CN110538387A - 一种多叶准直器及放疗设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多叶准直器及放疗设备，涉及医疗器械技术领域。该多叶准直器包括多个沿第一方向排列布置的叶片及多个驱动组件，所述叶片沿第二方向延伸并能够沿第二方向移动，所述第二方向垂直于所述第一方向；驱动组件用于驱动所述叶片移动，所述驱动组件包含第一部件，所述第一部件与所述叶片耦合；所述第一部件沿所述第一方向的尺寸大于所述叶片沿所述第一方向的尺寸。该多叶准直器中，第一部件与叶片耦合，且第一部件沿第一方向的尺寸大于叶片沿第一方向的尺寸，第一部件的尺寸不受叶片尺寸的限制，有利于为叶片提供可靠的驱动力，叶片运动更稳定。

Description

一种多叶准直器及放疗设备

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种多叶准直器及放疗设备。

背景技术

肿瘤治疗中经常使用的医疗设备为放疗设备，利用放疗设备发出的射线杀死肿瘤细胞。放疗设备是指利用高能电磁辐射(X辐射、伽马辐射)或粒子辐射(电子、质子、碳离子)来破坏病变的组织的设备，在医学中广泛应用于肿瘤治疗。体外放射治疗要求在肿瘤靶区形成有效的照射剂量，同时要避免对临近正常组织的辐射伤害。这一目标已通过三维适形放疗技术(3-Dimensional Conformal Radiotherapy，3DCRT)和调强放射治疗技术(Intensity Modulated Radiotherapy，IMRT)来基本解决。3DCRT作为适形放疗技术(Conformal Radiotherapy)的一种，其根本目的在于实现剂量分布与肿瘤形状相适应。3DCRT采用多个射野方向，并且保证各个射野方向靶区与射束形状相适应。IMRT的主要原理可概括如下：调制入射射束的强度，从不同投射角度投照实现X射线的剂量积累，提高射束与肿瘤靶区的空间适形度，同时避开健康组织器官。

实现IMRT技术的一个关键功能部件是多叶准直器(Multi-leaf Collimator,MLC)，多叶准直器又称多叶光栅、多叶光阑。多叶准直器通常包括：相对放置的多对叶片、驱动所述叶片运动的驱动部件。其中，每个叶片都可以相互独立的运动。通过驱动部件调整叶片的位置，这样可以使每一个叶片到达预定的位置，从而使经过多对叶片的放射线可以形成模拟肿瘤形状的放射射野。

在多叶准直器中，叶片的厚度以及数量决定了多叶准直器所形成的放射射野的适形度。其中，叶片越薄，数量越多适形度就越好。然而，随着叶片厚度的变薄，使得驱动叶片移动的驱动结构的安装空间受限，无法提供可靠的驱动力，运动不稳定。

因此，亟需一种多叶准直器及放疗设备以解决上述问题。

发明内容

本发明的一个目的在于提出一种多叶准直器，有利于为叶片提供可靠的驱动力，叶片运动更稳定。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种多叶准直器，包括：

多个沿第一方向排列布置的叶片，所述叶片沿第二方向延伸并能够沿第二方向移动，所述第二方向垂直于所述第一方向；及

多个驱动组件，用于驱动所述叶片移动，所述驱动组件包含第一部件，所述第一部件与所述叶片耦合；

所述第一部件沿所述第一方向的尺寸大于所述叶片沿所述第一方向的尺寸。

其中，所述叶片的一侧设置有延伸部，所述延伸部沿所述第一方向的尺寸大于所述叶片沿所述第一方向的尺寸。

其中，所述第一部件与所述延伸部耦合。

其中，所述延伸部沿所述第一方向的尺寸小于或等于对应的所述叶片与相邻所述叶片沿所述第一方向的尺寸和。

其中，所述延伸部位于所述叶片沿第三方向的侧面，所述第三方向垂直于所述第一方向和第二方向。

其中，相邻的所述叶片对应的所述延伸部分别位于所述叶片沿所述第三方向的两侧。

其中，所述第一部件为丝杠，所述延伸部内设置有螺纹，所述丝杠和所述螺纹相互配合以驱动所述叶片移动。

其中，所述多叶准直器还包括位置监测组件，所述位置监测组件设置于所述延伸部，用于对所述叶片的位置进行监测。

其中，所述叶片沿所述第二方向设置第一槽，所述第一部件能够伸入所述第一槽以驱动所述叶片移动。

其中，所述叶片沿所述第二方向设置第二槽，所述第二槽用于避让相邻所述叶片对应的所述第一部件。

其中，所述第一部件为丝杠，所述第一槽内设置螺纹，所述丝杠和所述螺纹相互配合以驱动所述叶片移动。

其中，所述第一槽内设置螺母，所述螺母延伸进相邻所述叶片的所述第二槽内，所述丝杠和所述螺母相互配合以驱动所述叶片移动。

其中，所述第一槽内设置螺母，所述螺母为非全尺寸螺母，所述丝杠和所述螺母相互配合以驱动所述叶片移动。

本发明的另一个目的在于提出一种放疗设备，有利于为叶片提供可靠的驱动力，叶片运动更稳定。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种放疗设备，包括上述的多叶准直器。

