CN109224323B - 一种质子治疗旋转机架及其装配方法 - Google Patents

一种质子治疗旋转机架及其装配方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种质子治疗旋转机架，包括按照间距铺设的三个地基支撑机构、大环部件、中间环部件、小环部件、动力和控制系统部件和束流输运部件，从前到后的三个地基支撑机构顶部依次安装有大环滚动支撑、中间环滚动支撑和小环滚动支撑。本发明的质子治疗旋转机架在安装过程中通过激光跟踪仪测量精确定位大环部件、中间环部件、小环部件的具体位置，减小安装误差，同时在束流输运部件安装时通过控制磁极极面与旋转机架中心轴线的位置关系，确定束流输运部件的精确位置，进而实现质子治疗旋转机架的精确安装，减小安装误差，保障安装精度。

Description

一种质子治疗旋转机架及其装配方法
技术领域
本发明属于质子医疗装置工程技术领域，涉及一种质子治疗旋转机架及其装配方法。
背景技术
质子治疗技术目前是肿瘤医学研究中一项具有重要意义的前沿性研究领域。
在用质子治疗时，质子曲线呈现的是现缓慢上升后迅速变快，直到布拉格峰值，一过峰值便急速下降而趋于零，这个质子固有的特性为治疗肿瘤提供了十分理想的治疗性能。
质子治疗装置主要由质子加速器、束流传输系统以及旋转式机架等组成：加速器为治疗室提供合适剂量的质子束；束流传输系统位于加速器和旋转机架之间，主要将加速器产生的质子束流输送到治疗室，使治疗部位受到足够能量的照射；旋转机架能够实现在任意方向肿瘤的精准定位与治疗。
旋转机架由大环滚动支撑、大环部件、小环滚动支撑、小环部件、中间环滚动支撑、中间环部件、动力和控制系统部件和束流输运部件等组成。为了在治疗过程中，减少对身体正常细胞的伤害，要求机构功能定位准确、性能可靠、运行平稳和安全。因此，减小安装误差，保证其安装精度，具有重要意义。
发明内容
本发明的目的在于提供一种质子治疗旋转机架及其装配方法，该质子治疗旋转机架在安装过程中通过激光跟踪仪测量精确定位大环部件、中间环部件、小环部件的具体位置，减小安装误差，同时在束流输运部件安装时通过控制磁极极面与旋转机架中心轴线的位置关系，确定束流输运部件的精确位置，进而实现质子治疗旋转机架的精确安装，减小安装误差，保障安装精度。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种质子治疗旋转机架，包括按照间距铺设的三个地基支撑机构、大环部件、中间环部件、小环部件、动力和控制系统部件和束流输运部件，从前到后的三个地基支撑机构顶部依次安装有大环滚动支撑、中间环滚动支撑和小环滚动支撑；
大环部件吊装在大环滚动支撑顶部，同时大环部件的端面垂直并通过柔性固定；中间环部件安装在中间环滚动支撑上，同时中间环部件与大环部件相连接，小环部件安装在小环滚动支撑上，并且小环部件与中间环部件相连接；
动力和控制系统部件包括伺服电机和安装固定在大环部件前端面的大齿轮，伺服电机通过减速机连接小齿轮，小齿轮与大齿轮啮合；
束流输运部件包括90度偏转二极铁、四个第一聚焦四极铁、第一60度偏转二极铁、第二聚焦四极铁、第二60度偏转二极铁、两个第三聚焦四极铁，90度偏转二极铁安装于大环部件顶端，第一聚焦四极铁安装于中间环部件尾部顶端位置，第一60度偏转二极铁安装于中间环部件顶端位置，第二聚焦四极铁安装于中间环部件顶端位置且位于90度偏转二极铁和第一60度偏转二极铁之间，第二60度偏转二极铁安装于中间环部件末端位置且位于环内，第三聚焦四极铁安装在小环部件上，位于第二60度偏转二极铁之后。
进一步地，大环部件采用激光跟踪仪测量大环端面垂直度。
进一步地，激光跟踪仪测量中间环部件与大环部件同轴度，确定中间环部件与大环部件同轴设置。
进一步地，采用激光跟踪仪测量小环部件与中间环部件同轴度。
一种质子治疗旋转机架的装配方法，具体装配过程如下：
第一步，检测地基预埋辅板表面水平度，安装调整顶杆和调整垫铁，以便在固定大环滚动支撑、中间环滚动支撑和小环滚动支撑时调整其水平位置和高度；
第二步，将大环部件吊装到大环滚动支撑上，端面垂直并做柔性固定；
第三步，安装中间环部件于中间环滚动支撑上并与大环部件连接；
