状连接器342的外表面可以包括与第二组突起350相对应的一个或多个突起352。在长形管内腔的内表面上和管状连接器的外表面上可以具有任何数量的突起，例如2个、3个、4个、5个、6个、8个、10个、12个、14个、20个等。图3D和3F示出的变型具有6个突起。当致动器轴309旋转内环336以使锁闩机构在第一构型(即，其中，将叶片轴的运动与从动件的运动锁定)和第二构型(即，不将叶片轴的运动与从动件的运动锁定)之间转变时，这些突起或花键可以用作旋转止动件。如图3E、3H、3I所示，管状连接器342的外表面上的突起352可以从内环336的外表面上的突起338有角度地偏置，使得当管状连接器的突起352关于长形管330的突起350处于第一旋转位置时，锁闩处于第一锁定构型，当突起352关于突起350处于第二旋转位置时，锁闩处于第二解锁构型。旋转位置是其中突起352位于突起350之间的空间中的位置，反之亦然。也就是说，在第一旋转位置中，内环的突起338的端面与管内腔332的突起334的端面对齐(例如，突起338抵接突起334，如图3H所示)。在第二旋转位置中，内环的突起338的端面不与管内腔332的突起334的端面对齐(例如，突起338位于突起334之间的空间中，如图3I所示)。在使用中，管状连接器342可以沿着第一方向(例如，顺时针)旋转，以使锁闩从第一锁定构型转变到第二解锁构型，和沿着与第一方向相反的第二方向(例如，逆时针)旋转，以使锁闩从第二解锁构型转变到第一锁定构型。可选择地，在一些变型中，管状连接器342可以沿着单个方向旋转，以使锁闩在第一锁定构型和第二解锁构型之间转变，其中，各旋转止动件使锁闩转变(即，每隔一个旋转止动件对应于第一锁定构型，其它旋转止动件对应于第二解锁构型)。

行程角度(即，从锁定构型移动到解锁构型所需的旋转角度)可以至少部分地取决于第一组突起的数量和尺寸。例如，长形管330的第一组突起334可以包括12个突起，其中，各突起占据约15度的角范围，突起之间的空间占据约15度的角范围。对于内环336的突起338，该突起的空间将是相同的，并且行程角度将是15度，因为这是使突起338从与突起334对齐(对应于第一锁定状态)移动到与突起334啮合，使得突起338与突起334之间的空间对齐并由此轴向滑动(对应于第二解锁状态)所需的角度。长形管330的与管状连接器342的突起352相对应的第二组突起352可以具有与第一组突起334的角范围不同的角范围，使得管状连接器342可以关于长形管330旋转行程角度。例如，第二组突起可以具有6个突起350，该突起350具有15度的角范围，突起之间的空间为45度，但是管状连接器342上的突起352可以具有30度的角范围，突起之间的空间是30度。管状连接器342上的突起352将与长形管330上的突起350轴向对齐并具有相同的角范围。管状连接器342上的突起352从内环336的突起338偏置(中心到中心)22.5度。突起352配合在突起350之间的空间中，由此能够旋转45-30＝15度的行程角度。该旋转(其中，突起352从接触一个突起350移动到接触相邻的/邻近的突起350)导致突起338和突起334对齐或啮合，由此导致在锁定和解锁构型之间转变。导致这些转变的旋转可以在凸轮的基圆部分旋转期间发生，因为只有这样，突起334和突起338才彼此轴向移置。

图3J-3K示出了致动器轴、锁闩和叶片轴之间的联接的另一变型。如图所示，可以存在具有中心内腔373的单个管状连接器370，其中，内腔的远端配置成联接叶片轴376，内腔的近端配置成联接致动器轴378。管状连接器370可以位于长形管371的内腔中，该长形管371可以与上述长形管330相似。管状连接器370可以包括在第二组突起374远端的第一组突起372，其中，第一组突起372可以与内环的突起338相似，第二组突起374可以与管状连接器的突起352相似。像上述变型的长形管330一样，长形管370还可以包括与管状连接器的第一组突起372相对应(例如，互补)的第一组突起和与第二组突起374相对应(例如，互补)的第二组突起。管状连接器370可以在内腔373的近端部分包括凹部或带槽区域380，该凹部配置有止动件，以轴向保持叶片轴376，使得管状连接器可以关于叶片轴旋转，但不关于叶片轴轴向(例如侧向)移动。例如，管状连接器370和叶片轴376可以使用螺纹接口联接。在管状连接器旋转期间，螺纹接口可以允许管状连接器370关于叶片轴376的一些小的轴向平移。通过适当地确定长形管370中的轴向间隙的尺寸，从而保证平移本身不使远端突起372及其长形管上的互补突起接合或脱离，可以允许这种小的平移。与图3B-I所示的上述变型不同，该变型具有较少的单独部件，并且避免了焊接或以其它方式刚性连接部件的需要，这可以有助于简化制造和装配过程。

在一些变型中，可能希望减少锁闩机构在第一锁定构型和第二解锁构型之间转变所花费的时间。例如，可能希望锁闩在基圆周期中从第一构型切换到第二构型，和/或能够在小于约10ms，例如，小于约1ms内切换。在一些变型中，用于凸轮和从动叶片驱动机构的高速可选择性切换的锁闩机构可以具有扭簧组件，该扭簧组件可以配置成允许螺线管在上升事件期间移动以对螺旋形扭簧储能，然后在基圆周期(凸轮和从动件周期的非运动时段)期间，扭簧可以导致管状连接器的旋转运动。由于旋转锁闩的小的旋转惯性，螺旋形扭簧可以导致在1ms内的锁闩或开闩运动，而最快的机电装置不能在小于1ms内以相同的旋转惯性完成相同的旋转运动。减少使锁闩接合或脱离的持续时间增加了用于轴运动的持续时间。在一些变型中，扭簧组件可以在小于10ms内切换锁闩，这可以允许锁闩以大于50Hz的频率工作。图3L示出了可以帮助增加锁闩的切换速度的扭簧组件的一种变型。如图所示，扭簧组件400可以包括近端止动件402、中间止动件404、远端止动件406、位于近端止动件402和中间止动件404之间的第一扭簧408以及位于远端止动件406和中间止动件404之间的第二扭簧410。近端、中间和远端止动件可以各自包括开口(403a、b、c)，并且布置成使得所有止动件的开口以及第一扭簧408和第二扭簧410的开口(405a、b)可以与致动器轴413(该致动器轴413可以与图3A-B中所示的致动器轴309相似地布置)对齐并同轴。中间止动件404可以具有近端的第一唇部或颈圈414a和远端的第二唇部或颈圈414b，该第一唇部或颈圈414a配置成与近端止动件402的开口403a配合，该第二唇部或颈圈414b配置成与远端止动件406的开口403c配合。近端止动件402的开口403a的尺寸和形状可以确定成与螺线管或旋转致动器412的螺线管轴416配合，使得螺线管轴416联接到近端止动件402。近端止动件402可以具有与中间止动件404的近端表面上的一个或多个突起或旋转止动结构相对应的一个或多个突起或旋转止动结构。远端止动件的开口403c的尺寸和形状可以确定成与致动器轴413配合，使得致动器轴联接到远端止动件406。远端止动件406可以具有与中间止动件404的远端表面上的一个或多个突起或旋转止动结构相对应的一个或多个突起或旋转止动结构。致动器轴413可以延伸穿过并可以联接到远端止动件406，中间止动件404中的开口403b的尺寸和形状可以确定成与致动器轴413配合，使得中间止动件404能够在致动器轴413上自由旋转。致动器轴413可以延伸穿过中间止动件404，近端止动件402上的开口403a的尺寸和形状可以确定成与致动器轴413配合，使得联接到螺线管轴416的近端止动件402可以在致动器轴上自由旋转。在凸轮上升事件期间通过旋转致动器412旋转螺线管轴416可以对第一扭簧408储能，并且在凸轮基圆周期期间通过导致中间止动件404旋转使得中间止动件404的旋转止动结构与远端止动件408的旋转止动结构接合并导致远端止动件408和致动器轴413旋转，导致第一扭簧408驱使内环从第一构型向第二构型切换。在凸轮上升事件期间由旋转致动器412沿着相反方向旋转螺线管轴416可以导致近端止动件402和中间止动件404的旋转止动结构接合，使中间止动件404旋转并使其对第二扭簧410储能。这可以导致第二扭簧410通过旋转远端止动件406和相联接的致动器轴而驱使内环从第二构型切换到第一构型。在凸轮上升事件期间发生的旋转致动器/马达412的运动可以导致至少一个扭簧“储能”(即，保持势能)。然后释放所保持的势能，以快速地将锁闩从一种构型切换到另一种构型。如可以意识到的那样，在凸轮上升事件期间，内环336和长形管330上的花键338和334的端面将分别(a)相互对齐和推动以使叶片沿着箭头319的方向移动(打开)，或(b)它们将“啮合”或交错并叠缩式地滑过彼此以占据所有的凸轮运动，而弹簧316使叶片返回关闭位置。扭簧组件的扭簧可以允许旋转致动器312/412在凸轮仍处于上升事件时开始向前移动，以准备在下一个基圆事件期间的下一次状态转变。这些扭簧在上升事件期间“加载”，在锁闩上产生扭矩。在上升事件中，该扭矩不能使锁闩移动，因为(a)在花键上可能有太多的摩擦力而不允许旋转，或(b)花键的啮合可能阻止旋转。但是一旦锁闩卸载并且花键轴向分离，弹簧就可以将锁闩卡扣到新的构型。因此，扭簧组件可以帮助延长旋转致动器将能量增加到系统中的时间，以在由凸轮的基圆周期所允许的非常短的时间内执行锁闩转变。扭簧也可以允许非常短的基圆，由此更多的凸轮角度用于上升事件，这可以导致更平滑的上升事件加速。

参考图3M进一步说明基于凸轮的叶片驱动机构的这种变型的操作，图3M是示出凸轮、旋转致动器、内环构件的旋转位置和扭簧组件的弹簧之间的相互作用的时序图的一种变型。在该变型中，叶片转变时间(例如，叶片从第一锁定构型转变到第二解锁构型所花费的时间，反之亦然)可以是约8ms，并且叶片可以保持在打开位置的时间可以是约2ms(例如，这可以对应于凸轮的停留时间)。图3M的时序图示出导致锁闩在10ms的周期内从解锁构型转变到锁定构型并且返回解锁构型的事件的序列(例如，其中仅对于一个上升事件锁定锁闩)，使得叶片在时间点t₁处于打开位置，这在上升事件L2期间发生。第一行表示连续旋转的凸轮的周期性旋转，其中，上升事件在凸轮旋转时发生，导致从动件在从凸轮的基圆向凸轮凸角移动时从0mm平移到9mm。基圆周期是从动件沿着基圆半径行进的时间，并且是锁闩可以最容易在锁定和解锁构型之间转变的时间。在该示例中，基圆周期约为1.5ms。在目标上升事件L2之前的上升事件L1期间，旋转致动器或螺线管可以开始使螺线管轴沿着第一方向旋转15度或更多，如时序图的第二行所示。当螺线管轴沿着第一方向旋转时，可以对扭簧A(例如，近端扭簧408)“储能”，使得势能储存在弹簧中。由于内环和长形管的花键之间的摩擦力或花键的交错，可以防止扭簧A释放储存的势能。一旦凸轮旋转通过上升事件L1，并在时间点t₂开始基圆周期，则内环和长形管的花键不再接触(例如，它们之间的摩擦力为零或不再啮合或交错)，并且可以释放扭簧A中储存的势能，由此旋转致动器轴和使锁闩从解锁构型(0度)转变到锁定构型(15度)，如时序图的第三行所示。该转变可能在1.5ms内发生，例如，在约0.5ms至约0.8ms内发生。一旦锁闩处于锁定构型，叶片轴与凸轮和从动件一致地移动，使得在上升事件L2期间，在时间点t₁，叶片可以处于打开位置。为了通过上升事件L3使锁闩转变回解锁构型，螺线管可以在上升事件L2期间开始沿着与第一方向相反的第二方向旋转，如在时序图的第二行的负斜率所示。该旋转可以对扭簧B(例如，远端弹簧410)储能，使得势能储存在弹簧中。一旦凸轮旋转通过上升事件L2并且在时间点t₃开始基圆周期，可以释放扭簧B储存的势能，由此使致动器轴旋转，并且使锁闩从锁定构型(15度)转变到解锁构型(0度)，如时序图的第三行的负斜率所示。该转变可以在1.5ms内发生，例如，在约0.5ms至约0.8ms内发生。