本发明的有益效果：

本发明提供了一种多叶准直器及放疗设备。该多叶准直器中，第一部件与叶片耦合，且第一部件沿第一方向的尺寸大于叶片沿第一方向的尺寸，第一部件的尺寸不受叶片尺寸的限制，有利于为叶片提供可靠的驱动力，叶片运动更稳定。

附图说明

图1是本发明实施例一提供的多叶准直器的部分结构示意图；

图2是本发明实施例一提供的多个叶片、丝杠与螺母配合后的侧视图；

图3是本发明实施例一提供的叶片、丝杠与螺母配合后的主视图；

图4是本发明实施例二提供的多个叶片、丝杠与螺母配合后的侧视图；

图5是本发明实施例二提供的相邻两个叶片的爆炸图；

图6是本发明实施例二提供的叶片、丝杠与螺母配合后的主视图；

图7是本发明实施例三提供的多个叶片、丝杠与螺母配合后的侧视图。

其中：

1、叶片；11、第二槽；2、螺母；3、丝杠；4、位置监测组件；5、安装座；6、导轨箱；7、电机；8、延伸部。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。其中，术语“第一位置”和“第二位置”为两个不同的位置。

除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一特征和第二特征直接接触，也可以包括第一特征和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

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。

实施例一

本实施例提供了一种放疗设备，可以利用高能电磁辐射(X辐射、伽马辐射)或粒子辐射(电子、质子、碳离子)来破坏病变的组织。放疗设备包括多叶准直器，多叶准直器可以将经过其的放射线调整成需要形状的放射射野。

如图1所示，多叶准直器包括导轨箱6、设置于导轨箱6内的多个叶片1、驱动叶片1移动的多个驱动组件以及安装驱动组件的安装座5。每个叶片1对应连接有一驱动组件，每个叶片1均可以在导轨箱6内单独运动，以达到射野动态或静态成形的目的。

如图2和图3所示，多叶准直器中，多个叶片1沿第一方向X排列布置，叶片1沿第二方向Y延伸，且能够沿第二方向Y移动，以调整多个叶片1形成的放射射野的轮廓形状。其中，第一方向X与第二方向Y垂直。驱动组件包括第一部件，第一部件与叶片1耦合，用于驱动叶片1移动，其中，第一部件沿第一方向X延伸的尺寸大于叶片1沿第一方向X延伸的尺寸。

本实施例中，第一部件沿第一方向X的尺寸大于叶片1沿第一方向X的尺寸，第一部件的尺寸不受叶片1尺寸的限制，有利于为叶片1提供可靠的驱动力，叶片1运动更稳定。

具体地，叶片1的一侧设置有延伸部8，叶片1用于将经过其的放射线调整成需要形状的放射射野，延伸部8沿第一方向X的尺寸大于叶片1沿第一方向X的尺寸，驱动组件的第一部件与延伸部8耦合。通过在叶片1的侧部设置延伸部8，第一部件与延伸部8耦合，可以消除驱动组件与叶片1配合对叶片1沿第一方向X尺寸的影响，叶片1沿第一方向X的尺寸较小，有利于提高多叶准直器的适形度；延伸部8沿第一方向X的尺寸较大，有利于提高驱动组件的可靠性，为叶片1提供可靠的驱动力，叶片1运动更稳定。可选的，沿第二方向Y，将叶片1用于适形的一端称为端部，另一端称为尾部，则所述延伸部8可以设置于所述叶片1的尾部。

可选地，第一部件可以为丝杠3，延伸部8内设置有螺纹，丝杠3与螺纹相互配合以驱动叶片1移动。丝杠3具有高精度、可逆性和高效率等优点，可以实现叶片1位置的高精度控制，有利于提高多叶准直器的适形度。

