PL218852B1 - Układ regulacji położenia głowicy promieniowania elektronowego w urządzeniu elektromedycznym do radioterapii sródoperacyjnej promieniowaniem elektronowym - Google Patents

Description

Opis wynalazku

Przedmiotem wynalazku jest układ regulacji położenia głowicy promieniowania elektronowego w urządzeniu elektromedycznym do radioterapii śródoperacyjnej promieniowaniem elektronowym, pozwalający na napromienianie wiązką elektronów tkanki nowotworowej pacjenta po przeprowadzonej operacji chirurgicznej.

Znane są ze stosowania oraz literatury patentowej na przykład z amerykańskiego opisu patentowego US 5317154 urządzenia elektromedyczne do radioterapii śródoperacyjnej promieniowaniem elektronowym wyposażone w głowicę promieniowania elektronowego zawierającą strukturę przyspieszającą akceleratora elektronów z działem elektronowym, osadzoną ruchomo na ramieniu manipulacyjnym akceleratora elektronów. W osi struktury przyspieszającej głowicy promieniowania elektronowego umieszczony jest aplikator dawki promieniowania elektronowego, składający się z dwu części, części górnej aplikatora umieszczonej w końcowej części głowicy i części dolnej aplikatora umieszczonej w jamie pooperacyjnej pacjenta. Naprowadzanie głowicy promieniowania elektronowego polega na ustawieniu urządzenia elektromedycznego obok stołu operacyjnego z pacjentem, a następnie takim pozycjonowaniu położenia głowicy aby doprowadzić górną część aplikatora do współosiowego ustawienia z dolną częścią aplikatora pozycjonowaną przez lekarza w jamie pooperacyjnej pacjenta w celu ich mechanicznego scalenia, po którym następuje unieruchomienie głowicy i proces napromieniania wiązką elektronów nowotworowej tkanki pacjenta. W przypadku wystąpienia rozbieżności między osią wiązki elektronów a osią geometryczną aplikatora dawki promieniowania elektronowego, czujnik odchylenia w postaci komory jonizacyjnej połączony z układem sprzężenia zwrotnego zapewnia automatyczne centrowanie wiązki elektronów.

Zgodnie z literaturą patentową zwiększenie zakresu regulacji liniowego i kątowego położenia głowicy promieniowania elektronowego w stosunku do stołu operacyjnego z pacjentem jest uzyskiwane zarówno przez ulepszanie konstrukcji ramienia manipulacyjnego akceleratora elektronów lub specjalnych statywów mocujących ruchomo głowicę promieniowania elektronowego, jak również przez ulepszanie konstrukcji elementów wsporczych ramienia manipulacyjnego mocowanych ruchomo w podestach akceleratora lub na wózkach jezdnych z napędem kołowym. Na przykład znane jest rozwiązanie opisane w amerykańskim opisie patentowym US5160337, w którym wyprofilowany w kształt litery C statyw mocujący głowicę promieniowania elektronowego jest osadzony w łożysku podestu akceleratora liniowego elektronów, dzięki czemu wykonując ruch wahliwo-obrotowy zapewnia ruch liniowo-kątowy głowicy promieniowania elektronowego względem pacjenta w zakresie +/- 45°.

Znane rozwiązanie dotyczące konstrukcji ramienia manipulacyjnego akceleratora elektronów zapewniające przesuw liniowy i obrót głowicy promieniowania elektronowego w zwiększonym zakresie kątowym +/- 90° jest opisane w amerykańskim zgłoszeniowym opisie patentowym US 20080129229, według którego konstrukcja ramienia manipulacyjnego liniowego akceleratora elektronów jest wyposażona na jednym końcu w osadzoną ruchomo głowicę przy pomocy złącza przegubowego napędzanego silnikiem elektrycznym mocowanym do płyty pionowej. W środkowej części ramienia manipulacyjnego znajduje się podwójne złącze obrotowe, w którym część ruchoma pierwszego złącza obrotowego jest połączona z nieruchomą częścią drugiego złącza obrotowego, przy czym część ruchoma pierwszego złącza obrotowego jest połączona z ramieniem manipulacyjnym a część ruchoma drugiego złącza obrotowego jest połączona z liniowym akceleratorem elektronów. Głowica promieniowania elektronowego jest zamocowana ponadto na obrotowym wsporniku o osi obrotu równoległej do osi drugiego złącza obrotowego sprzężonego z kołem zębatym uruchamiającym jej obrót. Na przeciwległym końcu ramienia manipulacyjnego osadzony jest trwale nieruchomo generator mocy wielkiej częstotliwości, przy czym na wyjście generatora mocy wielkiej częstotliwości jest załączony pierwszy położony skrajnie wewnętrzny odcinek falowodu, a drugi skrajnie położony wewnętrzny odcinek falowodu jest załączony na wejście liniowego akceleratora elektronów, ponadto końcówki trzeciego, środkowego wewnętrznego odcinka falowodu są połączone odpowiednio z pierwszym i drugim złączem obrotowym ramienia manipulacyjnego akceleratora elektronów. Opisane urządzenie elektromedyczne zapewnia jednopłaszczyznowy przesuw liniowy głowicy promieniowania elektronowego, co powoduje, że dla właściwego usytuowania wiązki elektronów w obszarze nowotworowej tkanki pacjenta poddawanej napromienianiu, konieczne jest ręczne przesuwanie urządzenia elektromedycznego w płaszczyźnie poziomej w stosunku do stołu operacyjnego z pacjentem, co stanowi istotną niedogodność użytkową urządzenia elektromedycznego.