可用于使叶片保持打开构型的基于凸轮的致动器的一种变型可以包括两个凸轮，所述两个凸轮具有偏置的凸角，使得它们各自驱动的从动件的移动彼此不同相。也就是说，当第一从动件靠在第一凸轮的凸角上时，第二从动件不靠在第二凸轮的凸角上，反之亦然。例如，用于使叶片在打开位置和关闭位置之间转变的基于凸轮的驱动机构可以包括第一凸轮、第二凸轮和多个锁闩机构，该第一凸轮具有两个叶片和相应的第一从动件、该第二凸轮具有两个叶片和相应的第二从动件，其中，第二凸轮的凸角与第一凸轮的凸角偏置90度，该锁闩机构选择性地将第一从动件或第二从动件连接到叶片轴。每一凸轮支持在每隔一个发射位置打开一个叶片，从而在给定的用于台架的发射位置使叶片从关闭转变到打开，两个凸轮中的一个将用于为叶片提供动力，而另一凸轮将用于在相邻的发射位置从关闭转变到打开。为了使叶片保持在打开位置，顶部锁闩被接合以保持与叶片连接的轴，并且两个凸轮锁闩都脱离。为了移动叶片，叶片可以在各凸轮的停留时间期间(即，凸轮的叶片接触从动件时的持续时间)交替地连接到第一凸轮和从动件以及第二凸轮和从动件，使得当一个凸轮的停留时间结束时，随着另一凸轮的停留时间的开始，叶片轴脱离从动件并且接合到另一从动件。图4示出了这种基于凸轮的驱动机构的一个示例。基于凸轮的驱动机构450的这种变型包括具有两个凸角的第一凸轮452、与第一凸轮452接触的第一从动件454、具有两个凸角(这两个凸角定位成使得两个凸角关于第一凸轮452的凸角偏置90度)的第二凸轮456、与第二凸轮456接触的第二从动件458、选择性地使第一从动件454与叶片轴451接合的第一锁闩460、选择性地使第二从动件458接合到叶片轴451的第二锁闩462。可选地，基于凸轮的叶片驱动机构450可以包括邻近第一锁闩460定位的第一轴引导件453和邻近第二锁闩462定位的第二轴引导件455。基于凸轮的驱动机构还可以包括第一旋转致动器470和第二旋转致动器472，其各自配置成分别使第一锁闩和第二锁闩在从动件与叶片轴接合的第一构型和从动件与叶片轴脱离的第二构型之间转变。凸轮、从动件、锁闩、扭簧组件和旋转致动器的结构可以与上述相应的部件相似。可以控制第一和第二旋转致动器(例如，使用控制器软件)使得第一锁闩处于第一构型或第二锁闩处于第一构型，但不能同时是两者。可选地，在一些变型中，第三锁闩474和第三旋转致动器476可以帮助保证一次只有一个凸轮/从动件对驱动叶片轴。

基于凸轮的叶片驱动机构(以及本文所述的任一种叶片驱动机构)可以比叶片本身更宽。例如，基于凸轮的叶片驱动机构可以具有从约4mm至约6mm的宽度，而叶片的宽度可以是约1mm至约2mm。因此，将叶片布置成彼此相邻使得在叶片之间具有很少或没有空间可能是困难的，因为这样做将不会有足够的空间容纳驱动叶片的驱动机构。多叶式准直器的一些变型可以配置成从多叶式准直器的两侧致动叶片，并且使驱动机构竖直交错，使得对于相邻的叶片，在不同点处施加致动(即，不沿着叶片的质心)。然而，在本文描述的高速叶片运动下，在叶片的质心处或附近(例如，精确地沿着该质心)致动各叶片可能是有益的或期望的，从而不在叶片上引起不需要的力矩。这种力矩可能导致振荡模式或振动，或导致叶片引导件中的约束。图5示出了一种变型，其中，可以封装64个叶片，使得准直器叶片可以彼此相邻，并且可以容纳各叶片致动器，同时通过各叶片的质心提供致动。准直器组件500可以包括第一叶片502、与第一叶片相邻的第二叶片504和与第二叶片相邻的第三叶片506。第一叶片502的运动可以由第一致动器503驱动，第二叶片504的运动可以由第二致动器505驱动。第一致动器503可以在一侧(例如左侧)，第二致动器505可以在相对侧(例如在右侧)。第一致动器和第二致动器以及第一叶片和第二叶片可以处于相同的竖直高度或位置(即，第一叶片和第二叶片的顶部可以对齐)。第三叶片506可以处于与第一叶片和第二叶片不同的竖直高度或位置，并且可以由第三致动器507驱动。第三致动器507可以与第一致动器503在同一侧(例如在左侧)，但是在不同的竖直高度或位置(例如，低于第一致动器503，如图5所示)。第四叶片(未示出)可以在与第三叶片506相同的竖直高度，并且由位于第三致动器507的相对侧(例如右侧)的第四致动器驱动。如图5所示，除了使驱动机构在竖直方向上(即，沿着或平行于辐射束路径)交错或偏置之外，叶片本身也可以在竖直方向上交错或偏置。也就是说，累积在64个叶片上，叶片可以偏移成使得第一叶片和第二叶片可以在第一竖直位置，第三叶片和第四叶片在比第一竖直位置低的第二竖直位置，第五叶片和第六叶片在第一竖直位置，第七叶片和第八叶片在第二竖直位置等(例如，叶片的竖直高度将交错，使得前八个叶片将是高、高、低、低、高、高、低、低等)。可以有多个竖直位置，叶片可以交错地横跨该竖直位置。来自准直器同一侧的每隔一个叶片可以在较高的竖直位置，来自准直器同一侧的每隔一个叶片可以在较低的竖直位置，这可以类似地使叶片的质心沿着竖直方向移位。为了通过各叶片的质心驱动叶片，驱动机构可以类似地竖直移位。这种对叶片和叶片驱动机构的竖直移位可以提供足够的水平空间以容纳驱动机构的宽度。虽然图5示出了包括基于凸轮的驱动机构的准直器，但是应当理解的是，该布置可以与本文公开的任一种叶片驱动机构一起使用。

图5中和本文在其它附图中示出的准直器叶片被描述成彼此相同并且线性地布置成使得各叶片的顶部边缘大体上与来自于辐射源的辐射束路径正交。在这种布置中，叶片可能不与辐射源等距。由于辐射通常从一点或斑源(直线加速器目标)发出，各叶片的深度(即，大体上与辐射束的方向对齐的尺寸)和各叶片的宽度(即，大体上与辐射束的方向正交的尺寸)可以根据叶片关于辐射源的位置而在准直器上变化。例如，准直器叶片可以具有不对称的形状(当从侧面观察时)，其中，平行侧面是叶片的顶面和底面。叶片的顶部边缘的总长度可以小于叶片的底部边缘的总长度，例如如图6A所示。各叶片的宽度在准直器的左侧和右侧可以比在准直器的中心处更厚或更薄，以允许在台架孔的不同区域中更粗略或更精确地传递辐射。

在其它变型中，准直器叶片可以布置成使得各叶片距辐射源等距离。例如，准直器叶片可以相对于射束路径构成弧形或曲线，如图6B所示。各叶片可以是基本对称的梯形(例如等腰梯形)，并且可以具有变化的深度和宽度。

在叶片的变化几何形状(例如，不对称或对称的梯形叶片)的情况下，可能难以有效地使叶片的位置以上述方式竖直交错，以能够将叶片驱动机构装配在一起，同时也保持叶片彼此并置，并使驱动机构在叶片的质心处驱动叶片。图6C示意性地示出了可以解决这些问题的叶片和叶片驱动机构的布置的一种变型，其示出了梯形叶片组件602的侧面示意图，该梯形叶片组件602包括叶片601(例如，叶片组件的由不透辐射材料制成和/或进入辐射束路径的部分)，其中，底部基部604比顶部基部606更宽(即，更厚重)。尽管这里描述了梯形叶片，但是应该理解，叶片可以具有任何期望的几何形状，其中的一些可以使或不使其质心位于叶片的几何中心或对称轴线处。如图6C所示，叶片驱动机构600(例如，本文所述的任一种机构)可以经由叶片轴608使叶片沿着其质心线性地平移。叶片的质心可以根据叶片的形状变化，并且在一些情况下，可能不在叶片的几何中心。例如，梯形叶片602可以具有比矩形叶片更低(例如，更靠近底部边缘)的质心。具有特定质量的重物610可以被放置在叶片上和/或附装到叶片的框架或支承结构上的多个位置，以调节质心的位置。例如，重物610可以更高地放置在梯形叶片602上，以提升质心的位置，使得其更靠近叶片的几何中心612或顶部基部部分。轴连接到叶片的位置以及由此叶片驱动机构驱动叶片的位置可以根据质心的位置而改变，可以通过附加一个或多个重物610来调整质心的位置。虽然重物610可以位于叶片的可透辐射的区域上，但是重物610也可以位于叶片的不透辐射区域上，如图6D所示。图6D示出了通过轴628连接到叶片致动器620的梯形叶片622，该叶片致动器620可以是本文所述的任一种叶片驱动机构。可以在叶片的不透辐射部分上包括重物610，其可以帮助向着叶片622的顶部调整质心。可选择地或附加地，叶片和/或叶片组件的部分可以被切割或挖空，以调整质心的位置。对于多叶式准直器的不同形状的叶片，质心的位置可以变化，致动器的位置也可以变化，使得它们竖直交错。使致动器竖直交错可以在水平方向上提供更多空间以充分容纳驱动叶片阵列的致动器阵列。

在放射治疗系统(例如图1的发射引导式放射治疗系统)中所包括的准直器的叶片驱动机构的一些变型可以包括弹簧系统，该弹簧系统包括一个或多个弹簧以使叶片在打开位置和关闭位置之间转变。可选地，叶片驱动机构还可以包括致动器系统，该致动器系统可以包括闭锁机构。在一些变型中，基于弹簧的叶片驱动机构可以包括弹簧系统，该弹簧系统包括连接到叶片的一个或多个弹簧以及使叶片保持在关闭位置或打开构型的锁闩。该一个或多个弹簧可以联接到固定框架和可动质量块、仅联接到固定框架和可动质量块中的一个或简单地位于固定框架和可动质量块之间。一些弹簧系统可以包括弹簧谐振器。根据需要，可以使用不同类型的弹簧，例如螺旋弹簧、扭簧、扭力杆、板簧、挠曲件等。也可以使用具有非线性或阶梯式线性弹簧常数的弹簧来实现除了纯正弦波以外的运动曲线。多个弹簧可以并行使用，以产生足够的力来移动叶片。基于弹簧的叶片致动系统可以包括制动器或锁闩，以将叶片捕获和保持在期望的位置(例如，打开位置、关闭位置、叶片速度为零的位置、弹簧中储存最大势能量的位置等)。可选择地或附加地，驱动机构可以包括致动器系统，该致动器系统联接到一个或多个弹簧(例如，联接到布置在两个相对的弹簧之间的移动质量块和/或在弹簧附装到固定支承件处附近联接到弹簧)，以在弹簧运动的同时增加“助推器”力，这可以增加由弹簧系统提供的原动力。致动器系统可以包括本文所述的任一种致动器，包括但不限于气动致动器、电马达(具有或不具有开槽链接机构)、电磁音圈、平面致动器等。适当的致动器的示例可以包括线性或旋转致动器，并且可以联接到驱动机构，例如，联接到齿条-小齿轮的旋转致动器等。致动器系统可以包括致动器和制动器/锁闩，其可以可选地组合成一个单元或结构。除了恢复由摩擦引起的能量损失之外，致动器系统还可以通过以谐振频率激励弹簧谐振器直到达到期望的运动幅度而被用于从失能状态(当叶片静止在行程中心时)启动系统。致动器可以联接到弹簧的安装点，并且可以配置成通过压缩或伸长弹簧来增加能量。可选择地或附加地，致动器和/或锁闩可以联接到叶片。

在一种变型中，用于在放射治疗系统中使用的准直器的基于弹簧的叶片驱动机构可以包括支承件和锁闩，一个或多个弹簧附装在叶片和支承件之间，使得弹簧向叶片施加力，使得叶片在打开位置和关闭位置之间平移，该锁闩配置成在期望位置捕获叶片。图7A-7B示出了基于叶片的叶片驱动机构的一种变型。叶片700附装到包括一个或多个弹簧702的基于弹簧的驱动机构，其中，弹簧的一端附装到固定支承件704，弹簧的另一端附装到叶片700。基于弹簧的驱动机构还可以包括锁闩或摩擦制动器706。在图7A和图7B所示的变型中，一个或多个弹簧702可以施加力，使得叶片700移动到打开位置(图7A)或关闭位置(图7B)。锁闩706可以配置成捕获叶片700，以将其保持在打开位置或关闭位置，从而将势能保持在一个或多个弹簧702中。虽然一个或多个弹簧702被表示成包括四个弹簧，并且每一所使用的弹簧都处于压缩和伸长，但是这种弹簧机构可以具有任何数量的弹簧，例如，1个、2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、10个、12个等弹簧。弹簧可以全部具有相同的弹簧常数，或可以各自具有不同的弹簧常数。弹簧可以以压缩和伸长的任何组合而被使用。例如，一个或多个弹簧702可以在压缩和伸长时均向叶片700施加力。一个或多个弹簧702可以配置成使得当弹簧被压缩超过一定阈值时在弹簧中储存势能，使得将弹簧从压缩释放导致弹簧伸长，以及当弹簧被伸长或伸展超过一定的阈值时在弹簧中储存势能，使得将弹簧从伸长释放导致弹簧压缩。通过在该阈值点附近操作弹簧702，施加足够的弹簧力(无摩擦)以使叶片700在打开位置和关闭位置之间转变。为了补偿由摩擦引起的能量损失，基于弹簧的叶片驱动机构可以包括配置成向弹簧系统增加能量的致动器或马达。例如，致动器可以联接到弹簧，使得其向弹簧施加附加的压缩力或拉伸力，以从静止状态起动弹簧运动和/或补充弹簧系统中由于摩擦或其它能量损失机理而损失的能量。在一些变型中，锁闩706可以配置成将叶片700保持在使弹簧中储存的势能最大和/或使弹簧中储存的势能最小(即为零)的位置和/或其间的任一点处(即，弹簧中的一部分能量作为势能储存在弹簧中，一部分能量作为动能释放使弹簧以非零的速度移动)。例如，锁闩可以配置成在叶片处于极端处时(其中，弹簧速度为零)捕获和保持叶片，和/或可以配置成在叶片不处于极端时(其中弹簧速度不为零)捕获和保持叶片。

