CN116650851A - 一种基于机械臂的房颤放射治疗系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于机械臂的房颤放射治疗系统，属于医用放射治疗装置技术领域，包括支座和用于安装支座的腔室，还包括放置部、检测部、追踪部和治疗部；支座安装在腔室的内部；放置部和腔室的底部固定连接；追踪部位于放置部的顶部，追踪部和腔室的顶部固定连接；检测部包括环形机架、球管和X射线探测器，环形机架转动安装在支座的顶部，X射线探测器呈弧线布置环形机架内侧面，球管呈弧线布置，球管和X射线探测器位于同一横截面内部，X射线探测器球管存在间隙，治疗部固定安装在环形机架的一端，解决传统的治疗设备无法动态运动追踪照射靶区和无法容积成像导致无法获取患者心脏完整的影像的问题。

Description

一种基于机械臂的房颤放射治疗系统

技术领域

本发明涉及医用放射治疗装置技术领域，特别涉及一种基于机械臂的房颤放射治疗系统。

背景技术

心房颤动简称房颤，是一种常见的心律失常，是指规则有序的心房电活动丧失，代之以快速无序的颤动波，是严重的心房电活动紊乱。通常表现为不规则且很快的心率，这是由心房失去了正常节律所致。房颤不仅影响患者生活质量，严重者还可以发生血栓栓塞、心脏衰竭等并发症，最严重的并发症为脑卒中。

放射治疗，是肿瘤三大治疗手段之一。外照射，是指射线从身体外入射到体内，非创伤性操作，这种外照射装置包括直线加速器（LINAC）、钴-60放射源、质子和重离子等辐射源。射线会从共面或非共面方向入射到 肿瘤区，并在肿瘤区进行叠加和聚焦，使得肿瘤区累积很高的剂量，而正常组织受量则相对较低。肿瘤是全身性的，射线可选择的照射空间越大越好，盲区越小越好。更大的入射空间，可以更好的安排射束入射，更好的避开和保护正常器官。

市面上常见的治疗设备中，一种常规加速器采用的C臂结构，患者360度旋转，但C臂支座无法动态运动以追踪照射靶区；另一种采用球管是固定到天花板，平板是固定到地板上的，获取的是45度方向一个小范围的影像，导致无法进行容积成像，因此无法获得患者心脏完整的影像的问题，针对以上问题以下提出一种解决方案。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种房颤放射治疗系统，它解决传统的治疗设备无法动态运动追踪照射靶区和无法容积成像导致无法获取患者心脏完整的影像的问题。

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种基于机械臂的房颤放射治疗系统，包括支座和用于安装支座的腔室，还包括可调节患者姿态的放置部、检测房颤靶区的检测部、获取患者体表动度的追踪部和对房颤靶区进行放射治疗的治疗部；

所述支座安装在腔室的内部；

所述放置部位于腔室内部，所述放置部和腔室的底部固定连接；

所述追踪部位于放置部的顶部，所述追踪部的探测端与放置部的放置端对应，且所述追踪部和腔室的顶部固定连接；

所述检测部包括环形机架、球管和X射线探测器，所述环形机架转动安装在支座的顶部，所述X射线探测器设置有若干且呈弧线布置环形机架内侧面，呈弧线布置的所述X射线探测器位于环形机架的同一横截面内，所述球管呈弧线布置，且呈弧线布置的所述球管和呈弧线布置的X射线探测器位于同一横截面内部，呈弧线布置的所述X射线探测器的一端和呈弧线布置的球管一端存在用于治疗部进行治疗的间隙，同一横截面内部的球管和X射线探测器为一组检测组，所述环形机架内部至少设置有一组检测组；

所述治疗部的治疗端固定安装在环形机架远离放置部的一端，所述治疗部的驱动端和支座固定连接。

进一步的，所述治疗部包括转环、电机、轴承、传动辊、机械臂、辐射源和准直器，所述转环固定在环形机架远离放置部的一端，所述转环通过轴承和支座连接，所述机械臂安装在转环靠近环形机架的一端，所述辐射源安装在机械臂的输出端，所述准直器安装在辐射源的输出端，所述电机安装在支座的侧面，所述传动辊安装在电机的输出端用于驱动转环传动。

