CN115227521A - 五维治疗床 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种五维治疗床，属于医疗设备领域，该五维治疗床包括：运动床身、三维直线运动机构、二维旋转运动平台；三维直线运动机构用于驱动运动床身沿横向、纵向和升降方向直线运动；二维旋转运动平台设置在运动床身上，能够绕横向、纵向和升降方向中的两个方向旋转运动，且能够在运动床身的带动下，沿横向、纵向和升降方向直线运动。该五维治疗床通过在三维治疗床的基础上增加二维旋转运动平台，实现治疗床的五维运动，提高了治疗床的运动灵活性，简化了治疗床的结构。

Description

五维治疗床

技术领域

本申请涉及医疗设备领域，特别涉及五维治疗床。

背景技术

肿瘤放射治疗是利用放射线治疗肿瘤的一种局部治疗方法。放射线包括放射性同位素产生的α、β、γ射线和各类x射线治疗机或加速器产生的x射线、电子线、质子束及其他粒子束等。

随着放射治疗技术的不断成熟，放射治疗设备也呈现多元化发展，放射治疗设备的治疗床也有多种形式，比如：三维治疗床、五维治疗床、六维治疗床等。

三维治疗床可以在横向、纵向、升降三个方向上做直线运动，将患者移动至放射治疗设备的治疗位置，使患者靶区与放射治疗设备的治疗中心重合。相关技术中，为了提高放射治疗精度，为放疗设备引入了图像引导功能，利用图像引导系统，在患者被治疗床定位至治疗中心后，获取患者图像，并将患者图像与治疗计划阶段的CT图像进行配准，依据配准结果调整治疗床的位置，以使患者被更精确的定位。当配准结果显示患者图像与CT图像之间存在旋转偏移量，需要进行角度补偿时，三维治疗床就无法满足角度补偿需求，从而影响放射治疗精度。

相关技术中，五维治疗床的驱动机构全部位于运动床身下方，使得五维治疗床结构复杂。

发明内容

鉴于此，本申请提供一种五维治疗床，可以解决上述技术问题。

具体而言，包括以下的技术方案：

本申请提供了一种五维治疗床，包括：运动床身、三维直线运动机构、二维旋转运动平台；所述三维直线运动机构用于驱动所述运动床身沿横向、纵向和升降方向直线运动；所述二维旋转运动平台设置在所述运动床身上，能够绕所述横向、纵向和升降方向中的两个方向旋转运动，且能够在所述运动床身的带动下，沿所述横向、纵向和升降方向直线运动。

在一些实施例中，所述二维旋转运动平台固定设置于所述运动床身的上方。

在一些实施例中，所述二维旋转运动平台能够绕所述横向和所述升降方向旋转运动。

在一些实施例中，所述二维旋转运动平台包括上下叠置的上支撑板和下支撑板、绕横向方向旋转驱动组件、绕升降方向旋转驱动组件，所述绕横向方向旋转驱动组件用于驱动所述上支撑板绕所述横向方向旋转运动，所述绕升降方向旋转驱动组件用于驱动所述上支撑板和所述下支撑板同步绕所述升降方向旋转运动。

在一些实施例中，所述上支撑板和所述下支撑板之间通过横向转动连接件连接，所述绕横向方向旋转驱动组件包括：第一驱动电机、第一齿轮、第一弧形齿条，所述第一弧形齿条竖直固定于所述上支撑板，所述第一齿轮与所述第一驱动电机的输出端连接，并与所述第一弧形齿条啮合，以驱动所述上支撑板绕所述横向方向旋转运动。

在一些实施例中，所述绕横向方向旋转驱动组件还包括：滑动配合的第一弧形导轨和第一滑块，所述第一弧形导轨竖直固定于所述下支撑板，所述第一滑块固定于所述上支撑板。

在一些实施例中，所述绕升降方向旋转驱动组件包括：第二驱动电机、第二齿轮、第二弧形齿条，所述第二弧形齿条水平固定于所述下支撑板，所述第二齿轮与所述第二驱动电机的输出端连接，并与所述第二弧形齿条啮合，以驱动所述上支撑板和所述下支撑板同步绕所述升降方向旋转运动。