叶片驱动机构的一些弹簧系统可以包括两组相对的弹簧，其中，相对的弹簧附装到可动质量块的相对侧，质量块在弹簧之间的谐振运动可以在打开位置和关闭位置之间驱动叶片。在一些变型中，弹簧系统可以包括第一弹簧(或弹簧组)和第二弹簧(或弹簧组)，该第一弹簧(或弹簧组)可以在质量块上施加力，使叶片朝着打开位置沿着第一方向移动，该第二弹簧(或弹簧组)在质量块上施加力，使叶片沿着与第一方向相反的第二方向移动，其中，第二方向朝着关闭位置。一个或多个锁闩可以定位成使得将叶片(和/或附加的质量块，和/或叶片所附装到的支承框架)捕获和保持在打开位置和/或关闭位置。例如，第一锁闩可以定位成使其能够捕获和保持可动质量块，使得叶片处于打开位置，第二锁闩可以定位成使其能够捕获和保持可动质量块，使得叶片处于关闭位置。在一些变型中，锁闩可以配置成将可动质量块保持在使弹簧中储存的势能最大和/或使弹簧中储存的势能最小(即为零)的位置和/或其间的任一点处。例如，锁闩可以配置成在叶片处于极端处时(其中，速度为零)捕获和保持可动质量块，和/或可以配置成在叶片不处于极端时(其中，速度不为零)捕获和保持可动质量块。

可选择地或附加地，准直器的一些基于弹簧的叶片驱动机构可以包括致动器，该致动器联接到弹簧和/或可动质量块中的至少一个，其中，致动器配置成压缩和/或伸长至少一个弹簧，以替换系统中由于摩擦和/或锁定在非零速度而损失的能量。例如，当叶片处于关闭位置时，致动器可以用于压缩第一弹簧，以保证第一弹簧具有足够的储存能量以使叶片完全转变到打开位置。在一些变型中，致动器可以配置成当可动质量块移动时通过直接向其施加力而向弹簧机构增加能量。在一些变型中，致动器可以配置成以弹簧系统的谐振频率和/或与弹簧的振荡同相地向弹簧施加力，以向弹簧系统增加能量。例如，致动器可以配置成在势能和动能之和低于可用限值(例如零)时向弹簧施加力，正如将能量增加到系统中以使其准备从初始的启动状态使用或从错误中恢复所需要的。可选择地，致动器可以配置成在全部弹簧能量已经转化成动能的时刻和/或在弹簧压缩期间向弹簧施加力，以在弹簧中储存更多势能。可选择地或附加地，致动器可以配置成当机构处于锁定状态时向弹簧机构增加能量，如图7C和图7D所示以及下文所述。在一些变型中，致动器可以直接作用在弹簧上，而不作用在可动质量块上。

图7C和图7D示出了包括具有一对弹簧的弹簧系统的基于弹簧的叶片驱动机构的一种变型。基于弹簧的叶片驱动机构720可以包括固定支承件724、叶片730可以附装到的一选定质量块的可动安装件725、附装在固定支承件和可动安装件之间的第一弹簧722、附装在固定支承件和可动安装件之间的第二弹簧726、配置成捕获和保持叶片和/或可动安装件的锁闩728、以及联接在弹簧和固定支承件之间的一个或多个致动器732(例如，压电致动器)。在一些变型中，一个或多个致动器可以联接到一个或全部两个弹簧。锁闩728可以定位成使其能够捕获叶片730和/或可动安装件725，以使叶片保持在打开位置。致动器732可以是压电推进器，其可以进一步压缩第二弹簧726，以恢复由摩擦和/或锁闩引起的任何能量损失。

在基于弹簧的叶片驱动机构中可以使用不同类型的致动器来将能量加回到弹簧系统中。一些致动器可以通过将力直接施加到弹簧上而起作用，而一些致动器可以通过将力直接施加到可动质量块上而起作用，而另一些致动器可以通过将力直接施加到叶片和/或叶片支承结构上而起作用。一些致动器可以配置成完全压缩和/或伸长弹簧(例如，以开始非移动叶片的运动，例如当准直器首次启动或通电时，或当控制器已经检测到弹簧系统的运动中的错误并将弹簧复位到初始的非移动状态时)，而其它致动器可以配置成施加少量的能量以开始弹簧运动，并且可以以谐振频率且与弹簧系统的振荡同相地施加力，直到可动质量块的运动幅度处于期望幅度，即，足以使叶片运动到打开位置或关闭位置。具有不同力容量和频率的多个致动器可以与本文所述的任一种基于弹簧的驱动机构一起使用。可以与基于弹簧的叶片驱动机构一起使用的致动器系统的示例可以包括电磁致动器、音圈致动器、螺线管致动器、旋转致动器、线性致动器、气动致动器、液压致动器、超声致动器、燃烧致动器、压电致动器、静电致动器等。在一些变型中，致动器系统可以包括锁闩或制动系统。例如，电磁体(和/或与永磁体结合)可以配置成既吸引又排斥移动质量块，以既在特定位置捕获和保持叶片和/或移动质量块，又根据需要将能量施加回系统中。类似地，气动活塞可以配置成推动或拉动移动质量块以将叶片保持在特定位置，并且还根据需要将能量施加回到系统中。可选择地或附加地，开槽链接机构(例如，苏格兰轭)可以与电马达或旋转螺线管致动器结合使用，以将叶片和/或移动质量块捕获和保持在特定位置，并且还根据可能希望的那样将能量施加回到系统中。

下面描述用于捕获和保持可动质量块和/或叶片的各种锁闩。在一些变型中，锁闩可以通过施加与叶片的运动方向相反的力来捕获和保持可动质量块和/或叶片。例如，锁闩可以向叶片施加摩擦力，和/或施加与叶片运动方向相反的扭矩力。这种锁闩的示例可以包括一凹口和从动轮、可释放的超越离合器和/或绞盘离合器(例如，缠绕在轴上的扭簧)。例如，锁闩可以包括可释放的滚轮或“制轮木(sprag)”离合器，以在运动反转时捕获叶片。离合器可以设计成利用绞盘摩擦，其中，金属丝(wire)或线缠绕在联接到移动质量块的绞盘上，使得绞盘在(例如通过齿条和小齿轮组件)运动期间旋转。张紧金属丝或线可以指数地增加绞盘上的旋转摩擦，使其运动停止。在一些变型中，锁闩可以具有保持结构，移动质量块和/或叶片可以具有相应的保持结构，锁闩可以通过这些保持结构的接合来捕获和保持可动质量块和/或叶片。例如，移动质量块和/或叶片以及锁闩可以各自具有相应的凹口或突起，该凹口或突起在锁闩转变到锁定状态时接合。其它系统可以依赖于移动质量块上的位置特征(例如凹口、棘爪或销孔)以接合销、滚轮等。其它的锁闩变型可以包括电磁体，其中，可以在移动质量块和/或叶片上放置相应的磁体或铁磁材料，其中，锁闩电磁体可以用于捕获和保持移动质量块和/或叶片，使叶片保持在极端处。一些锁闩机构可以包括螺旋音圈。其它锁闩可以用作制动器，例如，可以垂直或正交于叶片行进的方向应用摩擦制动器，以使用摩擦力来停止和保持叶片。这种制动式系统可以配置成在可动质量块和/或叶片上的任何期望的位置施加力，而不需要例如凹口和棘爪的精确对准。摩擦制动器可以是气动式、电磁式、压电式限制机构。由于制动器不需要与可动质量块和/或叶片中的特定位置处的凹口或突起精确对准，因此保持叶片的位置可能有更大的可变性。即使当基于弹簧的驱动机构的各部件没有精确对准时，也可以允许制动器保持叶片的位置，因此能够容许对系统的任何意外的或无意的机械扰动。

图8A-C示出了包括电磁体的位置锁闩(例如，与可动质量块和/或叶片的接合依赖于锁闩和可动质量块和/或叶片之间的位置对齐的锁闩)的一种变型。这种锁闩机构可以与本文所述的任一种准直器叶片驱动机构一起使用。如图8A所示，锁闩机构800可以包括电磁体802和控制臂804，当叶片运动到控制臂中(例如极端)时，控制臂804通过向下枢转到接合一部分叶片806，以选择性地接合一部分叶片806。控制臂的向下运动可以由叶片运动和接触、电磁体的赋能或两者的组合导致。电磁体可以保持赋能以将控制臂保持在该向下的锁定构型中，和失能或反向赋能(例如以具有排斥控制臂的极性)以释放叶片。臂804的第一端部808可以具有叶片接合结构810，该叶片接合结构810对应于叶片806上的卡接部或接合结构812，控制臂804的第二端部816可以包括磁性材料。例如，叶片接合结构810可以是钩子，卡接部812可以是尺寸和形状确定成与钩子接合的凹槽或凸缘。在一些变型中，卡接部可以包括帮助促进叶片释放的滚轮。可以调整卡接部表面的形状(例如，斜度、范围或曲率)以使得更容易或更难以释放滚轮。叶片806的具有卡接部812的部分可以是与叶片一起移动的任何结构，例如,叶片的辐射阻挡部分或与叶片相关联的支承结构。锁闩机构800可以具有三种构型，分别在图8A-C中示出。图8A示出了当叶片806的一部分向右移动时处于打开构型的锁闩机构800。在该构型中，电磁体802的极性可以使得它排斥控制臂804的第二端816上的铁磁板818，这可以帮助将臂808的第一端保持在向上或更高的位置。在图8B中，叶片部分806接触控制臂804，这可以导致其围绕枢转点817旋转。这可以引起控制臂804的第一端808上的棘爪落下，并且控制臂的第二端816上的铁磁板818向上移动。电磁体802的极性可以改变，使其吸引铁磁板818。在图8C中，电磁体802已经捕获了铁磁板818，将棘爪保持在向下位置，卡住叶片。为了释放叶片，电磁体802可以赋能成具有相反的极性，将铁磁板818从电磁体802推开，并且使控制臂804枢转，使得第一端部808升高，由此释放叶片806。

准直器叶片驱动机构的锁闩或致动器系统的一些变型可以包括与旋转致动器或马达结合的开槽链接(例如，苏格兰轭)机构，该旋转致动器或马达可以配置成将叶片锁闩在打开位置和关闭位置。轭可以附装到基于弹簧的驱动机构的可动质量块上，可以使用旋转致动器来驱动具有偏心轮的轭中的销(销通过该偏心轮从旋转致动器的轴线偏离一些半径)。在行程的极端处，旋转致动器可以比弹簧系统具有无限的机械优势，因此不需要用力将移动质量块保持在极端处。旋转执行器可以释放弹簧系统。旋转致动器可以用于在叶片从一个极端转变到另一极端(例如，在打开和关闭位置之间转变)时，通过沿着运动方向施加力来向系统增加能量。例如，如果旋转致动器能够比弹簧系统能够移动轭更快地移动销，则可以使用旋转致动器来为弹簧系统增加能量。销然后可以对弹簧质量块施加加速力。如使用线性音圈锁闩机构的情况下那样，旋转致动器可以以弹簧系统的谐振频率工作，以使系统从失能状态启动。一些变型可以包括具有180度运动范围的旋转螺线管，而其它变型可以包括具有大于180度的运动范围的无刷DC马达。可以调整苏格兰轭内的狭槽的形状，以使弹簧系统的运动更好地匹配致动器特性，或帮助微调系统的锁闩和释放特性，或根据推进距离调整致动器的机械优点，和/或使致动器扭矩更好地匹配期望的速度特性。例如，不允许致动器达到完整的180度旋转的缩短的狭槽可以使系统朝着解锁构型偏置(例如，其中，叶片能够通过弹簧系统移动)。可选择地或附加地，狭槽形状的小棘爪可以使系统朝着锁定结构偏置(例如，其中，叶片不能通过弹簧系统移动)。弯曲的或以其它方式不完全竖直的狭槽表面可以用于适应非恒定速度的旋转运动。在一些变型中，由于旋转致动器将需要加速和减速以能够在极端处锁定，因此这对于帮助促进将叶片锁闩在关闭位置或打开位置是有用的。在一些变型中，由于锁闩可能不需要完整的360度旋转，旋转致动器可以是旋转螺线管。在一些变型中，通过将运动范围减小到略小于完整的180度，致动器可以偏向释放(由此需要小的保持扭矩来锁定就位)。