Niezawodność i bezpieczeństwo działania elektromedycznego urządzenia do śródoperacyjnej radioterapii promieniowaniem elektronowym, w którym napromienianie tkanki nowotworowej pacjenta

PL 218 852 B1 następuje po precyzyjnym osiowym ustawieniu górnej części aplikatora dawki promieniowania elektronowego w stosunku do dolnej części aplikatora w jamie pooperacyjnej pacjenta, związane jest ze sprawnością i niezawodnością systemu sterowania momentami napędowymi niezbędnymi do realizacji ruchów liniowych i kątowych głowicy promieniowania elektronowego oraz wsporników lub ramienia manipulacyjnego w stosunku do stołu operacyjnego z pacjentem, wytwarzanym przez silniki elektryczne. Sterowanie ruchem głowicy promieniowania elektronowego wyposażonej w strukturę przyspieszającą akceleratora, ruchem ramienia manipulacyjnego akceleratora oraz utrzymaniem ich w wymaganej pozycji, wymaga użycia silników elektrycznych o dużych momentach trzymających, co utrudnia wyważenie urządzenia elektromedycznego i stwarza sytuacje zagrażające bezpieczeństwu pacjenta oraz bezpieczeństwu personelu medycznego obsługującego urządzenie elektromedyczne. Trudności wyważenia urządzenia elektromedycznego do radioterapii śródoperacyjnej wykorzystującego akcelerator elektronów jako źródło promieniowania elektronowego oraz silniki elektryczne o dużych momentach napędowych, uniemożliwiają wykorzystanie konstrukcji manipulatorów przeznaczonych do manipulowania małymi, lekkimi obiektami medycznymi, opisanego na przykład w amerykańskim opisie patentowym US4828453, wyposażonego w trzy ramiona, z których jedno jest zakończone chwytakiem, połączone ze sobą węzłami kinematycznymi zapewniającymi obrót w dwu płaszczyznach i sterowanymi systemem enkoderów.

Ponadto pozycjonowanie głowicy promieniowania elektronowego metodą kolejnych przybliżeń do założonej pozycji wymaganej, poprzez sterowanie obrotami poszczególnych silników elektrycznych sterujących położeniem głowicy, ramienia manipulacyjnego, wózkiem jezdnym, jest w praktyce kłopotliwe i wymaga wykonania znacznej ilości czynności manualnych wydłużających okres przygotowawczy przed rozpoczęciem napromieniania tkanki nowotworowej pacjenta, jak to ma miejsce na przykład w systemie sterowania napędem głowicy promieniowania elektronowego urządzenia elektromedycznego opisanego w europejskim opisie patentowym EP1782858. Według patentu europejskiego wspomagany komputerowo, elektroniczny system sterowania napędem głowicy promieniowania elektronowego wykorzystuje zamocowany na głowicy uchwyt z sensorami. Nacisk ręki operatora na określoną konfigurację sensorów powoduje przesłanie sygnału elektrycznego, proporcjonalnego do powstałych w sensorach naprężeń, do komputera sterującego, który analizuje w sposób ciągły sygnały z sensorów. W zależności od kombinacji sensorów i siły nacisku manualnego wyliczany jest moment napędowy, niezbędny do realizacji ruchów głowicy oraz wózka jezdnego, a następnie, wysyłane są elektryczne sygnały sterujące silnikami elektrycznymi, wytwarzające momenty napędowe głowicy i wózka jezdnego. W praktyce sterowanie elektroniczne z konsoli dla zapewnienia precyzyjnego ustawienia głowicy promieniowania elektronowego wymaga stałej współpracy kontrolno-naprowadzającej pomiędzy lekarzem wykonującym zabieg radioterapeutyczny i operatorem obsługującym konsolę sterowniczą.

Celem wynalazku jest opracowanie urządzenia elektromedycznego do radioterapii śródoperacyjnej wiązką promieniowania elektronowego, ułatwiającego naprowadzanie głowicy promieniowania elektronowego, zapewniające precyzyjne ustawienie osiowe górnej i dolnej części aplikatora dawki promieniowania elektronowego, przy jednoczesnym zmniejszeniu czynności manualnych obsługi medycznej, zapewniającego ponadto poprawę bezpieczeństwa pacjenta i obsługi medycznej.

