CN207562227U - 一种多叶准直器及放射治疗装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于医疗器械领域，公开一种多叶准直器及放射治疗装置，所述多叶准直器包括：叶片、驱动装置以及导轨箱，所述叶片与所述驱动装置传动连接，所述叶片设置在所述导轨箱内，所述叶片可在所述驱动装置的驱动下进行双向运动，其特征在于，一光电开关系统设置于所述导轨箱内用于在所述叶片运动时根据所述叶片的运动状态产生相应的脉冲信号；所述光电开关系统与一信号处理装置连接，所述信号处理装置用于处理所述光电开关系统输出的脉冲信号以获取所述叶片运动状态的量值。该多叶准直器提高了叶片监控的可靠性，且成本较低易于实现。

Description

一种多叶准直器及放射治疗装置

技术领域

本实用新型涉及医疗器械领域，更具体的说，涉及一种多叶准直器及放射治疗装置。

背景技术

在现代放疗领域，多叶光栅(又称多叶准直器，Multi-leaf Collimator，MLC)是实行精确放疗的重要设备，被广泛应用于调强放射治疗和适型放射治疗中。多叶光栅作为加速器及其他放射设备的一个辅机，用来遮挡放射线以便适时形成各种不规则的照射野，达到最大限度的减少对病患正常组织的伤害。因此，对于叶片位置的监测和定位尤为重要。

现有叶片定位技术中主要有三种叶片位置的检测方法：

第一种方法，利用安装于电机轴端的电机编码器测得电机的旋转转数，根据电机旋转的转数可以获得叶片运动的位移，根据叶片运动的位移以及叶片的原始位置，可以获得叶片所处的位置。电机通过联轴器、丝杆等传动机构与叶片连接，电机编码器位于电机相对于叶片的另一端。当电机通过联轴器驱动丝杠带动叶片的运动时，电机编码器读数即反映电机旋转转数，通过机械结构及相应计算公式可以估算叶片的位置。但是，此方法中，由于电机的转动要经过一系列的传动机构才能带动叶片移动，传动结构之间难免存在安装的公差，因此，电机编码器根据电机转数获得的叶片位置和叶片实际运动位置之间会存在误差，从而会导致电机编码器测量精度低。

第二种检测方法为，在电机轴端安装电位器。电位器可以将机械位移转换成与之成确定关系的电阻或电压输出。当电机带动叶片运动时，电机也带动电位器移动端移动，则电位器的电阻变化。阻值的变化量反映了位移的量值，阻值的增加还是减小则表明了位移的方向。采用高精度线性电位器，它具有很好的线性和精度，缺点是接线太多故障率高，维修困难，且需要高精度的线性电位器，移动端的电刷易磨损，使用寿命短。

第三种检测为光学成像装置。该光学成像装置利用可见光模拟放射线的射野，可见光的射光野和放射线的射野相同。因此，根据可见光经过多叶光栅后的形成的光野调整叶片的位置。但是，光学成像装置中的可见光容易受到环境光的干扰，在环境光比较强时，光学成像装置的监测精度比较低。因此，利用光学成像装置监测叶片位置存在抗干扰性能差的问题。虽然使用CCD照相机系统可以时MLC位置实时显示，没有太多接线，较高的空间分辨率和位置线性等优点。但是CCD照相机不耐辐射，需要经常更换；且需一套光学系统，调整维护较困难。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种更可靠，且更易实现成本更低的多叶准直器及放射治疗装置。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种多叶准直器，包括：叶片、驱动装置以及导轨箱，所述叶片与所述驱动装置传动连接，所述叶片设置在所述导轨箱内，所述叶片可在所述驱动装置的驱动下进行双向运动，一光电开关系统设置于所述导轨箱内用于在所述叶片运动时根据所述叶片的运动状态产生相应的脉冲信号；所述光电开关系统与一信号处理装置连接，所述信号处理装置用于处理所述光电开关系统输出的脉冲信号以获取所述叶片运动状态的量值。

优选的，所述光电开关系统包括：设置于每个所述叶片第一侧的至少一个按叶片运动轨迹排列的反射式光电开关，所述反射式光电开关包括发射器和接收器，所述发射器发出的光线被所述叶片的第一侧表面反射后被所述接收器接收。