可以布置在辐射源的射束路径中的多叶式准直器的准直器叶片驱动机构的一种变型可以包括弹簧系统(例如弹簧谐振器，包括但不限于任何上述弹簧谐振器)以及致动器系统，该致动器系统包括选择性地将叶片保持在打开位置或关闭位置的苏格兰轭。致动器系统可以包括具有狭槽的叶片轴、马达、布置在狭槽中的滚轮以及曲柄，该曲柄联接马达和滚轮，使得马达的动作导致滚轮与狭槽一起旋转。弹簧系统可以具有沿叶片轴布置的一个或多个弹簧，从而可以沿着叶片轴的轴线提供纵向力，以使叶片在第一位置和第二位置之间移动。第一位置可以是打开位置(或关闭位置)，第二位置可以是关闭位置(或打开位置)。弹簧系统可以提供动力，以使叶片在第一位置和第二位置之间平移，致动器系统可以选择性地将叶片保持在第一位置和第二位置。可选地，致动器系统还可以向弹簧系统增加能量，以补偿由摩擦力引起的能量损失和/或向弹簧系统提供足够的能量，以将弹簧运动从非移动状态加速到期望的目标速度，从而提供足够的动能以使叶片在第一位置和第二位置之间转变。例如，致动器系统可以通过压缩弹簧并同时将叶片保持在第一位置或第二位置以向弹簧系统增加势能。势能可以转化成动能，该动能足以使叶片从一个位置转变到另一位置。弹簧力或致动器力是否支配叶片的运动可以取决于滚轮在狭槽中的位置以及狭槽的几何形状(例如曲率半径、弯曲或直线区域的长度和位置等)，如下面示例中所述。

图11A-11F示出了包括弹簧系统和致动器系统的准直器叶片驱动机构1100的一个示例，该致动器系统包括开槽链接机构或苏格兰轭机构。准直器叶片1102(由矩形块表示)的位置和运动可以由弹簧系统和致动器系统驱动，该弹簧系统包括沿着叶片轴1104定位的第一弹簧1106a和第二弹簧1106b，该致动器系统包括开槽链接机构(例如苏格兰轭1111)和马达1108。由弹簧系统和致动器系统施加的平移力(即，使轴如图11A中的箭头1101所示纵向移动)之和可以使叶片1102在第一位置1150和第二位置1160之间移动，并且如可能期望的那样将叶片保持在那些位置中的任一个处。在第一位置1150(在图11A中示出)，叶片1102可以基本上或完全地阻挡由边界1151、1161表示的辐射路径，在第二位置1160(在图11E中示出)，叶片1102可以不阻挡辐射路径。图11C示出了在叶片1102从第一位置1150(叶片关闭构型)向第二位置1160(叶片打开构型)移动时的中间构型。苏格兰轭1111可以附装到叶片轴1104，并且可以包括狭槽1110、布置在狭槽1110中的滚轮1112和马达1108，该狭槽1110位于固定地附装到叶片轴1104的板上，该马达1108使滚轮可以在狭槽1110中旋转平移。根据滚轮1112在狭槽1110中的位置，弹簧系统力可以导致叶片1102在第一位置和第二位置之间平移，或致动器系统可以抵抗弹簧力并根据可能希望的那样，将叶片保持在第一位置1150或第二位置1160。如图11A所示，叶片轴1104可以由两个轴安装块1120a、1120b可滑动地保持。轴安装块1120a，1120b可以各自具有穿过其中的内腔，并且块可固定地安装在基部1121上，使得安装块的内腔对齐，并且叶片轴1104可以延伸穿过内腔。第一和第二弹簧1106a、1106b可以分别在轴安装块1120a、1120b以及第一和第二弹簧块1222a、1122b之间安装在叶片轴1104上。第一和第二弹簧块1122a、1122b可以固定地附装到叶片轴1104。在该变型中，当弹簧1106a、1106b在压缩下使用时，弹簧的端部可以不附装到轴安装块或弹簧块。在一些变型中，弹簧的一端可以附装到弹簧块(或轴安装块)，弹簧的另一端可以没有附装。在其它变型中，弹簧可以在张紧下使用，弹簧1106a、1106b的两端可以附装到弹簧块和轴安装块。例如，第一弹簧1106a的一端可以附装到第一弹簧块1122a，第一弹簧1106a的相对端可以附装到第一安装块1120a。第二弹簧1106b可以类似地附装到叶片轴。尽管弹簧块1122a、1122b被表示成外切叶片轴的环，应当理解，弹簧块可以具有可以至少部分地外切或不外切叶片轴的任何其它形状。例如，弹簧块可以是弹簧可以附装到的轴上的突起，和/或弹簧可以在没有任何附加的安装结构的情况下熔焊、钎焊和/或粘附到叶片轴。弹簧1106a、1106b被表示成外切叶片轴1104的螺旋形弹簧，但是应当理解，在可以包括的其它类型的弹簧中，例如扭转杆、扭簧、压缩弹簧等，可以外切或不外切叶片轴。

图11B、图11D和图11F分别是叶片1102保持在关闭构型(即，在第一位置1150)、从关闭构型转变到打开构型和保持在打开构型(即，在第二位置1160)时，苏格兰轭机构的位置的特写图。致动器系统的马达1108通过马达轴1124和曲柄1126联接到滚轮1112，使得曲柄的旋转使滚轮1112在狭槽1110中旋转。图12A是滚轮1112、曲柄1126和马达轴1124的最远端之间的联接的透视部件图，图12B是图12的滚轮、曲柄和马达轴的局部分解图，图12C是图12A的滚轮、曲柄和马达轴之间的联接的剖视图。在图11A-11F所示的变型中，马达1108使曲柄1126沿着顺时针方向旋转，以使叶片从关闭构型转变到打开构型。狭槽1110可以具有一个或多个弯曲区域，以根据需要允许叶片在第一位置和第二位置之间移动和转变，以及将叶片保持在这些位置中的任一位置。例如，狭槽1110可以具有第一止动区域1128和第二止动区域1130。当滚轮1112位于这些区域中的任一区域时，通过靠在狭槽中的止动区域1129、1130的滚轮对抗来自于弹簧系统的沿着横向(由箭头1101表示)的弹簧力。这可以防止弹簧力使叶片轴横向移动，由此将叶片保持在第一位置或第二位置，这可以从系统去除动能。也就是说，当滚轮1112位于第一止动区域1128处时，第一弹簧1106a可以压缩和/或第二弹簧1106b可以伸长，使得向弹簧系统增加势能，该势能至少等于(优选地可以大于)在弹簧和叶片轴运动期间损失(例如由于摩擦等)的弹簧力。类似地，当滚轮1112位于第二止动区域1130处时，第二弹簧1106b可以压缩和/或第一弹簧1106a可以伸长，使得向弹簧系统增加势能，该势能至少等于(可选地可以大于)在弹簧和叶片轴运动期间损失的弹簧力。可以选择第一止动区域1128和第二止动区域1130的曲率半径和/或角范围，使得滚轮1112可以横跨该区域中的弯曲区域，为弹簧系统提供足够的反作用力，以将叶片保持在第一位置或第二位置。

图13A和13B示出了可以用于开槽链接或苏格兰轭机构的狭槽形状的一种变型。图13A示出了开槽板1300，该开槽板1300可以附装到叶片轴，滚轮可以作为苏格兰轭机构的一部分在该开槽板1300中平移(例如，如上文在图11A-11F中所示和所述)。开槽板1300可以具有狭槽1302，狭槽1302存在具有不同的曲率半径的一条或多条曲线。例如，狭槽1302的一侧可以存在具有四种不同的曲率半径的多个弯曲区段。在图13A-B所示的变型中，狭槽可以沿着竖直的对称轴线1303双侧对称，在对称轴线的两侧具有相同的弯曲区段。第一区段1304a可以具有约5mm(例如，5.05mm)的曲率半径，与第一区段邻接的第二区段1304b可以具有约15mm(例如，约15.3mm)的曲率半径，与第二区段邻接的第三区段1304c可以具有约6mm(例如，约6.5mm)的曲率半径，与第三区段邻接的第四区段1304d可以具有约5mm(例如约5.05mm)的曲率半径。在该变型中，当滚轮位于第一和第二区段时，叶片的运动受弹簧系统施加的力支配，叶片可以在关闭构型和打开构型(例如，第一位置和第二位置)之间平移。当滚轮位于第三和第四区段时，叶片保持固定在关闭构型或打开构型。当滚轮沿着逆时针方向在狭槽中平移并且在对称轴线1303的另一侧从第一区段1304a向第五区段1305a移动时，与滚轮联接的马达可以将附加的旋转能量引入滚轮，以补偿由摩擦产生的能量损失(例如机械能损失)。狭槽可以包括分别与第二区段1304b、第三区段1304c和第四区段1304d类似(例如，镜像对称)的第六区段1305b、第七区段1305c和第八区段1305d。可以选择第一区段1304a的曲率和第五区段1305a的曲率使得滚轮可以在狭槽的两侧之间平滑地平移，和/或可以降低滚轮由于在第一和第五区段之间平移而与狭槽的边缘失去接触的可能性。在一些变型中，第一区段的曲率和第五区段的曲率使得它们有助于滚轮从狭槽的一侧向另一侧运动，使得即使滚轮与狭槽的边缘失去接触，滚轮在其与狭槽不接触时行进的距离与滚轮行进的总距离相比相对较短。图13B是狭槽1310(该狭槽1310可以与狭槽1302相同或相似)的各曲线的描述，其中，各曲线可以对应于不同的操作模式。狭槽1310可以关于竖直的对称轴线双侧对称，狭槽的一侧可以具有第一弯曲区域1312a、与第一弯曲区域连续的第二弯曲区域1312b和与第二弯曲区域邻接的第三弯曲区域1312c。在狭槽1310的相对侧可以具有相似的对应的曲线：对应于第一弯曲区域1312a的第四弯曲区域1314a、对应于第二弯曲区域1312b的第五弯曲区域1314b和对应于第三弯曲区域1312c的第六弯曲区域1314c。下面对第一、第二和第三弯曲区域的描述可以应用于第四、第五和第六弯曲区域。尽管在该示例中，狭槽的各侧具有三个弯曲区域，但是应该理解，根据需要，可以具有任何数量的弯曲区域。各弯曲区域可以存在具有不同的曲率半径的曲线，或可以存在具有一种曲率半径的曲线。在可能存在具有多种曲率半径的多条曲线的变型中，从一个曲线到下一曲线的过渡可以是连续且平滑的，使曲率不存在突然的、不连续的或急剧的变化。在一些变型中，可以确定这些区域的曲率的形状，使得滚轮与狭槽的边缘保持平滑接触。在滚轮可能从狭槽的边缘抬起(例如，移动远离狭槽的边缘)的变型中，可以确定曲率的形状，以在滚轮重新与狭槽的边缘接触时促进平滑的过渡。有助于平滑过渡滚轮的曲线可以帮助限制滚轮与狭槽边缘接触时的声音强度。特别地，当滚轮在狭槽1310的顶部部分处在第一弯曲区域1312a和第四弯曲区域1314a之间平移时，滚轮可能最容易从狭槽边缘抬起。狭槽的顶部部分可以包括第一和第四弯曲区域的至少一部分，该部分可以在顶点处彼此连接。顶部部分可以具有一曲率，当滚轮在狭槽的该区域移动时，无论滚轮与狭槽边缘保持恒定接触或从狭槽边缘抬起，该曲率都有助于滚轮在第一弯曲区域1312a和第四弯曲区域1314a之间平滑移动。在一些变型中，当滚轮在顶部部分中移动时，滚轮所附装到的马达可以将能量增加回系统中，以补偿各种能量损失(例如，诸如摩擦的机械损失)。例如，该系统配置成在滚轮移动经过顶点时向滚轮引入附加的旋转能量。当苏格兰轭或开槽链接机构的滚轮位于顶部部分中时，叶片可以从一种构型转变到另一构型(从打开到关闭或从关闭到打开)，并且可以以这样的速度移动，使得该构型的变化在小于约10ms(例如，小于约6ms或小于约4ms)内发生。弹簧系统可以在这种操作模式下提供足够的动力。致动器系统可以可选地提供附加的动力，通过弹簧力在构造上增加该动力。在一些变型中，运动速度可以在第一区域1312a和第四区域1314a之间的接合点处(例如，在顶点处)达到峰值，尽管在其它变型中，当滚轮在顶部部分中运动时，运动速度可以基本上相同。当滚轮移动到第二弯曲区域1312b时，致动器系统可以提供与弹簧力相反的力，该力足以将叶片保持在打开构型(如果狭槽1310与图11A-11F所示的系统一起使用)或关闭构型(如果狭槽1310在具有与图11A-11F所示的系统相反取向的系统中使用)。在第二弯曲区域1312b中旋转平移滚轮可能不导致叶片和/或叶片轴的相应的横向运动。这可以提供一个余量，在该余量内，致动器系统的马达可以加速到期望的转速，而叶片很少或没有横向运动。如果滚轮移动到第三弯曲区域1312c，则致动器系统可以进一步压缩弹簧系统的第一弹簧和/或伸长弹簧系统的第二弹簧，将致动器系统中的动能转化成弹簧系统中的势能，由此保证叶片保持在打开或关闭构型。在一些变型中，当滚轮在该第三弯曲区域1312c中停止时，叶片的后缘可以位于远离辐射束路径的边界处(在叶片保持在打开构型的情况下)或叶片的后缘可以位于更靠近辐射束路径的边界处(在叶片保持在关闭构型的情况下)。例如，箭头1320表示当如图11A-11E中那样布置的叶片从打开构型转变到关闭构型时，滚轮在狭槽中的运动，箭头1322表示当叶片从关闭构型转变到打开构型时，同一滚轮的运动。

