CN204972723U - 一种多叶光栅装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及放射治疗领域，公开了一种多叶光栅装置，所述装置包括支撑座、叶片导轨箱及至少一个光栅单元，每个光栅单元包括电机、传动机构和叶片，所述电机由所述支撑座支撑，所述叶片设置在所述叶片导轨箱内，所述传动机构包括轴套和传动轴，所述传动轴设置在轴套内并由轴套限定所述传动轴的传动路径，所述轴套的一端与支撑座连接，另一端与叶片导轨箱连接，所述传动轴的一端由电机驱动，另一端与叶片连接。本实用新型的多叶光栅装置可应用于MR-RT设备，将叶片驱动电机布置在远离叶片的区域，减弱叶片驱动电机与MR磁体的相互影响，提高电机的性能，增强MR设备中磁场的稳定性：该多叶光栅装置可以驱动非常薄的叶片，从而提高射野的分辨率。

Description

一种多叶光栅装置

技术领域

本实用新型涉及放射台疗领域，尤其涉及一种多叶光栅装置。

背景技术

肿瘤治疗中经常使用的医疗设备为放疗设备，利用放疗设备发出的射线杀死肿瘤细胞。放疗设备通常包括用于对放射源发出的放射线进行适形调整的多叶光栅装置(Multi-leafcollimator，简称MLC)。

多叶光栅装置通常包括相对放置的多对叶片、驱动所述叶片运动的驱动部件，如图1所示，现有技术中的MLC主要包括以下四部分：叶片110、叶片导轨箱120、电机座130和驱动电机140。通过驱动电机140直接驱动叶片110在叶片导轨箱120内进行往复运动，调整叶片110的位置，从而使经过多对叶片的放射线形成与待治疗区域形状匹配的封闭放射射野。

为了提高射野的分辨率，要求叶片的厚度越薄越好，这对驱动部件的尺寸限制越来越大，为了驱动厚度很薄的叶片，现有技术中采用丝杆驱动方式，一定程度地减小整个驱动部件在叶片宽度方向的尺寸，可以驱动3mm厚度的叶片，但3mm厚度的叶片还不能完全满足需求，需要进一步缩小叶片的厚度。

并且，通常的放疗设备不能在台疗的同时实时对台疗部位成像，特别是对肺部、胸部等随呼吸移动的部位无法准确治疗。为了提高治疗的精度，将MR(MagneticResonance)的优势与RT(Radiotherapy)结合起来，形成的MR-RT设备是将磁共振在病灶诊断方面的优势整合入直线加速器的设备。相比于RT中的多叶光栅装置，MR-RT中的多叶光栅装置具有更加特殊与苛刻的使用环境，需要对RT中使用的多叶光栅装置进行改进，才适于用于MR-RT设备中。

相比于单独的RT设备，MR-RT中的多叶光栅装置处于MR的强磁场环境中，一方面，MR的磁场会严重影响多叶光栅装置中叶片驱动电机的性能以及寿命，多叶光栅装置的电机距离MR的磁体越近，则电机受磁体磁场的影响就越大，另一方面，多叶光栅装置的电机工作电流会影响MR的磁场环境，多叶光栅装置的电机距离MR的磁体越近，则MR的磁场环境受电机电流的影响就越大，进而严重影响MR设备的诊断性能。

例如，图1所示的多叶光栅装置，驱动电机140和叶片110的距离很近，并且驱动电机140位于叶片110的运动方向上。将这种形式的多叶光栅装置设置在MR-RT设备中，则驱动电机140将会非常靠近MR的磁体，在强磁场的影响下，电机的性能与寿命会出现大幅下降，更严重的是，在驱动电机140的电流影响下，MR的磁场环境遭到破坏，严重影响MR设备的成像精度。

实用新型内容

为克服现有技术的不足，本实用新型提供了一种多叶光栅装置，包括：

支撑座、叶片导轨箱及至少一个光栅单元，每个光栅单元包括电机、传动机构和叶片，所述电机由所述支撑座支撑，所述叶片设置在所述叶片导轨箱内，

所述传动机构包括轴套和传动轴，所述传动轴设置在轴套内并由轴套限定所述传动轴的传动路径，所述轴套的一端与支撑座连接，另一端与叶片导轨箱连接，所述传动轴的一端由电机驱动，另一端与叶片连接。

