CN1126622A - 一种可变换射线束径的方法及辐射单元 - Google Patents

一种可变换射线束径的方法及辐射单元 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种医用立体定向放射治疗设备中变换放射线束径的方法及辐射单元，在一个沿中心轴对称的准直体(11)上分布若干组不同孔径的准直器(1)，每组准直器的分布与放射源(2)在源体(4)上的分布规律相同，根据治疗的需要回转准直体(11)，使某一孔径的一组准直器(1)对准放射源(2)，即可改变射线束径的大小。本发明操作方便，提高了定位精度，易于实现计算机自动控制。

Description

一种可变换射线束径的方法及辐射单元
本发明涉及一种变换放射线束径的方法，尤其是医用立体定向放射治疗设备中改变射线束径的方法。本发明还涉及一种医用放射源辐射单元，特别是医用立体定向放射治疗设备中的辐射单元。
医用立体定向放射治疗装置，需要在放射源的出口端加装准直器以形成一定直径的射线束。为了改变射线束径的大小，现有的方法是以一组单孔径的准直器装在专用头盔上，头盔上的准直器孔与放射源通道相对应，使用时根据病灶组织的大小选用相应孔径的准直器。例如瑞典ELEKTA公司生产的Leksell伽玛刀，配置4种规格的头盔，在每个头盔上各装一组最终准直器，在焦点处分别形成50％剂量直径为4mm、8mm、14mm、18mm的伽玛射线束。另外，中国专利说明书CN-1087551A中公开了一种旋转锥面聚焦式伽玛射线辐射单元，在此专利技术上开发的第一代旋转式伽玛刀中，配备了五组不同孔径的准直器和一个头盔，它是通过更换准直器来调节伽玛射线束的直径。在病灶形状复杂的情况下，采用以上两种方法需要多次人工换装头盔或准直器才能保证疗效，这样不但操作繁琐，还带来定位和安全防护的问题。
本发明目的是改进现有的射线束径变换方法，在治疗过程中可方便地调整射线束径的大小；为此，本发明还要提供一种实现该变换方法的辐射单元。
为达到上述目的，本发明的解决方案是：在源体内安装一组放射源，从径向对准源体中心轴上一个公共焦点，在一个沿中心轴对称的几何体上分布若干组不同孔径的准直器，每组准直器的分布与放射源的分布规律相同；几何体可绕其中心轴与源体回转定位，几何体与源体的内腔相接；当根据治疗规划选择某一孔径准直器时，几何体旋转使该组准直器与放射源对接；当选择其它孔径准直器时，准直体又可回转使另一组选定的准直器与放射源对接，即可在治疗中变换射线束径。
上述变换射线束径方法可以采用这样一种辐射单元来实现：包括源体、保护框、准直体、传动件，源体内一组放射源从径向对准源体中心轴上一个公共焦点，在准直体上有若干组按源体上放射源对应分布的不同孔径的准直器，在准直体中间装有一个芯轴，芯轴的一端与传动件联接，另一端固定在准直体上。
在上述辐射单元中，准直体与源体、源体与保护框可采用轴承联接，源体上装有一个可与保护框和芯轴相对旋转的空轴套，它的一端固定在源体上，另一端通过齿轮与源体传动部件相联接，源体通常在低速状态下回转以实现旋转聚焦的功能，源体和准直可作相对运动以更换准直器组别和非治疗时屏蔽；在治疗过程中，源体和准直体相对静止，通过双伺服控制系统精确控制准直体和源体的旋转。
本发明将若干组准直器在准直体上按放射源的分布规律排列，无须头盔，无须人工更换准直器，在治疗过程中可随时根据需要变换射线束径以改变焦点大小，结构简单，操作方便，提高了定位精度，容易实现计算机自动控制。此外，由于在准直体上增加了一组屏蔽棒，可以增强防护安全性。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步详细的说明。
图1为本发明可变换射线束径方法的一个具体实施例示意图。
图2为采用图1所示方法的一个辐射单元具体实施例的结构示意图。
参照图1和图2，在一个半球形源体(4)内安装一组放射源(2)，从径向对准球心(14)；在一个与源体(4)内腔相接的准直体(11)上，分布若干组不同孔径的准直器(1)，每组准直器的分布与放射源的分布规律相同。图1是一个圆锥面的局部展开图，源体(4)上一组放射源的某一个放射源(2)的中心线处在这个圆锥面上，四个不同内径准直器(1)和一个屏蔽棒(15)的中心线在准直体(11)的同一圆锥面上按一定角度排列；当根据治疗规划确定某一孔径时，回转准直体(11)使选定的准直器与放射源(2)对接，放射线沿该准直器射出；当选择其它孔径时，准直体(11)又可以绕中心轴回转使另外选定的准直器与放射源(2)对接，这样即可实现射线束径的变换；在本实施例中，放射源(2)的数目为30个，准直体(11)上准直器的数目是4×30＝120。另外，在非治疗时回转准直体(11)使屏蔽棒(15)与放射源(2)对接，就可以阻挡射线，屏蔽棒采用重金属材料制成，例如钨钢或贫化铀，以增强屏蔽效果。
在本实施例辐射单元中，源体(4)安装在保护框(3)内，与某一放射源(2)对应的不同孔径准直器和屏蔽棒采用图1所示的方式排列；准直体(11)的中间有一个芯轴(10)，芯轴(10)的一端通过齿轮(7)与准直体传动部件(6)联接，另一端固定在准直体(11)上；源体(4)与准直体(11)采用高精度轴承(13)联接，要求准直体传部件(6)能够精确定位，以保证准直体(11)上所选定的一组准直器(1)与放射源(2)的准确对接；本实施例中，源体(4)上装有一个可与保护框(3)及芯轴(10)相对旋转的空轴套(5)，空轴套(5)的一端固定在源体(4)上，另一端通过齿轮(9)与源体传动部件(7)联接，源体(4)与保护框(3)采用高精度轴承(12)联接；源体(4)通常在低速状态下回转以实现旋转聚焦的功能，源体(4)和准直体(11)可作相对运动以更换准直器组别和非治疗时屏蔽，在治疗过程中，源体(4)和准直体(11)相对静止，为了保证其聚焦精度，本实施例在芯轴(10)和空轴套(5)上各装了一个编码器，用于测定源体(4)和准直体(11)的相对位置，准直体传部件(6)和源体传动部件(7)都采用了交流伺服电机、谐波减速器和编码器，通过双伺服控制系统精确控制准直体和源体的旋转，以实时跟踪达到旋转聚焦的目的。

