CN111053977B

CN111053977B - 多叶光栅和放射治疗装置

Info

Publication number: CN111053977B
Application number: CN201911330801.3A
Authority: CN
Inventors: 冯娟; 韩业成; 张娜
Original assignee: Shanghai United Imaging Healthcare Co Ltd
Current assignee: Shanghai United Imaging Healthcare Co Ltd
Priority date: 2019-12-20
Filing date: 2019-12-20
Publication date: 2022-08-16
Anticipated expiration: 2039-12-20
Also published as: CN111053977A

Abstract

本发明公开了一种多叶光栅，该多叶光栅包括：至少一个第一叶片组，第一叶片组包括沿第一方向延伸，沿第二方向排列的多片第一栅叶；第一方向与第二方向交叉；每片第一栅叶包括相对设置的第一端和第二端，第一端为固定端；每片第一栅叶包括至少一个第一分区和至少一个第二分区，第一分区对射线的衰减能力小于第二分区对射线的衰减能力；第二分区至少位于第二端。本发明实施例提供的技术方案，可通过将第一栅叶分区设置，实现第一分区透光，第二分区遮光；从而利用设置于第二端的第二分区遮挡照射视野的中心区域，从而可实现减少照射至患者的不需要诊断部位的射线，避免患者因接收不必要的较多剂量而受到的伤害。

Description

多叶光栅和放射治疗装置

技术领域

本发明实施例涉及反射治疗和医疗器械技术领域，尤其涉及一种多叶光栅和放射治疗装置。

背景技术

随着科技水平的发展，健康和医疗备受关注。作为医疗检测的一种途径，可利用X射线设备可对“病灶”进行探测。但是，X射线设备通常存在剂量伤害的问题。为了有效降低X射线对于人体的伤害，可减少人体接收剂量，通常可采用限束器来实现此目的。

但是，目前所用的限束器并不能精确地限定出需要照射X射线的形状，如此导致患者不需要诊断的部位也暴露在X射线下，最终导致人体接收过多的剂量，X射线对人体的伤害仍较大。

发明内容

本发明实施例提供一种多叶光栅和放射治疗装置，以使多叶光栅可精确限定出需要照射X射线的形状，从而有利于避免患者不需要诊断的部位暴露在X射线下，有利于避免人体接收过多的剂量，进而有利于有效地降低X射线对人体的伤害。

本发明实施例提出一种多叶光栅，该多叶光栅包括：至少一个第一叶片组，所述第一叶片组包括沿第一方向延伸、且在垂直于所述第一方向上两两相邻布置的多片第一栅叶；

每片所述第一栅叶包括被驱动的第一端和与所述第一端相对的第二端；

每片所述第一栅叶包括至少一个第一分区和至少一个第二分区，所述第一分区对射线的衰减能力小于所述第二分区对射线的衰减能力；所述第二分区位于所述第二端。

在一实施例中，所述第一分区的材料衰减系数小于所述第二分区的材料衰减系数；

和/或，所述第一分区在射线方向的厚度小于所述第二分区在射线方向的厚度。

在一实施例中，所述第二分区的材料为铅、铜、钢、钨和金中的至少一种；所述第一分区的材料为聚甲基丙烯酸甲酯。

在一实施例中，所述第一叶片组的数量为两个，且两个所述第一叶片组相对设置，构成第一层双向光栅；或者

所述第一叶片组的数量为四个，且四个所述第一叶片组两两相对设置，构成第一层四向光栅。

在一实施例中，该多叶光栅还包括至少一个第二叶片组；所述第二叶片组与所述第一叶片组层叠设置；所述第二叶片组包括沿第二方向延伸，且在垂直于所述第二方向上两两相邻布置的多片第二栅叶；所述第二叶片组限定的平面与所述第一叶片组限定的平面平行；

每片所述第二栅叶包括被驱动的第三端和与所述第三端相对设置的第四端；

所述第二叶片组中的各所述第二栅叶的第四端用于形成第一射野轮廓；所述第一叶片组中的各所述第一栅叶的第二分区用于在第一射野轮廓的基础上进一步限定出第二射野轮廓。

在一实施例中，所述第二栅叶的材料衰减系数等于或者大于所述第一栅叶的第二分区的材料衰减系数；且

所述第二栅叶在射线方向的厚度等于所述第一栅叶的第二分区在射线方向的厚度。

在一实施例中，所述第二栅叶的材料与所述第一栅叶的第二分区的材料相同。

在一实施例中，所述第二叶片组的数量为两个，且两个所述第二叶片组相对设置，构成第二层双向光栅；或者

所述第二叶片组的数量为四个，且四个所述第二叶片组两两相对设置，构成第二层四向光栅。

本发明实施例还提供一种放射治疗装置，该放射治疗装置包括上述任一种多叶光栅。

本发明实施例提供的多叶光栅和放射治疗装置，通过设置第一栅叶包括至少一个第一分区和至少一个第二分区，第一分区对射线的衰减能力小于第二分区对射线的衰减能力；第二分区位于第二端，可实现第一分区具有透光作用，第二分区具有遮光作用；从而可利用设置于第二端的第二分区遮挡照射视野的中心区域，进而可实现减少照射至患者的不需要诊断部位的射线，避免患者因接收不必要的较多剂量而受到的伤害。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的一种多叶光栅的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的另一种多叶光栅的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的又一种多叶光栅的结构示意图；