第四步，将动力和控制系统部件的大齿轮安装固定在大环部件前端面，然后将减速电机安装在伺服电机动力端，同时将小齿轮安装在减速电机动力端，保持小齿轮与大齿轮啮合；
第五步，安装束流输运部件；
第六步，安装小环部件于小环滚动支撑上并与中间环部件连接；
第七步，安装其他辅助部件，然后再治疗端设备，装配完成。
进一步地，束流输运部件的具体安装过程为：90度偏转二极铁安装于大环部件顶端，90度偏转二极铁安装时需保证其磁极中心平面与旋转机架轴线平面重合，磁极极面与旋转机架中心轴线对称，垂直向下束流传输管道中心与等中心点同心；第一聚焦四极铁安装于中间环部件尾部顶端位置，安装时保证其机械中心轴线与旋转机架中心轴线对称；第一60度偏转二极铁安装于中间环部件顶端位置，安装时保证其磁极中心平面与旋转机架轴线平面重合，磁极极面与旋转机架中心轴线对称；第二聚焦四极铁安装于中间环部件顶端位置且位于90度偏转二极铁和第一60度偏转二极铁之间，安装时需保证其磁极中心平面与机架轴线平面重合，机械中心轴线与旋转机架中心轴线对称；第二60度偏转二极铁安装于中间环部件末端位置且位于环内，安装时需保证其磁极中心平面与机架轴线平面重合，磁极极面与旋转机架中心轴线对称，第三聚焦四极铁安装在小环部件上，位于第二60度偏转二极铁之后，第三聚焦四极铁安装时需保证其磁极中心平面与机架轴线平面重合，机械中心轴线与旋转机架中心轴线对称。
本发明的有益效果：
本发明的质子治疗旋转机架在安装过程中通过激光跟踪仪测量精确定位大环部件、中间环部件、小环部件的具体位置，减小安装误差，同时在束流输运部件安装时通过控制磁极极面与旋转机架中心轴线的位置关系，确定束流输运部件的精确位置，进而实现质子治疗旋转机架的精确安装，减小安装误差，保障安装精度。
本发明采用模块化装配，具有装配条理清晰、装配效率高等优点，并能有效保证装配精度，特别适合于体积庞大且结构复杂的质子治疗旋转机架。
附图说明
为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。
图1为本发明质子治疗旋转机架结构示意图；
图2为本发明质子治疗旋转机架装配流程图；
图3为图1的局部结构示意图；
图4为图1的局部结构示意图。
具体实施方式
请参阅图1-4，结合如下实施例进行详细说明：
一种质子治疗旋转机架，包括按照间距铺设的三个地基支撑机构1、大环部件2、中间环部件3、小环部件4、动力和控制系统部件5和束流输运部件6，从前到后的三个地基支撑机构1顶部依次安装有大环滚动支撑7、中间环滚动支撑8和小环滚动支撑9；
地基支撑机构1包括地基预埋辅板，地基预埋辅板的表面安装有顶杆，顶杆的顶端安装有调整垫铁，大环滚动支撑7、中间环滚动支撑8和小环滚动支撑9分别安装在调整垫铁上，通过顶杆和调整垫铁位置的调节实现大环滚动支撑7、中间环滚动支撑8和小环滚动支撑9水平和竖直高度的调节；
大环部件2吊装在大环滚动支撑7顶部，同时大环部件2的端面垂直并通过柔性固定，大环部件2采用激光跟踪仪测量大环端面垂直度；中间环部件3安装在中间环滚动支撑8上，同时中间环部件3与大环部件2相连接，同时采用激光跟踪仪测量中间环部件3与大环部件2同轴度，确定中间环部件3与大环部件2同轴设置；小环部件4安装在小环滚动支撑9上，并且小环部件4与中间环部件3相连接，同时采用激光跟踪仪测量小环部件4与中间环部件3同轴度；
动力和控制系统部件5包括伺服电机51和安装固定在大环部件2前端面的大齿轮52，伺服电机51通过减速机53连接小齿轮54，小齿轮54与大齿轮52啮合，伺服电机51通过减速机53控制小齿轮54转动，小齿轮54通过与大齿轮52之间的啮合作用带动大齿轮52转动，大齿轮52带动大环部件2转动，由于大环部件2连接中间环部件3，中间环部件3连接小环部件4，进而通过大环部件2带动中间环部件3和小环部件4转动；