在一些实施例中，所述绕升降方向旋转驱动组件还包括：滑动配合的第二弧形导轨和第二滑块，所述第二弧形导轨水平固定于所述运动床身，所述第二滑块设置于所述下支撑板。

在一些实施例中，所述二维旋转运动平台还包括底座，所述绕升降方向旋转驱动组件还包括：滑动配合的弧形导轨和滑块，所述弧形导轨水平固定于所述底座，所述滑块设置于所述下支撑板。

本申请还提供了一种放射治疗系统，包括机架、辐射源和上述五维治疗床，所述机架用于承载所述辐射源。

本申请实施例提供的技术方案的有益效果至少包括：

本申请实施例提供的五维治疗床，通过在三维治疗床的基础上增加二维旋转运动平台，实现治疗床的五维运动，提高了治疗床的运动灵活性，简化了治疗床的结构。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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为本申请实施例提供的一种五维治疗床的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的五维治疗床的横向/升降驱动机构轴侧图；

图3为本申请实施例提供的五维治疗床的横向/升降驱动机构左视图；

图4为本申请实施例提供的五维治疗床的侧视图；

图5为本申请实施例提供的二维旋转运动平台结构示意图；

图6为本申请实施例提供的二维旋转运动平台剖面图；

图7为本申请实施例提供的二维旋转运动平台剖面图；

图8为本申请实施例提供的二维旋转运动平台俯视图；

图9为本申请实施例提供的二维旋转运动平台底座俯视图；

图10为本申请实施例提供的一种放射治疗系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

由于三维治疗床无法满足医疗设备对于角度补偿的需求，且相关技术中的五维治疗床结构复杂。为此，本申请实施例提供一种五维治疗床，应用于有角度补偿需求的医疗设备，例如：放射治疗设备、影像设备(例如：CT、MRI、PET等成像设备)等，能够在满足角度补偿需求的前提下，简化治疗床的结构。

本申请实施例提供的一种五维治疗床，包括：运动床身、三维直线运动机构和二维旋转运动平台，三维直线运动机构用于驱动运动床身沿横向、纵向和升降方向直线运动，二维旋转运动平台设置在运动床身上，能够绕横向、纵向和升降方向中的两个方向旋转运动，且能够在运动床身的带动下，沿横向、纵向和升降方向直线运动。

本申请提供的五维治疗床，通过在三维治疗床的基础上增加二维旋转运动平台，实现治疗床的五维运动，提高了治疗床的运动灵活性，简化了治疗床的结构。

如图1所示，五维治疗床包括：床体1、运动床身2、三维直线运动机构3、二维旋转运动平台4，运动床身2位于床体1上方，被床体1承载以实现三维直线运动，二维旋转运动平台4设置在运动床身2上，能够实现二维旋转运动，且能够在运动床身2的带动下，沿三维方向直线运动。

在本实施例中，三维直线运动机构包括：用于驱动运动床身沿横向方向(图1中X轴方向)直线运动的横向驱动机构、用于驱动运动床身沿纵向方向(图1中Y轴方向)直线运动的纵向驱动机构、用于驱动运动床身沿升降方向(图1中Z轴方向)直线运动的升降驱动机构。

在一些实施例中，横向驱动机构为电机丝杠驱动机构，如图2、3所示，包括横向驱动电机311、横向运动丝杠312和横向丝杠螺母(图中未示出)，通过横向驱动电机311驱动横向运动丝杠312旋转，带动横向丝杠螺母沿横向方向直线运动，以使运动床身2沿横向方向直线运动；

在一些实施例中，升降驱动机构也为电机丝杠驱动机构，如图2、3所示，包括升降驱动电机321、升降运动丝杠322和升降丝杠螺母(图中未示出)，通过升降驱动电机321驱动升降运动丝杠322旋转，带动升降丝杠螺母沿升降方向直线运动，以使运动床身2沿升降方向直线运动。