Istota układu regulacji położenia głowicy promieniowania elektronowego w urządzeniu elektromedycznym do radioterapii śródoperacyjnej promieniowaniem elektronowym, wykorzystującym liniowy akcelerator elektronów połączony przez układ falowodowy z generatorem mocy wielkiej częstotliwości, z ramieniem manipulacyjnym mocującym ruchomo głowicę promieniowania elektronowego, wyposażony w złącza obrotowe, przekładnie zębate, łożyska toczne, zawierający ponadto wspornik pionowy połączony ruchomo z ramieniem manipulacyjnym oraz swoją podstawą z wózkiem jezdnym, według wynalazku polega na tym, że głowica promieniowania elektronowego wyposażona w strukturę przyspieszającą akceleratora elektronów z działem elektronowym jest ułożyskowana w początku ramienia manipulacyjnego prostopadle do jego osi wzdłużnej, łożyskiem tocznym przyspieszającej przekładni cykloidalnej pierwszego elektromagnetycznego zespołu sprzęgającego, przy czym koniec ramienia manipulacyjnego jest połączony ruchomo ze współpracującym początkiem wysięgnika wzdłużnego stanowiącego przedłużenie ramienia manipulacyjnego w jego osi wzdłużnej przy pomocy pierwszego łożyska pierścieniowo-tocznego, którego pierścień zewnętrzny jest osadzony na końcu ramienia manipulacyjnego a pierścień wewnętrzny na współpracującym początku wysięgnika wzdłużnego, przy czym koniec wysięgnika wzdłużnego jest osadzony trwale, nieruchomo w bloku generatora mocy wielkiej częstotliwości. Ponadto pierścień zewnętrzny pierwszego łożyska pierścieniowo-tocznego jest

PL 218 852 B1 połączony przez pierwszą pośredniczącą przekładnię zębatą ze stroną wejściową przyspieszającej przekładni cykloidalnej drugiego elektromagnetycznego zespołu sprzęgającego osadzonego na nieruchomej części wysięgnika wzdłużnego, równolegle do jego osi wzdłużnej, ponadto nieruchoma część wysięgnika wzdłużnego jest połączona ruchomo z usytuowanym bezpośrednio pod nią górnym końcem pionowej kolumny wsporczej przy pomocy trzeciego elektromagnetycznego zespołu sprzęgającego, którego przyspieszająca przekładnia cykloidalna łożyskuje swoim łożyskiem wysięgnik wzdłużny w osi poziomej prostopadłej do osi pionowej kolumny wsporczej.

Poza tym pionowa kolumna wsporcza jest połączona ruchomo swoim dolnym końcem z komplementarną podstawą zamocowaną trwale, nieruchomo w poziomej platformie wózka jezdnego przy pomocy drugiego pierścieniowo-tocznego łożyska, którego pierścień zewnętrzny jest osadzony na dolnym końcu pionowej kolumny a pierścień wewnętrzny jest osadzony na komplementarnej podstawie, przy czym zewnętrzny pierścień drugiego łożyska pierścieniowo-tocznego jest połączony przez drugą pośredniczącą przekładnię zębatą ze stroną wejściową przyspieszającej przekładni cykloidalnej czwartego elektromagnetycznego zespołu sprzęgającego, usytuowanego równolegle do osi pionowej kolumny pionowej, przy czym obudowa przyspieszającej przekładni cykloidalnej czwartego elektromagnetycznego zespołu sprzęgającego jest połączona trwale z podstawą mocującą wózka jezdnego.

Ponadto w pierwszym elektromagnetycznym zespole sprzęgającym, w drugim elektromagnetycznym zespole sprzęgającym, w trzecim elektromagnetycznym zespole sprzęgającym, w czwartym elektromagnetycznym zespole sprzęgającym, wyjście przyspieszającej przekładni cykloidalnej jest połączone z wałkiem zamocowanym osiowo w elektromagnetycznym hamulcu oraz w tłumiku prędkości, korzystnie w postaci hamulca odśrodkowego, którego pierścień wewnętrzny jest osadzony na wałku a którego pierścień zewnętrzny jest połączony z obudową przyspieszającej przekładni cykloidalnej połączonej ponadto z obudową elektromagnetycznego hamulca. Poza tym elektromagnetyczny hamulec pierwszego elektromagnetycznego zespołu sprzęgającego, elektromagnetyczny hamulec drugiego elektromagnetycznego zespołu sprzęgającego, elektromagnetyczny hamulec trzeciego elektromagnetycznego zespołu sprzęgającego, elektromagnetyczny hamulec czwartego elektromagnetycznego zespołu sprzęgającego jest połączony elektrycznie, korzystnie z trzema mikrowyłącznikami pierwszym, drugim, trzecim, umieszczonymi na uchwycie korzystnie kołowym, osadzonym na końcowej części głowicy wiązki promieniowania elektronowego, przy czym elektromagnetyczny hamulec trzeciego elektromagnetycznego zespołu sprzęgającego oraz elektromagnetyczny hamulec czwartego elektromagnetycznego zespołu sprzęgającego jest ponadto połączony elektrycznie z korzystnie trzema mikrowyłącznikami pierwszym, drugim i trzecim umieszczonymi na uchwycie korzystnie kołowym osadzonym na ramieniu manipulacyjnym.