优选的，所述反射式光电开关设置在所述导轨箱的内壁面上，当叶片运动经过所述反射式光电开关时所述叶片的第一侧与所述反射式光电开关相对。

优选的，所述光电开关系统还包括：设置于每个所述叶片第二侧的导轨箱的内壁上的光的吸收材料层。

优选的，所述叶片第一侧表面还附有反光材料层，用以提高叶片第一侧表面的反光效率。

优选的，所述反光材料层间隔设置。

优选的，所述叶片第一侧表面还附有吸收材料层，所述吸收材料层与所述反光材料层间隔设置。

优选的，所述信号处理装置包括：用于对光电开关系统的开关信号进行降噪处理的降噪模块、用于对降噪后的信号进行整形的整形模块、用于对整形后的信号进行放大处理的放大模块、用于将放大后的信号进行输出的输出模块以及根据输出的最终信号进行叶片运动粗略估计以获得叶片运动状态的量值的粗估模块。

优选的，所述叶片通过丝杆与所述驱动装置传动连接，其中，所述丝杆上涂覆有吸光材料。

本实用新型同时还提供：

一种放射治疗装置，包括如上任一所述的多叶准直器。

本实用新型的相对于现有技术的有益效果是：利用设置在叶片导轨箱内的光电开关系统对叶片的运动进行反馈，光电开关在叶片的运动过程中受到叶片对反射光的影响产生脉冲信号，这些脉冲信号与叶片的运动状态相对应，因此，对这些脉冲信号进行处理即可得知叶片的运动状态。这种监控方式实现了对叶片的直接监控，更能直接的反映叶片的运动状态，且相对于使用电位器或光学成像的方式来说成本更低，寿命更长。

附图说明

图1是本实用新型实施例一的多叶准直器结构示意图，

图2是本实用新型实施例一的原理示意图，

图3是本实用新型实施例一多叶准直器的控制系统结构图，

图4是本实用新型实施例二中多叶准直器的叶片结构图。

具体实施方式

下面结合附图和较佳的实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例一

如图1-4所示，提供了一种多叶准直器的具体实施例，该多叶准直器可应用于放射治疗设备中，该多叶准直器包括：导轨箱20，设置在导轨箱20内的叶片10以及设置在导轨箱20两端用于驱动叶片10的驱动装置40，导轨箱20还设置有盖板21用于遮蔽部分叶片10。其中，叶片10与驱动装置40传动连接，叶片10可以在驱动装置40的驱动下沿着导轨箱进行双向运动。

在本实施例中，在导轨箱20内还设置有光电开关系统A11(参考图3)用于在叶片运动时根据所述叶片的运动状态产生相应的脉冲信号；光电开关系统与一信号处理装置A20连接，信号处理装置A20用于处理所述光电开关系统输出的脉冲信号以获取所述叶片运动状态的量值，其中，该量值可以是模拟信号模式，也可以是数字模式。

具体的，作为光电开关系统A11的一种可实施方式，结合2所示，叶片10设置于导轨箱20内，为了简化图示，其中图2仅示出了导轨箱20的框架21，该光电开关系统A11包括：设置于每个叶片10第一侧的多个按叶片10运动轨迹排列的反射式光电开关31，其中，反射式光电开关31包括发射器和接收器，发射器发出的光线被叶片10的第一侧表面反射后被接收器接收。作为一种实施方式，当接收器接收到足够强的反射光线时，才能被触发，因此，叶片10以外的地方例如导轨箱的壁面(相对于叶片10第二侧的导轨箱的内壁上，也即相对于反射式光电开关31发射器的光路的壁面)可涂覆用于吸收反射式光电开关31所发出的光的吸收材料层34a。例如图2所示，若导轨箱20内设置有D1-D8共8个反射式光电开关31，当叶片10在驱动装置的驱动下向右运动时，D1、D2、D3所发射的光依次被吸收材料层34a所吸收，而D4-D8所发出的光33被叶片10的第一侧表面11所反射，这样，在叶片10运动的过程中，D1-D3依次产生脉冲信号，从而根据这个脉冲信号，可以了解到叶片的运动位置、速度以及方向。在本实施例中，每个反射式光电开关31至少具备一发射管用于发射光以及一接收管用于接收被外部表面(例如叶片10的第一侧表面11)反射的光，当发射管发射的光被接收管接收到时，反射式光电开关31为开启状态，当接收管未接收到反射的光时(被吸收材料层吸收)，反射式光电开关31为断开状态。当然，反射式光电开关的开断状态也可根据是否接收到反射光进行相反的调整。

在本实施例中，作为一种反射式光电开关的一种设置方式，参考图2所示，反射式光电开关通过一光电设置板32进行设置，具体的，该光电设置板32可设置在位于导轨箱的内壁面上，当叶片运动经过所述反射式光电开关时所述叶片的第一侧与所述反射式光电开关相对。而吸收材料层34a附在位于叶片10第二侧的导轨箱的内壁面上。当然，作为其它的可替代方式，可在导轨箱内另外设置支架结构来支撑光电设置板32，以及吸收材料层34a亦可采用附加的薄膜或板状构件实现。