在开槽链接或苏格兰轭机构中可以使用其它的狭槽形状和几何形状。图14A示出了具有顶部部分1402和底部部分1404的的狭槽1400，该顶部部分1402具有两个彼此平行的直形区段，该直形区段与具有恒定的曲率半径的曲线连接，该底部部分1404具有部分椭圆形状，该部分椭圆形状包括具有不同的曲率半径的弧。在狭槽1400中，底部部分1404可以比顶部部分1402更宽。加宽的曲率半径可变的区域1404可以提供一稳定区域1405(例如，狭槽的部分，其中，苏格兰轭机构提供足够的与弹簧力相反的力，以将叶片保持在打开或关闭构型)，其具有可以从约5度到约20度的角范围δ。δ的值可以至少部分地由驱动滚轮1406的马达可将滚轮定位在槽中的期望位置的精度来确定。也就是说，扫掠角δ可以为驱动滚轮的马达提供公差余量。滚轮的路径由虚线1408表示，并且可以通过使曲柄(这里未示出，但是类似于图12A-12C的图示)沿着虚线1410旋转的马达得到。稳定区域1405中的路径1410可以是可匹配或接近曲柄的半径r的弧。在一些变型中，稳定区域可以在水平轴线下方延伸(即，|θ|>90°)。稳定区域可以关于水平轴线1407对称，这可以有助于减小当滚轮在狭槽的曲率中移动时，滚轮与狭槽失去接触的趋势。

尽管狭槽形状和几何形状可以存在具有不同的曲率半径的多个曲线，但是在一些变型中，狭槽可以具有两个直形平行边缘，该边缘具有两个具有相同的曲率半径的端部曲线(所谓的直形狭槽)。直形狭槽的稳定区域可以非常短，因此不稳定，因为滚轮在稳定区域的任一方向上的轻微旋转或扰动将允许弹簧系统导致叶片平移。因此，直形狭槽的稳定区域可以被认为是“奇点”，因为对于驱动滚轮的马达，存在少量或没有公差余量，使得与“奇点”的任何偏离都允许弹簧系统使叶片平移。图14B示出了一个示例。包括直形狭槽1420的苏格兰轭或开槽链接机构可以可选地包括位于底部曲线1424中的弹簧1422。弹簧1422可以是螺旋弹簧(如图14B所示)或任何其它类型的弹簧。弹簧1422的尺寸可以确定成使得其施加到曲柄(这里未示出，但类似于图12A-12C中的图示)的正的角刚度(angular stiffness)可以抵消当弹簧系统在奇点处加载时苏格兰轭中的负的角刚度。弹簧系统的弹簧负载可以在θ＝±90°时产生角刚度。对于|θ|>90°，弹簧1422可以具有正的刚度。

图15A-15D示出了包括弹簧系统和致动器系统的准直器叶片驱动机构的另一变型，该致动器系统包括苏格兰轭或开槽链接机构。图11A-11E的变型包括具有沿着叶片的运动轴线定位的螺旋弹簧的弹簧系统，图15A-15D的变型包括具有与叶片的运动轴线正交或垂直布置的扭簧的弹簧系统。如这两个示例所举例说明的那样，弹簧系统的弹簧的类型和位置可以根据需要改变。一些叶片驱动机构可以包括弹簧系统，其中，一个或多个弹簧与叶片的行进路径共线和/或共面，而其它驱动机构可以包括一弹簧系统，其中，一个或多个弹簧与叶片的行进路径不共线或共面。具体布置、位置和/或弹簧类型可以至少部分地由放射治疗系统的可用于准直器的台架上的尺寸和空间以及准直器叶片的数量、形状和尺寸确定。现在转到图15A所示的示例，驱动机构1500可以包括框架1504，叶片1502附装到该框架1504，框架1504可枢转地附装到包括扭簧1506的弹簧系统。框架1504可以包括沿着框架的顶部边缘布置的轨道1505，该轨道1505大体上在叶片1502和弹簧系统的附装位置之间延伸。可旋转接头或枢轴1505可以将扭簧1506的旋转、扭转运动转化为框架1504的横向、纵向运动(沿着箭头1503的方向)，该运动继而用于使叶片1502在打开和关闭构型之间移动。扭簧1506定位成使其正交于框架的纵向运动(如箭头1503所示)。驱动机构1500可以包括致动器系统，该致动器系统包括苏格兰轭，其中，苏格兰轭的开槽部分1510固定地附装到框架1504，滚轮1512布置在狭槽1510中。滚轮1512可以通过曲柄1526在狭槽1510中旋转地平移，该曲柄1526经由马达轴1524联接到马达1508。在一些变型中，可以存在第一轴承和第二轴承，其沿着轴的长度定位，以支承和保持轴1524。尽管图15A-15B所示的狭槽1510的形状类似于直形狭槽的形状，应当理解，狭槽可以具有先前描述和示出的任何形状(即，可以存在可具有不同的曲率半径和角范围一个或多个弯曲区域、一个或更多的弹簧止动件等)。图15C示出了用于多叶式准直器中的多个叶片的多个图15A-15B的叶片驱动机构的布置。图15C示出了32个叶片及其相应的32个驱动机构的布置。驱动机构可以交错、错开等，以在准直器中得到期望的叶片到叶片的间距。驱动机构和叶片可以以特定的顺序装配，以实现所描述的布置。下面描述和在图15C-15H中示出为准直器装配八个驱动机构单元(其中，各单元类似于图15A-15B示出的驱动机构1500)的装配方法的说明性示例。该方法可以用于装配图15C中示意性示出的八个驱动机构单元(各单元包括叶片)1541、1542、1543、1544、1545、1546、1547、1548。为了装配具有期望数量的叶片的准直器(例如，对于16叶准直器、32叶准直器、64叶准直器等)，可以根据需要多次重复该方法。准直器可以包括顶板1530、中间板1532和底板1534。每个八叶片驱动机构的各个部件可以由这些板中的一个或多个支承和保持，如图15D所示。对于图15F描述和示出的装配方法，各叶片驱动机构或单元包括底盘组件、苏格兰轭组件、致动器轴组件。例如，底盘组件可以包括框架1504、叶片1502和导轨1505，苏格兰轭组件可以包括滚轮1512和曲柄1526，致动器轴组件可以包括致动器轴1524以及第一和第二轴承。致动器轴组件可以联接到马达1508。图15E-15G示出了用于装配八叶片驱动单元的装配方法1550的一种变型。布置叶片驱动单元和移动各驱动单元的各个组件以形成空间来容纳相邻的驱动单元可以帮助将各单元紧密地包装到其相邻的单元中，从而可以减小准直器的总占地面积，并且叶片可以彼此紧密地铺设在辐射束路径中。图15H示出了64叶准直器的32个叶片及其各自相应的驱动机构。可以通过重复四次图15E-15G示出的方法来装配32个叶片及其相应的驱动机构。

尽管上述基于弹簧的叶片驱动机构配置成仅当希望在打开和关闭位置之间转变时移动叶片，但是在其它基于弹簧的驱动机构中，弹簧可以连续地使弹簧在打开和关闭位置之间移动。叶片处于打开位置或关闭位置时的时间可以与脉冲辐射源同步。例如，为了阻止来自于以选定频率产生脉冲的辐射源的辐射的传输，弹簧可以振荡，使得当辐射源产生辐射束脉冲时，叶片处于关闭位置。为了允许辐射传输，弹簧的振荡可以关于其先前的振荡状态相移，使得当辐射源产生辐射束脉冲时，叶片处于打开位置。图9A和9B示出了由连续振荡或谐振的基于弹簧的驱动机构驱动的叶片的位置随着时间变化的图表。时间点900、902、904表示辐射源发出辐射束脉冲的时间点。图9A示出了由弹簧驱动的叶片的位置，该弹簧与辐射源的脉冲同相振荡，使得当发射辐射束时，叶片处于关闭或辐射阻挡位置。振荡使得当叶片运动到打开位置时，辐射源不发射任何辐射，因此，即使叶片不处于关闭位置，辐射束也不会传输到组织。图9B示出了由弹簧驱动的叶片的位置，该弹簧与辐射源的脉冲异相振荡，使得当发射辐射束时，叶片处于打开或辐射传输位置。图9B示出的叶片的振荡与图9A示出的振荡的相位差180度。

如果希望叶片在辐射脉冲期间保持关闭，或在辐射脉冲期间保持打开，弹簧可以根据图9A或9B的轨迹振荡。为了在辐射脉冲期间使叶片从关闭转变到打开(或相反)，振荡的时间需要偏移。可以通过临时增大或减小弹簧振荡的频率来实现弹簧振荡从与辐射脉冲同相相移到与辐射脉冲异相(或相反)。在一些变型中，联接到弹簧和/或叶片的致动器可以向弹簧和/或叶片施加力，以改变弹簧和/或叶片的运动。图9C和9D示出了两种方式，其中，弹簧振荡的相位可以偏移，使得叶片从在辐射脉冲期间(例如，在时间点906、908期间)处于关闭或辐射阻挡位置转变到在辐射脉冲期间(例如，在时间点910、912期间)处于打开或辐射传输位置。在图9C中，通过临时增大振荡频率，振荡从与辐射脉冲同相偏移到与辐射脉冲异相180°。当叶片向打开位置移动时，它被“反冲(kick)”回到关闭位置。在图9D中，通过临时减小振荡频率，振荡从与辐射脉冲同相偏移到与辐射脉冲异相180度。当叶片向打开位置移动时，叶片减速，从而在时间点910处到达打开位置。

图9E和9F示出了包括一个或多个用于如上所述地偏移振荡相位的致动器的、连续振荡的、基于弹簧的叶片驱动机构的一种变型。叶片组件可以包括叶片920和支承件922。叶片驱动机构可以包括第一弹簧924，该第一弹簧924可以是使叶片组件在打开和关闭位置之间移动的原动力。第一弹簧924可以根据图9A-9B所示的位置-时间图连续地振荡。诸如音圈驱动器的致动器926可以联接到叶片组件，以推动和/或拉动叶片组件，以补偿由于摩擦而损失的任何弹簧能量，以及使叶片开始从静止状态移动(例如，当准直器在启动时被通电，或当系统在检测到运动错误之后已经被复位时)。音圈致动器926可以附装到叶片支承件922。基于弹簧的驱动机构还可以包括第二弹簧928，该第二弹簧928可以具有脱离构型和接合构型。第二弹簧928的构型可以由螺线管930控制。图9E示出了处于脱离构型的第二弹簧928，其中，第二弹簧不在叶片组件的行进路径中，并且不影响叶片组件通过第一弹簧924的运动。当第二弹簧928处于脱离构型时，根据图9A或图9B的位置-时间图，叶片组件可以根据第一弹簧924的运动振荡。当希望使第一弹簧924的振荡相位偏移时，螺线管930可以被激活，以将第二弹簧928转变成接合构型，如图9F所示。在接合构型中，第二弹簧928可以影响叶片组件的运动，以使振荡的相位偏移。在一些变型中，第二弹簧928可以临时增大振荡的频率，类似于图9C所示的效果。可选择地或附加地，第二弹簧928可以配置成向第一弹簧924的振荡提供附加的力，以临时增大频率。在一些变型中，第二弹簧928可被移除，以临时减小频率。

图9G示出基于弹簧的叶片驱动机构的另一变型的位置-时间图。可以调节驱动叶片或叶片组件在打开和关闭构型之间运动的弹簧的振荡，使得叶片“越过”打开位置和关闭位置，并且叶片“越过”打开或关闭位置的持续时间与辐射脉冲宽度(辐射脉冲间隔944)一致。也就是说，叶片可以移动经过辐射被传输或阻挡的标称位置，并且叶片运动经过标称点的持续时间至少是辐射脉冲宽度的持续时间。这可以帮助减少将弹簧锁定在打开或关闭位置的需要。例如，如果对于两个连续的辐射脉冲，希望叶片在打开位置和关闭位置之间转变(例如，叶片沿着942轨迹)，则叶片不锁定在打开位置，因为叶片越过打开位置所花费的时间超过了辐射脉冲的持续时间。由此对于下一辐射脉冲，允许叶片振荡到关闭位置。然而，如果对于两个连续的辐射脉冲，希望叶片保持在打开位置(例如，叶片沿着940轨迹)，可以通过锁闩固定叶片的位置。锁闩具有辐射脉冲间隔944的整个持续时间，以接合叶片来将其保持在打开位置，和准备释放叶片。在该变型中，锁闩具有约10ms来接合和释放叶片。这与锁闩必须接合和释放叶片的时间间隔短得多(例如，2ms或更少)的其它变型形成对比。可以通过改变弹簧的弹簧常数来调节“越过”的持续时间。例如，可以使用非线性弹簧来得到期望的定时参数。尽管上面的示例描述了将叶片锁定在打开位置，但是应该理解，类似的原理适用于将叶片锁定在关闭位置。

