CN117547747B - 一种适用于陀螺刀的治疗头装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种适用于陀螺刀的治疗头装置，涉及生物医学工程技术领域，为解决有伽马放射治疗时，难以通过伽马射线精确覆盖不同形状肿瘤的问题。所述一种适用于陀螺刀的治疗头装置，包括：源包壳；放射源，所述放射源设置于源包壳内，所述放射源用于发出伽马射线；治疗头总成，所述治疗头总成设置于源包壳一端，所述治疗头总成包括准直器组，所述准直器组用于聚焦输出伽马射线；接近开关装配体，所述接近开关转配体包括转动结构，所述转动结构用于控制准直器组，通过使用准直器组，将放射源发出的伽马射线根据需求进行聚焦输出，实现伽马射线的精准覆盖。

Description

一种适用于陀螺刀的治疗头装置

技术领域

本发明涉及生物医学工程技术领域，具体为一种适用于陀螺刀的治疗头装置。

背景技术

钴60γ射线放射治疗是治疗肿瘤的常见放射治疗手段，工作原理采用立体几何定向原理，将病灶内的正常组织或病变组织选择性作为靶点，使用钴60产生的γ射线进行一次性大剂量聚焦照射，使病灶区内组织发生坏死或功能改变从而达到治疗疾病的目的，治疗过程中γ射线几何聚焦于靶区，杀伤靶区内的肿瘤组织及细胞。在此过程中，γ射线几乎不对非靶区组织产生伤害，其治疗照射靶区与正常组织界限十分明显，边缘像刀割一般，故称之为“伽马刀”。

陀螺刀是在“伽马刀”的基础上，利用航天陀螺仪旋转的原理，将钴60放射源置于两个垂直方向同步旋转的陀螺结构上，通过陀螺结构和准直器调整钴60焦点，实现精准放射治疗的γ射线治疗装置。

例如授权公告号为CN215995322U的中国专利公开了一种钴60伽马射线放射治疗装置，包括放射治疗本体和治疗床，放射治疗本体上设置有若干个源体，每个源体包括钴60伽马射线源和与每个钴60伽马射线源相匹配的准直器，还包括驱动机构，若干个钴60伽马射线源布置在圆形导轨内的同一平面上，若干个钴60伽马射线源被准直器准直后发出的射线聚焦于一焦点，若干个钴60伽马射线源被布置在同一圆周上，驱动机构驱动源体在放射治疗本体上沿圆周绕焦点做圆周运动。

现有的伽马刀采用多个射线源和准直器组合，将射线聚焦于一点，虽能控制放射剂量，但未对准直器进行分组定位，不方便医生精确控制剂量并调整聚焦点大小，难以根据病灶内肿瘤边缘进行精确放射治疗，难以覆盖不同形状的肿瘤。为此，本发明提供一种适用于陀螺刀的治疗头装置，以解决现有伽马放射治疗时，难以通过伽马射线精确覆盖不同形状肿瘤的问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种适用于陀螺刀的治疗头装置，以解决上述背景技术中提出的现有伽马放射治疗时，难以通过伽马射线精确覆盖不同形状肿瘤的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种适用于陀螺刀的治疗头装置，包括：

源包壳；

放射源，所述放射源设置于源包壳内，所述放射源用于发出伽马射线；

治疗头总成，所述治疗头总成设置于源包壳一端，所述治疗头总成包括准直器组，所述所述所述准直器组用于聚焦输出伽马射线；

接近开关装配体，所述接近开关转配体包括转动结构，所述转动结构用于控制准直器组,所述治疗头总成包括转动结构，所述转动结构包括旋转编码器和出束点，所述旋转编码器用于控制转动结构旋转角度以控制准直器组，所述准直器组转动至出束点位置时聚焦输出伽马射线，所述转动结构包括振动抑制器，所述振动抑制器用于抑制转动结构转动时的振动，所述转动结构还包括振动抑制器，所述振动抑制器包括摩擦轴套、摩擦轴、弹簧压紧轴、固定螺钉和弹簧，通过所述固定螺钉将所述振动抑制器固定于转动结构外壳上。