进一步的，所述放置部包括多自由度机械臂和治疗床，所述多自由度机械臂安装在腔室的底部，所述治疗床安装在多自由度机械臂的输出端，且所述治疗床的起始状态为水平状态。

进一步的，所述追踪部包括光学测量相机和标记部，所述光学测量相机固定在腔室内部的顶面，所述标记部安装在躺在治疗床的患者身上。

进一步的，所述球管为冷阴极X线球管。

进一步的，所述辐射源为电子直线加速器、钴源、质子加速器、重离子加速器中的任意一种。

进一步的，所述准直器为锥形准直器或多叶准直器中的任意一种。

进一步的，所述支座的一侧设置有控制台，所述放置部、追踪部、治疗部和检测部均与控制台电性连接。

进一步的，所述多自由度机械臂为六轴机械臂。

进一步的，所述检测组为多组，且所述相邻检测组之间相互错开形成检测阵列，且多组所述检测组的间隙均位于环形机架靠近治疗部的一侧。

相比于现有技术，本发明的优点在于：

（1）本方案采用弧线设置的球管和X射线探测器配合，无需转动患者也无需转动检测组即可对患者进行扫描并建立患者完整的三维图像，不转动患者可以保证患者的舒适性，静止状态的检测组提高检测时的安全性，完整的三维图像方便确定靶区，方便后续精准的放射治疗。

（2）光学测量相机对固定在人体的标记部进行实时记录，用于建立患者的呼吸动态模型，以保证后续放射治疗的精确性。

（3）三维图像建立完成后，通过辐射源对靶区进行辐射治疗，转动的转环可以方便带动辐射源绕着患者360度转动，精确对靶区进行治疗，可更换准直器适用于不同需求。

（4）采用多自由度机械臂支撑治疗床对患者进行支撑，多自由度的机械臂可以多角度调节患者的角度，方便后续的检测，无需患者自己移动，更加方便和省力，同时治疗床采用碳纤维等辐射源可以穿透的材质，方便辐射源的穿透和对患者的治疗。

（5）采用多检测组构成的检测阵列具有更高的加测效率，同时检测阵列中的相邻检测组采用相互错开的方式布置可以提高检测的精确性。

（6）检测组上的空隙和辐射源对应，方便辐射源的穿透，转环和环形机架固定连接，使得辐射源转动时会带动检测组同步转动，从而保证空隙和辐射源始终对应。

（7）检测组多组独立安装，具有阳极高压插座控制电流导通，选择需求数量的检测组，具备高可控性，并且检测精确性随时间推移寿命性能各方面降低时，选择性通过增加检测组保证一定的检测精确性。

附图说明

图1为实施例一的结构示意图；

图2为实施例一用于展示放置部、追踪部和治疗部的示意图；

图3为实施例一用于展示检测部和辐射源之间的位置关系示意图；

图4为实施例二用于展示检测阵列的示意图；

图5为实施例二用于展示检测阵列的剖视示意图；

图6为实施例三独立安装的多对检测组示意图；

图7为实施例三检测组加阳极高压插座处的结构示意图；

图8为实施例三阳极高压插座处的立体结构示意图；

图9为实施例三阳极高压插座切断电流至导通电流的变化示意图。

图中标号说明：

1、支座；2、腔室；3、放置部；4、检测部；5、追踪部；6、治疗部；7、环形机架；8、球管；9、X射线探测器；10、间隙；11、检测组；12、转环；13、电机；14、轴承；15、传动辊；16、机械臂；17、辐射源；18、准直器；19、多自由度机械臂；20、治疗床；21、光学测量相机；23、控制台；24、检测阵列。

实施方式

见图1-5所示，一种基于机械臂的房颤放射治疗系统，包括支座1和用于安装支座1的腔室2，还包括可调节患者姿态的放置部3、检测房颤靶区的检测部4、获取患者体表动度的追踪部5和对房颤靶区进行放射治疗的治疗部6，支座1的一侧设置有控制台23，放置部3、追踪部5、治疗部6和检测部4均与控制台23电性连接。

支座1安装在腔室2的内部，放置部3位于腔室2内部，放置部3包括多自由度机械臂19和治疗床20，多自由度机械臂19为六轴机械臂，多自由度机械臂19安装在腔室2的底部，治疗床20安装在多自由度机械臂19的输出端，治疗床20为碳纤维等辐射源17可穿透材质制成，治疗床20的起始状态为水平状态。

采用多自由度机械臂19支撑治疗床20对患者进行支撑，多自由度的机械臂16可以多角度调节患者的角度，方便后续的检测，无需患者自己移动，更加方便和省力，同时治疗床20采用碳纤维等辐射源17可以穿透的材质，方便辐射源17的穿透和对患者的治疗。

