CN111714791A - 一种放射治疗装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及放射治疗技术领域，具体公开了一种放射治疗装置，该放射治疗装置包括束流发生机构、屏蔽体和多叶光栅，束流发生机构绕固定轴线旋转，并在旋转过程中产生射线束流；屏蔽体包括多个沿第一方向间隔设置的屏蔽条，相邻的两个所述屏蔽条形成使所述射线束流通过的栅格；多叶光栅包括多对沿所述第一方向依次设置的叶片对，所述叶片对包括沿第二方向设置的两个叶片，且每对所述叶片对的两个所述叶片的间距可调，以形成使所述射线束流通过的狭缝；所述栅格与所述狭缝一一对应，且所述屏蔽条能够在所述第一方向遮挡部分所述狭缝，所述第一方向与所述第二方向垂直。本发明提供的放射治疗装置提高了射线束流在靶区之外的剂量梯度。

Description

一种放射治疗装置

技术领域

本发明涉及放射治疗技术领域，尤其涉及一种放射治疗装置。

背景技术

IMRT(intensity-modulated radiation therapy，强度调制放射治疗，简称调强治疗)是一种先进的高精度放射线疗法，该放射线疗法根据肿瘤的3D形状，利用计算机控制放射治疗装置向肿瘤等靶区发射精确的X光辐射剂量，从而达到治疗肿瘤等疾病的目的。

现有技术中的放射治疗装置包括束流发生机构和多叶光栅，束流发生机构能够产生X射线束流，多叶光栅包括多组成对设置的叶片，每对叶片中的两个叶片可以相互远离或靠近，以形成不同长度的狭缝。多组叶片依次排布，然后通过调节各对叶片的间距形成特定形状的、允许束流通过的束流通道，穿过束流通道的束流可以照射到靶区。

临床上，希望在靶区之外得到尽量小的剂量分布，也即希望在靶区之外有非常大的剂量梯度，以使远离靶区的组织吸收剂量迅速下降。但现有技术中的多叶光栅无法实现束流在靶区之外大的剂量梯度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种放射治疗装置，以提高射线束流在靶区之外的剂量梯度。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种放射治疗装置，包括：

束流发生机构，绕固定轴线旋转，并在旋转过程中产生射线束流；

屏蔽体，包括多个沿第一方向间隔设置的屏蔽条，相邻的两个所述屏蔽条形成使所述射线束流通过的栅格；

多叶光栅，包括多对沿所述第一方向依次设置的叶片对，所述叶片对包括沿第二方向设置的两个叶片，且每对所述叶片对的两个所述叶片的间距可调，以形成使所述射线束流通过的狭缝；