优选地，所述准直器组包括第一准直器、第二准直器、第三准直器和第四准直器，所述第一准直器、第二准直器、第三准直器和第四准直器环状设置于治疗头总成上。

优选地，所述准直器包括聚焦野，所述聚焦野用于聚焦伽马射线，所述第一准直器的聚焦野直径为φ6mm±1mm或φ4mm±1.5mm，所述第二准直器的聚焦野直径为φ12mm±2mm，所述第三准直器的聚焦野直径为φ30mm±2.5mm，所述第四准直器的聚焦野直径为φ45mm±3mm。

优选地，所述接近开关装配体包括接近开关感应头，所述接近开关感应头用于获取当前准直器信息。

优选地，所述转动结构包括振动抑制器，所述振动抑制器用于抑制转动结构转动时的振动。

优选地，所述源包壳包括壳体和密封盖，所述壳体包括中心空腔，所述密封盖设置于壳体一端，所述密封盖与壳体可拆卸连接。

优选地，所述放射源包括放射源本体和屏蔽棒，所述放射源本体设置于屏蔽棒内，所述屏蔽棒和壳体可拆卸连接。

优选地，所述源包壳中设置有屏蔽物质，所述屏蔽物质为铀238。

优选地，一种适用于陀螺刀的治疗头装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤一：初始化装置，打开源包壳的密封盖，将屏蔽物质放入源包壳内，将放射源本体装入屏蔽棒内，将屏蔽棒放入源包壳内，密封密封盖；

步骤二：启动装置，基于所需的伽马射线输出剂量，通过旋转编码器控制转动结构旋转角度，进而控制准直器组内相应的准直器转动至出束点，通过振动抑制器抑制转动结构旋转时的振动，并通过开关传感器校验并反馈当前出束点处准直器信息；

步骤三：切换准直器，基于当前出束点处准直器信息，和当前所需的伽马射线输出剂量，通过旋转编码器控制转动结构旋转角度，控制准直器组内相应的准直器转动至出束点，通过振动抑制器抑制转动结构旋转时的振动，并通过开关传感器校验并反馈当前出束点处准直器信息，重复执行步骤三，直至治疗结束；

步骤四：关闭装置，基于当前出束点处准直器信息，通过旋转编码器控制转动结构，将准直器组旋转至初始位置，以屏蔽放射源的伽马射线，避免放射源发出的伽马射线辐射外界。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过使用准直器组，对准直器进行编号，并通过旋转编码器精准控制准直器组转动以精确切换不同型号的准直器，方便手术过程中根据病灶内肿瘤的形状及时切换准直器，以覆盖全部肿瘤，有效提高放射治疗的效率和精准度。

本发明对放射源进行初步封装组成屏蔽棒，再将屏蔽棒装入治疗头装置，并对放射源除出束点外进行整体屏蔽，有效阻止放射源对外界辐射，有效防止辐射泄漏。

附图说明

图1为本发明中的适用于陀螺刀的治疗头装置的整体结构示意图；

图2为本发明中的适用于陀螺刀的治疗头装置的整体结构的底部示意图；

图3为本发明中体现准直器组的局部结构示意图

图4为本发明中体现准直器组与转动结构间位置关系示意图；

图5为本发明的适用于陀螺刀的治疗头装置的整体结构的仰视图；

图6为本发明的适用于陀螺刀的治疗头装置的整体结构的剖视图；

图7为本发明的图6中E处放大示意图；

图8为本发明的图6中B-B处剖面示意图；

图9为本发明中体现准直器组中各准直器定位与固定的示意图；

图10为本发明中接近开关安装板结构示意图；

图11为本发明中振动抑制器的剖面示意图。

图中：100、源包壳；110、壳体；111、中心空腔；112、中心孔；113、承接环；120、密封盖；200、放射源；210、放射源本体；211、屏蔽棒；212、密封结构；300、治疗头总成；310、准直器组；311、第一准直器；312、第二准直器；313、第三准直器；314、第四准直器；315、定位销；316、准直器固定结构；320、聚焦野；400、接近开关装配体；410、接近开关安装板；411、接近开关感应头；420、转动结构；421、出束点；422、旋转编码器安装盘；423、旋转编码器；424、齿盘；425、交叉滚子轴承；426、轴承座；427、编码器反馈轴；430、振动抑制器；431、摩擦轴套；432、摩擦轴；433、弹簧压紧轴；434、固定螺钉；435、弹簧；436、螺纹。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