图4是本发明实施例提供的又一种多叶光栅的结构示意图；

图5是本发明实施例提供的又一种多叶光栅的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的又一种多叶光栅的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的多叶光栅的射线透射效果图；

图8是本发明实施例提供的一种放射治疗装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分而非全部结构。

图1是本发明实施例提供的一种多叶光栅的结构示意图。本实施例提供的多叶光栅可用于调整放射源发出的射线，该放射源可为X射线放射源或本领域技术人员可知的其他类型的放射源。该多叶光栅可为单层光栅、双层光栅或更多层光栅，下文中以单层光栅和双层光栅为例进行示例性说明。

参照图1，该多叶光栅10包括：至少一个第一叶片组11，第一叶片组11包括沿第一方向X1延伸、且在垂直于第一方向X1上(以第一辅助方向Y1示出)两两相邻布置的多片第一栅叶110；每片第一栅叶110包括被驱动的第一端1101和与第一端1101相对设置的第二端1102；每片第一栅叶110包括至少一个第一分区111和至少一个第二分区112，第一分区111对射线的衰减能力小于第二分区112对射线的衰减能力；第二分区112位于第二端1102。

其中，每个第一叶片组11具有各自的一套空间方向系统。示例性的，第一方向X1可理解为由第一栅叶110的第一端1101指向第二端1102的方向。

其中，栅叶分区对射线的衰减能力越强，对射线的遮挡效果越好；对射线的衰减能力越弱，对射线的透过能力越好。本实施例中通过设置第一栅叶110包括第一分区111和第二分区112，且第一分区111对射线(例如X射线)的衰减能力小于第二分区112对射线的衰减能力，可利用第一分区111透过射线，同时利用第二分区112遮挡射线。基于此，可利用设置于第二端1102的第二分区112遮挡照射视野的中心区域，进而可实现减少照射至患者的不需要诊断部位的射线，避免患者因接收不必要的较多剂量而受到的伤害。

示例性的，图1中示出了每个第一栅叶110包括一个第一分区111和一个第二分区112，且第二分区112设置于第二端1102，第一分区111设置于第一端1101。在其他实施方式中，还可根据需要照射的形状以及多叶光栅10的实际需求，设置第一分区111和第二分区112的数量、相对大小以及相对位置关系，本发明实施例对此不作限定。

示例性的，图1中示出了一个第一叶片组11，且该第一叶片组11包括6片第一栅叶110。在其他实施方式中，可根据多叶光栅10的实际需求，设置2个或更多个第一叶片组11，每个第一叶片组11中的第一栅叶110的数量可相同，也可不同，本发明实施例对此不作限定。

为实现上述第一分区111与第二分区112对射线的衰减能力的差异化设置，可对第一栅叶110的材料衰减系数和第一栅叶110的分区厚度中的至少一个参数进行设置。

其中，栅叶分区厚度相同时，材料衰减系数越小，栅叶分区对射线的遮挡能力越弱；材料衰减系数越大，栅叶分区对射线的遮挡能力越强。栅叶分区的衰减系数相同时，栅叶分区的厚度越厚，栅叶分区对射线的遮挡能力越强；叶分区的厚度越薄，栅叶分区对射线的遮挡能力越弱。可理解的是，栅叶分区的厚度方向为射线穿过的方向。

在一实施例中，可参照图1和图2，可设置第一分区111的材料衰减系数小于第二分区112的材料衰减系数。

如此设置，可实现第一分区111易于透过射线，第二分区112易于遮挡射线，从而可利用第一分区111和第二分区112的分区设计，实现对照射视野中心区域的任意形状的遮挡，适应于患者的“病灶”形状需求，从而减少不必要的照射剂量。

在一实施例中，可继续参照图1和图2，可设置第一分区111在射线方向Z1的厚度小于第二分区112在射线方向Z1的厚度。

其中，射线方向Z1垂直于第一方向X1，且射线方向Z1垂直于第一辅助方向Y1，即射线方向Z1垂直于第一叶片组11限定的平面。

如此设置，也可实现第一分区111允许射线穿透的同时，第二分区112具有遮挡射线的作用，从而可基于第一分区111和第二分区112的分区设计，实现对照射视野中心区域的任意形状的遮挡，适应于患者的“病灶”形状需求，从而减少不必要的照射剂量。