可选的，所述轴套为拉伸弹簧结构，且可弯曲，所述传动轴可弯曲且不会被压缩和拉伸。可选的，所述电机布置为偏离所述叶片的移动方向。

可选的，所述叶片的厚度为0.8mm-2.2mm或0.8mm-1.6mm或0.8mm-1.3mm或1mm-1.8mm或1mm-1.5mm。

可选的，所述传动轴的直径为0.5mm-1mm。

可选的，所述轴套的一端通过第一连接件与叶片导轨箱连接，所述第一连接件上设置与所述轴套相配合的孔。

可选的，所述轴套的另一端通过轴套固定块与支撑座连接，所述轴套通过至少一个第一紧定螺钉固定在轴套固定块内。

可选的，所述叶片导轨箱内设置至少一个叶片导轨槽，一个光栅单元的叶片安装在一个叶片导轨槽中。

可选的，所述光栅单元还包括运动转换机构，所述运动转换机构在所述电机的驱动下将旋转运动转换为直线运动，进而带动所述传动轴在轴套内作往复运动。

可选的，所述运动转换机构包括丝杆和螺母，所述螺母套设在丝杆的外表面，并与丝杆外表面的螺纹相配合，所述丝杆的一端与电机的输出轴连接，所述螺母与传动轴固定连接。

可选的，所述螺母内设有与传动轴配合的孔，通过传动轴压紧块和至少一个第二紧定螺钉将传动轴固定在孔内。

可选的，所述光栅单元还包括用于连接传动轴和叶片的第二连接件。

可选的，所述第二连接件至少部分为向外扩张结构，所述叶片上设有与第二连接件端部配合的凹槽，所述凹槽的形状和大小与所述第二连接件的向外扩张结构的形状和大小一致。

可选的，所述装置还包括隔磁外壳，所述隔磁外壳套设在电机的外部。

相对于现有技术，本实用新型的多叶光栅装置通过设置传动机构增加了电机与叶片之间的距离，将电机布置在远离叶片位置的区域内，当该多叶光栅装置应用于MR-RT设备时，保持叶片处于强磁场环境，电机可以远离叶片，即电机可以远离强磁场，因此有效增大了电机与强磁场之间的距离，减弱了强磁场对电机性能的影响，提高电机的性能，延长电机的寿命，同时降低了电机对MR的磁场环境的影响，增强MR设备磁场环境的稳定性；

进一步地，所述轴套和传动轴可以轻易弯曲，因此，可以将电机布置为偏离叶片的移动方向，使得当该多叶光栅装置用于MR-RT时，叶片处于强磁场环境中，利用轴套和传动轴的可弯曲性，使得电机可以偏离叶片的移动方向设置，从而远离强磁场设置，进一步减弱了电磁相互干扰程度；

本实用新型利用轴套限定传动轴的传动路径，只需将轴套的两端分别连接于支撑座和叶片导轨箱，不需要为轴套再设置固定支架，因此轴套的安装方式简单，缩小多叶光栅装置所占的空间；

本实用新型的多叶光栅装置的叶片厚度可以设置得较小，以提高多叶光栅形成的射野的分辨率，改善放射治疗的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实用新型的一些实施例，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它附图。

图1是现有技术中多叶光栅装置的结构示意图；

图2是本实用新型提供的多叶光栅装置的俯视图；

图3是本实用新型提供的多叶光栅装置的侧视图；

图4是本实用新型提供的多叶光栅装置的光栅单元的结构示意图；

图5是本实用新型提供的叶片驱动系统的结构示意图；

图6是本实用新型提供的支撑座内部结构示意图；

图7是本实用新型提供的轴套连接示意图；

图8是图7中电机端连接结构示意图；

图9是传动轴与叶片的连接示意图；

图10是本实用新型提供的多叶光栅装置的隔磁外壳的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图2是本实用新型提供的多叶光栅装置的俯视图；图3是本实用新型提供的多叶光栅装置的侧视图。