驱动组件还可以包括电机7，电机7可以设置在安装座5上，电机7与丝杠3传动连接，通过电机7驱动丝杠3转动，实现叶片1沿第二方向Y的移动。

在其他实施例中，驱动组件也可以为其他机构，例如气缸、直线电机、齿轮齿条机构等，只要可以满足叶片1的移动需求即可。

本实施例中，延伸部8位于叶片1沿第三方向Z的侧面上，其中，第三方向Z垂直于第一方向X和第二方向Y。延伸部8位于叶片1沿第三方向Z的侧面上，有利于减小相邻的叶片1之间的距离，使得多叶准直器的结构更加紧凑，避免叶片1间间隙过大而出现漏射的问题，有利于提高多叶准直器的可靠性。

可选地，多个叶片1两两一组，每组中的叶片1对应的延伸部8分别位于叶片1沿第三方向Z的两侧，有利于进一步减小每组叶片1中两个叶片1之间间隙。

可选地，延伸部8沿第一方向X的尺寸可以小于或等于对应的叶片1和其相邻的叶片1沿第一方向X的尺寸和，使得延伸部8沿第一方向X不超出同一组叶片1的两个叶片1的边缘，有利于减小相邻两组叶片1之间的间隙，进一步避免出现漏射问题，也可以为其他延伸部8保留足够空间进行设置。

可选地，丝杠3沿第二方向Y延伸，丝杠3沿第一方向X的尺寸为丝杠3的直径。本实施例中，叶片1和延伸部8的设置，可以使丝杠3的直径为叶片1沿第一方向X尺寸的1.5-1.8倍，有利于减小叶片1沿第一方向X的尺寸，保证丝杠3具有足够的直径，以便为叶片1的移动提供可靠的驱动力。

多叶准直器还包括位置监测组件4，位置监测组件4可以设置在延伸部8上，位置监测组件4用于对叶片1的位置进行监测，以便准确调整每个叶片1的位置，提高多叶准直器形成的放射射野的轮廓精度。

位置监测组件4设置在延伸部8上，随叶片1一起移动，有利于提高位置监测的准确性，且位置监测组件4的安装不会影响叶片1的尺寸及排布。

可选地，位置监测组件4可以为光栅尺位置传感器或磁位移传感器。

光栅尺位移传感器包括标尺光栅和光栅读数头两部分。标尺光栅设置在延伸部8上，光栅读数头设置在导轨箱6内壁上朝向设置有标尺光栅的延伸部8的一面，且光栅读数头与标尺光栅位置相对应。叶片1在运行过程中，会带动标尺光栅一起运动，通过光栅读数头测得叶片1运行的位移量。根据叶片1运动的位移以及叶片1的初始位置，可以获得叶片1当前的位置。

磁位移传感器包括多个磁性元件和与上述磁性元件一一对应的读磁元件，磁性元件设置在延伸部8上，读磁元件设置在导轨箱6内壁上朝向设置有磁性元件的延伸部8的一面。本实施例中的磁性件为条形磁铁，读磁元件为霍尔传感器，当条形磁铁随着叶片1相对霍尔传感器沿条形磁铁长度方向运动时，霍尔传感器中的磁场会发生变化，霍尔传感器会根据磁场的变化输出脉冲，一定的磁场变化量对应一个脉冲。由于条形磁铁的磁场分布具有一定规律，磁场变化量和条形磁铁的位移有确定的关系，因此，可以根据霍尔传感器输出脉冲数，获得叶片1运动的位移，再通过叶片1的初始位置，获得叶片1的当前位置。

为了便于条形的标尺光栅或磁性元件的安装，延伸部8可以为沿第二方向Y延伸的长条结构，从而为标尺光栅或磁性元件提供安装空间。

在其他实施例中，位置监测组件4可以安装在电机轴端的编码器或点位器，也可以实现对叶片1位置进行监测。

实施例二

本实施例提供了一种放疗设备，其与实施例一的不同之处在于，如图4所示，叶片1沿第二方向Y设置有第一槽，第一槽内可以设置有螺纹，驱动组件的丝杠3能够伸入第一槽内与螺纹配合，以便驱动叶片1移动。以驱动叶片1移动。

通过设置第一槽，可以使丝杠3至少部分嵌入叶片1内，使得丝杠3沿第一方向X的尺寸大于叶片1沿第一方向X的尺寸。在叶片1沿第一方向X的尺寸较小时，可以保证丝杠3的尺寸，从而为叶片1提供可靠的驱动力，提高叶片1运动的稳定性。

本实施例中，丝杠3的直径可以为叶片1沿第一方向X尺寸的1.4-1.6倍，例如丝杠3的直径可以为叶片1沿第一方向X尺寸的1.5倍，可以为叶片1提供可靠的驱动力，提高叶片1运动的稳定性。

