CN108578913B - 一种x射线靶组件及放疗设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种X射线靶组件及放疗设备，涉及医疗器械技术领域。该X射线靶组件包括靶材、支撑座、靶托以及绝缘定位座，靶材用于接收高能电子束；支撑座用于承载靶材；靶托上限定有凹槽；绝缘定位座设置于凹槽内且位于靶托与支撑座之间，绝缘定位座的至少部分结构与靶托和支撑座分别贴合，绝缘定位座的平面度不大于0.05mm。本发明提供的X射线靶组件通过设置绝缘定位座，既可以实现对靶材的准确定位，从而能够保证高能电子束的入射位置及入射角度，提高束斑的对称性，又可以将靶材与靶托隔开，提高靶材与靶托的绝缘性，通过监测靶材内的电流大小获得X射线强度信息，进而监测X射线的稳定性，以便满足使用要求。

Description

一种X射线靶组件及放疗设备

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种X射线靶组件及放疗设备。

背景技术

X射线是一种有能量的电磁波或辐射，其具有穿透性，对不同密度的物质有不同的穿透能力。X射线被广泛应用于现代医疗诊断和治疗，尤其是肿瘤治疗。

现有技术中，X射线可以通过高能电子束轰击靶材，从而在靶材内发生轫致辐射(高能带电粒子在突然减速时产生的一种辐射)而产生。为了提高X射线束的质量，在高能电子束轰击靶材时，需要保证高能电子束垂直入射至靶材上，且高能电子束的中心轴线与靶材的中心轴线重合，因此需要定位靶材的位置。

X射线靶组件包括靶材和靶托，靶托上设置有凹槽，靶材固定在靶托上的凹槽内。为限制靶材在靶托内移动，现有技术中通常在靶材和凹槽的侧面之间的缝隙内增加垫片，从而固定靶材的位置。由于垫片需要与靶材和凹槽之间的缝隙紧配合，垫片与缝隙的配合松紧程度难以控制，不仅影响靶材的定位精度，且装配难度较大，另一方面，在缝隙内塞入垫片的动作容易引起靶材翘起，很难保证高能电子束垂直入射至靶材表面，从而影响高能电子束的对称性。

此外，高能电子束轰击靶材时，需要监测靶材上的电流值，靶材上的电流大小是高能电子束的一个重要参数，因此靶材和靶托之间还需要具有良好的绝缘性。而现有的X射线靶组件中靶材和靶托之间为空气，绝缘性较差。

发明内容

本发明的一个目的在于提出一种X射线靶组件，靶材与靶托之间定位准确且绝缘性好。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种X射线靶组件，包括：

靶材，所述靶材用于接收高能电子束；

支撑座，所述支撑座用于承载所述靶材；

靶托，所述靶托上限定有凹槽；及

绝缘定位座，所述绝缘定位座设置于所述凹槽内且位于所述靶托与所述支撑座之间，所述绝缘定位座的至少部分结构与所述靶托和所述支撑座分别贴合，所述绝缘定位座的平面度不大于0.05mm。

其中，所述绝缘定位座为一端开口的盒体结构，所述靶材和所述支撑座设置于所述盒体结构内。

其中，所述绝缘定位座包括：

底板，所述底板与所述凹槽的底面抵接；及

侧板，所述侧板环绕所述底板的边缘设置，所述侧板与所述凹槽的侧壁抵接。

其中，所述绝缘定位座为三维开口结构，所述三维开口结构包括底板以及沿底板延伸的侧板，所述底板和所述侧板之间的夹角大于45度且小于135度。

其中，所述底板和所述侧板之间的夹角为90度。

其中，所述侧板与所述靶托之间的间隙小于0.15mm。

其中，所述靶托上对应所述凹槽的底面限定有第一通孔，所述绝缘定位座在所述第一通孔对应位置限定有第二通孔，所述第一通孔、所述第二通孔的中心轴线与所述靶材的中心轴线重合。