所述栅格与所述狭缝一一对应，且所述屏蔽条能够在所述第一方向遮挡部分所述狭缝，所述第一方向与所述第二方向垂直。

作为优选，所述栅格的个数为偶数个，多个所述栅格关于平面对称设置，所述固定轴线与所述平面平行且相距预设距离。

作为优选，所述预设距离为所述栅格沿所述第一方向的尺寸的一半。

作为优选，所述放射治疗装置还包括：

调节装置，设置于所述屏蔽体的射线入射端，所述调节装置用于分别调节射入每个所述栅格中的所述射线束流的剂量。

作为优选，所述调节装置包括：

支架，设置于所述屏蔽体的射线入射端；

多个遮挡片，与多个所述栅格一一对应设置，所述遮挡片的位置包括遮挡所述栅格的遮挡位置和打开所述栅格的避让位置。

作为优选，所述调节装置还包括：

驱动机构，连接于所述支架，所述驱动机构用于分别驱动多个所述遮挡片沿所述第一方向往复运动至所述遮挡位置或所述避让位置。

作为优选，所述遮挡片的端部开设有多个插孔；

所述驱动机构包括：

多个推拉杆，与多个所述遮挡片一一对应驱动连接，所述推拉杆与所述插孔驱动连接或滑动连接，且每个所述遮挡片的多个所述插孔中的一个与一所述推拉杆驱动连接；

多个驱动部，与多个所述推拉杆一一对应驱动连接，用于分别驱动多个所述推拉杆沿所述第一方向往复移动。

作为优选，所述屏蔽体设置有容纳空间，多个所述叶片滑动插设于所述容纳空间。

作为优选，所述屏蔽体还包括：

多个隔板，沿所述第一方向间隔设置于所述容纳空间，所述叶片滑动插设于相邻的两个所述隔板之间。

作为优选，所述隔板的射线入射端和射线出射端分别连接有所述屏蔽条，所述屏蔽条与所述隔板形成台阶面，所述叶片的射线入射端滑动抵接于所述台阶面。

本发明的有益效果：

屏蔽条在第一方向遮挡部分狭缝后形成最终允许射线穿过的通道，该通道的宽度小于狭缝的宽度，从而使得射入到靶区的射线束流的宽度在第一方向上的尺寸减小。射线束流的宽度减小后，射线束流在靶区之外的非靶区的剂量梯度增大，远离靶区的组织吸收射线束流的剂量迅速下降。

附图说明

图1是本发明实施例提供的屏蔽体和多叶光栅的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的屏蔽体和多叶光栅另一视角的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的射线束流旋转后形成的旋转层的示意图；

图4是本发明实施例提供的放射治疗装置未设置屏蔽体时，一个狭缝中透过的射线束流照射到人体后的示意图；

图5是本发明实施例提供的放射治疗装置设置屏蔽体时，一个狭缝中透过的射线束流照射到人体后的示意图；

图6是图2中D-D向的剖视图；

图7是图6移除多叶光栅后的结构示意图；

图8是本发明实施例提供的调节装置、屏蔽体和多叶光栅的结构示意图；

图9是本发明实施例提供的调节装置、屏蔽体和多叶光栅另一视角的结构示意图；

图10是本发明实施例提供的调节装置的剖视图；

图11是本发明实施例提供的驱动部与遮挡片连接的结构示意图。

图中：

1、屏蔽体；11、屏蔽条；12、栅格；13、隔板；14、容纳空间；

2、多叶光栅；21、叶片；

3、调节装置；31、支架；32、遮挡片；321、插孔；33、驱动机构；331、推拉杆；332、驱动部；3321、动子；3322、定子；

10、靶区；20、非靶区；30、射线束流。

具体实施方式

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。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。

本发明中限定了一些方位词，在未作出相反说明的情况下，所使用的方位词如“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”这些方位词是为了便于理解而采用的，因而不构成对本发明保护范围的限制。

在本发明中，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”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一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。

在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“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，或成一体；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，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本实施例提供了一种放射治疗装置，用于向肿瘤等靶区10发射射线束流30，以提高射线束流30在靶区10之外的剂量梯度。

如图1和图2所示，本实施例提供的放射治疗装置包括束流发生机构(图中未示出)、屏蔽体1和多叶光栅2。束流发生机构绕固定轴线旋转，并在旋转过程中产生射线束流30。束流发生机构的具体结构和工作原理为现有技术，在此不再赘述。屏蔽体1包括多个沿第一方向间隔设置的屏蔽条11，相邻的两个屏蔽条11形成使射线束流30通过的栅格12，屏蔽条11用于屏蔽射线束流30。多叶光栅2包括多对沿第一方向依次设置的叶片对，叶片对包括沿第二方向设置的两个叶片21，第一方向与第二方向垂直。每对叶片对的两个叶片21的间距可调，以形成使射线束流30通过的狭缝，并根据靶区10的形状改变狭缝的长度(即狭缝在第二方向上的尺寸)。栅格12与狭缝一一对应，且屏蔽条11能够在第一方向遮挡部分狭缝。屏蔽条11在第一方向遮挡部分狭缝后形成最终允许射线穿过的通道，该通道的宽度小于狭缝的宽度，从而使得射入到靶区10的射线束流30的宽度(即射线束流30在第一方向上的尺寸)减小。

如图3所示，束流发生机构绕固定轴线旋转，当射线束流30绕固定轴线旋转一周后，通道内穿过的射线束流30将形成一个以固定轴线为中心的旋转体形状的三维剂量分布空间，该三维分布空间为旋转层。当射线束流30绕固定轴线旋转数周后，形成多层不同尺寸且连续或叠加分布的多层旋转层，多层旋转层包括与靶区10形状一致的射线束流30高剂量分布区。高剂量分布区之外沿旋转层的半径方向向外逐渐衰减。射线束流30高剂量分布区即为计划的靶区10，高剂量分布区之外的区域即为非靶区20。图4为未设置屏蔽体1时，一个狭缝中透过的射线束流30照射到人体后的情况，图5为设置屏蔽体1时，一个狭缝中透过的射线束流30照射到人体后的情况，通过计算可知，射线束流30的宽度减小后，射线束流30在靶区10之外的非靶区20的剂量梯度增大，远离靶区10的组织吸收射线束流30的剂量迅速下降。