在一实施例中，还可设置第一分区111的材料衰减系数小于第二分区112的材料衰减系数的同时，设置第一分区111在射线方向Z1的厚度小于第二分区112在射线方向Z1的厚度，本发明实施例对此不作限定。

在一实施例中，第二分区112所采用的高衰减系数的材料，可为大原子序数的金属，示例性的，第二分区112的材料为铅、铜、钢、钨和金等金属中的至少一种。第一分区111所采用的低衰减系数的材料可为聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate，PMMA)。

其中，大原子序数的金属材料对射线的衰减能力较强，采用上述金属材料可实现对射线的有效遮挡。PMMA对射线的遮挡能力较弱，采用PMMA可使射线有效透过；且加工难度较低，且材料成本较低。

在其他实施例中，还可采用本领域技术人员可知的其他高衰减材料形成第二分区112，以及可采用本领域技术人员可知的其他可起到固定作用的低衰减材料形成第一分区111，本发明实施例对此不赘述也不作限定。

上文中仅对单个第一叶片组11中的第一栅叶110进行了示例性说明。下文中结合图2和图3，以第一叶片组11为两个或四个，对多叶光栅10进行示例性说明。

在一实施例中，第一叶片组11的数量为两个，且两个第一叶片组11相对设置，构成第一层双向光栅，可参见图2；或者第一叶片组11的数量为四个，且四个第一叶片组11两两相对设置，构成第一层四向光栅，可参见图3。

示例性的，结合图1和图2，当双向光栅的相对两个第一叶片组11的第一栅叶110的各第二分区112均相对接触时，可形成实心的中间遮挡图形；当双向光栅的相对两个第一叶片组11的第一栅叶110的各第二分区112中间存在间隔时，可形成空心的中间遮挡图形。在其他实施方式中，可根据需遮挡图形的实际形状，设置各第一栅叶110的第二分区112的位置，本发明实施例对此不作限定。

与此同理，四向光栅也可形成实心的中间遮挡图形或空心的中间遮挡图形。

其中，双向光栅的栅叶控制难度较低，四向光栅的形状控制精度较高。

在其他实施方式中，还可设置多叶光栅10中的第一叶片组11的数量为本领域技术人员可知的其他数量，本发明实施例对此不作限定。

上文中示例性的示出了多叶光栅10为单层光栅，在其他实施方式中，多叶光栅10还可为双层光栅或多层光栅，下文中结合图4-图7对多叶光栅10为双层光栅的结构进行示例性说明。

可参见图4和图5，在一实施例中，该多叶光栅10还包括至少一个第二叶片组12；第二叶片组12与第一叶片组11层叠设置；第二叶片组12包括沿第二方向X2延伸、且在垂直于第二方向X2上(以第二辅助方向Y2示出)两两相邻布置的多片第二栅叶120；第二叶片组12限定的平面与第一叶片组11限定的平面平行；每片第二栅叶12包括被驱动的第三端1201和与第三端1201相对设置的第四端1202；第二叶片组12中的各第二栅叶120的第四端1202用于形成第一射野轮廓，即照射场(即照射视野)的透光外部轮廓；第一叶片组11中的各第一栅叶110的第二分区112用于在第一射野轮廓的基础上进一步限定出第二射野轮廓，即用于形成照射场的中间遮挡图形。

由此，通过设置层叠的第一叶片组11和第二叶片组12，可利用第二栅叶120形成照射视野的外围轮廓，利用第一栅叶110的第二分区112形成照射视野中心区域的遮挡图形，从而可形成任意形状的环形照射场，从而可满足患者拍摄部位形态的多样性，即可满足各种形态变化。

为实现第二栅叶120对射线的遮挡，需要对第二栅叶120选用的材料进行限定，为使多叶光栅10的整体选材种类较少，可将第二栅叶120设置为与第一栅叶110的第二分区112选用相同或相近的材料。

在一实施例中，第二栅叶120的材料衰减系数等于或者大于第一栅叶110的第二分区112的材料衰减系数；且第二栅叶120在射线方向Z1的厚度等于第一栅叶110的第二分区112在射线方向Z1的厚度。如此设置，在确保第二栅叶120基本不透射线的同时，可降低多叶光栅10的整体设计难度。

在一实施例中，第二栅叶120的材料与第一栅叶110的第二分区112的材料相同。如此设置，可使第二栅叶120与第一栅叶110的第二分区112的参数相同，从而可采用相同的工艺制备第二栅叶120和第一栅叶110的第二分区112，从而可降低多叶光栅10的整体制作难度。

与第一叶片组11的设置方式类似，第二叶片组12的数量也可为2个或更多个，下文中结合图4、图5和图6，以第二叶片组12的数量为2个或4个为示例，对多叶光栅10进行示例性说明。