可以调整发射辐射束与打开和关闭双态准直器的各叶片之间的时间，以获得期望的小射束图案。在一些变型中，小射束的图案可以形成连续的二维形状，该形状可以近似于感兴趣的区域(例如肿瘤)的形状和大小。控制准直器的一种方法可以包括使准直器叶片打开的时间错开，使得当发射辐射束时，一些叶片打开，另一些叶片关闭，还有一些叶片在打开和关闭状态之间转变。在打开状态和关闭状态之间转变的叶片(即，在射束路径中的部分叶片)的后缘可以接近期望的射束形状的边缘。发射辐射束与使具体叶片在射束发射期间就位之间的相对时间可以至少部分地取决于叶片在打开状态和关闭状态之间转变所花费的时间，以及所有小射束之和的期望形状。图20A示出了双态准直器叶片A-F、1-4的示例，该叶片处于在打开状态和关闭状态之间转变的多个状态，以形成小射束的图案。在图20B的时序图中示出了叶片A-F、1-4相对于射束发射时间t_f的打开时间，以得到图20A中所示的叶片位置。对于该示例，假设全部叶片都在关闭状态开始，小射束的最大宽度是5个单位，叶片从关闭状态转变到打开状态花费5ms。一些小射束可以形成连续的形状，而其它小射束可以不是连续形状的一部分，但是可以用于照射邻近的肿瘤区域，而不照射(或减少照射)邻近的肿瘤区域之间的组织。可以通过改变相邻的准直器叶片的打开时间来形成连续的形状2000。根据其开口和发射时间t_f之间的相对时间，各小射束2002、2004、2006可以具有不同的射束宽度。在图20A的图案中，叶片1-4在发射时间t_f完全打开(即，各叶片的后缘空出了整个射束宽度)，并且叶片1-4开始打开的时间是t₀。其余叶片A-F处于其从关闭位置转变到打开位置时的多个中间位置，因此，各叶片在从t₀的不同延迟时刻打开。例如，叶片D在发射时间t_f时几乎完全打开，并且可以在叶片E之前开始打开。与叶片A相关联的小射束的宽度小于与叶片B相关联的小射束的宽度，因此，叶片A的打开比射束B的打开相对于t₀更迟。可以在预治疗阶段期间，并且可以基于经由一种或多种成像模式(包括但不限于CT、MRI、PET等)得到的肿瘤图像来确定期望的射束轮廓。计算机实现的方法可以基于叶片在打开和关闭位置之间的转变时间以及叶片是从打开位置还是从关闭位置开始，计算准直器叶片打开的相对时间，以在发射射束时得到期望的辐射轮廓。应该理解，该方法可以与本文描述的任一种双态准直器叶片驱动机构一起使用。尽管图20A和20B示出的示例假设全部叶片在t₀时处于关闭位置，但是在其它示例中，叶片可以全部处于打开位置，或一些叶片可以打开而其它叶片可以关闭。

尽管一些基于弹簧的叶片驱动机构可以使用线性弹簧(即，具有恒定的弹簧常数的弹簧)，其它基于弹簧的叶片驱动机构可以使用非线性弹簧(即，具有可变的弹簧常数的弹簧)。当使用一个或多个非线性弹簧时，与线性弹簧谐振器系统相关的正弦“位置-时间”轨迹(也称为“形状”)可以改变。例如，“硬化的”弹簧可能导致系统在极端附近花费更少的时间，软化的弹簧可能增加在极端附近花费的时间。弹簧行为可能不对称。在一些变型中，可以选择用于基于弹簧的叶片驱动机构的弹簧，使得叶片可以在关闭位置具有更短的停留时间，在打开位置具有更长的停留时间。如上文关于基于凸轮的叶片驱动机构所述，基于弹簧的叶片驱动机构可以包括用于关闭位置的单个硬锁闩。用于将能量恢复到弹簧系统的致动器可以可选地用于调整运动的形状。当致动器沿着与弹簧相同的方向施加力时，其可以用于“硬化”弹簧，替代地，当致动器力沿着相反方向时，总体行为将是“软化”弹簧的行为。

可以在放射治疗系统(例如，发射引导式放射治疗系统)的高带宽多叶式准直器中使用的叶片驱动机构的另一变型可以包括流体动力机构，例如气动缸或马达，或液压缸或马达。准直器叶片可以耦合到流体动力机构的活塞的运动。在一些变型中，流体动力致动机构可以包括筒体、可以在筒体中移动的活塞、流体源以及介于流体源和筒体之间的一个或多个流体导管。活塞可以联接到准直器叶片，使得活塞运动引起叶片的线性运动。叶片的行进路径可以基本上与筒体的纵轴线对准和/或共线和/或平行。一个或多个流体导管可以包括一个或多个阀门，以调节和控制流体流入筒体中。可以独立地操作和控制一个或多个阀门，使得各阀门可以与其它阀门分别地打开或关闭。控制器可以配置成协调各阀门关于彼此打开和关闭的时间，以在先前指定的时间范围内得到期望的叶片运动。可选择地，可以通过单个阀门控制流体流入筒体中。尽管本文描述的示例可以涉及气动缸或马达，应该理解，类似的操作原理也可以应用于液压缸或马达。

在图10A-10G示出了包括气动机构的致动器系统的一种变型，该气动机构可以包括在用于放射治疗系统的准直器中。气动叶片致动机构1000可以包括筒体1002、可以沿着筒体的长度移动的活塞1004、经由阀门导管1016流体连接到筒体并位于筒体的远端部分的第一阀门1006、经由阀门导管1018流体连接到筒体并位于筒体的近端部分的第二阀门1008、流体源1014以及将流体源1014连接至第一和第二阀门中的每个的流体导管1012a、b。叶片1010可以连接到活塞杆1005，使得活塞在筒体1002中的运动使叶片在打开和关闭位置之间移动。在该变型中，叶片行进路径基本上与筒体的纵轴线对齐。近端阀门导管1018连接到筒体的位置可以使得无论活塞1004的位置如何，其都位于活塞密封件1003的近端，并且连接到筒体的远端阀门导管1016的位置可以使得无论活塞1004的位置如何，其都位于活塞密封件1003的远端。第一和第二阀门1006、1008中的每个都可以包括两个源端口和一个输出端口。输出端口1020a、b可以分别连接到阀门导管1016、1018。第一源端口1022a、b可以经由流体导管1012a、b流体连接到加压流体源(例如，以120psi加压的空气)。第二源端口1024a、b可以连接到大气压下的空气(即，排气)。在一些变型中，第二源端口可以是排气孔。第一和第二阀门1006、1008中的每个的源端口1022a、b和1024a、b可以分别打开或关闭，以将输出端口1020a、b连接到加压空气或大气。可以控制各阀门，使得该阀门的第一和第二源端口不同时打开；第一源端口打开或第二源端口打开，但不是两者。出于下文描述的目的，当输出端口连接到加压(例如高压)空气源时，阀门将被描述成“打开”，当输出端口连接到大气压下的空气(例如排气)时，阀门将被描述成“关闭”。在一些变型中，在活塞密封件1003的一侧(例如，近端或远端)提供加压空气之前，可以向活塞密封件1003的另一侧提供大气空气。这可以帮助增大加压空气能够使活塞从筒体的一侧移动到另一侧的速度。以这种方式排出空气可以帮助减少叶片在关闭和打开位置之间转变所花费的时间。

图10B-10F示意性地示出了当气动致动机构使叶片从关闭位置转变到打开位置和返回到关闭位置时的事件序列。图10G示出了关于叶片的位置激活(即，打开和/或关闭)第一和第二阀门的时序图，其中，叶片从时间点1030之前的关闭位置转变到时间点1036时的打开位置，并在时间点1042时返回关闭位置。尽管时间点1030和1036之间的时间间隔是10ms，但是应该理解，该间隔可以是任何时间长度。类似地，尽管叶片处于打开位置的时间(即，时间点1036和1040之间的间隔)或处于关闭位置的时间(即，时间点1042和1046之间的间隔)被示出为6ms，但是应该理解，叶片打开或关闭的持续时间可以是任何希望的时间长度。更一般地，图10的时序图所示的不同时间间隔可以根据叶片转变的期望速度和叶片需要处于打开或关闭位置的时间而变化。

图10B示出了处于关闭位置的叶片1010。在该位置，第一阀门1006可以连接到大气压下的空气(即，排气)，第二阀门1008可以连接到高压空气源1014(即，第一阀门的第二源端口1024a打开，第二阀门的第一源端口1022b打开)。在该示例中，为了使叶片在时间点1036处从关闭位置移动到打开位置，第一和第二阀门开始在时间点1030(在这种情况下，该时间点1030比叶片处于打开位置的时间早10ms)开始转变。在时间点1030，第二阀门1008关闭，在时间点1032，第一阀门1006打开。在时间点1030和1032之间的时间间隔I1期间，气动致动机构处于图10C示出的预打开状态。间隔I1的持续时间可以是约2ms。在第一阀门1006打开之后，已经从高压源1014转移到筒体1002的空气可以在时间点1034开始移动活塞，以将叶片推向打开位置。叶片可以在时间点1036移动到打开位置，间隔I2是叶片从关闭位置转变到打开位置所花费的时间(在该示例中是4ms)。图10D示出了气动致动机构在时间点1036(当叶片处于打开位置时)的构型。

如果希望在下一阶段使叶片1010移回到关闭位置(即，在下一发射位置，需要该叶片关闭)，则可以在时间点1036关闭第一阀门1006。在时间点1038，第二阀门1008可以打开。在时间点1036和1038之间的时间间隔I3期间，气动致动机构处于图10E示出的预关闭状态。间隔I3的持续时间可以是约2ms。在第二阀门1008打开一段时间之后，已经从高压源1014转移到筒体1002的空气可以使活塞(以及由此使叶片)开始在时间点1040向着关闭位置移动。叶片可以在时间点1042移动到关闭位置，间隔I4是叶片从关闭位置转变到打开位置所花费的时间(在该示例中是4ms)。叶片从关闭位置转变到打开位置所花费的时间(即间隔I2)可以与叶片从打开位置转变到关闭位置所花费的时间(即间隔I4)相同或不同。

如果希望在下一阶段使叶片1010移动到打开位置(即，在下一发射位置，需要该叶片打开)，则可以重复从时间点1030开始的步骤。也就是说，在时间点1042，第二阀门1008可以关闭，然后第一阀门1006在时间点1044打开。可以根据控制器对阀门的指令重复这些步骤，以使叶片1010在打开和关闭位置之间移动。

可选择地或附加地，流体动力系统的一些变型可以包括位于筒体中的叶片行进路径的两个极端处(例如，在打开位置和关闭位置)的一个或多个缓冲器。当活塞移动到任一行进路径时，其可以接触缓冲器。这可以促使叶片在其到达行进路径末端时的运动较慢/逐渐地减速。这可以帮助延长活塞和筒体机构的寿命，因为在没有适当的阻尼的情况下，过大的力和高的重复性可能损坏活塞和/或筒体。在一些变型中，缓冲器可以位于筒体外部，而在其它变型中，缓冲器可以位于筒体内部。图16H示出了包括一个或多个缓冲器的流体动力系统的一个变型。如图所示，用于叶片1691的驱动机构1690可以包括气动致动器系统，该气动致动器系统具有筒体1696、具有可以在筒体1696中纵向移动的密封件1694的活塞1692以及邻近筒体的第一端壁定位的第一缓冲器或阻尼器1698和邻近筒体的第二端壁(例如，该第二端壁与第一端壁相对)定位的第二缓冲器或阻尼器1699。气动系统还可以包括布置在活塞1692的轴1697一侧(或一端)上的第一衬垫或盘片1693和布置在活塞轴的另一侧(或另一端)上的第二衬垫或盘片1695(例如，邻近叶片1691)。第一和第二衬垫或盘片可以固定地附装到活塞轴1697，在一些变型中，可以是从轴1697延伸出的突起或弯曲部。随着活塞1692关于筒体1696平移，当叶片处于关闭位置时，第一盘片1693可以接触第一阻尼器1698，当叶片处于打开位置时，第二盘片1695可以接触第二阻尼器1699。在阻尼器位于与两个端壁相邻的筒体中的变型中，当叶片运动到关闭位置或打开位置时，活塞密封件可以接触阻尼器。可以选择一个或多个阻尼器的硬度、厚度和材料，以吸收足够的能量，使得叶片能够在不过阻尼的情况下相对平缓或温和地停止，并且不应该如此坚固或厚或不柔顺，以至于叶片从阻尼器反弹开(即，阻尼不足)。也就是说，可以选择阻尼器的材料特性和几何形状，使得来自于叶片冲击的力被严重地减缓。在一些变型中，阻尼器可以包括两个由两种不同材料制成的层。阻尼器的第一叶片接触层可以是比第二层更硬的材料(例如具有更高的硬度)。这可以帮助将叶片的冲击力散布在阻尼器的较大的面积上，使得在局部冲击点处的能量在吸收时被分散。第一叶片接触层也可以是比第二层的材料更坚韧的材料，使其能够承受与叶片重复接触的磨损和撕裂。在一些示例中，阻尼器的第一叶片接触层可以由具有约90的邵氏A硬度的材料制成，第二层可以由具有约70的邵氏00硬度的材料制成。在一些变型中，阻尼器的总厚度可以是约0.5英寸至约2英寸，例如约0.68英寸、约0.75英寸等。第一叶片接触层的厚度可以是从约0.04英寸至约1英寸，例如，约0.0625英寸、约0.075英寸等。第二层的厚度可以是从约0.4英寸至约1英寸，例如约0.625英寸、约0.5英寸、0.75英寸等。