可选地，为了减小相邻叶片1之间的间距，如图5和图6所示，叶片1沿第二方向Y上还可以设置有第二槽11，第二槽11用于避让相邻叶片1对应的丝杠3，使多个叶片1排布更紧凑，有利于增加叶片1的数量，减小漏射问题出现几率。

为了避免在叶片1上加工螺纹，降低螺纹的加工难度，第一槽内设置有螺母2，螺母2的部分可以通过卡接或过盈配合固定在第一槽内，螺母2能够延伸进相邻叶片1的第二槽11内，且能够沿第二槽11滑动。丝杠3穿设于螺母2内，并与螺母2配合。通过设置螺母2，可以减小叶片1的加工难度；螺母2固定在叶片1上，还有利于提高叶片1的强度。

可选地，多一个叶片1两两一组，每组叶片1中对应的螺母2位于两个叶片1之间，可以降低相邻的两组叶片1之间的加工精度和装配精度。

可选地，相邻两组叶片1中螺母2错位设置，有利于提高多叶准直器中各位置处沿第一方向X设置的多个叶片1的总尺寸的均匀性。

实施例三

本实施例提供了一种放疗设备，其与实施例二的不同之处在于，如图7所示，第一槽内设置的螺母2为非全尺寸螺母。其中，非全尺寸螺母为非封闭的半环形结构，其圆形角小于360°。

具体地，非全尺寸螺母可以大致呈C型，其上的螺纹孔为半圆形孔。螺母2完全嵌入第一槽内，有利于减小第二槽11的尺寸，从而提高叶片1的强度。

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 (14)

1.一种多叶准直器，包括：

多个沿第一方向排列布置的叶片(1)，所述叶片(1)沿第二方向延伸并能够沿第二方向移动，所述第二方向垂直于所述第一方向；及

多个驱动组件，用于驱动所述叶片(1)移动，所述驱动组件包含第一部件，所述第一部件与所述叶片(1)耦合；

其特征在于，所述第一部件沿所述第一方向的尺寸大于所述叶片(1)沿所述第一方向的尺寸。

2.如权利要求1所述的多叶准直器，其特征在于，所述叶片(1)的一侧设置有延伸部(8)，所述延伸部(8)沿所述第一方向的尺寸大于所述叶片(1)沿所述第一方向的尺寸。

3.如权利要求2所述的多叶准直器，其特征在于，所述第一部件与所述延伸部(8)耦合。

4.如权利要求2所述的多叶准直器，其特征在于，所述延伸部(8)沿所述第一方向的尺寸小于或等于对应的所述叶片(1)与相邻所述叶片(1)沿所述第一方向的尺寸和。

5.如权利要求2所述的多叶准直器，其特征在于，所述延伸部(8)位于所述叶片(1)沿第三方向的侧面，所述第三方向垂直于所述第一方向和第二方向。

6.如权利要求5所述的多叶准直器，其特征在于，相邻的所述叶片(1)对应的所述延伸部(8)分别位于所述叶片(1)沿所述第三方向的两侧。

7.如权利要求2所述的多叶准直器，其特征在于，所述第一部件为丝杠(3)，所述延伸部(8)内设置有螺纹，所述丝杠(3)和所述螺纹相互配合以驱动所述叶片(1)移动。

8.如权利要求2所述的多叶准直器，其特征在于，所述多叶准直器还包括位置监测组件(4)，所述位置监测组件(4)设置于所述延伸部(8)，用于对所述叶片(1)的位置进行监测。

9.如权利要求1所述的多叶准直器，其特征在于，所述叶片(1)沿所述第二方向设置第一槽，所述第一部件能够伸入所述第一槽以驱动所述叶片(1)移动。

10.如权利要求9所述的多叶准直器，其特征在于，所述叶片(1)沿所述第二方向设置第二槽(11)，所述第二槽(11)用于避让相邻所述叶片(1)对应的所述第一部件。

11.如权利要求10所述的多叶准直器，其特征在于，所述第一部件为丝杠(3)，所述第一槽内设置螺纹，所述丝杠(3)和所述螺纹相互配合以驱动所述叶片(1)移动。

12.如权利要求11所述的多叶准直器，其特征在于，所述第一槽内设置螺母(2)，所述螺母(2)延伸进相邻所述叶片(1)的所述第二槽(11)内，所述丝杠(3)和所述螺母(2)相互配合以驱动所述叶片(1)移动。

13.如权利要求11所述的多叶准直器，其特征在于，所述第一槽内设置螺母(2)，所述螺母(2)为非全尺寸螺母，所述丝杠(3)和所述螺母(2)相互配合以驱动所述叶片(1)移动。

14.一种放疗设备，其特征在于，包括如权利要求1-13中任一项所述的多叶准直器。