如图2所示，本实施例的多叶光栅装置，包括至少一个叶片驱动系统1，至少一个传动机构2(图2中仅示意性地示出一个)以及至少一个叶片3(图2中未示)，所述至少一个叶片驱动系统1至少部分设置在支撑座4内并由支撑座4支撑，结合图3可以看出，支撑座4由支架5的一端支撑固定，支架5的另一端固定于多叶光栅装置的安装板6上，在安装板6上设置叶片导轨箱7，所述至少一个叶片3设置在叶片导轨箱7内，由于不同的放射治疗中，待台疗区域大都不太相同，为了形成与待治疗区域形状匹配的封闭放射射野，在叶片导轨箱7内设置至少一个为叶片3提供支撑与导向作用的叶片导轨槽(图未示)，使每个叶片3设置在对应的叶片导轨槽内，并可以在叶片导轨槽内进行往复移动，由图2和图3可以看出，多个叶片3分成两组，在安装板6上相对设置，通过控制叶片在叶片导轨槽内往复移动，从而形成与待治疗区域形状匹配的放射射野。

在本实施例中，每个叶片3均有对应的叶片驱动系统1及传动机构2，在此将每组叶片驱动系统1、传动机构2及叶片3称为一个光栅单元，即每个光栅单元均包含一套独立的叶片驱动系统1、传动机构2及叶片3，所述叶片驱动系统1及传动机构2是叶片3移动的动力产生与传递部件。下面结合附图对光栅单元做进一步介绍。

图4是本实用新型提供的多叶光栅装置的光栅单元的结构示意图；图5是本实用新型提供的叶片驱动系统的结构示意图；图6是本实用新型提供的支撑座内部结构示意图。

如图4所示，所述光栅单元包括叶片驱动系统1、传动机构2以及叶片3，所述传动机构2一端由叶片驱动系统1驱动，另一端与叶片3连接，从而驱动叶片3在叶片导轨槽内移动。

结合图5所示，所述叶片驱动系统1包括电机11及运动转换机构12，所述电机11及运动转换机构12均由支撑座4支撑，所述电机11用于提供叶片3移动的动力，可以为双向旋转电机，所述运动转换机构12在电机11的驱动下将旋转运动转换为直线运动，通过传动机构2从而带动叶片3在叶片导轨槽内移动。所述运动转换机构12包括丝杆121和螺母122，所述螺母122套设在丝杆121的外表面，并与丝杆121的外表面的螺纹相配合，所述丝杆121的一端与电机11的输出轴连接。

结合图6所示，所述叶片驱动系统1设置在支撑座4中，所述支撑座4内设置至少一个螺母导向槽41，所述螺母122可以沿着螺母导向槽41往复滑动，当电机11旋转时，丝杆121跟随电机11一起旋转，螺母122在螺母导向槽41的限制下沿着丝杆121做直线滑动，从而将电机11的旋转运动转化为螺母122的直线运动。

所述丝杆121的一端可以通过三段联轴器123及轴承124与电机11的输出轴连接，所述三段联轴器123包括沿轴向依次设置的第一联轴器、第二联轴器和第三联轴器，所述第一联轴器具有第一收容室，第三联轴器具有第二收容室，所述电机1的输出轴插设于第一收容室，所述丝杆21插设于第二收容室，所述电机1的输出轴的运动通过第二联轴器传递给第三联轴器中的丝杆，避免出现电机1的输出轴与丝杆不同轴的问题。

在本实施例中，所述传动机构2包括轴套21及传动轴22，所述轴套21为中空结构，所述中空结构的孔径大于传动轴22的外径，使得所述传动轴22穿过所述轴套21的中空结构并可以在轴套21内自由滑动，参考图7、图8及图9，并对轴套21及传动轴22的连接方式做进一步介绍。