其中，所述绝缘定位座与所述靶托和/或所述绝缘定位座与所述支撑座之间填充有绝缘导热材料。

其中，所述绝缘定位座包括两个以上子部件，两个以上的所述子部件可拆卸连接形成所述绝缘定位座。

其中，所述绝缘定位座与所述靶托和/或所述支撑座卡接。

其中，所述绝缘定位座由陶瓷制成。

其中，所述靶材的数量为两个以上。

其中，所述靶托为移动靶托。

其中，所述靶材为铜、铝、铅、钨、铜合金、铝合金、铅合金、钨合金或所述铜合金、铝合金、铅合金和钨合金中至少一种与有机玻璃或树脂的混合物。

本发明的另一个目的在于提出一种放疗设备，该放疗设备中靶材与靶托之间定位准确且绝缘性好，有利于提高放疗设备的放疗效果。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种放疗设备，包括：

加速管；及

上述的X射线靶组件，所述加速管发出的电子束垂直入射至所述X射线靶组件中靶材的中心。

有益效果：本发明提供了一种X射线靶组件及放疗设备。本发明提供的X射线靶组件设置有绝缘定位座及支撑座，支撑座承载靶材，绝缘定位座的至少部分结构与靶托和支撑座分别贴合，既可以实现对靶材的准确定位，从而能够保证高能电子束的入射位置及入射角度，提高束斑的对称性，又可以将靶材与靶托隔开，提高靶材与靶托的绝缘性，通过监测靶材内的电流大小准确获得X射线强度信息，进而监测X射线的稳定性，以便满足使用要求。

附图说明

图1是本发明提供的放疗设备的结构示意图；

图2是本发明提供的X射线靶组件的主视图；

图3是本发明提供的X射线靶组件的剖视图。

其中：

1、固定部；2、旋转部；3、治疗头；31、靶托；311、第一通孔；312、凹槽；32、绝缘定位座；321、第二通孔；33、靶材；331、治疗靶；332、成像靶；34、支撑座；4、电子射野影像装置；5、病床；

OO’、中心轴；a、高能电子束；b、工作表面。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

本实施例提供了一种放疗设备，放疗设备可以为电子直线加速器，也可以为其它类型的放疗设备，例如X射线治疗机、钴60治疗机、gamma刀、X刀、质子刀、中子治疗机、重离子治疗机、后装治疗机等。如图1所示，放疗设备包括固定部1和旋转部2，旋转部2可转动地安装在固定部1上，旋转部2可以绕中心轴OO’进行旋转，从而实现在不同角度对患者进行放射治疗。在本实施例中，仅以滚筒式电子直线加速器为例进行介绍，但并不以此限定本发明的保护范围。在其它实施例中，放疗设备也可以为C-型臂结构。

继续参考图1所示，旋转部2内限定有孔，用于容置病床5和/或患者。沿旋转部2内的孔的直径方向，旋转部2的一端连接治疗头3，另一端连接电子射野影像装置4(Electronic Portal Imaging Device，EPID)，治疗头3和电子射野影像装置4相对设置。可选地，电子射野影像装置4可省略。在照射治疗时，治疗头3产生X射线照射至病床5上的患者，以便进行治疗或成像。可选地，治疗头3可以产生不同能级的射线，例如高能级以及低能级的X射线。其中，高能级的X射线通常为中、高能级的兆伏级(例如6MV)，用于对患者进行放射治疗；低能级的X射线通常为千伏级或低能级的兆伏级(例如2MV)，用于对患者进行成像，利用得到的患者图像对患者进行图像引导放射治疗(Image Guided Radiation Therapy)。

在对患者进行成像时，治疗头3发出锥束X射线，旋转部2另一端的电子射野影像装置4接收到穿过患者的X射线，形成该角度下的投影图像(projection image)。可选地，治疗头3在不同角度照射，从而形成多个角度的投影图，再对投影图进行图像重建(imagereconstruction)得到患者的CT(computed tomography)图像。