另外，现有技术中的放射治疗装置束流发生机构不包括屏蔽体1，其束流发生机构不会发生转动，本发明提供的放射治疗装置通过设置屏蔽体1，使得射线束流30在靶区10之外的非靶区20的剂量梯度增大，远离靶区10的组织吸收射线束流30的剂量迅速下降，从而达到减小对正常组织伤害的目的。在放射治疗的过程中通过使束流发生机构发生转动，形成多层旋转层，该多层旋转层的射线束流30高剂量分布区与靶区10形状一致，从而可以达到治疗肿瘤等疾病的目的，即本发明提供的放射治疗装置既可以对肿瘤等疾病进行治疗，也可以减小对正常组织的伤害。

现有技术中，为了防止射线束流30通过相邻的两对叶片对之间穿过，要求叶片21的侧表面有极高的表面平整度，本发明中栅格12与狭缝一一对应，且屏蔽条11可以遮挡部分狭缝，因此，叶片21的侧面位于屏蔽条11的正下方，射线束流30不会穿过屏蔽条11射入相邻的两对叶片对之间，进而无需对叶片21的侧表面的表面平整度进行要求，从而降低了叶片21的加工成本。

如图2所示，栅格12的个数为偶数个，多个栅格12关于平面A对称设置，固定轴线与平面A平行且相距预设距离L。为便于示出固定轴线与平面A的位置关系，如图2所示，固定轴线所在面为B，则平面A与面B的间距为L。由于屏蔽条11的存在，任何一组旋转层都存在照射的死角区域，多个栅格关于固定轴线的非对称性互补设计，可实现对靶区10的无死角照射。

预设距离为栅格12沿第一方向的尺寸的一半，即固定轴线穿过位于正中间的一个屏蔽条11的侧面，以实现死角区域的最大互补。当然，预设距离的大小不限于此，还可以是小于栅格12沿第一方向的尺寸的一半并大于零之间的任意值。

如图6和图7所示，屏蔽体1为框架式的结构。屏蔽体1设置有容纳空间14，多个叶片21滑动插设于容纳空间14，从而便于调节狭缝的长度。屏蔽体1既可以实现部分射线束流30的屏蔽，又可以安装多叶光栅2，使得放射治疗装置的结构紧凑。

优选地，为了提高叶片21滑动的稳定性，屏蔽体1包括多个隔板13，多个隔板13沿第一方向间隔设置于容纳空间14，叶片21滑动插设于相邻的两个隔板13之间。可以理解的是，叶片21的厚度很薄，为了便于加工叶片21，可以提高叶片21的厚度，但是叶片21的厚度增加会导致狭缝的宽度增加，在其他实施例中，为了在增加叶片21的厚度的前提下，不增加狭缝的宽度，容纳空间14可以不设置隔板13，相邻的两对叶片对贴合，以使每个叶片21均可以不会倾斜，并可以相对滑动。

隔板13的射线入射端和射线出射端分别连接有屏蔽条11，可以理解的是，屏蔽条11能够在第一方向遮挡部分狭缝，因此，屏蔽条11的宽度大于隔板13的宽度，因此，屏蔽条11与隔板13形成台阶面，叶片21的射线入射端滑动抵接于台阶面。

为了保证屏蔽体1的精度，屏蔽体1为一体成型。屏蔽体1优选由钨或钼等对射线屏蔽效果好的金属制成，当然在其他实施例中，屏蔽体1也可以由其他能够屏蔽射线的材料制成，在此不做具体限定。

每一对叶片对用于实现一个旋转层的束流形状调节，在治疗实施的过程中，会存在多个叶片对同时工作，同时实现多个旋转层的情况，如果每个叶片对的束流强度单独可调，无疑会提高灵活性，进而提升整个治疗的实施效率。因此，本实施例中的放射治疗装置还包括调节装置3，调节装置3设置于屏蔽体1的射线入射端，调节装置3用于分别调节射入每个栅格12中的射线束流30的剂量。