图7是本实用新型提供的轴套连接示意图；图8是图7中电机端连接结构示意图；图9是传动轴与叶片的连接示意图。

如图7所示，所述轴套21一端固定连接于叶片导轨箱7，另一端固定连接于支撑座4，具体地，所述轴套21通过第一连接件71固定连接于叶片导轨箱7，在本实施例中，轴套21采用拉伸弹簧的形式，第一连接件71至少部分设置在叶片3的后方，所述第一连接件71与叶片导轨箱7相连并在第一连接件71上设置与轴套21相配合的孔，例如螺纹孔，使轴套21恰好可以旋进孔内而不脱离，所述孔设置在叶片3的移动方向上，以使得传动轴22在推动叶片3时不需要弯折，以更有效率地推动叶片3。为了使轴套21和第一连接件71的连接更加牢固，可以在第一连接件71上设置紧固结构来固定轴套21，从而使轴套21与第一连接件71连接更加牢固而不会脱离。

结合图8所示，所述轴套21的另一端通过轴套固定块211固定于支撑座4上，具体的，轴套固定块211开有与轴套21外径相配合的孔，轴套21插入轴套固定块211之后，插入紧定螺钉212将轴套21压紧在轴套固定块211内，且将轴套固定块211固定于支撑座4上，从而可以利用轴套固定块211将轴套21固定在支撑座4上，其中，紧定螺钉212的数量在此不作限定，可以为一个，也可以多个，均在本实用新型的保护范围内。

在本实施例中，利用轴套21限定传动轴22的传动路径，只需将轴套的两端分别连接于支撑座4和叶片导轨箱7，不需要为轴套21再设置另外的固定支架，因此轴套21的安装方式简单，缩小多叶光栅装置所占的空间。

在本实施例中，传动轴22一端与螺母122固定连接，另一端与叶片3固定连接。继续参考图8，所述螺母122上开设有与所述传动轴22配合的孔，传动轴22一端伸出轴套21之后进入该孔，并用紧定螺钉1221将传动轴22压紧固定。为了更加牢固的固定传动轴22，可以设置传动轴压紧块1222，传动轴压紧块1222采用过盈配合的方式嵌入在螺母122中，并在传动轴压紧块1222的侧面开有与传动轴22配合的通孔，传动轴22穿过螺母122及压紧块1222之后，用紧定螺钉1221将传动轴22压紧固定，从而将传动轴22固定在螺母122中，其中，紧定螺钉1221的数量在此不作限定，可以为一个，也可以多个，均在本实用新型的保护范围内。

结合图9所示，传动轴22的另一端通过第二连接件31与叶片3连接，即传动轴22端部固定连接所述第二连接件31，所述第二连接件31为块状，例如第二连接件31为梯形，当然，第二连接件31也可以为其它形状，例如半圆形或圆形，在其它实施方式中，所述第二连接件31可以为与叶片3连接的一端为向外扩张结构，所述叶片3上设有与第二连接件31的端部配合的凹槽32，所述凹槽32的形状和大小与第二连接件31的形状和大小一致，以使得第二连接件31恰好卡设在叶片3内，所述凹槽32设置在叶片3上靠近传动轴22的一侧，将第二连接件31卡设在叶片3上的凹槽32内，即可实现第二连接件31和叶片3的固定连接，从而使得传动轴22与叶片3固定连接。

为了提高多叶光栅的适形性，要求叶片3的厚度越薄越好，在本实施例中，传动轴22的尺寸决定于叶片3的重量，在传动轴22材料一定的前提下，叶片3重量越小，传动轴22的直径就可以越小。

叶片3重量越小，在叶片3的面积和材料一定的情况下，叶片3的厚度就越小，从而同样的待治疗区域对应的叶片3的数量就越多，从而叶片3围成的放射射野与待治疗区域的形状就越匹配，从而提高射野的分辨率，但叶片3的厚度也不适合设置太薄，否则会引起一些不必要的问题，例如，如果叶片3的厚度太薄，则要求第二连接件31的尺寸相应很小，否则若第二连接件31的尺寸大于叶片3的厚度，则可能导致不同叶片3对应的第二连接件31之间会相互摩擦，甚至相互碰撞，导致叶片3发生不必要的倾斜，影响射野的精确度。本实施例中，叶片3的厚度可以缩小至0.8mm，优选为0.8mm-2.2mm或0.8mm-1.6mm或0.8mm-1.3mm或1mm-1.8mm或1mm-1.5mm，对应的传动轴22的直径优选为0.5mm-1mm，以提高多叶光栅形成的射野的分辨率，改善放射治疗的精度。