如图2、3所示，为了保证运动床身2沿横向方向和升降方向均能够进行直线运动，三维直线运动机构还包括：床体连接板34、升降驱动机构安装板35、横向驱动机构安装板36。升降运动丝杠322安装在升降驱动机构安装板35上，升降丝杠螺母与升降运动丝杠322转动配合连接，床体连接板34通过升降丝杠螺母、升降运动丝杠322与升降驱动机构安装板35连接；横向运动丝杠312安装在横向驱动机构安装板36上，横向丝杠螺母与横向运动丝杠312转动配合连接，升降驱动机构安装板35通过横向丝杠螺母、横向运动丝杠312与横向驱动机构安装板36连接；床体连接板34与床体1固定连接。这样，升降驱动电机321驱动床体连接板34带动床体1、运动床身2沿升降方向直线运动，横向驱动电机311驱动升降驱动机构安装板35带动床体1、运动床身2沿横向方向直线运动。

在一些实施例中，横向驱动机构和升降驱动机构还分别包括直线导轨组件，用于分别支撑升降驱动机构安装板35和床体连接板34直线运动。如图2所示，横向驱动机构安装板36上设置有两个横向直线导轨313，升降机构安装板35上设置有对应的横向导轨滑块314，横向导轨滑块314和横向直线导轨313滑动配合连接，使升降机构安装板35沿横向直线导轨313运动。横向直线导轨组件用于在升降机构安装板35沿横向方向运动时，承载升降机构安装板35，保证升降机构安装板35沿横向方向直线运动，提高直线运动精度，延长横向丝杠螺母的使用寿命。同样的，升降驱动机构安装板35上设置有两个升降直线导轨323，床体安装板34上设置有对应的升降导轨滑块324，升降导轨滑块324和升降直线导轨323滑动配合连接，使床体安装板34沿升降直线导轨323运动。升降直线导轨组件用于在床体连接板34沿升降方向运动时，承载床体连接板34，保证床体连接板34沿升降方向直线运动，提高直线运动精度，延长升降丝杠螺母的使用寿命。

在一些实施例中，纵向驱动机构为齿轮齿条驱动机构，如图4所示，包括纵向驱动电机331、纵向驱动齿轮332、纵向驱动齿条333，纵向驱动电机331通过驱动纵向驱动齿轮332与纵向驱动齿条333啮合，进而驱动运动床身2沿纵向方向直线运动。

如图4所示，纵向驱动电机331设置在床体1上，纵向驱动齿轮332设置在纵向驱动电机331的输出轴上，纵向驱动齿条333设置在运动床身2上，通过纵向驱动电机331驱动纵向驱动齿轮332旋转，纵向驱动齿轮332与纵向驱动齿条333啮合，以驱动运动床身2沿纵向方向运动。

在一些实施例中，纵向驱动机构还包括直线导轨，直线导轨沿纵向方向设置在床体上，运动床身与直线导轨滑动连接，用于在运动床身沿纵向方向运动时，承载运动床身，保证运动床身沿直线运动，提高直线运动精度，延长纵向驱动齿轮的使用寿命。

至此，图1中示出的三维直线运动机构3通过横向驱动机构、升降驱动机构驱动床体1，进而带动运动床身2沿横向、升降方向直线运动；通过纵向驱动机构驱动运动床身2沿纵向方向直线运动，以实现运动床身2沿三维方向的直线运动。

可以理解的是，三维直线运动机构不局限于上述三维直线运动机构的具体结构，也可以为其它能够驱动运动床身沿三维方向进行直线运动的机构。

在一些实施例中，二维旋转运动平台4设置在运动床身2上，能够实现二维旋转运动，且能够在运动床身2的带动下，沿三维方向直线运动。例如：二维旋转运动平台4可以设置在运动床身2在纵向方向的前端(也即：运动床身靠近横向/升降驱动机构的一端)，这样，对于在运动床身2沿纵向方向运动时，需要伸出床体1的运动床身2而言，由于二维旋转运动平台4位于运动床身2的最前端，在伸出床体1后，二维旋转运动平台4下方无法被支撑，可能因刚性不够发生下垂，进而影响医疗设备的精度(治疗精度或成像精度)。