实施例1

请参阅图1-图11，本发明提供的一种实施例：一种适用于陀螺刀的治疗头装置，包括：

源包壳100，源包壳100包括壳体110和密封盖120，壳体110和密封盖120上设置有位置对应的贯穿螺孔，通过拧入螺钉的方式实现密封盖120和壳体110间的可拆卸连接，应保证加工精度，确保壳体110和密封盖120连接时产生的间隙槽小于0.1mm，并在间隙槽内加入无机胶，壳体110内设置有屏蔽物质，屏蔽物质为铀238；壳体110包括中心空腔111，中心空腔111一端设置有中心孔112，中心孔112上设置有承接环113，以便承接并固定屏蔽棒211。

放射源200，放射源200包括放射源本体210和屏蔽棒211，放射源本体210为钴-60，用于持续发出伽马射线，放射源本体210设置于屏蔽棒211一端中心，屏蔽棒211一端设置有六角螺栓等密封结构212，将放射源本体210置于屏蔽棒211内后，在屏蔽棒211内填充满屏蔽物质铀238，并通过密封结构212密封屏蔽棒211，将密封完成的屏蔽棒211由设置有放射源200的一端穿过壳体110的中心孔112，并安装于源包壳100的中心空腔111内，并由中心孔112的承接环113承接固定屏蔽棒211远放射源200一端，并通过定位螺栓连接并固定屏蔽棒211与密封盖120，实现密封盖120、壳体110和屏蔽棒211的位置定位和固定，以完成放射源200的组装。

治疗头总成300，治疗头总成300设置于壳体110一端，治疗头总成300一端连接壳体110的中心空腔111，治疗头总成300包括准直器组310，准直器组310包括第一准直器311、第二准直器312、第三准直器313和第四准直器314，准直器组310还包括定位销315和准直器固定结构316，由定位销315定位各准直器在治疗头总成300上的位置，并通过准直器固定结构316将准直器固定于治疗头总成300上，固定方式为螺栓和垫圈的组合，使准直器垂直于治疗头总成300的端头切面，以提高准直器束光精准度。

接近开关装配体400，接近开关装配体400包括接近开关安装板410和转动结构420，转动结构420包括旋转编码器安装盘422、旋转编码器423、齿盘424、交叉滚子轴承425和轴承座426，出束点421设置于齿盘424上，旋转编码器安装盘422设置于齿盘424中心，旋转编码器423设置于旋转编码器安装盘422内，旋转编码器423包括编码器反馈轴427，旋转编码器423通过编码器反馈轴427获取齿盘424转动位置并控制齿盘424转动，轴承座426设置于齿盘424外侧，交叉滚子轴承425设置于轴承座426上，治疗头总成300一端连接交叉滚子轴承425，由外界电机驱动齿盘424，带动治疗头总成300转动，并通过旋转编码器423控制治疗头总成300转动角度，进而控制治疗头总成300上准直器位置；接近开关安装板410包括接近开关感应头411，接近开关感应头411用于检测齿盘424上出束点421的准直器信息，并将准直器信息传输至外界。

转动结构420还包括振动抑制器430，振动抑制器430包括摩擦轴套431、摩擦轴432、弹簧压紧轴433、固定螺钉434和弹簧435，通过固定螺钉434将振动抑制器430固定于转动结构420外壳上，通过弹簧压紧轴433调节弹簧435下压力，调节方式为在弹簧压紧轴433和摩擦轴套431间设置啮合的螺纹436，通过调节拧入弹簧压紧轴433的进量调节弹簧435的下压力，通过弹簧435下压摩擦轴432以抵触转动结构420，实现抑制转动结构420转动过程中产生的偏心力矩，实现转动结构420转动时的稳定转动。