本实施例的多叶光栅装置可以应用于与磁共振成像设备结合的放射治疗设备MR-RT。本实施例提供的多叶光栅装置相比现有技术中的多叶光栅装置，通过设置传动机构2增加了电机11和叶片3之间的距离，使得当该多叶光栅装置应用于强磁场环境时，保持叶片3处于强磁场环境，电机11可以远离叶片3，即电机11可以远离强磁场，因此，有效增大了电机11与强磁场之间的距离，减弱了强磁场对电机性能的影响，提高电机的性能，延长电机的寿命，同时降低了电机11对MR的磁场环境的影响，增强MR设备磁场环境的稳定性。

进一步地，所述轴套21和传动轴22可以轻易弯曲，因此，可以将电机11偏离叶片3的移动方向设置，使得当该多叶光栅装置用于MR-RT时，叶片3处于强磁场环境中，利用轴套21和传动轴22的可弯曲性，使得电机11可以偏离叶片3的移动方向设置，从而远离强磁场设置，进一步减弱了电磁相互干扰程度。

当本实施例的多叶光栅装置应用于强磁场环境时，则所述多叶光栅装置中很多部件优选为无磁材料，例如所述轴套21、传动轴22、传动轴压紧块1222优选为无磁材料，螺母122优选为免润滑抗辐射的树脂材料，其中，轴套21和传动轴压紧块1222可以采用无磁性的不锈钢或者铜合金材料，传动轴22用于推动或拉回所述叶片3，因此传动轴22需要具有较大的刚性，优选为无磁的不锈钢材料。本实施例的多叶光栅装置也可以用于其他的RT设备中，在没有强磁场的环境下，所述多叶光栅装置中部件的材料不限于无磁材料。

在本实施例中，传动轴22在轴套21内可自由滑动，轴套21为拉伸弹簧的形式，在选用合理线径的情况下，轴套21可以轻易弯曲成图7所示的形式，轴套21的弯曲半径取决于传动轴22的直径，过小的弯曲半径会导致增加传动轴22的滑动摩擦阻力，甚至造成传动轴22的塑性变形。为了减小传动轴22与轴套21之间的摩擦力，轴套21内部可以添加固体润滑脂，当应用于强磁场环境时，优选为抗辐射的固体润滑脂。

在其它实施方式中，电机11也可以为直线电机，此时不需要运动转换机构12，所述传动机构2直接与直线电机的输出端连接，同样可以实现电机11驱动传动机构2带动叶片3直线移动的目的。

为了进一步减小磁共振设备的磁场对电机11的影响，本实施例中，所述多叶光栅装置还包括隔磁外壳8，所述隔磁外壳8套设在电机11的外部，如图10所示，所述隔磁外壳8的材料可以为不锈钢或者铝合金，使电机11进一步隔离MR磁场。

本实施例的多叶光栅装置的工作过程为：所述电机11正向旋转，带动丝杆121顺时针转动，螺母122沿着丝杆121外表面的螺纹向上移动，螺母122带动传动轴22在轴套21内向电机11方向移动，传动轴22带动叶片3沿着叶片导轨槽直线移动；所述电机11反向旋转，带动丝杆121逆时针转动，螺母122沿着丝杆121外表面的螺纹向下移动，螺母122带动传动轴22在轴套21内向叶片3方向移动，传动轴22带动叶片3沿着叶片导轨槽直线移动，上述电机11对叶片3的驱动动作是一一对应的，除了单叶片移动，还有多个光栅单元同时工作使多叶片移动，即多个电机11同时驱动相应的叶片3在对应的叶片导轨槽内移动，所述叶片3的直线移动位移由电机1的旋转方向和旋转圈数决定。

本实用新型的多叶光栅装置通过设置传动机构增加了电机与叶片之间的距离，将电机布置在远离叶片位置的区域内，当该多叶光栅装置应用于MR-RT设备时，保持叶片处于强磁场环境，电机可以远离叶片，即电机可以远离强磁场，因此有效增大了电机与强磁场之间的距离，减弱了强磁场对电机性能的影响，提高电机的性能，延长电机的寿命，同时降低了电机对MR的磁场环境的影响，增强MR设备磁场环境的稳定性；