本实施例中，放疗设备包括用于对电子进行加速的加速管(图未示出)，加速后的高能电子束进入治疗头3。治疗头3包括X射线靶组件以及其它本领域公知的元件，在此不一一列举。X射线靶组件设置于高能电子束的路线上，由加速管加速后的高能电子束打到X射线靶组件上，从而产生X射线。如图2和图3所示，X射线靶组件包括靶托31、支撑座34以及靶材33，靶托31上限定有凹槽312，支撑座34用于承载靶材33，靶材33容置于凹槽312内，靶材33远离凹槽312的表面为工作表面b，高能电子束a轰击工作表面b。高能电子束a在轰击靶材33时，由于靶材33的阻挡作用，高能电子束a在靶材33表面突然减速发生轫致辐射，从而产生X射线。靶托31上对应凹槽312的底面限定有第一通孔311，X射线穿过靶材33后，由第一通孔311射出，以便对患者进行放射治疗。第一通孔311的设置避免对射线的影响。

为保证靶材33的定位精度，从而使高能电子束a垂直入射至靶材33的表面，并且高能电子束a的中心轴线与靶材33的中心轴线重合，本实施例中X射线靶组件还包括绝缘定位座32，绝缘定位座32设置于凹槽312内且位于靶托31和支撑座34之间。绝缘定位座32在第一通孔311对应位置限定有第二通孔321，高能电子束a轰击在靶材33上产生的X射线依次通过第二通孔321和第一通孔311后射出。为避免绝缘定位座32或靶托31遮挡X射线的出射路径，第一通孔311和第二通孔321的中心轴线与靶材33的中心轴线重合，且第一通孔311和第二通孔321的截面面积优选大于靶材33的截面面积，从而保证X射线的顺畅射出。

绝缘定位座32设置于凹槽312内，绝缘定位座32的至少部分结构与靶托31和支撑座34分别贴合。通过设置绝缘定位座32定位靶材33，一方面可以有效实现靶材33的定位，保证靶材33的安装精度，从而保证高能电子束a的入射位置及入射角度，提高束斑的对称性，另一方面还可以将靶托31和靶材33隔开，保证靶托31与靶材33之间的绝缘性，从而方便通过监测靶材33上的电流大小获得X射线强度信息，进而监测X射线的稳定性，以便满足使用需求。

为了保证靶材33的定位精度，方便绝缘定位座32装配，绝缘定位座32的表面越接近理想平面越符合要求。在本实施例中，绝缘定位座32的平面度不大于0.05mm且大于等于0mm。在其它实施例中，利用精密加工的工艺及设备可使得绝缘定位座32的平面度不大于0.04mm、0.03mm、0.02mm、0.01mm。

本实施例中绝缘定位座32可以由陶瓷制成。陶瓷材料具有良好的电绝缘性，广泛应用于绝缘器件中。可选地，绝缘定位座32与支撑座34之间和/或绝缘定位座32与靶托31之间可以填充有绝缘导热材料，可以进一步提高靶托31与靶材33之间的绝缘性，从而方便监测靶材33上的电流大小。同时，绝缘导热材料还有利于及时散发高能电子束a轰击靶材33时产生的热量，保证放疗设备正常工作。

具体地，绝缘定位座32可以为一端开口的盒体结构，靶材33和支撑座34设置于盒体结构内。可选地，盒体结构可以为多种形状，例如可以为三角形、矩形等多边形，也可以为圆形或椭圆形，还可以为不规则形状，只要能够容纳靶材33，并与凹槽312配合即可。本实施例中，以绝缘定位座32为矩形的盒体结构为例介绍。具体地，绝缘定位座32包括底板以及侧板，侧板环绕底板的边缘设置，从而形成容纳靶材33的空间。绝缘定位座32可以一体成型，也可以包括两个以上的子部件，通过子部件之间可拆卸连接形成盒体结构。例如，侧板和底板可拆卸连接，侧板之间为可拆卸连接，或盒体结构由两个壳体可拆卸连接组成。在不同应用环境下，可选择不同尺寸的绝缘定位座32，或者选择不同尺寸的底板或侧板进行组装以满足不同需求。

