CN203379504U - 一种适用于固定式强子束的360度治疗装置 - Google Patents

Abstract

一种适用于固定式强子束的360度治疗装置，包括底座；安装在底座上的旋转机构；由旋转机构带动并绕Z轴转动的升降机构；安装在升降机构上部的平移机构；由平移机构带动并可在水平面平移的倾斜机构；安装在倾斜机构上的座椅；升降机构包括安装在旋转机构上的固定座、机体部分固定在固定座上的第一电机、固定在固定座上的固定杆、活动杆，该活动杆以丝杆传动的方式联接于第一电机的转轴上，且活动杆位于固定杆的内部，其外部安装有多个可沿固定杆的内壁上下滚动的滑轮，平移机构安装在活动杆的顶端部。本实用新型能与治疗控制系统联动连续执行多角度照射治疗且能针对从头部到腹部以上的任何部位肿瘤进行照射治疗，具有较大的治疗角度和范围。

Description

一种适用于固定式强子束的360度治疗装置

技术领域

本实用新型涉及一种适用于固定式强子束的360度治疗装置。

背景技术

利用强子对肿瘤进行放射治疗时，首先需以X光计算机断层扫描仪（CT）扫描治疗部位的断层影像，将该影像输入治疗计划系统内并设定治疗区域及其治疗剂量，治疗计划系统计算器以设定的治疗角度计算显现治疗时各体内器官的剂量分布，供治疗师分析设定不伤害正常器官的治疗角度。治疗角度设定后，治疗计划系统产生用以控制强子加速器系统的能量、束流、照射时间设定值，产生用以执行治疗定位的正交轴人体数字重建X光影像或计算器断层影像及治疗角度。

以质子肿瘤治疗为例，质子放射治疗是以同步加速器或回旋加速器加速器将质子加速至治疗所须能量，经由射束传送系统引导到治疗室对准已被固定在治疗床上的患者肿瘤部位进行照射，质子能破坏肿瘤细胞的DNA螺旋长链，而达到给予肿瘤细胞理想的治疗剂量杀死肿瘤细胞或抑制其成长，达成治疗效果。质子放射治疗是通过加速器（同步加速器、回旋加速器）加速所产生的质子束利用射束传送系统引导到治疗室对准已被固定的患者进行照射治疗，而治疗的位置必须通过结合治疗系统各方面的参数才能进行精确的定位。

目前质子治疗设备的治疗室分为旋转射束治疗室及固定射束治疗室，旋转射束治疗室是将射束传送系统承载于旋转机架上使射束能围绕等中心点旋转，达到以各种射束入射角度治疗病兆的目的。而固定射束治疗室是将射束传送系统装设固定于地板上，使射束以固定角度入射，治疗时配合能水平运动的治疗床，使射束能围绕人体的横断面入射人体，其能达到的人体治疗范围室有限的。另一种固定射束治疗室是将患者采坐姿治疗，固定于治疗椅上，使能进行眼部或头颈部治疗。

以固定治疗室坐姿头颈部治疗为例，患者接受质子放射治疗，一定要有精确的定位，使肿瘤区域精确的对准质子射束，如射束不能对准肿瘤区域的，质子束则会损坏人体的健康组织。其定位方法是于治疗头内有一X光管，X光管球的对面向设置X光影像成像平板，形成正向X光摄影系统，另外装设一与正向X光摄影系统于平面空间相隔90度的侧向X光摄影系统，治疗照射前，先摄取患者的正向及侧向角度X光影像，与计划系统产生的正向与侧向数字重建影像(DRR)比对，由计算器计算治疗部位的空间差异，移动治疗椅六度空间位置(上下、左右、前后、左右倾斜、前后倾斜、左右旋转)以矫正误差至小于1毫米。

由于X光影像对于软组织的表现能力不佳，CBCT所产生的图像不但能看得见骨络结构，还可以看见软组织，为使定位更快速与精确，所以质子治疗系统除X光影像外也需具备应用锥束X光断层影像(CBCT)定位功能，固定治疗室欲具备人体头颈部及躯干之CBCT造影功能，治疗椅需具备各种配套设计。