进一步地，所述轴套和传动轴可以轻易弯曲，因此，可以将电机布置为偏离叶片的移动方向，使得当该多叶光栅装置用于MR-RT时，叶片处于强磁场环境中，利用轴套和传动轴的可弯曲性，使得电机可以偏离叶片的移动方向设置，从而远离强磁场设置，进一步减弱了电磁相互干扰程度；

本实用新型利用轴套限定传动轴的传动路径，只需将轴套的两端分别连接于支撑座和叶片导轨箱，不需要为轴套再设置固定支架，因此轴套的安装方式简单，缩小多叶光栅装置所占的空间；

本实用新型的多叶光栅装置的叶片厚度可以设置得较小，以提高多叶光栅形成的射野的分辨率，改善放射台疗的精度。

以上所揭露的仅为本实用新型的几种较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属本实用新型所涵盖的范围。

Claims (14)

1.一种多叶光栅装置，其特征在于，所述装置包括支撑座、叶片导轨箱及至少一个光栅单元，每个光栅单元包括电机、传动机构和叶片，所述电机由所述支撑座支撑，所述叶片设置在所述叶片导轨箱内，所述传动机构包括轴套和传动轴，所述传动轴设置在轴套内并由轴套限定所述传动轴的传动路径，所述轴套的一端与支撑座连接，另一端与叶片导轨箱连接，所述传动轴的一端由电机驱动，另一端与叶片连接。

2.如权利要求1所述的多叶光栅装置，其特征在于，所述轴套为拉伸弹簧结构，且可弯曲，所述传动轴可弯曲。

3.如权利要求2所述的多叶光栅装置，其特征在于，所述电机布置为偏离所述叶片的移动方向。

4.如权利要求2所述的多叶光栅装置，其特征在于，所述叶片的厚度为0.8mm-2.2mm或0.8mm-1.6mm或0.8mm-1.3mm或1mm-1.8mm或1mm-1.5mm。

5.如权利要求4所述的多叶光栅装置，其特征在于，所述传动轴的直径为0.5mm-1mm。

6.如权利要求2所述的多叶光栅装置，其特征在于，所述轴套的一端通过第一连接件与叶片导轨箱连接，所述第一连接件上设置与所述轴套相配合的孔。

7.如权利要求6所述的多叶光栅装置，其特征在于，所述轴套的另一端通过轴套固定块与支撑座连接，所述轴套通过至少一个第一紧定螺钉固定在轴套固定块内。

8.如权利要求2所述的多叶光栅装置，其特征在于，所述叶片导轨箱内设置至少一个叶片导轨槽，一个光栅单元的叶片安装在一个叶片导轨槽中。

9.如权利要求1所述的多叶光栅装置，其特征在于，所述光栅单元还包括运动转换机构，所述运动转换机构在所述电机的驱动下将旋转运动转换为直线运动，进而带动所述传动轴在轴套内作往复运动。

10.如权利要求9所述的多叶光栅装置，其特征在于，所述运动转换机构包括丝杆和螺母，所述螺母套设在丝杆的外表面，并与丝杆外表面的螺纹相配合，所述丝杆的一端与电机的输出轴连接，所述螺母与传动轴固定连接。

11.如权利要求10所述的多叶光栅装置，其特征在于，所述螺母内设有与传动轴配合的孔，通过传动轴压紧块和至少一个第二紧定螺钉将传动轴固定在孔内。

12.如权利要求1所述的多叶光栅装置，其特征在于，所述光栅单元还包括用于连接传动轴和叶片的第二连接件。

13.如权利要求12所述的多叶光栅装置，其特征在于，所述第二连接件至少部分为向外扩张结构，所述叶片上设有与第二连接件配合的凹槽，所述凹槽的形状和大小与所述第二连接件的向外扩张结构的形状和大小一致。

14.如权利要求1-13任一项所述的多叶光栅装置，其特征在于，所述装置还包括隔磁外壳，所述隔磁外壳套设在电机的外部。