装配时，底板与凹槽312的底面抵接，侧板与凹槽312的侧壁抵接，即底板与凹槽312的底面贴紧配合，侧板与凹槽312的侧壁贴紧配合，绝缘定位座32与靶托31之间存在一定的接触压力，以保证绝缘定位座32与靶托31的相对位置固定。靶材33的位置精度受控于绝缘定位座32的结构以及绝缘定位座32与靶托31和靶材33的配合度。相比传统X射线靶组件中，垫片与凹槽以及靶材33紧配合程度不易控制，本实施例中绝缘定位座32为盒体结构，通过精密加工，可以控制绝缘定位座32的尺寸，例如底板和侧壁的厚度在较高的精度范围内，可以保证绝缘定位座32与靶托31以及靶材33的精密配合，不仅能够控制靶材33的位置精度，而且装配难度低，拆卸方便。

可选地，绝缘定位座32也可以为三维开口结构，三维开口结构包括底板以及沿底板延伸的侧板，底板和侧板之间的夹角大于45度且小于135度。底板与侧板之间的夹角可以根据实际情况确定，例如可以选取为45度、60度、75度、90度、115度、130度、135度等。为了提高绝缘定位座32对支撑座34的定位以及固定效果，侧板与底板之间的夹角可以基本成90度设置。

为了避免绝缘定位座32与靶托31之间间隙过大，导致绝缘定位座32晃动，从而影响靶材33的定位精度，绝缘定位座32的侧板与靶托31之间的间隙可以小于0.15mm。可选地，侧板与靶托31之间的间隙可以小于0.12mm、0.10mm、0.08mm、0.05mm、0.02mm等。

在本实施例中，绝缘定位座32与支撑座34之间的间隙可以小于0.15mm、0.10mm、0.08mm、0.05mm或0.02mm等。

靶托31与绝缘定位座32可以通过卡接固定，固定简单，便于操作。靶托31与绝缘定位座32也可以采用其他方式固定，例如通过螺钉等紧固件固定。为方便拆卸、简化结构，本实施例中靶托31与绝缘定位座32采取卡接的方式固定。具体地，凹槽312可以为矩形槽，对应的，绝缘定位座32的底板也为矩形。在装配绝缘定位座32和靶托31时，为了降低装配难度，矩形的凹槽312的四个顶角设置有弧形结构，从而避让绝缘定位座32的顶角，方便绝缘定位座32与凹槽312的卡接。

本实施例中靶材33也可以通过卡接的方式设置于绝缘定位座32内。为方便靶材33与绝缘定位座32的连接，X射线靶组件还包括支撑座34。支撑座34设置于绝缘定位座32内，靶材33设置于支撑座34远离绝缘定位座32的一侧，用于接收高能电子束a。支撑座34的形状可以与绝缘定位座32的形状相配合，从而使得支撑座34的各侧面均被绝缘定位座32支撑固定，可以提高绝缘定位座32与支撑座34的固定效果。

为保证靶托31与靶材33之间的绝缘效果，绝缘定位座32与靶托31之间的卡接结构以及绝缘定位座与支撑座34之间的卡接结构均可以选取为绝缘材料。

由于高能电子束a打到靶材33时会产生大量的热量，如果热量不能及时散发，靶材33将会积聚大量的热量，导致靶材33表面熔化，甚至击穿，大大降低了X射线治疗的安全性。为使高能电子束a击打靶材33时产生的热量及时散发，支撑座34可以由散热性能良好的导热材料制成。可选地，支撑座34内还可以设置有冷却结构，例如在支撑座34内设置水冷通道或风冷通道，通过循环流动的水或风将产生的热量散发，以便对靶材33进行冷却。

由于放疗设备在不同应用时可能需要不同特性的X射线，因此，支撑座34上可以设置有两个以上的靶材33，不同的靶材33的厚度以及结构可以不同，从而满足放疗的不同需求。具体地，本实施例中支撑座34上设置有两个靶材33，图3所示，左侧的靶材33为治疗靶331，右侧的靶材33为成像靶332。其中较高能量的电子束撞击治疗靶产生的X射线的能量较大，较低能量的电子束撞击成像靶产生的X射线的能量较小。