在一实施例中，第二叶片组12的数量为两个，且两个第二叶片组12相对设置，构成第二层双向光栅，可参见图4或图5；或者第二叶片组12的数量为四个，且四个第二叶片组12两两相对设置，构成第二层四向光栅，可参见图6。

如此设置，可满足患者拍摄部位轮廓形态的多样性。

在其他实施方式中，还可设置多叶光栅10中的第二叶片组12的数量为本领域技术人员可知的其他数量，本发明实施例对此不作限定。

在一实施例中，第一叶片组11中的各第一栅叶110能够沿第一方向X1相对运动；第二叶片组12中的各第二栅叶120能够沿第二方向X2相对运动。

示例性的，第一栅叶110和第二栅叶120均可采用手动控制或电动控制，可根据多叶光栅10的实际需求设置，本发明实施例对此不作限定。

示例性的，可参照图7，通过控制第一栅叶110和第二栅叶120运动，可形成环状的照射区域。在其他实施方式中，通过第一层光栅和第二层光栅的协作，还可形成其他形状的照射区域，本发明实施例对此不作限定。

在上述实施例的基础上，本发明实施例还提供一种放射治疗装置，该放射治疗装置包括上述任一实施例提供的多叶光栅。因此该放射治疗装置也具有上述多叶光栅所具有的技术效果，可参照上文理解，在此不赘述。

示例性的，可参照图8，该放射治疗装置20可包括形状获取模块21、栅叶控制模块22和多叶光栅10；形状获取模块21用于获取患者拍摄部位的形状，栅叶控制模块22用于根据形状获取模块21所获取的形状控制多叶光栅10中的栅叶(包括第一栅叶110和第二栅叶120)运动，以使照射区域的形状与患者拍摄部位的形状相适应，从而满足各种拍摄形状。

在其他实施方式中，该放射治疗装置20还可包括本领域技术人员可知的其他组成模块或部件，本发明实施例对此不赘述也不作限定。

示例性的，该放射治疗装置20可为直接数字化X射线摄影系统(DigitalRadiography，DR)、计算机断层摄影(Computed Tomography，CT)系统、放射线探伤(Radiographic Test，RT)系统或本领域技术人员可知的其他类型的放射治疗装置、设备或系统，本发明实施例对此不赘述也不作限定。

注意，上述仅为本发明的较佳实施例及所运用技术原理。本领域技术人员会理解，本发明不限于这里所述的特定实施例，对本领域技术人员来说能够进行各种明显的变化、重新调整和替代而不会脱离本发明的保护范围。因此，虽然通过以上实施例对本发明进行了较为详细的说明，但是本发明不仅仅限于以上实施例，在不脱离本发明构思的情况下，还可以包括更多其他等效实施例，而本发明的范围由所附的权利要求范围决定。

Claims

1.一种多叶光栅，其特征在于，包括：至少一个第一叶片组，所述第一叶片组包括沿第一方向延伸、且在垂直于所述第一方向上两两相邻布置的多片第一栅叶；

每片所述第一栅叶包括至少一个第一分区和至少一个第二分区，所述第一分区对射线的衰减能力小于所述第二分区对射线的衰减能力；所述第二分区位于所述第二端；

其中，所述第一叶片组的数量为四个，且四个所述第一叶片组两两相对设置，构成第一层四向光栅。

2.根据权利要求1所述的多叶光栅，其特征在于：

所述第一分区的材料衰减系数小于所述第二分区的材料衰减系数；

3.根据权利要求2所述的多叶光栅，其特征在于，所述第二分区的材料为铅、铜、钢、钨和金中的至少一种；所述第一分区的材料为聚甲基丙烯酸甲酯。

4.根据权利要求1所述的多叶光栅，其特征在于，所述第一叶片组的数量为两个，且两个所述第一叶片组相对设置，构成第一层双向光栅。

5.根据权利要求1所述的多叶光栅，其特征在于，还包括至少一个第二叶片组；所述第二叶片组与所述第一叶片组层叠设置；所述第二叶片组包括沿第二方向延伸、且在垂直于所述第二方向上两两相邻布置的多片第二栅叶；所述第二叶片组限定的平面与所述第一叶片组限定的平面平行；

6.根据权利要求5所述的多叶光栅，其特征在于，所述第二栅叶的材料衰减系数等于或者大于所述第一栅叶的第二分区的材料衰减系数；且

7.根据权利要求6所述的多叶光栅，其特征在于，所述第二栅叶的材料与所述第一栅叶的第二分区的材料相同。

8.根据权利要求5所述的多叶光栅，其特征在于，所述第二叶片组的数量为两个，且两个所述第二叶片组相对设置，构成第二层双向光栅；或者

9.一种放射治疗装置，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的多叶光栅。