Claims (7)

1、一种可变换射线束径的方法，先在源体(4)内安装一组放射源(2)，从径向对准源体中心轴上一个公共焦点(14)，以若干组不同孔径的准直器(1)分别对准放射源(2)，其特征在于：所述若干组不同孔径的准直器(1)分布在一个沿中心轴对称的几何体(11)上，每组准直器(1)在几何体(11)上的分布与放射源(2)的分布规律相同；几何体(11)与源体(4)的内腔相接，几何体(11)可绕其中心轴与源体(4)回转定位，当选择某一孔径准直器(1)时，几何体回转使该组准直器与放射源(2)对接；当选择其它孔径准直器时，准直体又可回转使另一组选定的准直器与放射源(2)对接。
2、根据权利要求1所述的变换方法，其特征在于：所述源体(4)上放射源(2)的中心线与对应不同孔径准直器(1)的中心线在同一个圆锥面上，并按一定的角度排列。
3、根据权利要求1或2所述的变换方法，其特征在于：所述几何体(11)上还有一组与放射源(2)分布规律相同的屏蔽棒(15)，屏蔽棒用重金属制成，在非治疗时回转几何体以其屏蔽棒(15)与放射源(2)对接。
4、根据权利要求3所述的变换方法，其特征在于：所述源体及准直体均为半球形。
5、一种实现权力要求1所述可变换射线束径方法的医用放射源辐射单元，包括源体(4)、保护框(3)、准直体(11)、传动件，源体(4)内一组放射源(2)从径向对准源体中心轴上一个公共焦点(14)，其特征在于：准直体(11)与源体(4)的内腔相接；在准直体(11)上有若干组按源体(4)上放射源(2)对应分布的不同孔径的准直器(1)，在准直体(11)中间装有一个芯轴(10)，芯轴(10)的一端与传动件联接，另一端固定在准直体(11)上。
6、根据权利要求5所述的辐射单元，其特征在于：所述准直体(11)与源体(4)采用轴承(13)联接，芯轴(10)的一端通过齿轮(7)与准直体传动部件(6)相联。
7、根据权利要求5或6所述的辐射单元，其特征在于：所述源体(4)与保护框(3)采用轴承(13)联接，源体(4)上装有一个可与保护框(3)和芯轴(10)相对旋转的空轴套(5)，它的一端固定在源体(4)上，另一端通过齿轮(9)与源体传动部件(8)相联接，
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