如图8-图10所示，优选地，调节装置3包括支架31和多个遮挡片32。支架31设置于屏蔽体1的射线入射端。支架31可以通过螺钉等连接件与屏蔽体1连接，也可以通过在屏蔽体1上设置卡块，在支架31上设置与卡块卡接的卡槽，使支架31与屏蔽体1卡接连接。多个遮挡片32与多个栅格12一一对应设置，遮挡片32的位置包括遮挡栅格12的遮挡位置和打开栅格12的避让位置。当需要控制穿过某一栅格12的射线剂量时，调节与栅格12对应的遮挡片32即可。

遮挡片32优选由金属材料加工而成，金属对射线具有显著的衰减作用。不同的金属对射线的衰减能力不同，对于固定能量的射线，一般用半层值HVL表示某种金属对其的衰减特性,也就是射线强度衰减为原强度50％时的金属厚度，金属厚度与射线的透过率可用一个指数关系式表达：y＝e^k.x,式中y为射线透过率，x为金属厚度，k为常数，k与金属材料、以及射线能量有关，e为常数。选择金属材料的原则是在满足设计射线透过率的条件下，遮挡片32有一个合理的厚度，以保证其机械强度。

栅格调节装置3对束流强度的调节原理为：遮挡片32对射线具有一定的衰减能力(例如透过率为50％)，通过遮挡片32的遮挡程度不同实现透过栅格12的射线平均强度在一定范围内可调，例如遮挡片32完全遮挡栅格12，射线的强度为未遮挡时的50％，遮挡片32完全打开栅格12，射线强度回复为100％，假如在治疗过程中50％的时间遮挡片32完全遮挡栅格12，50％的时间遮挡片32完全打开栅格12，整个治疗过程中射线强度为原来的75％，类似的通过调节完全遮挡与完全打开栅格12的时间比例，可以对射线强度在50％-100％范围内进行调节。

为了便于调节遮挡片32的位置，调节装置3还包括驱动机构33，驱动机构33连接于支架31，驱动机构33用于分别驱动多个遮挡片32沿第一方向往复运动至遮挡位置或避让位置。

优选地，遮挡片32的端部开设有多个插孔321；驱动机构33包括多个推拉杆331和多个驱动部332，多个驱动部332与多个推拉杆331一一对应驱动连接，多个驱动部332用于分别驱动多个推拉杆331沿第一方向往复移动。多个推拉杆331与多个遮挡片32一一对应驱动连接，推拉杆331与插孔321驱动连接或滑动连接，且每个遮挡片32的多个插孔321中的一个与一推拉杆331驱动连接。

由于每个遮挡片32的多个插孔321中的一个与一推拉杆331驱动连接，因此，每一个推拉杆331可以单独被一个驱动部332驱动往复移动，推拉杆331便可以带动遮挡片32移动。与推拉杆331滑动连接的插孔321可以为推拉杆331的运动提供导向，提高推拉杆331的稳定性，并且，推拉杆331不会驱动与其滑动连接的遮挡片32移动，保证该遮挡片32不受影响。

如图9所示，优选地，为了便于驱动机构33的设置，将遮挡片32分为两组，沿第一方向排列的奇数个的遮挡片32为第一组，偶数个的遮挡片32为第二组，第一组遮挡片32的驱动部332连接于遮挡片32的沿第二方向的一端，第二组遮挡片32的驱动部332连接于遮挡片32的沿第二方向的另一端。如图11所示，以位于最外侧的遮挡片32为例进行说明，每个遮挡片32上开设有八个插孔321，推拉杆331与第一个插孔321驱动连接，推拉杆331滑动穿设于其他七个遮挡板的与第一个插孔321同轴的插孔321中，从而驱动最外侧的遮挡片32移动，并且不会驱动其他的最外侧的遮挡片32移动。