作为本实施例的进一步改进，为了提高光电开关的稳定性，在叶片10的第一侧表面11还附有反光材料层用以提高叶片10第一侧表面11的反光效率。

在本实施例中，作为叶片10的动力来源，驱动装置40可以是电机及其传动机构，也可以是其他驱动结构，例如可以是气缸驱动，本实施例中以电机及其传动机构作为驱动装置40的一种可实施方式来论述本实用新型的技术方案，具体的，电机的传动机构可采用丝杆传动的方式，例如图2所示，叶片10通过丝杆41进行连接并实现传动。为了避免丝杆41对反射式光电开关31所发出的光产生反射而影响到信号的稳定性，本实施例中还可在丝杆41的表面进行吸光处理，如在丝杆41的表面涂覆上用于吸收光的吸收材料层等，使得反射式光电开关31所发出的光在通过丝杆的表面时被吸收掉。

本实施例中，作为信号处理装置A20的一种可实施方式，信号处理装置A20可以包括：用于对光电开关系统的开关信号进行降噪处理的降噪模块A21(例如滤波电路)、用于对降噪后的信号进行整形的整形模块A22、用于对整形后的信号进行放大处理的放大模块A24、用于将放大后的信号进行输出的输出模块A23以及根据输出的最终信号进行叶片运动粗略估计以获得叶片运动状态的量值的粗估模块A25。光电开关系统A11与信号处理装置A20构成了对叶片的第一监控模块A1。

在本实施例中，多个叶片10之间是紧密排布设置的，因此，叶片10的第一侧指的是叶片10的上侧或者下侧，当第一侧指的是上侧时，第二侧则指的是叶片10的下侧，反之亦然。在本实施例中，以反射式光电开关设置在叶片10的上侧为例对本实用新型的技术方案进行说明。当然，若反射式光电开关设置于叶片10的下侧，则相应的结构按照位于上侧的方式进行调整即可。

在本实施例中，参考图2所示，每个叶片配置一列反射式光电开关31(每列有多个反射式光电开关)，即有多少个叶片就配置多少列反射式光电开关31，这些反射式光电开关31及吸收材料层34a构成了光电开关系统。作为一种较佳的实施方式，每一列反射式光电开关31的排列方式是按等间距的方式进行排列，这样的排列方式使得信号宽度相同，信号规律性好，可更便于对脉冲信号进行分析和计算。其中，每列反射式光电开关31的个数根据叶片10的长度而定，而对于每列上反射式光电开关31的间距而言，间距越短，其反映的叶片10的运动状态则更加精准。

作为本实施例的进一步改进，参考图3，光电开关系统A11还与一供电控制装置A10连接，供电控制装置A10用于控制反射式光电开关31的发射时间。例如，当叶片10的驱动装置40获取驱动信号的同时给所述供电控制装置A10一个控制信号，在叶片10开始运动时或开始运动前打开反射式光电开关31发射光，这样，在叶片10没有运动时，可以减少U型光电开关发射所消耗的能量。

同时，在本实施例中，供电控制装置A10还用于控制所述反射式光电开关31的发射时长，例如，当叶片10停止运动时同时给供电控制装置A10一个控制信号，在叶片10停止运动时或停止运动后一段时间后停止发射，从而也可以减少反射式光电开关31消耗的能量。

在本实施例中，以驱动装置40采用电机及其传动机构为例，其中，在电机轴端设置有用于测量电机转数的电机编码器A31，通过电机编码器A31可以测得电机的旋转转数，利用精估模块A32可以根据电机的旋转转数计算出叶片运动的位移，根据叶片运动的位移以及叶片的原始位置，可以获得叶片所处的位置，电机编码器A31与精估模块A32构成了多叶准直器的第二监控模块A3。结合第一监控模块A1，以在叶片的运动轨迹上按照平均间隔设置的反射式光电开关为例，当叶片运动时(前后直线运动)，反射式光电开关4可以依次通断，产生一系列的脉冲信号，根据反射式光电开关31产生首个脉冲的相位可以判断叶片的运动方向，当叶片10从初始位置运动到某个位置时，根据未产生脉冲信号的反射式光电开关31的数量，可以粗略判断叶片10当前的位置，根据运动过程中，相邻两个反射式光电开关31产生的特定脉冲前沿的时差可估算叶片的运动速度。由此，对叶片10的监控是通过电机编码器A31以及U型光电开关系统A11同时进行，电机编码器利用电机的转数进行计算，属于一种间接性的监控，而通过光电开关系统进行监控，则属于直接性的对叶片进行监控，因此，电机编码器与光电开关系统形成了对叶片的一个闭环监控。控制器A4可根据第一监控模块A1以及第二监控模块A3的监控结果，准确的判断并控制叶片的运动。