目前固定治疗室之治疗椅设计，其定位方法为使用正向及侧向X光影像定位，无法与治疗控制系统连动进行锥束X光断层影像摄影，由于是对眼部或头颈部治疗之需要而设计，不能与治疗定位系统配套进行胸部及腹部坐姿治疗所须的高X光穿透率的正向与侧向X光摄影，及进行锥束X光断层影像摄影。为缩短治疗准备时间治疗椅对患者头部或躯干的固定程序必须具备简单、快速、重现性高的特点。治疗定位完成后，治疗部位之设定中心点已经与治疗椅旋转中心轴及射束中轴线重合，治疗控制系统控制治疗椅旋转至治疗计划所设定的治疗角度，多治疗角度时，治疗椅能在接受控制系统的命令逐次旋转至相应的治疗角度。目前尚无治疗椅对以上所述全身治疗作整体考虑与设计。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的旨在于提供一种适用于固定式强子束的360度治疗装置，其能够连续执行多角度照射治疗。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种适用于固定式强子束的360度治疗装置，包括，

底座；

安装在底座上的旋转机构；

由旋转机构带动并绕Z轴转动的升降机构；

安装在升降机构上部的平移机构；

由平移机构带动并可在水平面平移的倾斜机构；以及

安装在倾斜机构上的座椅；

升降机构包括安装在旋转机构上的固定座、机体部分固定在固定座上的第一电机、固定在固定座上的固定杆、由第一电机带动并可沿Z轴相对于固定杆活动的活动杆，该活动杆以丝杆传动的方式联接于第一电机的转轴上，且活动杆位于固定杆的内部，其外部安装有多个可沿固定杆的内壁上下滚动的滑轮，平移机构安装在活动杆的顶端部。

升降机构还包括同步联接于第一电机转轴上的第一蜗杆、枢接在固定座上且与第一蜗杆啮合的第一蜗轮、沿Z轴延伸且同步联接于第一蜗轮上的第一传动丝杆、匹配的套接在第一传动丝杆上的第一丝杆螺母，第一传动丝杆位于活动杆的内部，第一丝杆螺母与活动杆固定连接。

旋转机构包括机体部分固定在底座上的第二电机、同步联接在第二电机转轴上的第二蜗杆、与第二蜗杆啮合且可沿Z轴转动的第二蜗轮、固定连接在第二蜗轮上的旋转盘，固定座固定连接在该旋转盘上。

平移机构包括固定于活动杆顶端部的下安装板、机体部分固定在下安装板上的第三电机、同步联接在第三电机转轴上且延伸方向与Z轴垂直的第三传动丝杆、匹配的套接在第三传动丝杆上的第三丝杆螺母、固定在下安装板上且与第三传动丝杆平行的第三直线导轨、滑动的安装在第三直线导轨上的第三滑块、固定在第三滑块和第三丝杆螺母上的上安装板、机体部分固定在上安装板上的第四电机、同步联接在第四电机转轴上且延伸方向与Z轴垂直的第四传动丝杆、匹配的套接在第四传动丝杆上的第四丝杆螺母、固定在上安装板上且与第四传动丝杆平行的第四直线导轨、滑动的安装在第四直线导轨上的第四滑块，第四传动丝杆的延伸方向与第三传动丝杆的延伸方向垂直。

倾斜机构包括底板、机体部分固定在底板上的第五电机、枢接在底板上且同步联接于第五电机转轴上的下摆动杆、同步联接在下摆动杆上的顶板、机体部分固定在顶板上的第六电机、枢接在顶板上且同步联接于第六电机转轴上的上摆动杆、同步联接在上摆动杆上的连接板，座椅安装在连接板上；下摆动杆和上摆动杆的延伸方向均垂直于Z轴，且下摆动杆与上摆动杆互相垂直。

连接板通过一接头件与座椅固定连接。

底座呈板状结构，其底部以螺纹连接的方式安装有多个支撑脚。

本实用新型的有益效果在于：

相比于现有技术，本实用新型能够能与治疗定位系统联动执行水平和垂直X光影像及CBCT摄影及能够与治疗控制系统联动连续执行多角度照射治疗且可以针对病人从头部到腹部以上的任何部位肿瘤进行照射治疗，具有较大的治疗角度和范围，并且在进行治疗时，只需患者坐在座椅上，不需要医护人员在进行其他的人工操作，从而减轻了医护人员的工作强度并保证了放射治疗的精确度。