W urządzeniu elektromedycznym do radioterapii śródoperacyjnej promieniowaniem elektronowym z układem regulacji położenia głowicy promieniowania elektronowego według wynalazku, dzięki zastosowaniu elektromagnetycznych zespołów sprzęgających między głowicą i ramieniem manipulacyjnym, między ramieniem manipulacyjnym i wysięgnikiem wzdłużnym, między wysięgnikiem wzdłużnym a pionową kolumną wsporczą oraz między pionową kolumną wsporczą a wózkiem jezdnym, osiągnięty został ruch kątowy i liniowy oraz pełna wzajemna synchronizacja ruchu głowicy, ramienia manipulacyjnego, wysięgnika wzdłużnego, pionowej kolumny wsporczej i wózka jezdnego, ułatwiających precyzyjne, osiowe scalenie górnej i dolnej części aplikatora dawki promieniowania elektronowego realizowane jedynie przez obrót uchwytu z mikrowyłącznikami osadzonego na głowicy oraz przez obrót uchwytu z mikrowyłącznikami osadzonego na ramieniu manipulacyjnym, z wyeliminowaniem dotychczasowych wielokrotnych i nieprecyzyjnych manipulacji każdym z osobna członem funkcjonalnym urządzenia elektromedycznego.

Wynalazek został uwidoczniony w przykładzie wykonania na rysunku, na którym fig. 1 przedstawia widok ogólny urządzenia elektromedycznego do radioterapii śródoperacyjnej promieniowaniem elektronowym, w którym zastosowany jest układ regulacji położenia głowicy promieniowania elektronowego wyposażonej w strukturę przyspieszającą akceleratora, a fig. 2 przedstawia schematycznie budowę elektromagnetycznych zespołów sprzęgających, łączących ze sobą człony funkcjonalne elektromedycznego urządzenia do radioterapii promieniowaniem elektronowym, takie jak głowica promieniowania elektronowego z ramieniem manipulacyjnym, ramię manipulacyjne z wysięgnikiem wzdłużnym, wysięgnik wzdłużny z pionową kolumną wsporczą, pionowa kolumna wsporcza z wózkiem jezdnym.

W przedstawionym na fig. 1 urządzeniu elektromedycznym do śródoperacyjnej radioterapii promieniowaniem elektronowym głowica G promieniowania elektronowego wyposażona w strukturę

PL 218 852 B1 przyspieszającą A akceleratora elektronów z działem elektronowym, dolny koniec roboczy głowicy G promieniowania elektronowego jest zaopatrzony w górną część aplikatora Ag dawki promieniowania elektronowego, którego dolna część Ad jest usytuowana w jamie operacyjnej pacjenta. Według wynalazku głowica G promieniowania elektronowego jest połączona ruchomo z początkiem ramienia manipulacyjnego R przy pomocy pierwszego elektromagnetycznego zespołu sprzęgającego ZS1, którego przyspieszająca przekładnia cykloidalna P łożyskuje swoim łożyskiem LP głowicę G promieniowania elektronowego w części początkowej ramienia manipulacyjnego R w osi poprzecznej a prostopadłej do osi wzdłużnej b ramienia manipulacyjnego R.

Jak pokazano na fig. 2 wyjście przyspieszającej przekładni cykloidalnej P jest połączone z wałkiem W zamocowanym osiowo w elektromagnetycznym hamulcu H oraz w tłumiku prędkości T, w postaci przykładowo hamulca odśrodkowego, którego pierścień wewnętrzny jest os adzony na wałku W, a którego pierścień zewnętrzny jest połączony z obudową przyspieszającej przekładni cykloidalnej P połączonej ponadto z obudową elektromagnetycznego hamulca H. Według wynalazku hamulec elektromagnetyczny H pierwszego elektromagnetycznego zespołu sprzęgającego ZS1 jest połączony elektrycznie z przykładowo trzema mikrowyłącznikami Mgi Mg2, M_G umieszczonymi na kołowym uchwycie Ug osadzonym na końcowej części głowicy G promieniowania elektronowego. Poza tym według wynalazku, przeciwległy koniec ramienia manipulacyjnego R jest połączony ruchomo ze współpracującym początkiem wzdłużnego wysięgnika RZ stanowiącego przedłużenie ramienia manipulacyjnego R w osi wzdłużnej b, przy pomocy łożyska pierścieniowo-tocznego C zawierającego łożysko toczne i dwa pierścienie, w tym zewnętrzny pierścień osadzony na końcu ramienia manipulacyjnego R oraz wewnętrzny pierścień osadzony na współpracującym początku wysięgnika wzdłużnego RZ. Przeciwległy koniec wysięgnika wzdłużnego RZ jest osadzony trwale, nieruchomo w bloku generatora mocy wielkiej częstotliwości UM, zasilającego przez wewnętrzny falowód akcelerator elektronów. Ponadto zewnętrzny pierścień łożyska pierścieniowo-tocznego C jest sprzężony jak pokazano na fig. 1 przez pierwszą, pośredniczącą przekładnię zębatą Z1K1 zawierającą koło zębate Z i koło zębate K ze stroną wejściową przyspieszającej przekładni cykloidalnej P drugiego elektromagnetycznego zespołu sprzęgającego ZS2 zamocowanego równolegle do osi wzdłużnej b wysięgnika wzdłużnego RZ. Jak pokazano na fig. 2 wyjście przyspieszającej przekładni cykloidalnej P jest połączone z wałkiem W zamocowanym osiowo w elektromagnetycznym hamulcu H oraz w tłumiku prędkości T w postaci przykładowo hamulca odśrodkowego, którego pierścień wewnętrzny jest osadzony na wałku W, a którego pierścień zewnętrzny jest połączony z obudową przyspieszającej przekładni cykloidalnej P połączonej ponadto z obudową elektromagnetycznego hamulca H. Według wynalazku hamulec elektromagnetyczny H drugiego elektromagnetycznego zespołu sprzęgającego ZS2 jest połączony elektrycznie z przykładowo trzema mikrowyłącznikami Mg_, Mg2, M_G umieszczonymi na uchwycie kołowym Ug osadzonym na części końcowej głowicy G promieniowania elektronowego.