为此，如图1所示，二维旋转运动平台4设置在运动床身2的上方，通过固定件(例如：螺钉等)与运动床身2固定连接。如此，在运动床身2沿三维方向直线运动时，二维旋转运动平台4始终被运动床身2所支撑，运动床身2为二维旋转运动平台4提供了更好的刚性支撑。

在一些实施例中，可以根据医疗设备的需求，将二维旋转运动平台4设置在运动床身2的不同位置的上方，例如：可以将二维旋转运动平台4设置在运动床身2的前段或中段或后段(将运动床身2靠近横向/升降驱动机构的一端定义为运动床身2的前端，相对一端定义为运动床身2的后端)的上方；又如：对于头部放射治疗设备而言，在对头部进行放射治疗时，需要通过二维旋转运动平台4调整头部在二维旋转方向上的位置，可以将二维旋转运动平台4设置在运动床身2的前段的上方(如图1所示)；对于体部放射治疗设备而言，在对体部进行放射治疗时，需要通过二维旋转运动平台4调整体部在二维旋转方向上的位置，可以将二维旋转运动平台4设置在运动床身2的中段的上方。

在一些实施例中，二维旋转运动平台4可以被设置为绕横向方向(绕X轴方向)和绕升降方向(绕Z轴方向)旋转运动，也可以被设置为绕横向方向(绕X轴方向)和绕纵向方向(绕Y轴方向)旋转运动，还可以被设置为绕升降方向(绕Z轴方向)和绕纵向方向(绕Y轴方向)旋转运动。二维旋转运动平台4需要被设置为绕哪些方向旋转，取决于医疗设备对旋转运动的需求。

如图5所示，二维旋转运动平台4能够绕横向(X轴)和绕升降方向(Z轴)旋转运动。对于主机机架能够绕治疗床纵向方向(Y轴)旋转运动的医疗设备而言，机架绕纵向方向的旋转运动相当于治疗床绕纵向方向的旋转运动，因此，使二维旋转运动平台绕横向和升降方向旋转运动，就能实现医疗设备与治疗床(或患者)之间在六维方向上的相对位置调整。

在一些实施例中，为了实现二维旋转平台绕横向和升降方向的旋转运动，图5示出了本申请二维旋转运动平台4的一个实施例，如图5所示，二维旋转运动平台4包括：上下叠置的上支撑板41和下支撑板42、绕横向方向旋转驱动组件和绕升降方向旋转驱动组件，其中，绕横向方向旋转驱动组件用于驱动上支撑板41绕横向方向旋转运动，绕升降方向旋转驱动组件用于驱动上支撑板41和下支撑板42同步绕升降方向旋转运动。

为了实现上支撑板41绕横向方向旋转运动，在一些实施例中，上支撑板41和下支撑板42之间通过横向转动连接件连接，使得上支撑板41能够相对于下支撑板42绕横向方向的旋转运动。在一些实施例中，横向转动连接件包括横向转轴，上支撑板41通过绕横向转轴运动，实现相对于下支撑板42绕横向方向的旋转运动；在一些实施例中，横向转动连接件包括轴承组件，如图5所示，轴承座44固定安装在下支撑板42上，轴承45安装在轴承座44上，上支撑板41与轴承45转动连接，通过轴承45的转动实现上支撑板41相对于下支撑板42绕横向方向的旋转运动。

在一些实施例中，如图6所示，绕横向方向的旋转驱动组件包括：第一驱动电机(图中未示出)、第一齿轮412、第一弧形齿条411，第一弧形齿条411竖直固定于上支撑板41，第一齿轮412与第一驱动电机的输出端连接，并与第一弧形齿条411啮合，以驱动上支撑板41绕横向方向旋转运动。

如图6所示，第一弧形齿条411竖直设置，其上端与上支撑板41固定连接，其下端为一自由端，第一齿轮412与第一驱动电机的输出端连接，并且与第一弧形齿411条啮合，第一驱动电机通过驱动第一齿轮412旋转，通过第一齿轮412与第一弧形齿条411的啮合，驱动第一弧形齿条411绕轴承45的中心轴线旋转运动，以带动上支撑板41绕轴承45的中心线旋转运动，实现驱动上支撑板41绕横向方向旋转运动。