附图说明

图1为本实用新型的机构示意图；

图2为本实用新型旋转机构的结构示意图；

图3为本实用新型升降机构的结构示意图；

图4为本实用新型升降机构的剖视图；

图5为本实用新型平移机构的结构示意图；

图6为本实用新型倾斜机构的结构示意图；

其中：100、底座；101、支撑脚；200、旋转机构；201、壳体；202、第二电机；203、第二主动带轮；204、第二从动带轮；205、第二传动皮带；206、第二蜗杆；207、第二蜗轮；208、旋转盘；300、升降机构；301、固定座；302、第一电机；303、第一主动带轮；304、第一从动带轮；305、第一传动皮带；306、第一蜗杆；307、第一蜗轮；309、第一传动丝杆；310、第一丝杆螺母；311、活动杆；312、固定杆；313、固定板；314、滑轮；400、平移机构；401、下安装板；402、第三电机；403、第三主动带轮；404、第三从动带轮；405、第三传动皮带；406、第三传动丝杆；407、第三丝杆螺母；408、第三直线导轨；409、第三滑块；410、承载板；421、上安装板；422、第四电机；423、第四传动丝杆；424、第四丝杆螺母；425、第四直线导轨；426、第四滑块；500、倾斜机构；501、底板；502、第五电机；503、第五蜗杆；504、第五蜗轮；505、下摆动杆；506、下连接块；511、顶板；512、第六电机；513、第六蜗杆；514、第六蜗轮；515、上摆动杆；516、上连接块；517、连接板；519、接头件；600、座椅。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本实用新型做进一步描述：

参见图1，本实用新型适用于固定式强子束的360度治疗装置右下至上依次包括底座100、旋转机构200、升降机构300、平移机构400、倾斜机构500以及座椅600，XYZ轴分别为强子治疗室的长度、宽度、高度方向。其中底座100作为整个治疗装置的基础部分，旋转机构200安装在底座100上，其用于带动升降机构300绕Z轴转动，平移机构400安装在升降机构300上，其用于带动安装在其上的倾斜机构500在水平面上移动，倾斜机构500则用于带动座椅600前后或左右摆动，通过上述各部件的联动，最终带动座椅600运动，使强子束能够照射患者身体的不同部位。以下详细的介绍各个部件的结构：

参见图2，底座100呈板状结构，旋转机构200包括固定在底座100上表面的壳体201，机体部分固定在底座100上表面的第二电机202、枢接在壳体201内部且与第二电机202的转轴同步联接的第二蜗杆206、枢接在壳体201内部且与第二蜗杆206啮合的第二蜗轮207，第二蜗轮207在第二电机202的带动下能够沿Z轴转动，在其顶端部固定连接有一旋转盘208。上述的第二蜗杆206以皮带传动的方式同步联接于第二电机202的转轴上，具体的是，在第二电机202的转轴上同步联接一第二主动带轮203，第二蜗杆206的相应端部同步联接一第二从动带轮204，第二主动带轮203和第二从动带轮204外部绕设一将其二者同步联接的第二传动皮带205。当然，第二蜗杆206与第二电机202的联接方式还可以是以齿轮传动等方式同步联接。为了能够调节整个装置的安装角度，在底座100的端角部以螺纹连接的方式安装有多个支撑脚101，通过调整不同位置的支撑脚101，可使底座100处于水平状态。