筒体和相应的活塞的几何形状可以使得气动致动机构以空间有效的方式紧凑地布置。例如，筒体和活塞的横截面形状可以是非圆形。横截面形状可以是具有与其长度相比较窄的宽度的任何形状，例如可以是如图10H-10I所示的矩形或椭圆形。这种窄的几何形状可以有助于流体动力致动机构的空间有效的包装。流体源可以是流体压缩机。流体源可以位于放射治疗系统的台架上，或可以位于台架外。

图16A-16F示出了可以包括在放射治疗系统中的包括弹簧系统和气动致动器系统的准直器叶片驱动机构的一种变型。驱动机构1600可以包括气动致动器系统和弹簧系统，该气动致动器系统包括筒体1602和活塞1608，该筒体1602具有纵向内腔1603、第一侧开口1604、第二侧开口1606，该活塞1608具有活塞密封件1610，该活塞密封件1610可以在第一和第二侧开口之间在筒体中移动，该弹簧系统包括布置在活塞密封件1610的第一侧的第一弹簧1612和布置在活塞的第二侧的第二弹簧1614。准直器叶片1616可以经由叶片轴1618附装到活塞1608。在一些变型中，叶片轴1618可以与活塞1608成一体，如图16B所示。弹簧系统可以位于气动系统的筒体中，或可以位于气动系统的筒体外部。例如，图16B示出了弹簧系统(第一弹簧1612和第二弹簧1614)位于筒体的纵向内腔中的一个示例。第一弹簧1612可以布置在活塞密封件和第一弹簧止动件1620之间，第二弹簧1614可以布置在活塞密封件和第二弹簧止动件1622之间，使得第一和第二弹簧位于活塞密封件的两侧。第一和第二弹簧止动件1620、1622可以各自具有内腔，活塞1608可以可滑动地布置成穿过该内腔。在其它示例中，弹簧系统可以位于气动系统的筒体外部，如图16F所示。在驱动机构1650中，第一弹簧1652在附装到活塞1657的第一弹簧安装件或盘片1660和附装到筒体的第一弹簧止动件或盘片1664之间布置在筒体1656外部。第二弹簧1654在附装到活塞1657的第二弹簧安装件或盘片1662和附装到筒体的第二弹簧止动件或盘片1666之间布置在筒体1656外部。一些变型可以没有位于筒体任一侧的弹簧止动件，但是弹簧可以布置在筒体的端壁和弹簧安装件之间。活塞1657(进而第一和第二弹簧安装件1660、1662)能够在第一和第二弹簧止动件1664、1666中滑动，使得活塞密封件在筒体内的两个开口之间移动。将弹簧放置在筒体外部可以帮助便于弹簧的修理和/或更换，使得可以在对气动致动系统(或其拆卸)影响很小或没有影响的情况下进行对弹簧系统的修理。可选择地或附加地，驱动机构1600、1630、1650可以包括如图16H所述和所示的一个或多个缓冲器或阻尼器。

驱动机构1600、1630、1650可以以相同的方式工作，例如，如上面关于图10B-10G所述的。驱动机构1600、1630、1650中的第一和第二弹簧可以在构造上增加通过注射流体提供的力，以提供累积动力，该累积动力可以使活塞密封件在筒体内以期望的速度移动，从而打开和关闭构型之间的转变可以在期望的时间间隔内发生。流入和流出筒体的流体也可调节成使得由活塞密封件一侧的流体提供的压力的大小至少等于(和/或可以超过)由弹簧系统在活塞密封件的相对侧施加的力，使得可以将叶片保持在第一位置或第二位置(即，关闭构型或打开构型)。当活塞密封件一侧的流体压力抵抗并超过由弹簧系统施加的力时，弹簧系统的弹簧可以伸长和/或压缩(例如，在活塞密封件的一侧压缩，在活塞密封件的相对侧伸长)，使得向弹簧系统增加势能。通过气动致动器系统向弹簧系统增加势能可以帮助补偿当叶片在打开和关闭构型之间移动时(例如，由于摩擦)的能量损失。图16C示出了处于关闭构型(其可以对应于图10B和10C中描述和示出的构型)的驱动机构1600和叶片1616。图16D示出了处于打开构型(其可以对应于图10D和10E中描述和示出的构型)的驱动机构1600和叶片1616。如上文关于图10C和10E示出的构型所述，在活塞密封件的一侧提供加压空气之前，可以在活塞密封件的另一侧提供大气空气。这可以帮助增加加压空气能够将活塞从筒体一侧移动到另一侧的速度。以这种方式排出空气可以帮助减少叶片在关闭和打开位置之间转变所花费的时间。在一些变型中，可以提供加压空气，以在运动结束时帮助叶片减速。例如，随着活塞移动成更靠近图10D所示的位置，第二阀门1008可以打开，以连接到加压空气源，以降低活塞1004的速度，这可以防止叶片行进超过其期望的端点，减少叶片运动平息时间和防止弹簧压缩超过其设计位置。类似地，随着活塞移动成更靠近图10F所示的位置，第一阀门1006可以打开，以连接到加压空气源，以降低活塞的速度。使用空气压力促使减速可以帮助减少活塞的磨损和撕裂，增加弹簧寿命，并减少叶片运动的平息时间。

叶片驱动机构1600中的第一和第二弹簧可以具有一长度，使得对于打开和关闭构型之间的全行程，它们都与活塞密封件接触。例如，第一弹簧的第一端可以附装到第一弹簧止动件，第二端可以不附装到活塞密封件，但是第一弹簧的长度使得第二端与活塞密封件接触。可选择地或附加地，第二端可以附装到活塞密封件。第二弹簧可以具有类似的布置。在一些变型中，一个弹簧附装到活塞密封件，而另一弹簧不附装到活塞密封件。在又一些变型中，一个或多个弹簧可以附装到活塞密封件，但是不附装到筒体任一端的弹簧止动件。在其它变型中，第一和第二弹簧中的任一个或两个可以具有缩短的长度，使得对于全行程，弹簧不保持与活塞密封件接触。例如，叶片驱动机构1630可以具有弹簧系统，该弹簧系统包括位于筒体1636中的第一弹簧1632和第二弹簧1634。第一和第二弹簧中的每个的一端可以附装到相应的弹簧止动件1638、1640。在图16E示出的变型中，第二弹簧1634的另一端可以不附装到活塞密封件1637，并且可以具有比第一侧开口1631和筒体端壁1633之间的距离更短的长度，使得当活塞密封件1637向着第一侧开口1631移动时，第二弹簧1634不接触活塞密封件1637。第一弹簧1632可以具有类似的布置，或可以附装到活塞密封件1637和/或具有至少与相对侧的筒体端壁1635和第二开口1641之间的距离相等的长度。较短的弹簧可以允许活塞密封件“飞行”跨越行程中心，同时仍被流体推动。这可以导致密封件在叶片接近打开或关闭位置时更迟地开始减速。图16E示出的布置可以导致更快地行进通过行程中部(与弹簧两端附装到活塞密封件和弹簧止动件的布置相比)，但是也可以导致行程结束时的一些“过度行进”(即，在打开构型中，叶片行进超过空出辐射束路径的最小距离，和/或在关闭构型中，叶片行进超过阻挡辐射束路径的最小距离)。

图16G示出了四个叶片驱动机构的组件，各叶片驱动机构包括如上所述的气动致动系统和弹簧系统。四个驱动机构中的每个的弹簧系统1682a、1682b、1682c、1682d可以包括气动致动机构的筒体外部的弹簧。四个叶片(未示出)中的每个可以通过四个框架1684a、1684b、1684c和1684d联接到四个驱动机构。驱动机构可以布置成使得它们以交错的方式铺设在一起，使得驱动机构在沿着框架的宽度1686的不同位置附装到其各自的框架。使驱动机构附装到框架的位置交错可以帮助减小各驱动机构之间(在垂直于绘图平面的方向上)的空间，使得准直器占据的空间可以更加紧凑。图16G示出了四个叶片和驱动机构的组件，其可以被重复和放大，以根据准直器的需要包括尽可能多的叶片。例如，准直器可以具有16个、32个、64个、128个或更多叶片，各叶片具有其自己的驱动机构。

尽管一些准直器叶片驱动机构可以包括弹簧系统和具有气动或开槽链接机构的致动器系统，但是其它驱动机构可以包括电磁致动器系统。电磁致动器系统可以包括可动构件、第一线圈组件和第二线圈组件，该第二线圈组件通过间隙与第一线圈组件隔开，叶片附装到该可动构件。可动构件可以位于间隙中，并且可以在第一和第二线圈组件之间移动。通过各线圈组件的线圈的电流产生磁场，磁场的方向和大小取决于施加的电流的大小和方向。当希望将叶片保持在打开或关闭构型时，可以通过施加通过线圈组件的线圈的电流来激活一个线圈组件(例如，第一或第二线圈组件)，以使可动构件保持靠着该线圈组件。为了将叶片保持在关闭或打开构型，可以通过施加通过线圈组件的线圈的电流来激活另一线圈组件(例如，第二或第一线圈组件)，以使可动构件保持靠着该线圈组件。一些变型可以包括一个或多个永磁体，该永磁体可以配置成将叶片保持在打开或关闭构型，而不汲取任何电力。例如，可动构件可以包括永磁体。在其它变型中，可以使用一个或多个电磁体，供应到那些电磁体以将叶片保持在打开或关闭构型的电量可以至少部分地由抵消弹簧系统产生的力所需的磁力的大小确定。电磁致动器系统可以包括可变磁阻致动器，例如线性化的可变磁阻致动器。

图17A-17E示出了可以与多叶式准直器中的弹簧系统(诸如本文所述的任一种)一起使用的电磁致动器系统的一种变型。电磁致动器系统1700可以是可变磁阻致动器，并且可以包括位于第一线圈组件1704和第二线圈组件1706之间的可动构件1702，该第二线圈组件1706通过间隙1701与第一线圈组件分开。准直器叶片1711(图17B示意性示出)可以附装到可动构件1702。可动构件1702根据可动构件上来自于第一和第二线圈组件以及弹簧系统的累积力在第一和第二线圈组件之间的间隙1701中移动，如图17E所示。可动构件1702(准直器叶片可以附装到其上)可以附装到可动安装件1720。可动安装件1720可以包括位于可动安装件的第一端的第一弹簧附装部分1722a和位于可动安装件的第二端的第二弹簧附装部分1722b。弹簧系统可以包括第一弹簧1703a和第二弹簧1703b。第一和第二弹簧可以是螺旋弹簧(如图17E所示)，或可以是如上所述的任一类型的弹簧。第一弹簧1703a的第一端可以附装到可动安装件的第一弹簧附装部分1722a，第一弹簧1703a的第二端可以附装到第一弹簧安装件1724a。第二弹簧1703b的第一端可以附装到可动安装件的第二弹簧附装部分1722b，第二弹簧1703b的第二端可以附装到第二弹簧安装件1724b。第一和第二弹簧安装件1724a、b可以固定地附装到基部(例如，安装板、板材或基板)，使得弹簧安装件1724a、b、第一线圈组件1704和第二线圈组件1706关于可动构件1702和可动安装件1720静止。间隙1701的尺寸可以选择成对应于叶片从打开构型到关闭构型的行进距离，在一些变型中，可以大于或等于希望的射束宽度。例如，间隙1701可以从约12mm至约15mm。间隙的尺寸可以选择成压缩和/或伸长弹簧系统的一个或多个弹簧，以向弹性系统增加势能，该势能至少等于(可选地可以大于)在弹簧和叶片和/或可动构件运动期间损失的弹簧力(例如，由摩擦、阻力等引起的能量损失)。各线圈组件可以包括具有第一内腔的第一线圈和具有第二内腔的第二线圈，以及延伸穿过第一和第二内腔的芯部。例如，如图17A、17B和17D所示，第一线圈组件1704可以包括具有第一内腔1709a的第一线圈1708a、具有第二内腔1709b的第二线圈1708b，以及延伸穿过第一和第二内腔的C形芯部1710。C形芯部的第一和第二端可以延伸穿过线圈的内腔(例如见图17B)，或可以与线圈的内腔的开口齐平。线圈可以包括铜、铝、银、金、碳纳米管或其它导电材料，其中任一种可以具有圆形、方形、矩形或带状的横截面。例如，线圈可以具有一种横截面形状，其中，宽度大于线圈的厚度/高度，和/或可以是上述材料的一个或多个条、片、带、编织物等。芯部可以包括层压钢、实心钢、层压钢合金或实心钢合金。可动构件1702可以包括层压钢。除了弹簧系统施加在可动构件上的力之外，可动构件1702的运动可以随着可动构件到第一线圈组件的距离、可动构件到第二线圈组件的距离以及由第一和第二线圈组件中的每个产生的电磁力而变化。可动构件越靠近线圈组件，由该线圈组件施加在可动构件上的吸引力越大。由线圈组件产生的施加在可动构件上的力(吸引力或排斥力，取决于电流的方向)可以与可动质量块相对于线圈组件的位置和通过线圈组件的线圈的电流非线性相关(例如，力可以与线圈组件和可动构件之间的间隙成反比，并且与电流的平方成比例)。例如，电磁致动器系统1700可以是反向单极可变磁阻致动器。当希望将叶片保持在打开或关闭位置时，可以通过施加通过线圈组件的线圈的电流来激活一个线圈组件(例如，第一或第二线圈组件)，以使可动构件1702保持靠着该线圈组件。为了将叶片保持在关闭或打开位置，可以通过施加通过线圈组件的线圈的电流来激活另一线圈组件(例如，第二或第一线圈组件)，以使可动构件1702保持靠着该线圈组件。