Poza tym według wynalazku część nieruchoma wysięgnika wzdłużnego RZ jest połączona ruchomo z usytuowaną bezpośrednio pod nią częścią górną pionowej kolumny wsporczej KL przy pomocy trzeciego elektromagnetycznego zespołu ZS3, którego przyspieszająca przekładnia cykloidalna P łożyskuje swoim łożyskiem LP wysięgnik wzdłużny RZ wzdłuż osi poziomej d. Jak pokazano na fig. 2 wyjście przyspieszające przekładni cykloidalnej P jest połączone z wałkiem W zamocowanym osiowo w elektromagnetycznym hamulcu H oraz w tłumiku prędkości T w postaci przykładowo hamulca odśrodkowego, którego pierścień wewnętrzny jest osadzony na wałku W, a którego pierścień zewnętrzny jest połączony z obudową przyspieszającej przekładni cykloidalnej P połączonej ponadto z obudową elektromagnetycznego hamulca H. Według wynalazku hamulec elektromagnetyczny H trzeciego elektromagnetycznego zespołu sprzęgającego ZS3 jest połączony elektrycznie z przykładowo trzema mikrowyłącznikami Mgi, Mg2, Mg3 umieszczonymi na uchwycie kołowym Ug osadzonym na części końcowej głowicy G promieniowania elektronowego oraz dodatkowo jest połączony elektrycznie z przykładowo trzema mikrowyłącznikami M^, Mr2, Mr3 umieszczonymi na uchwycie kołowym Ur osadzonym na ramieniu manipulacyjnym R.

Poza tym według wynalazku dolna część pionowej kolumny wsporczej KL jest połączona ruchomo z komplementarną podstawą PM zamocowaną trwale do poziomej platformy wózka jezdnego WZ, przy pomocy drugiego pierścieniowo-tocznego łożyska L2, którego pierścień zewnętrzny jest osadzony na dolnym końcu pionowej kolumny wsporczej KL, a którego pierścień wewnętrzny jest osadzony na komplementarnej podstawie PM połączonej trwale z platformą wózka jezdnego WZ. Zewnętrzny pierścień drugiego łożyska pierścieniowo-tocznego L2 jest, jak pokazano na fig. 1, połączony drugą pośredniczącą przekładnią zębatą Z?K? zawierającą koło zębate Z2 i koło zębate K₂, ze stroną

PL 218 852 B1 wejściową przyspieszającej przekładni cykloidalnej P czwartego elektromagnetycznego zespołu sprzęgającego ZS4. Jak pokazano na fig. 2 wyjście przyspieszającej przekładni cykloidalnej P czwartego elektromagnetycznego zespołu sprzęgającego ZS4, który jest usytuowany na poziomej platformie wózka WZ równolegle do osi pionowej e kolumny wsporczej KL jest połączone z wałkiem W zamocowanym osiowo w elektromagnetycznym hamulcu H oraz w tłumiku prędkości T w postaci przykładowo hamulca odśrodkowego, którego pierścień zewnętrzny jest połączony z obudową przyspieszającej przekładni cykloidalnej P połączonej ponadto z obudową elektromagnetycznego hamulca H. Według wynalazku hamulec elektromagnetyczny H czwartego elektromagnetycznego zespołu sprzęgającego ZS4 jest połączony elektrycznie z przykładowo trzema mikrowyłącznikami Mg1, Mg2, Mg3 umieszczonymi na uchwycie kołowym Ug osadzonym na części końcowej głowicy G promieniowania elektronowego oraz jest połączony elektrycznie z przykładowo trzema mikrowyłącznikami Mr1, Mr2, Mr3 umieszczonymi na uchwycie kołowym Ur osadzonym na ramieniu manipulacyjnym R.