在一些实施例中，如图7所示，绕横向方向的旋转驱动组件还包括：第一弧形导轨组件，第一弧形导轨组件包括滑动配合的第一弧形导轨413和第一滑块414，第一弧形导轨413竖直设置，固定在下支撑板42上，第一滑块414固定于上支撑板41上。在上支撑板41绕横向方向旋转运动过程中，第一弧形导轨组件用于承载上支撑板41的旋转运动，保证上支撑板41绕横向方向旋转，提高旋转精度，延长第一齿轮412的使用寿命。

如图5所示，绕横向方向的旋转驱动组件包括两组第一弧形导轨组件，下支撑板42沿横向方向的两侧分别竖直固定设置一个第一弧形导轨413，第一弧形导轨413所在的圆的中心轴线与轴承45的中心轴线重合，与第一弧形导轨413对应的第一滑块414分别与上支撑板41固定连接，在第一驱动电机驱动上支撑板41绕轴承45的中心线旋转运动过程中，上支撑板41沿第一弧形导轨413运动，以实现上支撑板41绕横向方向旋转运动。

可以理解的是，第一弧形导轨组件的数量可以小于或大于两组。

在一些实施例中，如图8所示，绕升降方向旋转驱动组件包括：第二驱动电机(图中未示出)、第二齿轮422、第二弧形齿条421，第二弧形齿条421水平固定于下支撑板42上，第二齿轮422与第二驱动电机的输出端连接，并与第二弧形齿条421啮合，以驱动上支撑板41和下支撑板42同步绕升降方向旋转运动。

如图8所示，第二弧形齿条421水平设置，固定在下支撑板42上，第二齿轮422与第二驱动电机的输出端连接，并且与第二弧形齿条421啮合，第二驱动电机通过驱动第二齿轮422旋转，通过第二齿轮422与第二弧形齿条421的啮合，驱动上支撑板41和下支撑板42同步绕升降方向旋转运动。

在一些实施例中，绕升降方向的旋转驱动组件还包括：第二弧形导轨组件，第二弧形导轨组件包括滑动配合的第二弧形导轨423和第二滑块424，第二弧形导轨423水平设置，固定在运动床身2上，第二滑块424固定于下支撑板42上。在下支撑板42绕升降方向旋转运动过程中，第二弧形导轨组件用于承载下支撑板42的旋转运动，以分担第二齿轮422的受力，延长第二齿轮422的使用寿命。

在一些实施例中，如图9所示，二维旋转运动平台还包括底座43，绕升降方向旋转驱动组件还包括：第二弧形导轨组件，第二弧形导轨组件包括滑动配合的第二弧形导轨423和第二滑块424，第二弧形导轨423水平设置，固定在底座43上，第二滑块424固定于下支撑板42上。在下支撑板42绕升降方向旋转运动过程中，第二弧形导轨组件用于承载下支撑板42的旋转运动，保证下支撑板42绕升降方向旋转，提高旋转精度，延长第二齿轮422的使用寿命。

在一些实施例中，底座43上也可以安装二维旋转运动平台4的其它部件，例如：驱动电机等。本实施例，通过为二维旋转运动平台4设置底座43，以简化二维旋转运动平台4与运动床身2之间的连接关系。

如图9所示，绕升降方向旋转驱动组件包括两组第二弧形导轨组件，运动床身2或底座43上水平固定设置两个第二弧形导轨423，两个第二弧形导轨423同轴设置，与第二弧形导轨423对应的第二滑块424分别与下支撑板42固定连接，在第二驱动电机驱动上支撑板41和下支撑板42同步绕升降方向旋转运动过程中，下支撑板42沿第二弧形导轨423运动，以实现上支撑板41和下支撑板42同步绕升降方向旋转运动。

可以理解的是，第二弧形导轨组件的数量可以小于或大于两组。

本申请提供的五维治疗床，通过在三维治疗床的基础上增加二维旋转运动，实现治疗床的五维运动，提高了治疗床的运动灵活性，简化了五维治疗床的结构。

本申请还提供一种放射治疗系统，如图10所示，放射治疗系统包括机架112、辐射源111和上述五维治疗床，机架112用于承载辐射源111，辐射源111用于发射辐射射束113。放射治疗系统可以为伽玛刀系统或医用直线加速器系统。