参见图3和图4，升降机构300包括固定连接在旋转盘208上表面的固定座301、机体部分固定在固定座301上的第一电机302、固定连接于固定座301上表面且沿着Z轴延伸的固定杆312、在第一电机302的带动下能够沿Z轴相对于固定杆312上下活动的活动杆311，固定杆312为一中空结构，活动杆311位于固定杆312内部且与固定杆312平行，活动杆311同样为中空结构，在其内部设置有一沿Z轴延伸且同步联接在第一电机302转轴上的第一传动丝杆309，该第一传动丝杆309上匹配的套接有一第一丝杆螺母310，该第一丝杆螺母310与活动杆311的底端部固定连接，从而，启动第一电机302后，带动活动杆311上下运动，从而改变由活动杆311和固定杆312组成的伸缩机构的伸缩长度。为了能够使活动杆311在固定杆312内顺畅的滑动，在活动杆311的底部周缘安装有多个滑轮314，该多个滑轮314在活动杆311上下运动时在固定杆312的内壁上下滑动，其不仅能够使活动杆311上下运动更为顺畅，同时多个不同方向的滑轮314能够在径向限定活动杆311的位置，防止活动杆311在上下运动时发生偏摆。第一电机302与第一传动丝杆309采用如下结构同步联接，在固定座301内部数接一第一蜗杆306以及一与第一蜗杆306啮合第一蜗轮307，第一蜗轮307的转轴与Z轴一致，第一传动丝杆309的底端部同步联接在第一蜗轮307上，第一电机302的转轴上同步联接一第一主动带轮303，第一蜗杆306上同步联接一第一从动带轮304，第一主动带轮303和第一从动带轮304外部绕设有一将其二者同步联接的第一传动皮带305。此外，在活动杆311的顶端部固定有一位于固定杆312外部的固定板313。

参见图5，平移机构400包括固定于固定板313上的下安装板401、机体部分固定在下安装板401上的第三电机402、同步联接在第三电机402转轴上且延伸方向与Z轴垂直的第三传动丝杆406、匹配的套接在第三传动丝杆406上的第三丝杆螺母407、固定在下安装板401上且与第三传动丝杆406平行的第三直线导轨408、滑动的安装在第三直线导轨408上的第三滑块409、固定在第三滑块409和第三丝杆螺母407上的承载板410、固定在承载板410上的上安装板421、机体部分固定在上安装板421上的第四电机422、同步联接在第四电机422转轴上且延伸方向与Z轴垂直的第四传动丝杆423、匹配的套接在第四传动丝杆423上的第四丝杆螺母424、固定在上安装板421上且与第四传动丝杆423平行的第四直线导轨425、滑动的安装在第四直线导轨425上的第四滑块426，上述的第四传动丝杆423的延伸方向与第三传动丝杆406的延伸方向垂直。第三电机402的转轴上同步联接一第三主动带轮403，第三传动丝杆406的相应端部同步联接一第三从动带轮404，第三从动带轮404和第三主动带轮403的外部绕设有一将其二者同步联接的第三传动皮带405。

参见图6，倾斜机构500包括固定在第四丝杆螺母424以及第四滑块426上的底板501、机体部分固定在底板501上的第五电机502、枢接在底板501上且同步联接于第五电机502转轴上的下摆动杆505、同步联接在下摆动杆505上的下连接块506、固定连接在下连接块506上部的顶板511、机体部分固定在顶板511上的第六电机512、枢接在顶板511上且同步联接于第六电机512转轴上的上摆动杆515、同步联接在上摆动杆515上的上连接块516、固定连接在上连接块516上的连接板517，连接板517上安装有一接头件519，座椅600安装在该接头件519上。第五电机502的转动轴上同步联接一第五蜗杆503，下摆动杆505相应端部同步联接一与第五蜗杆503啮合的第五蜗轮504，从而，在第五电机502的带动下，顶板511以及其上部的结构能够随着下摆动杆505前后的摆动。同样的，第六电机512与上摆动杆515是通过第六蜗杆513和第六蜗轮514组成的传动机构同步的联接，上摆动杆515与下摆动杆505垂直，即是说，在第六电机512的带动下，连接板517以及其上的座椅600能够随着上摆动杆515左右的摆动。