Działanie układu regulacji położenia głowicy G promieniowania elektronowego w urządzeniu do radioterapii śródoperacyjnej promieniowaniem elektronowym, według wynalazku jest następujące. Przy pochylaniu głowicy G promieniowania elektronowego poprzez obrót wokół osi poprzecznej a za pomocą kołowego uchwytu Ug osadzonego na głowicy G, moment napędowy jest przekazywany bezpośrednio na przyspieszającą przekładnię cykloidalną P pierwszego elektromagnetycznego zespołu sprzęgającego ZS1, która łożyskuje swoim łożyskiem LP głowicę G promieniowania elektronowego w ramieniu manipulacyjnym R. Natomiast przy pochylaniu głowicy G promieniowania elektronowego poprzez obrót wokół osi wzdłużnej b za pomocą kołowego uchwytu Ug osadzonego na głowicy G, ramię manipulacyjne R obraca się wokół osi wzdłużnej b. Moment napędowy jest przekazywany poprzez zewnętrzny pierścień łożyska tocznego L1 pierwszą pośredniczącą przekładnię zębatą Z1K1. zawierającą koło zębate Z. i koło zębate K2 załączone na stronę wejściową przyspieszającej przekładni cykloidalnej P drugiego elektromagnetycznego zespołu sprzęgającego ZS2. Przy podnoszeniu lub opuszczaniu głowicy G promieniowania elektronowego za pomocą kołowego uchwytu Ug osadzonego na końcowej części głowicy G, lub za pomocą kołowego uchwytu Ur umieszczonego na ramieniu manipulacyjnym R wzdłużny wysięgnik RZ pochyla się obracając wokół osi poziomej d. Powstały moment napędowy przekazywany jest bezpośrednio na wejście przyspieszającej przekładni cykloidalnej P trzeciego elektromagnetycznego zespołu sprzęgającego ZS3 łożyskując jednocześnie wzdłużny wysięgnik RZ na pionowej kolumnie wsporczej KL. Poza tym przy przesuwaniu głowicy G promieniowania elektronowego za pomocą kołowego uchwytu Ug lub kołowego uchwytu Ur w prawą lub w lewą stronę, pionowa kolumna wsporczą KL obraca się wokół pionowej osi e. Moment napędowy poprzez związany z pionową kolumną wsporczą KL zewnętrzny pierścień drugiego łożyska tocznego L₂ i drugą pośredniczącą przekładnię zębatą Z₂K₂ zawierającą koło zębate Z₂ i koło zębate K2, jest przekazywany na stronę wejściową przyspieszającej przekładni cykloidalnej P czwartego elektromagnetycznego zespołu sprzęgającego ZS4.

Łatwość i precyzja manipulacji uchwytem kołowym Ug na głowicy G promieniowania elektronowego i uchwytem kołowym Ur na ramieniu manipulacyjnym R zapewnia małe wartości momentów napędowych uzyskanych przez wyważenie członów funkcjonalnych urządzenia elektromedycznego, osiągnięte według wynalazku przez umieszczenie środka ciężkości głowicy G promieniowania elektronowego, ramienia manipulacyjnego R, wysięgnika wzdłużnego RZ, generatora mocy wielkiej częstotliwości UM wraz z pierwszym elektromagnetycznym zespołem sprzęgającym ZS1 i drugim elektromagnetycznym zespołem sprzęgającym ZS2 na osi poziomej d, a środka ciężkości głowicy G promieniowania elektronowego, ramienia manipulacyjnego R, wysięgnika wzdłużnego RZ, pionowej kolumny wsporczej KL oraz pierwszego elektromagnetycznego zespołu sprzęgającego ZS1, drugiego elektromagnetycznego zespołu sprzęgającego ZS2 i trzeciego elektromagnetycznego zespołu sprzęgającego ZS3, na osi pionowej e. Jednocześnie środek ciężkości głowicy G promieniowania elektronowego wraz z pierwszym elektromagnetycznym zespołem sprzęgającym ZS1 znajduje się na wzdłużnej osi b a środek ciężkości samej głowicy G promieniowania elektronowego znajduje się na osi poprzecznej a.