实施例二

与实施例一不同的是，在本实施例中，光电开关系统A11所使用的反射式光电开关数量较少，因而可以极大的降低物料成本。

具体的，如图4所示，在本实施例中，每个叶片10的第一侧仍设置有反射式光电开关(图中未示出)，每个叶片10第一侧按有规律的间距设置有吸收材料层34b用于吸收反射式光电开关发出的光，例如可以是按相同的数值进行递增的间距，或是，可以采用相同的间距。吸收材料层34b可以直接附在叶片10第一侧表面11上，当然，也可以通过其它方式例如一与叶片的移动是同步的一个构件实现(在该构件上附有吸收材料层34b)。作为一种较佳的实施方式，本实施例采用吸收材料层34b按相同的间距的方式附在叶片10的第一侧表面11上的方式。当叶片运动时，吸收材料层34b依次通过反射式光电开关将使反射式光电开关造成通断进而产生一系列的脉冲信号，同样的，根据对这些脉冲信号的分析将可得知叶片的运动状态。由此，由于叶片10上连续的设置有多个吸收材料层34b可连续的使反射式光电开关产生脉冲信号，因而在本实施例中每个叶片可以只需要分析一组或几组脉冲信号即可，也就是说，每个叶片只需要配置更少的反射式光电开关。

作为本实施例的一种较佳的，叶片10第一侧的反射式光电开关仅配置一个或两个。另外，叶片10的第一侧表面11上，吸收材料层34b之间的间距涂覆有反光材料层，以确保反射光电开关的信号稳定性。当配置一对光电开关时，不能监视叶片的运动方向，当配置两对光电开关时，可以根据两个接收管接受光产生脉冲的相位来判断叶片的运动方向。

对于反射式光电开关的定位和固定，以及信号的处理等可以参考实施例一的设置和处理方式。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种多叶准直器，包括：叶片、驱动装置以及导轨箱，所述叶片与所述驱动装置传动连接，所述叶片设置在所述导轨箱内，所述叶片可在所述驱动装置的驱动下进行双向运动，其特征在于，一光电开关系统设置于所述导轨箱内用于在所述叶片运动时根据所述叶片的运动状态产生相应的脉冲信号；所述光电开关系统与一信号处理装置连接，所述信号处理装置用于处理所述光电开关系统输出的脉冲信号以获取所述叶片运动状态的量值。

2.如权利要求1所述的多叶准直器，其特征在于，所述光电开关系统包括：设置于每个所述叶片第一侧的至少一个按叶片运动轨迹排列的反射式光电开关，所述反射式光电开关包括发射器和接收器，所述发射器发出的光线被所述叶片的第一侧表面反射后被所述接收器接收。

3.如权利要求2所述的多叶准直器，其特征在于，所述反射式光电开关设置在所述导轨箱的内壁面上，当叶片运动经过所述反射式光电开关时所述叶片的第一侧与所述反射式光电开关相对。

4.根据权利要求2所述的多叶准直器，其特征在于，所述光电开关系统还包括：设置于每个所述叶片第二侧的导轨箱的内壁上的光的吸收材料层。

5.如权利要求2所述的多叶准直器，其特征在于，所述叶片第一侧表面还附有反光材料层，用以提高叶片第一侧表面的反光效率。

6.根据权利要求5所述的多叶准直器，其特征在于，所述反光材料层间隔设置。

7.根据权利要求6所述的多叶准直器，其特征在于，所述叶片第一侧表面还附有吸收材料层，所述吸收材料层与所述反光材料层间隔设置。

8.根据权利要求1所述多叶准直器，其特征在于，所述信号处理装置包括：用于对光电开关系统的开关信号进行降噪处理的降噪模块、用于对降噪后的信号进行整形的整形模块、用于对整形后的信号进行放大处理的放大模块、用于将放大后的信号进行输出的输出模块以及根据输出的最终信号进行叶片运动粗略估计以获得叶片运动状态的量值的粗估模块。

9.如权利要求1所述的多叶准直器，其特征在于，所述叶片通过丝杆与所述驱动装置传动连接，其中，所述丝杆上涂覆有吸光材料。

10.一种放射治疗装置，其特征在于，包括如权利要求1-9任一所述的多叶准直器。