见图2所示，追踪部5位于治疗床20的顶部，追踪部5包括光学测量相机21和标记部，光学测量相机21固定在腔室2内部的顶面，标记部安装在躺在治疗床20的患者身上，光学测量相机21对固定在人体的标记部进行实时记录，用于建立患者的呼吸动态模型，以保证后续放射治疗的精确性；

见图3所示，检测部4包括环形机架7、球管8和X射线探测器9，球管8为冷阴极X线球管，环形机架7转动安装在支座1的顶部，X射线探测器9设置有若干且呈弧线布置环形机架7内侧面，呈弧线布置的X射线探测器9位于环形机架7的同一横截面内，球管8呈弧线布置，且呈弧线布置的球管8和呈弧线布置的X射线探测器9位于同一横截面内部，呈弧线布置的X射线探测器9的一端和呈弧线布置的球管8一端存在用于治疗部6进行治疗的间隙10，同一横截面内部的球管8和X射线探测器9为一组检测组11，环形机架7内部至少设置有一组检测组11；

采用弧线设置的球管8和X射线探测器9配合，无需转动患者也无需转动检测组11即可对患者进行扫描并建立患者完整的三维图像，不转动患者可以保证患者的舒适性，静止状态的检测组11提高检测时的安全性，完整的三维图像方便确定靶区，方便后续精准的放射治疗；

见图2所示，治疗部6包括转环12、电机13、轴承14、传动辊15、机械臂16、辐射源17和准直器18，转环12固定在环形机架7远离放置部3的一端，转环12通过轴承14和支座1连接安装，机械臂16安装在转环12靠近环形机架7的一端，辐射源17安装在机械臂16的输出端，准直器18安装在辐射源17的输出端，辐射源17为电子直线加速器、钴源、质子加速器、重离子加速器中的任意一种，准直器18为锥形准直器或多叶准直器中的任意一种，电机13安装在支座1的侧面，传动辊15安装在电机13的输出端用于驱动转环12传动。

三维图像建立完成后，通过辐射源17对靶区进行辐射治疗，转动的转环12可以方便带动辐射源17绕着患者360度转动，精确对靶区进行治疗，不同的辐射源17和可更换准直器18适用于不同需求；

检测组11上的空隙和辐射源17对应，方便辐射源17的穿透，转环12和环形机架7固定连接，使得辐射源17转动时会带动检测组11同步转动，从而保证空隙和辐射源17始终对应。

实施例

见图4和图5所示，检测组11为多组，且相邻检测组11之间相互错开形成检测阵列24，且多组检测组11的间隙10均位于环形机架7靠近治疗部6的一侧。

采用多检测组11构成的检测阵列24具有更高的加测效率，同时检测阵列24中的相邻检测组11采用相互错开的方式布置可以提高检测的精确性。

实施例

见图6，多组检测组11是分开的，独立安装在环形机架7内侧壁，见7-9所示，每组检测组11内设置有与冷阴极X射线源球管8和X射线探测器9的阳极相连接的阳极铜条29，阳极铜条29位于检测组11的后方并嵌入环形机架7，环形机架7的非间隙10段处，对应每个检测组11均设置有阳极高压插座，阳极铜条29与阳极高压插座固定连接，多组检测组11的阳极高压插座沿环形机架7的长度方向设置，在阳极高压插座之间活动穿插有绝缘片28，绝缘片28的移动控制切断或接通阳极高压插座与外界间的电流，需要说明的是，绝缘片28的控制移动可通过现有的技术加驱动电机控制，在此不多赘述。

作为本实施例进一步的优选，阳极高压插座包括通过偏心转轴固定连接在一起的上插座26和下插座25，上插座26与阳极铜条29固定连接，上插座26、下插座25之间具有能活动绝缘片28的通道，偏心转轴外端转动设置由导电部分271和绝缘部分272构成的组合体27，绝缘片28和组合体27共享通道所在空间，组合体27在绝缘部分272侧面设有斜面与绝缘片28对应，便于绝缘片28更好的推动组合体27转动。

当绝缘片28由操作人员控制移动时，能推动组合体27转动使得导电部分271从上插座26和下插座25间转出，绝缘部分272与上下插座接触，从而切断阳极高压插座的连接电流，相反地，绝缘片28抽出时，组合体27具备自扭转力如扭簧作用下能自然的将转出去的导电部分271归位至上下插座之间接触，即图9所示过程，面积S为上、下插座的接通区域，完成电流导通，通过控制绝缘片28移动，从而选择需求数量的检测组11工作，具备高可控性，或者说选择部分检测组11首先投入工作，当检测精确性随时间推移寿命性能各方面降低时，通过增加检测组11保证一定的检测精确性。