如图3所示，由于治疗靶331产生的X射线的能量较高，而成像靶332所产生的X射线的能量较低，为在同源高能电子束a的基础上产生不同能量的X射线，沿X射线的传播方向，治疗靶331和成像靶332的厚度不同，从而使X射线的衰减程度不同，以满足使用需求。通过设置支撑座34将靶材33固定在靶托31上，能够兼容不同结构和厚度的靶材33，通过将靶材33嵌入支撑座34内，可以实现不同厚度以及结构的靶材33与绝缘定位座32的固定。支撑座34具有调节机构，用于调节靶材33在支撑座34内的位置，以使得靶材33的中心轴线与第一通孔311和第二通孔321的轴线重合。

可选地，不同能量的X射线也可以通过不同能量的高能电子束a撞击靶材33获得。例如，在治疗模式下，撞击靶材33的高能电子束a的能量较大，在成像模式下，撞击靶材33的高能电子束a的能量较小。当然，也可以综合调整靶材33结构以及高能电子束的参数得到实际需要的X射线。

为实现治疗模式与成像模式的切换，从而满足不同的使用需求，本实施例靶托31可以为移动靶托，通过靶托31的移动，使得加速管选择性地与其中一个靶材33对准，以满足使用需求。其中，靶托31的移动方式可以为直线运动或旋转，只要能够满足两个以上靶材33之间的切换使用即可。

本实施例中，靶材33的材料可以为铜、铝、铅、钨、铜合金、铝合金、铅合金或钨合金，靶材33还可以由铜合金、铝合金、铅合金和钨合金中的至少一种与有机玻璃或树脂的混合物。对应不同的材料，靶材33的厚度不同，例如对高密度材料，靶材33的厚度可以较薄，以减小对X射线的衰减；对低密度材料，靶材33的厚度较厚，以增大对X射线的衰减。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (8)

1.一种X射线靶组件，其特征在于，包括：

靶材(33)，所述靶材(33)用于接收高能电子束；

支撑座(34)，所述支撑座(34)用于承载所述靶材(33)；

靶托(31)，所述靶托(31)上限定有凹槽(312)；及

绝缘定位座(32)，所述绝缘定位座(32)设置于所述凹槽(312)内且位于所述靶托(31)与所述支撑座(34)之间，所述绝缘定位座(32)的至少部分结构与所述靶托(31)和所述支撑座(34)分别贴合，所述绝缘定位座(32)的平面度不大于0.05mm；

所述绝缘定位座(32)为一端开口的盒体结构，所述靶材(33)和所述支撑座(34)设置于所述盒体结构内；

所述绝缘定位座(32)与所述靶托(31)和/或所述绝缘定位座(32)与所述支撑座(34)之间填充有绝缘导热材料。

2.如权利要求1所述的X射线靶组件，其特征在于，所述绝缘定位座(32)包括：

底板，所述底板与所述凹槽(312)的底面抵接；及

侧板，所述侧板环绕所述底板的边缘设置，所述侧板与所述凹槽(312)的侧壁抵接。

3.如权利要求2所述的X射线靶组件，其特征在于，所述绝缘定位座(32)为三维开口结构，所述三维开口结构包括底板以及沿底板延伸的侧板，所述底板和所述侧板之间的夹角大于45度且小于135度。

4.如权利要求3所述的X射线靶组件，其特征在于，所述底板和所述侧板之间的夹角为90度。

5.如权利要求4所述的X射线靶组件，其特征在于，所述侧板与所述靶托(31)之间的间隙小于0.15mm。

6.如权利要求1所述的X射线靶组件，其特征在于，所述靶托(31)上对应所述凹槽(312)的底面限定有第一通孔(311)，所述绝缘定位座(32)在所述第一通孔(311)对应位置限定有第二通孔(321)，所述第一通孔(311)、所述第二通孔(321)的中心轴线与所述靶材(33)的中心轴线重合。

7.如权利要求1所述的X射线靶组件，其特征在于，所述绝缘定位座(32)与所述靶托(31)和/或所述支撑座(34)卡接。

8.一种放疗设备，其特征在于，包括：

加速管；及

权利要求1-7中任一项所述的X射线靶组件，所述加速管发出的高能电子束a垂直入射至所述X射线靶组件中靶材(33)的中心。

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