图18A和18B示出了电磁致动器系统的另一变型。电磁致动器系统1800可以类似于图17A-17D示出的系统1700(相似的附图标记表示相似的元件)，对系统1700的描述也可以应用于系统1800。类似地，准直器叶片可以如图17B所示附装到可动构件1802。系统1800可以包括可动构件1802，该可动构件1802包括永磁体1803。永磁体1803可以位于可动构件上的任何位置，例如，可以位于可动构件中(例如永磁体芯部)，和/或沿着可动构件的表面。在一些变型中，可动构件可以包括多个永磁体，该永磁体可以沿着可动构件的长度线性布置、完全封闭在可动构件中、部分封闭在可动构件中、位于可动构件的表面上、对称或不对称地布置在可动构件的一端或两端等。永磁体1803可以用于使由线圈组件产生的施加在可动构件上的力(吸引力或排斥力，取决于电流的方向)线性化。也就是说，所产生的力可以与可动质量块1802相对于激活的线圈组件的位置以及通过激活的线圈组件的线圈的电流线性相关。当间隙1801的尺寸小于芯部1810的端部部分的横截面形状的最小尺寸时(例如，间隙的宽度小于芯部的端部部分的最小尺寸的约20％，或小于约10％，或小于约5％，或小于约2％，或小于约1％)，该线性化效果可以更明显，当间隙1801与极端表面尺寸相似时(例如，间隙的宽度大于芯部的端部部分的最小尺寸的约50％，或大于约70％，或大于约75％，或大于约80％，或大于约90％)，该线性化效果可能不太适用。另外，可动构件1802中的永磁体1803可以允许系统1800将叶片保持在关闭或打开构型，而不驱动电流通过线圈组件，这可以帮助降低系统1800的功耗。为了将可动构件1802从其磁性附装到的线圈组件(例如，第一线圈组件)释放而使得叶片可以从一个构型转变到另一构型，可以将具有适当的大小和方向的电流施加到第一线圈组件，使得第一线圈组件和可动构件之间的吸引力减小(例如，增大它们之间的排斥力)，这可以允许来自于弹簧组件的力使可动构件远离第一线圈组件而向着第二线圈组件移动。

图19A-19C示出了包括一个或多个永磁体的多种电磁致动系统。致动系统1900、1920、1940可以类似于图17A-17D示出的致动系统1700，并且每个可以包括可动构件，该可动构件位于第一线圈组件和第二线圈组件之间的间隙中。准直器叶片可以附装到可动构件，如图17B所示意性示出的那样。电磁致动系统1900可以包括具有第一和第二线圈的第一线圈组件1902和具有第一和第二线圈的第二线圈组件1904，该第一线圈组件1902具有布置在第一和第二线圈的内腔中的第一芯部1906，该第二线圈组件1904具有布置在第一和第二线圈的内腔中的第二芯部1908。第一芯部1906和第二芯部1908可以各自包括永磁体1910、1912。例如，第一和第二芯部可以是C形，并且永磁体可以沿着“C”的竖直长度定位(例如，沿着跨越线圈组件的第一线圈和第二线圈之间的间隙的芯部的长度定位)。可选择地或附加地，一个或多个永磁体可以位于C形芯部的端部。例如，电磁致动系统1920可以包括第一线圈组件1922和第二线圈组件1924，其中，第一线圈组件1922包括第一C形芯部1923、第一永磁体1926a和第二永磁体1926b，第二线圈组件包括第二C形芯部1925、第三永久磁体1928a和第四永久磁体1928b。第一永磁体1926a可以位于芯部1923的第一端，第二永磁体1926b可以位于芯部1923的第二端。第三永磁体1928a可以位于芯部1925的第一端，第四永磁体1928b可以位于芯部1925的第二端。永磁体1926a、b和1928a、b可以覆盖芯部1923、1925的端部的至少一部分表面，或可以覆盖芯部的端部的整个表面。可选择地或附加地，可动构件可以包括位于可动构件的表面上的一个或多个永磁体。例如，电磁致动系统1940可以包括可动构件，该可动构件具有位于可动构件的表面上的第一永磁体1941a、第二永磁体1941b、第三永磁体1941c、第四永磁体1941d。在该变型中，第一永磁体1941a位于可动构件上，使得其与第一线圈组件的C形芯部的第一端表面对齐，第二永磁体1941b位于可动构件上，使得其与第一线圈组件的C形芯部的第二端表面对齐。第三永磁体1941c位于可动构件上，使得其与第二线圈组件的C形芯部的第一端表面对齐，第四永磁体1941d位于可动构件上，使得其与第二线圈组件的C形芯部的第二端表面对齐。

可选地，使用本文描述的任一种叶片驱动机构的多叶式准直器可以包括复位或复进(recoil)弹簧，使得弹簧系统和/或致动器系统使叶片沿着一个方向移动，而复进弹簧使叶片沿着相反的方向移动。这可以帮助简化叶片驱动机构的机械结构(mechanics)，使得该机构仅沿着一个方向提供力，而复进弹簧沿着相反的方向提供力。在一些变型中，这可以减少用于叶片驱动机构的部件的数量，并且允许得到更紧凑的准直器。例如，叶片驱动机构的弹簧系统和/或致动器系统可以配置成将叶片从关闭位置移动到打开位置，其中，所施加的力将势能储存在复进弹簧中。一旦弹簧系统或致动器系统处于允许叶片运动的状态，复进弹簧由此使用势能将叶片从打开位置移回到关闭位置。可选择地，叶片致动机构可以配置成将叶片从打开位置移动到关闭位置，复进弹簧可以配置成将叶片从关闭位置移动到打开位置。复位或复进弹簧可以是螺旋弹簧、扭簧或扭力杆。一些变型可以包括多个平行的复进弹簧。弹簧变形可以是伸长、压缩或其在多个弹簧之间的一些组合。尽管该布置可能需要叶片驱动机构的弹簧系统和/或致动器系统能够对复进弹簧施加力，以将叶片从第一位置转变到第二位置(这可以使该转变的力加倍)，但是不需要附加的力来将叶片从第二位置转变回到第一位置。

尽管是在移动用于高带宽双态多叶式准直器的准直器叶片的背景下描述了本文公开的驱动机构，但是应当理解，这种驱动机构也可以在其它系统中使用。例如，可以使用这种驱动机构来移动用于适形放射治疗和/或IMRT的准直器的叶片。

Claims (28)

1.一种准直器，包括：

可在第一位置和第二位置之间移动的叶片；

具有近端部分和远端部分的叶片轴，其中，叶片轴的远端部分附装到叶片；

弹簧系统，弹簧系统联接到叶片轴，并且配置成沿着叶片轴的纵轴线施加力；和

联接到叶片轴的致动器系统，其中，由弹簧系统产生的动力和由致动器系统产生的动力沿一个方向使叶片从第一位置纵向平移到第二位置，并且其中，致动器系统配置成选择性地将叶片保持在第一位置或第二位置，以及

其中，所述致动器系统包括筒体和活塞，筒体包括纵向内腔、第一侧开口和第二侧开口、和位于筒体的纵向内腔中的活塞，其中，活塞包括叶片轴和在筒体中联接到所述叶片轴的活塞密封件，并且其中，活塞在筒体中的移动使叶片在第一位置和第二位置之间平移。

2.根据权利要求1所述的准直器，其中，所述致动器系统产生的动力足以克服弹簧系统中的损失的动力。

3.根据权利要求1所述的准直器，其中，所述致动器系统具有将叶片保持在第一位置的第一构型和将叶片保持在第二位置的第二构型。

4.根据权利要求1所述的准直器，其中，所述弹簧系统包括第一弹簧和第二弹簧，所述第一弹簧沿着轴的第一长度布置，所述第二弹簧沿着轴的第二长度布置，所述第一弹簧和第二弹簧配置成使得所述活塞密封件在第一侧开口和第二侧开口之间移动。

5.根据权利要求4所述的准直器，其中，所述第一弹簧和第二弹簧位于筒体内腔中。

6.根据权利要求5所述的准直器，其中，第一弹簧在第一侧与活塞密封件接触，第二弹簧在第二侧与活塞密封件接触。

7.根据权利要求4所述的准直器，其中，第一弹簧在弹簧保持器和筒体的第一端壁之间位于筒体内腔外部。

8.根据权利要求4所述的准直器，还包括连接到第一侧开口和第二侧开口的流体源，其中，通过流入和流出第一侧开口和第二侧开口的流体来控制活塞的运动。

9.根据权利要求8所述的准直器，还包括在第一侧开口和流体源之间的第一阀门以及在第二侧开口和流体源之间的第二阀门，其中，第一阀门和第二阀门选择性地调节流入和流出筒体内腔的流体。

10.根据权利要求8所述的准直器，其中，流体源包括加压空气源。

11.根据权利要求8所述的准直器，其中，将来自于流体源的流体注射到第一侧开口而不是第二侧开口导致活塞将叶片移动到第一位置。

12.根据权利要求8所述的准直器，其中，将来自于流体源的流体注射到第二侧开口而不是第一侧开口导致活塞将叶片移动到第二位置。

13.根据权利要求12所述的准直器，其中，将流体注射到第二侧开口包括产生足够的压力以将叶片保持在第二位置。

14.根据权利要求1至13中任一项所述的准直器，其中，弹簧系统中的至少一个弹簧包括至少一个螺旋弹簧。

15.根据权利要求5所述的准直器，其中，活塞配置成当叶片处于第一位置时接触第一弹簧而不是第二弹簧，并且当叶片处于第二位置时接触第二弹簧而不是第一弹簧。

16.根据权利要求9所述的准直器，还包括与流体源、第一阀门和第二阀门连通的控制器，其中，控制器配置成打开和关闭第一阀门和第二阀门，以选择性地调节流入和流出筒体内腔的流体。

17.根据权利要求16所述的准直器，其中，控制器配置成通过打开第一阀门以通向流体源而使叶片移动到第一位置。

18.根据权利要求17所述的准直器，其中，控制器配置成在打开第一阀门以通向流体源之前打开第二阀门以通向大气压力。

19.根据权利要求16所述的准直器，其中，控制器配置成通过打开第二阀门以通向流体源而使叶片移动到第二位置。

20.根据权利要求19所述的准直器，其中，控制器配置成在打开第二阀门以通向流体源之前打开第一阀门以通向大气压力。

21.根据权利要求1所述的准直器，其中，第一位置是关闭构型，第二位置是打开构型，并且其中，弹簧系统和致动器系统配置成使叶片在约6ms或更短时间内在关闭构型和打开构型之间转变。

22.根据权利要求1至13中任一项所述的准直器，其中，弹簧系统中的至少一个弹簧包括至少一个扭杆弹簧。

23.根据权利要求11所述的准直器，其中，将流体注射到第一侧开口包括产生足够的压力以将叶片保持在第一位置。

24.根据权利要求17所述的准直器，其中，所述控制器构造成当叶片处于或邻近第一位置时打开第二阀门以通向流体源，以减小活塞速度。

25.根据权利要求19所述的准直器，其中，所述控制器构造成当叶片处于或邻近第二位置时打开第一阀门以通向流体源，以减小活塞速度。

26.根据权利要求1所述的准直器，其中，由所述弹簧系统产生的动力和由所述致动器系统产生的动力使叶片从第二位置纵向平移到第一位置。

27.根据权利要求1所述的准直器，其中，所述弹簧系统和所述致动器系统构造成使所述叶片在约10ms或更短时间内从第一位置平移到第二位置。

28.根据权利要求27所述的准直器，其中，所述弹簧系统和所述致动器系统构造成使所述叶片在约6ms或更短时间内从第一位置平移到第二位置。

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