准直器组310包括第一准直器311、第二准直器312、第三准直器313和第四准直器314，准直器均安装于转动结构420的孔槽内，第一准直器311、第二准直器312、第三准直器313和第四准直器314环状设置于治疗头总成300上，准直器间两两间隔相等圆心距，准直器间两两间隔圆心角的角度默认为64°，以便于调整旋转编码器423以精确切换准直器；准直器包括聚焦野320，可调节聚焦野320尺寸调节准直器的聚焦距离，通过设置不同直径的聚焦野320调整准直器的聚焦距离和聚焦射线的大小，进而调整伽马射线剂量和照射区域，准直器的聚焦野320尺寸可根据实际手术需求进行调整，默认状态下，第一准直器311的聚焦野320直径为φ6mm±1mm或φ4mm±1.5mm，第二准直器312的聚焦野320直径为φ12mm±2mm，第三准直器313的聚焦野320直径为φ30mm±2.5mm，第四准直器314的聚焦野320直径为φ45mm±3mm。

工作原理：将放射源本体210封闭设置于屏蔽棒211内，并由密封结构212密封屏蔽棒211，通过治疗头总成300上的准直器组310将放射源本体210产生的伽马射线聚焦输出，准直器组310包括四个不同聚焦野320尺寸的准直器，准直器环状设置于治疗头总成300上，彼此间隔相等圆心角度，治疗头总成300一端连接交叉滚子轴承425，由外界电机驱动齿盘424，带动治疗头总成300转动，并通过旋转编码器423控制治疗头总成300转动角度，进而控制治疗头总成300上准直器位置，由此实现准直器的切换，以实现齿盘424上出束点421对接不同准直器，进而控制并输出所需伽马射线剂量和伽马射线照射精度。

实施例2

请参阅图1-图11，本发明还公开了一种适用于陀螺刀的治疗头装置的使用方法，基于实施例1的一种适用于陀螺刀的治疗头装置，具体包括以下步骤：

步骤一：初始化装置，将源包壳100的密封盖120打开，将屏蔽物质铀238放入源包壳100内，并在壳体110和密封盖120的间隙槽内加入无机胶；将放射源本体210放置于屏蔽棒211一端中心，并通过密封结构212密封屏蔽棒211，将密封完成的屏蔽棒211由设置有放射源200的一端穿过壳体110的中心孔112，并安装于源包壳100的中心空腔111内，并由中心孔112的承接环113承接固定屏蔽棒211远放射源200一端，并通过螺栓连接并固定屏蔽棒211与密封盖120，实现密封盖120、壳体110和屏蔽棒211的位置定位和固定，以组装放射源200，完成装置的初始化。

步骤二：启动装置，由外界获取所需的伽马射线剂量，通过旋转编码器423由编码器反馈轴427获取齿盘424转动位置并控制齿盘424转动，带动治疗头总成300上的准直器组310转动，进而控制准直器组310内相应的准直器转动至出束点421，齿盘424转动过程中通过振动抑制器430抑制转动结构420转动过程中产生的偏心力矩，实现转动结构420的稳定转动，通过接近开关感应头411获取齿盘424上出束点421的准直器信息，并将准直器信息传输至外界，以校验并反馈当前出束点421处准直器信息。

步骤三：切换准直器，基于当前出束点421处准直器信息，和当前所需的伽马射线输出剂量，通过旋转编码器423由编码器反馈轴427获取齿盘424转动位置并控制齿盘424转动，以控制治疗头总成300上的准直器组310旋转，将所需伽马射线剂量对应的准直器转动至出束点421，齿盘424转动过程中通过振动抑制器430抑制转动结构420转动过程中产生的偏心力矩，实现转动结构420的稳定转动，通过接近开关感应头411获取齿盘424上出束点421的准直器信息，并将准直器信息传输至外界，以校验并反馈当前出束点421处准直器信息，重复执行步骤三，直至治疗结束。

步骤四：关闭装置，基于当前出束点421处准直器信息，通过旋转编码器423由编码器反馈轴427获取齿盘424转动位置并控制齿盘424转动，将齿盘424转动至初始位置，使出束点421位置无导通通道，以屏蔽放射源200的伽马射线，避免放射源200发出的伽马射线辐射外界。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露装置和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，又例如，多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些通信接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种适用于陀螺刀的治疗头装置，其特征在于，包括：