本实用新型在工作时，能够执行水平移动、前后摆动、左右摆动以及上下活动，当肿瘤患者被固定在座椅600上后，根据在定位前得到的人体影像数据，整个装置首先带动座椅600左右、前后移动进行初次定位，使预设的肿瘤中心点与座椅600的旋转中心重合，之后，升降机构将患者的肿瘤中心点送至影像扫描机构的射线中心进行垂直X光影像和CBCT影像扫描，驱动旋转机构进行影像扫描，将得出的患者的肿瘤影像数据和定位前的影像数据进行对比得出定位数据，根据得出的数据，驱动座椅600进行二次的精准定位，修改其初次定位的误差，使患者的肿瘤中心和座椅600的旋转中心线重合，在将患者的肿瘤中心点升高到与固定治疗头的固定射束中心线重合的位置，同时也利用倾斜机构500和旋转机构200将患者调整到治疗计划中已计算好的射束射入人体的最佳治疗角度，也就是说，将患者的肿瘤中心点放置在强子射束中心线与座椅600中心线的垂直相交点。

对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种适用于固定式强子束的360度治疗装置，其特征在于，包括，

底座；

安装在底座上的旋转机构；

由旋转机构带动并绕Z轴转动的升降机构；

安装在升降机构上部的平移机构；

由平移机构带动并可在水平面平移的倾斜机构；以及

安装在倾斜机构上的座椅；

升降机构包括安装在旋转机构上的固定座、机体部分固定在固定座上的第一电机、固定在固定座上的固定杆、由第一电机带动并可沿Z轴相对于固定杆活动的活动杆，该活动杆以丝杆传动的方式联接于第一电机的转轴上，且活动杆位于固定杆的内部，其外部安装有多个可沿固定杆的内壁上下滚动的滑轮，平移机构安装在活动杆的顶端部。

2.如权利要求1所述的适用于固定式强子束的360度治疗装置，其特征在于，升降机构还包括同步联接于第一电机转轴上的第一蜗杆、枢接在固定座上且与第一蜗杆啮合的第一蜗轮、沿Z轴延伸且同步联接于第一蜗轮上的第一传动丝杆、匹配的套接在第一传动丝杆上的第一丝杆螺母，第一传动丝杆位于活动杆的内部，第一丝杆螺母与活动杆固定连接。

3.如权利要求1所述的适用于固定式强子束的360度治疗装置，其特征在于，旋转机构包括机体部分固定在底座上的第二电机、同步联接在第二电机转轴上的第二蜗杆、与第二蜗杆啮合且可沿Z轴转动的第二蜗轮、固定连接在第二蜗轮上的旋转盘，固定座固定连接在该旋转盘上。

4.如权利要求1所述的适用于固定式强子束的360度治疗装置，其特征在于，平移机构包括固定于活动杆顶端部的下安装板、机体部分固定在下安装板上的第三电机、同步联接在第三电机转轴上且延伸方向与Z轴垂直的第三传动丝杆、匹配的套接在第三传动丝杆上的第三丝杆螺母、固定在下安装板上且与第三传动丝杆平行的第三直线导轨、滑动的安装在第三直线导轨上的第三滑块、固定在第三滑块和第三丝杆螺母上的上安装板、机体部分固定在上安装板上的第四电机、同步联接在第四电机转轴上且延伸方向与Z轴垂直的第四传动丝杆、匹配的套接在第四传动丝杆上的第四丝杆螺母、固定在上安装板上且与第四传动丝杆平行的第四直线导轨、滑动的安装在第四直线导轨上的第四滑块，第四传动丝杆的延伸方向与第三传动丝杆的延伸方向垂直。

5.如权利要求4所述的适用于固定式强子束的360度治疗装置，其特征在于，倾斜机构包括底板、机体部分固定在底板上的第五电机、枢接在底板上且同步联接于第五电机转轴上的下摆动杆、同步联接在下摆动杆上的顶板、机体部分固定在顶板上的第六电机、枢接在顶板上且同步联接于第六电机转轴上的上摆动杆、同步联接在上摆动杆上的连接板，座椅安装在连接板上；下摆动杆和上摆动杆的延伸方向均垂直于Z轴，且下摆动杆与上摆动杆互相垂直。

6.如权利要求5所述的适用于固定式强子束的360度治疗装置，其特征在于，连接板通过一接头件与座椅固定连接。

7.如权利要求1所述的适用于固定式强子束的360度治疗装置，其特征在于，底座呈板状结构，其底部以螺纹连接的方式安装有多个支撑脚。

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