Nacisk manualny nawet na dwa z trzech mikrowyłączników Mg1, Mg2, Mg3 umieszczonych na uchwycie kołowym Ug oraz na dwa z trzech mikrowyłączników Mr1, Mr2, Mr3 umieszczonych na uchwycie kołowym Ur ramienia manipulacyjnego R, powoduje wysłanie sygnału elektrycznego zwalniającego odpowiednio hamulec elektromagnetyczny H pierwszego elektromagnetycznego zespołu sprzęgającego ZS1, elektromagnetyczny hamulec H drugiego elektromagnetycznego zespołu sprzęgającego ZS2, hamulec elektromagnetyczny H trzeciego elektromagnetycznego zespołu sprzęgającego ZS3, elektromagnetyczny hamulec H czwartego elektromagnetycznego zespołu sprzęgającego

PL 218 852 B1

ZS4, przy czym zwolnienie hamulca elektromagnetycznego H w pierwszym elektromagnetycznym zespole sprzęgającym ZS1, pozwala na obrót głowicy G promieniowania elektronowego wokół osi poprzecznej a, a zwolnienie hamulca elektromagnetycznego H w drugim elektromagnetycznym zespole sprzęgającym ZS2, pozwala na obrót ramienia R wokół osi wzdłużnej b. Ponadto zwolnienie hamulca elektromagnetycznego H w trzecim elektromagnetycznym zespole sprzęgającym ZS3, pozwala na obrót wysięgnika wzdłużnego RZ wokół osi poziomej d, a zwolnienie hamulca elektromagnetycznego H w czwartym elektromagnetycznym zespole sprzęgającym ZS4, zapewnia obrót pionowej kolumny wsporczej KL wokół osi pionowej e. Mikrowyłączniki Mri, Mr2, Mr3 umieszczone na uchwycie kołowym Ur ramienia manipulacyjnego R, pozwalają na zwolnienie hamulca elektromagnetycznego H w trzecim elektromagnetycznym zespole sprzęgającym ZS3 i odpowiednio w czwartym elektromagnetycznym zespole sprzęgającym ZS4, przy czym zwolnienie elektromagnetycznego hamulca H trzeciego elektromagnetycznego zespołu sprzęgającego ZS3 pozwala na pochylenie wysięgnika wzdłużnego RZ, a tym samym zmianę położenia części górnej aplikatora Ag dawki promieniowania elektronowego w pionie.

Natomiast zwolnienie elektromagnetycznego hamulca H czwartego elektromagnetycznego zespołu sprzęgającego ZS4 pozwala na obrót pionowej kolumny wsporczej KL wokół osi pionowej e, co zapewnia zmianę położenia górnej części aplikatora Ag dawki promieniowania elektronowego w poziomie. W momencie osiągnięcia założonej pozycji głowicy G promieniowania elektronowego zapewniającej scalenie dwu części aplikatora dawki promieniowania elektronowego górnej Ag i dolnej Ag, eliminacja nacisku manualnego na mikrowyłączniki Mgi, Mg, Mgą uchwytu kołowego Ug powoduje wysłanie sygnału elektrycznego do hamulca elektromagnetycznego H odpowiednio pierwszego elektromagnetycznego zespołu sprzęgającego ZS1, drugiego elektromagnetycznego zespołu sprzęgającego ZS2. Trzeciego elektromagnetycznego zespołu sprzęgającego ZS3. Czwartego elektromagnetycznego zespołu sprzęgającego ZS4 i unieruchomienie głowicy G, ramienia manipulacyjnego R, wysięgnika wzdłużnego RZ, pionowej kolumny wsporczej KL na wózku jezdnym WZ. Po unieruchomieniu głowicy G promieniowania elektronowego następuje napromienienie tkanki nowotworowej pacjenta wiązką elektronów z działa elektronowego struktury przyspieszającej A akceleratora elektronów przez scalone części Ag i Ad aplikatora promieniowania elektronowego.

Zaletą układu regulacji położenia głowicy wiązki promieniowania elektronowego jest zapewnienie prostoty łatwości obsługi urządzenia elektromedycznego do radioterapii śródoperacyjnej przy jednoczesnym wysokim poziomie precyzji ustawienia głowicy. Ponadto zastosowanie według wynalazku elektromagnetycznych zespołów sprzęgających łączących człony funkcjonalne urządzenia elektromedycznego do radioterapii śródoperacyjnej promieniowaniem elektronowym poprawia w wydatny sposób niezawodność oraz bezpieczeństwo pacjenta i obsługi medycznej urządzenia.

Claims (1)

1. Układ regulacji położenia głowicy promieniowanie elektronowego w urządzeniu elektromedycznym do radioterapii śródoperacyjnej promieniowaniem elektronowym, wykorzystujący liniowy akcelerator elektronów połączony przez układ falowodowy z generatorem mocy wielkiej częstotliwości, z ramieniem manipulacyjnym mocującym ruchomo głowicę promieniowania elektronowego, wyposażony w złącza obrotowe, przekładnie zębate, łożyska toczne, zawierający ponadto wspornik pionowy połączony ruchomo z ramieniem manipulacyjnym swoją podstawą z wózkiem jezdnym, znamienny tym, że głowica (G) promieniowania elektronowego wyposażona w strukturę przyspieszającą (A) akceleratora elektronów z działem elektronowym, jest ułożyskowana w początku ramienia manipulacyjnego (R) prostopadle do jego osi wzdłużnej (b), łożyskiem tocznym (LP) przyspieszającej przekładni cykloidalnej (P) pierwszego elektromagnetycznego zespołu sprzęgającego (ZS1), przy czym koniec ramienia manipulacyjnego (R) jest połączony ruchomo ze współpracującym początkiem wysięgnika wzdłużnego (RZ) stanowiącego przedłużenie ramienia manipulacyjnego (R) w jego osi wzdłużnej (b) przy pomocy pierwszego łożyska pierścieniowo-tocznego (L), którego pierścień zewnętrzny jest osadzony na końcu ramienia manipulacyjnego (R) a pierścień wewnętrzny na współpracującym początku wysięgnika wzdłużnego (RZ), przy czym koniec wysięgnika wzdłużnego (RZ) jest osadzony trwale, nieruchomo w bloku generatora mocy wielkiej częstotliwości (UM), ponadto pierścień zewnętrzny pierwszego łożyska pierścieniowo-tocznego (Li) jest połączony przez pierwszą pośredniczącą przekładnię zębatą (ZiK) ze stroną wejściową przyspieszającej przekładni cykloidalnej (P) drugiego elektromagnetyczne8