束流输运部件6包括90度偏转二极铁61、四个第一聚焦四极铁64、第一60度偏转二极铁63、第二聚焦四极铁62、第二60度偏转二极铁65、两个第三聚焦四极铁66，90度偏转二极铁61安装于大环部件2顶端，90度偏转二极铁61安装时需保证其磁极中心平面与旋转机架轴线平面重合，磁极极面与旋转机架中心轴线对称，垂直向下束流传输管道中心与等中心点同心；第一聚焦四极铁64安装于中间环部件3尾部顶端位置，安装时保证其机械中心轴线与旋转机架中心轴线对称；第一60度偏转二极铁63安装于中间环部件3顶端位置，安装时保证其磁极中心平面与旋转机架轴线平面重合，磁极极面与旋转机架中心轴线对称；第二聚焦四极铁62安装于中间环部件3顶端位置且位于90度偏转二极铁61和第一60度偏转二极铁63之间，安装时需保证其磁极中心平面与机架轴线平面重合，机械中心轴线与旋转机架中心轴线对称；第二60度偏转二极铁65安装于中间环部件3末端位置且位于环内，安装时需保证其磁极中心平面与机架轴线平面重合，磁极极面与旋转机架中心轴线对称，第三聚焦四极铁66安装在小环部件4上，位于第二60度偏转二极铁65之后，第三聚焦四极铁66安装时需保证其磁极中心平面与机架轴线平面重合，机械中心轴线与旋转机架中心轴线对称；
一种质子治疗旋转机架的装配方法，具体装配过程如下：
第一步，检测地基预埋辅板表面水平度，安装调整顶杆和调整垫铁，以便在固定大环滚动支撑7、中间环滚动支撑8和小环滚动支撑9时调整其水平位置和高度；
第二步，将大环部件2吊装到大环滚动支撑7上，端面垂直并做柔性固定；
第三步，安装中间环部件3于中间环滚动支撑5上并与大环部件2连接；
第四步，将动力和控制系统部件5的大齿轮52安装固定在大环部件2前端面，然后将减速电机53安装在伺服电机51动力端，同时将小齿轮54安装在减速电机53动力端，保持小齿轮54与大齿轮52啮合；
第五步，安装束流输运部件6，具体安装过程为：90度偏转二极铁61安装于大环部件2顶端，90度偏转二极铁61安装时需保证其磁极中心平面与旋转机架轴线平面重合，磁极极面与旋转机架中心轴线对称，垂直向下束流传输管道中心与等中心点同心；第一聚焦四极铁64安装于中间环部件3尾部顶端位置，安装时保证其机械中心轴线与旋转机架中心轴线对称；第一60度偏转二极铁63安装于中间环部件3顶端位置，安装时保证其磁极中心平面与旋转机架轴线平面重合，磁极极面与旋转机架中心轴线对称；第二聚焦四极铁62安装于中间环部件3顶端位置且位于90度偏转二极铁61和第一60度偏转二极铁63之间，安装时需保证其磁极中心平面与机架轴线平面重合，机械中心轴线与旋转机架中心轴线对称；第二60度偏转二极铁65安装于中间环部件3末端位置且位于环内，安装时需保证其磁极中心平面与机架轴线平面重合，磁极极面与旋转机架中心轴线对称，第三聚焦四极铁66安装在小环部件4上，位于第二60度偏转二极铁65之后，第三聚焦四极铁66安装时需保证其磁极中心平面与机架轴线平面重合，机械中心轴线与旋转机架中心轴线对称；
第六步，安装小环部件4于小环滚动支撑9上并与中间环部件3连接；
第七步，安装其他辅助部件，然后再治疗端设备，装配完成。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。

Claims (2)

1.一种质子治疗旋转机架，包括按照间距铺设的三个地基支撑机构(1)、大环部件(2)、中间环部件(3)、小环部件(4)、动力和控制系统部件(5)和束流输运部件(6)，从前到后的三个地基支撑机构(1)顶部依次安装有大环滚动支撑(7)、中间环滚动支撑(8)和小环滚动支撑(9)，其特征在于，大环部件(2)吊装在大环滚动支撑(7)顶部，同时大环部件(2)的端面垂直并做柔性固定；中间环部件(3)安装在中间环滚动支撑(8)上，同时中间环部件(3)与大环部件(2)相连接，小环部件(4)安装在小环滚动支撑(9)上，并且小环部件(4)与中间环部件(3)相连接；
动力和控制系统部件(5)包括伺服电机(51)和安装固定在大环部件(2)前端面的大齿轮(52)，伺服电机(51)通过减速电机(53)连接小齿轮(54)，小齿轮(54)与大齿轮(52)啮合；
束流输运部件(6)包括90度偏转二极铁(61)、四个第一聚焦四极铁(64)、第一60度偏转二极铁(63)、第二聚焦四极铁(62)、第二60度偏转二极铁(65)、两个第三聚焦四极铁(66)，90度偏转二极铁(61)安装于大环部件(2)顶端，第一聚焦四极铁(64)安装于中间环部件(3)尾部顶端位置，第一60度偏转二极铁(63)安装于中间环部件(3)顶端位置，第二聚焦四极铁(62)安装于中间环部件(3)顶端位置且位于90度偏转二极铁(61)和第一60度偏转二极铁(63)之间，第二60度偏转二极铁(65)安装于中间环部件(3)末端位置且位于环内，第三聚焦四极铁(66)安装在小环部件(4)上，位于第二60度偏转二极铁(65)之后；