在一些实施例中，辐射源111能够绕机架112的中心轴线(如图10所示，机架的中心轴线为过辐射射束焦点的垂直于纸面的轴线)旋转运动，例如：可以通过使机架绕其自身轴线的旋转，带动辐射源绕机架的中心轴线旋转运动；又如：可以通过使辐射源沿着机架运动，绕机架的中心轴线旋转。

由于对于患者而言，辐射源绕机架的中心轴线的旋转运动相当于治疗床绕纵向方向的旋转运动，因此，为放射治疗系统配置上述五维治疗床，在满足了放射治疗系统对于自由度的需求的同时，简化了治疗床的结构。

在本申请提供的实施例中，术语“第一”和“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。术语“多个”指两个或两个以上，除非另有明确的限定。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本申请的技术方案，并不用以限制本申请。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种五维治疗床，其特征在于，包括：运动床身、三维直线运动机构、二维旋转运动平台；

所述三维直线运动机构用于驱动所述运动床身沿横向、纵向和升降方向直线运动；

所述二维旋转运动平台设置在所述运动床身上，能够绕所述横向、纵向和升降方向中的两个方向旋转运动，且能够在所述运动床身的带动下，沿所述横向、纵向和升降方向直线运动。

2.根据权利要求1所述的五维治疗床，其特征在于，所述二维旋转运动平台固定设置于所述运动床身的上方。

3.根据权利要求2所述的五维治疗床，其特征在于，所述二维旋转运动平台能够绕所述横向和所述升降方向旋转运动。

4.根据权利要求3所述的五维治疗床，其特征在于，所述二维旋转运动平台包括上下叠置的上支撑板和下支撑板、绕横向方向旋转驱动组件、绕升降方向旋转驱动组件，所述绕横向方向旋转驱动组件用于驱动所述上支撑板绕所述横向方向旋转运动，所述绕升降方向旋转驱动组件用于驱动所述上支撑板和所述下支撑板同步绕所述升降方向旋转运动。

5.根据权利要求4所述的五维治疗床，其特征在于，所述上支撑板和所述下支撑板之间通过横向转动连接件连接，所述绕横向方向旋转驱动组件包括：第一驱动电机、第一齿轮、第一弧形齿条，所述第一弧形齿条竖直固定于所述上支撑板，所述第一齿轮与所述第一驱动电机的输出端连接，并与所述第一弧形齿条啮合，以驱动所述上支撑板绕所述横向方向旋转运动。

6.根据权利要求5所述的五维治疗床，其特征在于，所述绕横向方向旋转驱动组件还包括：滑动配合的第一弧形导轨和第一滑块，所述第一弧形导轨竖直固定于所述下支撑板，所述第一滑块固定于所述上支撑板。

7.根据权利要求4所述的五维治疗床，其特征在于，所述绕升降方向旋转驱动组件包括：第二驱动电机、第二齿轮、第二弧形齿条，所述第二弧形齿条水平固定于所述下支撑板，所述第二齿轮与所述第二驱动电机的输出端连接，并与所述第二弧形齿条啮合，以驱动所述上支撑板和所述下支撑板同步绕所述升降方向旋转运动。

8.根据权利要求7所述的五维治疗床，其特征在于，所述绕升降方向旋转驱动组件还包括：滑动配合的第二弧形导轨和第二滑块，所述第二弧形导轨水平固定于所述运动床身，所述第二滑块设置于所述下支撑板。

9.根据权利要求7所述的五维治疗床，其特征在于，所述二维旋转运动平台还包括底座，所述绕升降方向旋转驱动组件还包括：滑动配合的弧形导轨和滑块，所述弧形导轨水平固定于所述底座，所述滑块设置于所述下支撑板。

10.一种放射治疗系统，其特征在于，包括机架、辐射源和权利要求1至9中任一项所述的五维治疗床，所述机架用于承载所述辐射源。

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