   PL 218 852 B1 go zespołu sprzęgającego (ZS2) osadzonego równolegle do jego osi wzdłużnej (6) na nieruchomej części wysięgnika wzdłużnego (RZ), ponadto nieruchoma część wysięgnika wzdłużnego (RZ) jest połączona ruchomo z usytuowanym bezpośrednio pod nią górnym końcem pionowej kolumny wsporczej (KL), przy pomocy trzeciego elektromagnetycznego zespołu sprzęgającego (ZS3), którego przyspieszająca przekładnia cykloidalna (P) łożyskuje swoim łożyskiem (LP) wysięgnik wzdłużny (RZ) w osi poziomej (d) prostopadłej do osi pionowej (e) kolumny wsporczej (KL), poza tym pionowa kolumna wsporcza (KL) jest połączona ruchomo swoim dolnym końcem z komplementarną podstawą (PM) zamocowaną trwale, nieruchomo w poziomej platformie wózka jezdnego (WZ) przy pomocy drugiego pierścieniowo-tocznego łożyska (L2), którego pierścień zewnętrzny jest osadzony na dolnym końcu pionowej kolumny (KL) a pierścień wewnętrzny jest osadzony na komplementarnej podstawie (PM), przy czym zewnętrzny pierścień drugiego łożyska pierścieniowo-tocznego (L₂) jest połączony przez drugą pośredniczącą przekładnię zębatą (Z.K.) ze stroną wejściową przyspieszającej przekładni cykloidalnej (P) czwartego elektromagnetycznego zespołu sprzęgającego (ZS4) usytuowanego równolegle do osi pionowej (e) kolumny pionowej (KL), przy czym obudowa przyspieszającej przekładni cykloidalnej (P) czwartego elektromagnetycznego zespołu sprzęgającego (ZS4) jest połączona trwale z podstawą mocującą (PM) wózka jezdnego (WZ), ponadto w pierwszym elektromagnetycznym zespole sprzęgającym (ZSP, w drugim elektromagnetycznym zespole sprzęgającym (ZS2), w trzecim elektromagnetycznym zespole sprzęgającym (ZS3), w czwartym elektromagnetycznym zespole sprzęgającym (ZS4), wyjście przyspieszającej przekładni cykloidalnej (P) jest połączone z wałkiem (W) zamocowanym osiowo w elektromagnetycznym hamulcu (H) oraz w tłumiku prędkości (T), korzystnie w postaci hamulca odśrodkowego, którego pierścień wewnętrzny jest osadzony na wałku (W) a którego pierścień zewnętrzny jest połączony z obudową (O) przyspieszającej przekładni cykloidalnej (P) połączonej ponadto z obudową elektromagnetycznego hamulca (H), poza tym elektromagnetyczny hamulec (H) pierwszego elektromagnetycznego zespołu sprzęgającego (ZS1), elektromagnetyczny hamulec (H) drugiego elektromagnetycznego zespołu sprzęgającego (ZS2), elektromagnetyczny hamulec (H) trzeciego elektromagnetycznego zespołu sprzęgającego (ZS3), elektromagnetyczny hamulec (H) czwartego elektromagnetycznego zespołu sprzęgającego (ZS4) jest połączony elektrycznie, korzystnie z trzema mikrowyłącznikami (Mg.) (M^), (M_G3), umieszczonymi na uchwycie (Ug) korzystnie kołowym osadzonym na końcu głowicy (G) wiązki promieniowania elektronowego, przy czym elektromagnetyczny hamulec (H) trzeciego elektromagnetycznego zespołu sprzęgającego (ZS3) oraz elektromagnetyczny hamulec (H) czwartego elektromagnetycznego zespołu sprzęgającego (ZS4) jest ponadto połączony elektrycznie z korzystnie trzema mikrowyłącznikami (Mr.), (Mr2), (Mr3) umieszczonymi na uchwycie (Ur), korzystnie kołowym osadzonym na ramieniu manipulacyjnym (R).