大环部件(2)采用激光跟踪仪测量大环端面垂直度；
激光跟踪仪测量中间环部件(3)与大环部件(2)同轴度，确定中间环部件(3)与大环部件(2)同轴设置；
采用激光跟踪仪测量小环部件(4)与中间环部件(3)同轴度；
束流输运部件(6)的具体安装过程为：90度偏转二极铁(61)安装于大环部件(2)顶端，90度偏转二极铁(61)安装时需保证其磁极中心平面与旋转机架轴线平面重合，磁极极面与旋转机架中心轴线对称，垂直向下束流传输管道中心与等中心点同心；第一聚焦四极铁(64)安装于中间环部件(3)尾部顶端位置，安装时保证其机械中心轴线与旋转机架中心轴线对称；第一60度偏转二极铁(63)安装于中间环部件(3)顶端位置，安装时保证其磁极中心平面与旋转机架轴线平面重合，磁极极面与旋转机架中心轴线对称；第二聚焦四极铁(62)安装于中间环部件(3)顶端位置且位于90度偏转二极铁(61)和第一60度偏转二极铁(63)之间，安装时需保证其磁极中心平面与机架轴线平面重合，机械中心轴线与旋转机架中心轴线对称；第二60度偏转二极铁(65)安装于中间环部件(3)末端位置且位于环内，安装时需保证其磁极中心平面与机架轴线平面重合，磁极极面与旋转机架中心轴线对称，第三聚焦四极铁(66)安装在小环部件(4)上，位于第二60度偏转二极铁(65)之后，第三聚焦四极铁(66)安装时需保证其磁极中心平面与机架轴线平面重合，机械中心轴线与旋转机架中心轴线对称。
2.一种质子治疗旋转机架的装配方法，其特征在于，具体装配过程如下：
第一步，检测地基预埋辅板表面水平度，安装调整顶杆和调整垫铁，以便在固定大环滚动支撑(7)、中间环滚动支撑(8)和小环滚动支撑(9)时调整其水平位置和高度；
大环部件(2)采用激光跟踪仪测量大环端面垂直度；
激光跟踪仪测量中间环部件(3)与大环部件(2)同轴度，确定中间环部件(3)与大环部件(2)同轴设置；
采用激光跟踪仪测量小环部件(4)与中间环部件(3)同轴度；
第二步，将大环部件(2)吊装到大环滚动支撑(7)上，端面垂直并做柔性固定；
第三步，安装中间环部件(3)于中间环滚动支撑(8)上并与大环部件(2)连接；
第四步，将动力和控制系统部件(5)的大齿轮(52)安装固定在大环部件(2)前端面，然后将减速电机(53)安装在伺服电机(51)动力端，同时将小齿轮(54)安装在减速电机(53)动力端，保持小齿轮(54)与大齿轮(52)啮合；
第五步，安装束流输运部件(6)；
束流输运部件(6)的具体安装过程为：90度偏转二极铁(61)安装于大环部件(2)顶端，90度偏转二极铁(61)安装时需保证其磁极中心平面与旋转机架轴线平面重合，磁极极面与旋转机架中心轴线对称，垂直向下束流传输管道中心与等中心点同心；第一聚焦四极铁(64)安装于中间环部件(3)尾部顶端位置，安装时保证其机械中心轴线与旋转机架中心轴线对称；第一60度偏转二极铁(63)安装于中间环部件(3)顶端位置，安装时保证其磁极中心平面与旋转机架轴线平面重合，磁极极面与旋转机架中心轴线对称；第二聚焦四极铁(62)安装于中间环部件(3)顶端位置且位于90度偏转二极铁(61)和第一60度偏转二极铁(63)之间，安装时需保证其磁极中心平面与机架轴线平面重合，机械中心轴线与旋转机架中心轴线对称；第二60度偏转二极铁(65)安装于中间环部件(3)末端位置且位于环内，安装时需保证其磁极中心平面与机架轴线平面重合，磁极极面与旋转机架中心轴线对称，第三聚焦四极铁(66)安装在小环部件(4)上，位于第二60度偏转二极铁(65)之后，第三聚焦四极铁(66)安装时需保证其磁极中心平面与机架轴线平面重合，机械中心轴线与旋转机架中心轴线对称；
第六步，安装小环部件(4)于小环滚动支撑(9)上并与中间环部件(3)连接；
第七步，安装其他辅助部件，然后再安装治疗端设备，装配完成。
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