Claims (10)

1.一种基于机械臂的房颤放射治疗系统，包括支座（1）和用于安装支座（1）的腔室（2），其特征在于，还包括可调节患者姿态的放置部（3）、检测房颤靶区的检测部（4）、获取患者体表动度的追踪部（5）和对房颤靶区进行放射治疗的治疗部（6）；

所述支座（1）安装在腔室（2）的内部；

所述放置部（3）位于腔室（2）内部，所述放置部（3）和腔室（2）的底部固定连接；

所述追踪部（5）位于放置部（3）的顶部，所述追踪部（5）的探测端与放置部（3）的放置端对应，且所述追踪部（5）和腔室（2）的顶部固定连接；

所述检测部（4）包括环形机架（7）、球管（8）和X射线探测器（9），所述环形机架（7）转动安装在支座（1）的顶部，所述X射线探测器（9）设置有若干且呈弧线布置环形机架（7）内侧面，呈弧线布置的所述X射线探测器（9）位于环形机架（7）的同一横截面内，所述球管（8）呈弧线布置，且呈弧线布置的所述球管（8）和呈弧线布置的X射线探测器（9）位于同一横截面内部，呈弧线布置的所述X射线探测器（9）的一端和呈弧线布置的球管（8）一端存在用于治疗部（6）进行治疗的间隙（10），同一横截面内部的球管（8）和X射线探测器（9）为一组检测组（11），所述环形机架（7）内部至少设置有一组检测组（11）；

所述治疗部（6）的治疗端固定安装在环形机架（7）远离放置部（3）的一端，所述治疗部（6）的驱动端和支座（1）固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于机械臂的房颤放射治疗系统，其特征在于，所述治疗部（6）包括转环（12）、电机（13）、轴承（14）、传动辊（15）、机械臂（16）、辐射源（17）和准直器（18），所述转环（12）固定在环形机架（7）远离放置部（3）的一端，所述转环（12）通过轴承（14）和支座（1）连接，所述机械臂（16）安装在转环（12）靠近环形机架（7）的一端，所述辐射源（17）安装在机械臂（16）的输出端，所述准直器（18）安装在辐射源（17）的输出端，所述电机（13）安装在支座（1）的侧面，所述传动辊（15）安装在电机（13）的输出端用于驱动转环（12）传动。

3.根据权利要求1所述的一种基于机械臂的房颤放射治疗系统，其特征在于，所述放置部（3）包括多自由度机械臂（19）和治疗床（20），所述多自由度机械臂（19）安装在腔室（2）的底部，所述治疗床（20）安装在多自由度机械臂（19）的输出端，且所述治疗床（20）的起始状态为水平状态。

4.根据权利要求3所述的一种基于机械臂的房颤放射治疗系统，其特征在于，所述追踪部（5）包括光学测量相机（21）和标记部，所述光学测量相机（21）固定在腔室（2）内部的顶面，所述标记部安装在躺在治疗床（20）的患者身上。

5.根据权利要求1所述的一种基于机械臂的房颤放射治疗系统，其特征在于，所述球管（8）为冷阴极X线球管。

6.根据权利要求1所述的一种基于机械臂的房颤放射治疗系统，其特征在于，所述辐射源（17）为电子直线加速器、钴源、质子加速器、重离子加速器中的任意一种。

7.根据权利要求1所述的一种基于机械臂的房颤放射治疗系统，其特征在于，所述准直器（18）为锥形准直器或多叶准直器中的任意一种。

8.根据权利要求1所述的一种基于机械臂的房颤放射治疗系统，其特征在于，所述支座（1）的一侧设置有控制台（23），所述放置部（3）、追踪部（5）、治疗部（6）和检测部（4）均与控制台（23）电性连接。

9.根据权利要求1所述的一种基于机械臂的房颤放射治疗系统，其特征在于，所述多自由度机械臂（19）为六轴机械臂。

10.根据权利要求1所述的一种基于机械臂的房颤放射治疗系统，其特征在于，所述检测组（11）为多组，且所述相邻检测组（11）之间相互错开形成检测阵列（24），且多组所述检测组（11）的间隙（10）均位于环形机架（7）靠近治疗部（6）的一侧。