源包壳（100）；

放射源（200），所述放射源（200）设置于源包壳（100）内，所述放射源（200）用于发射伽马射线；

治疗头总成（300），所述治疗头总成（300）设置于源包壳（100）一端，所述治疗头总成（300）包括准直器组（310），所述准直器组（310）用于聚焦输出伽马射线；

接近开关装配体（400），所述接近开关转配体包括转动结构（420），所述转动结构（420）用于控制准直器组（310），所述转动结构（420）包括旋转编码器（423）和出束点（421），所述旋转编码器（423）用于控制转动结构（420）旋转角度以控制准直器组（310），所述准直器组（310）转动至出束点（421）位置时聚焦输出伽马射线，所述转动结构（420）包括振动抑制器（430），所述振动抑制器（430）用于抑制转动结构（420）转动时的振动，所述转动结构（420）还包括振动抑制器（430），所述振动抑制器（430）包括摩擦轴套（431）、摩擦轴（432）、弹簧压紧轴（433）、固定螺钉（434）和弹簧（435），通过所述固定螺钉（434）将所述振动抑制器（430）固定于转动结构（420）外壳上；

所述准直器组（310）包括第一准直器（311）、第二准直器（312）、第三准直器（313）和第四准直器（314），所述第一准直器（311）、第二准直器（312）、第三准直器（313）和第四准直器（314）环状设置于治疗头总成（300）上；

所述准直器包括聚焦野（320），所述聚焦野（320）用于聚焦伽马射线，所述第一准直器（311）的聚焦野（320）直径为φ6mm±1mm或φ4mm±1.5mm，所述第二准直器（312）的聚焦野（320）直径为φ12mm±2mm，所述第三准直器（313）的聚焦野（320）直径为φ30mm±2.5mm，所述第四准直器（314）的聚焦野（320）直径为φ45mm±3mm；

所述接近开关装配体（400）包括接近开关感应头（411），所述接近开关感应头（411）用于获取当前准直器信息；

所述源包壳（100）包括壳体（110）和密封盖（120），所述壳体（110）包括中心空腔（111），所述密封盖（120）设置于壳体（110）一端，所述密封盖（120）与壳体（110）可拆卸连接；

所述放射源（200）包括放射源（200）本体和屏蔽棒（211），所述放射源（200）本体设置于屏蔽棒（211）内，所述屏蔽棒（211）和壳体（110）可拆卸连接；

所述源包壳（100）和屏蔽内均设置有屏蔽物质，所述屏蔽物质为铀238。

2.如权利要求1所述的一种适用于陀螺刀的治疗头装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：初始化装置，打开源包壳（100）的密封盖（120），将屏蔽物质放入源包壳（100）内，将放射源（200）本体装入屏蔽棒（211）内，将屏蔽棒（211）放入源包壳（100）内，密封密封盖（120）；

步骤二：启动装置，基于所需的伽马射线输出剂量，通过旋转编码器（423）控制转动结构（420）旋转角度，进而控制准直器组（310）内相应的准直器转动至出束点（421），通过振动抑制器（430）抑制转动结构（420）旋转时的振动，并通过开关传感器校验并反馈当前出束点（421）处准直器信息；

步骤三：切换准直器，基于当前出束点（421）处准直器信息，和当前所需的伽马射线输出剂量，通过旋转编码器（423）控制转动结构（420）旋转角度，控制准直器组（310）内相应的准直器转动至出束点（421），通过振动抑制器（430）抑制转动结构（420）旋转时的振动，并通过开关传感器校验并反馈当前出束点（421）处准直器信息，重复执行步骤三，直至治疗结束；

步骤四：关闭装置，基于当前出束点（421）处准直器信息，通过旋转编码器（423）控制转动结构（420），将准直器组（310）旋转至初始位置，以屏蔽放射源（200）的伽马射线，避免放射源（200）发出的伽马射线辐射外界。