如图11所示，推拉杆331还可以为光杆，驱动部332包括动子3321和定子3322，定子3322和动子3321之间能够产生电磁效应。具体地，每组驱动机构33可以在支架31上间隔设置两个定子3322，动子3321固定于推拉杆331上，并位于两个定子3322之间，通过改变动子3321的电流，使动子3321在两个定子3322之间往复移动，进而带动推拉杆331往复移动，使得遮挡片32位于遮挡位置或避让位置。

在其他实施例中，推拉杆331可以包括螺纹段和光杆段，螺纹段和光杆段分别与不同的插孔321螺纹连接和滑动连接。驱动部332为伺服电机等可以驱动推拉杆331旋转的驱动件。驱动部332的输出轴正转带动螺杆沿第一方向运动，使遮挡片32位于遮挡位置；驱动部332的输出轴反转带动螺杆沿与第一方向相反的方向运动，使遮挡片32位于避让位置。

显然，本发明的上述实施例仅仅是为了清楚说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种放射治疗装置，其特征在于，包括：

束流发生机构，绕固定轴线旋转，并在旋转过程中产生射线束流(30)；

屏蔽体(1)，包括多个沿第一方向间隔设置的屏蔽条(11)，相邻的两个所述屏蔽条(11)形成使所述射线束流(30)通过的栅格(12)；

多叶光栅(2)，包括多对沿所述第一方向依次设置的叶片对，所述叶片对包括沿第二方向设置的两个叶片(21)，且每对所述叶片对的两个所述叶片(21)的间距可调，以形成使所述射线束流(30)通过的狭缝；

所述栅格(12)与所述狭缝一一对应，且所述屏蔽条(11)能够在所述第一方向遮挡部分所述狭缝，所述第一方向与所述第二方向垂直。

2.根据权利要求1所述的放射治疗装置，其特征在于，所述栅格(12)的个数为偶数个，多个所述栅格(12)关于平面对称设置，所述固定轴线与所述平面平行且相距预设距离。

3.根据权利要求2所述的放射治疗装置，其特征在于，所述预设距离为所述栅格(12)沿所述第一方向的尺寸的一半。

4.根据权利要求1所述的放射治疗装置，其特征在于，所述放射治疗装置还包括：

调节装置(3)，设置于所述屏蔽体(1)的射线入射端，所述调节装置(3)用于分别调节射入每个所述栅格(12)中的所述射线束流(30)的剂量。

5.根据权利要求4所述的放射治疗装置，其特征在于，所述调节装置(3)包括：

支架(31)，设置于所述屏蔽体(1)的射线入射端；

多个遮挡片(32)，与多个所述栅格(12)一一对应设置，所述遮挡片(32)的位置包括遮挡所述栅格(12)的遮挡位置和打开所述栅格(12)的避让位置。

6.根据权利要求5所述的放射治疗装置，其特征在于，所述调节装置(3)还包括：

驱动机构(33)，连接于所述支架(31)，所述驱动机构(33)用于分别驱动多个所述遮挡片(32)沿所述第一方向往复运动至所述遮挡位置或所述避让位置。

7.根据权利要求6所述的放射治疗装置，其特征在于，所述遮挡片(32)的端部开设有多个插孔(321)；

所述驱动机构(33)包括：

多个推拉杆(331)，与多个所述遮挡片(32)一一对应驱动连接，所述推拉杆(331)与所述插孔(321)驱动连接或滑动连接，且每个所述遮挡片(32)的多个所述插孔(321)中的一个与一所述推拉杆(331)驱动连接；

多个驱动部(332)，与多个所述推拉杆(331)一一对应驱动连接，用于分别驱动多个所述推拉杆(331)沿所述第一方向往复移动。

8.根据权利要求1所述的放射治疗装置，其特征在于，所述屏蔽体(1)设置有容纳空间(14)，多个所述叶片(21)滑动插设于所述容纳空间(14)。

9.根据权利要求8所述的放射治疗装置，其特征在于，所述屏蔽体(1)还包括：

多个隔板(13)，沿所述第一方向间隔设置于所述容纳空间，所述叶片(21)滑动插设于相邻的两个所述隔板(13)之间。

10.根据权利要求9所述的放射治疗装置，其特征在于，所述隔板(13)的射线入射端和射线出射端分别连接有所述屏蔽条(11)，所述屏蔽条(11)与所述隔板(13)形成台阶面，所述叶片(21)的射线入射端滑动抵接于所述台阶面。

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