一种医用直线加速器及其控制方法技术

本发明专利技术创造涉及一种医用直线加速器，包括固定机架、治疗床和旋转装置，在固定机架上设有与治疗床位置对应的出入孔洞，其中旋转装置由旋转机架Ⅰ和旋转机架Ⅱ组成，旋转机架Ⅰ端部设有与出入孔洞一致的中心孔通，且出入孔洞轴线和旋转机架Ⅰ的装配轴承轴线与旋转机架Ⅰ的旋转轴线同轴；旋转机架Ⅱ与旋转机架Ⅰ连接，且旋转机架Ⅰ和旋转机架Ⅱ的旋转轴线垂直相交；在旋转机架Ⅱ上设有束流发生装置和限束装置。该医用直线加速器在工作中治疗床不动，射束可以从三维空间任意角度射入人体，具备等中心自动验证功能与束流自动验证功能。

A medical linear accelerator and its control method

The invention relates to a medical linear accelerator, including a fixed frame, a treatment bed and a rotating device. A fixed frame is provided with an entry hole corresponding to the position of a treatment bed. The rotating device is composed of a rotating frame I and a rotating frame II, and the end part of the rotating frame is provided with a central hole that is consistent with the entrance and exit hole. The assembly bearing axis of the entrance and exit axis and the rotating frame I is coaxial with the rotating axis of the rotating frame I; the rotating frame II is connected with the rotating frame I, and the rotation axis of the rotating frame I and the rotating frame II is intersected vertically; the beam generator and the beam limiting device are installed on the rotating frame II. The medical linear accelerator can not move in the treatment bed in the work, and the beam can be shot into the body from the three-dimensional space at any angle. It has the function of automatic verification of the same center and the automatic verification of beam flow.

【技术实现步骤摘要】
一种医用直线加速器及其控制方法
本专利技术涉及一种医用直线加速器及其控制方法，特别涉及一种基于双旋转机架的医用直线加速器，属于放射治疗的医疗设备。
技术介绍
放射治疗是肿瘤重要的疗法之一，而医用直线加速器又是放射治疗应用最多设备。从放射治疗方法上来说，有普通放射治疗，调强放射治疗，图像引导的放射治疗，立体定向放射治疗等等。从技术角度来说，医用电子医用直线加速器主要有如下几种类型：美国瓦里安公司Turebeam为代表的传统加速器，它的主要特点是旋转机架为悬臂梁结构，旋转机架、限束装置以及治疗床可绕等中心旋转，这种加速器具备容积调强功能，方法是通过机架旋转，治疗床旋转，光栅运动，三者协同完成。由于在这个过程中，治疗床需要运动，这产生了两个缺点：一、相较而言治疗床的定位精度要低于其它机构，如果达到同等精度，对治疗床的机械精度要提出更高的要求；二、患者处于治疗床上，在治疗一个过程中，治疗床要反复旋转多次，无论是对患者舒适度，还是从治疗精度上来说，都会有不利影响。还有一种加速器是美国安科锐公司的Tomo，它的结构特点是，在传统CT机架上装上加速器的束流系统，相较于传统加速器，它最大的创新是通过类似CT螺旋扫描方式工作，引入了二元光栅的技术。工作中，治疗床做直线运动，机架做旋转运动，二元光栅配合做开合运动。第三种加速器是美国安科锐公司的赛博刀。它的机械结构主要特点是，把加速器束流系统装在一个多自由度的机械臂上。它好处可以在空间任何角度发射射线。但是考虑到机械臂运动过程中有可能会伤及人体，或对人心理产生影响，它没有连续运动过程中出束治疗的功能，这限制了它的应用场景。专利
技术实现思路
本专利技术创造要解决的技术问题是提供一种医用直线加速器，该医用直线加速器在工作中治疗床不动，射束可以从三维空间任意角度射入人体，具备等中心自动验证功能与束流自动验证功能。为解决以上问题，本专利技术创造的具体技术方案如下：一种医用直线加速器，包括固定机架、治疗床和旋转装置，在固定机架上设有与治疗床位置对应的出入孔洞，其中旋转装置由旋转机架Ⅰ和旋转机架Ⅱ组成，旋转机架Ⅰ端部设有与出入孔洞一致的中心孔通，且出入孔洞轴线和旋转机架Ⅰ的装配轴承轴线与旋转机架Ⅰ的旋转轴线同轴；旋转机架Ⅱ与旋转机架Ⅰ连接，且旋转机架Ⅰ和旋转机架Ⅱ的旋转轴线垂直相交；在旋转机架Ⅱ上设有束流发生装置和限束装置。所述的旋转机架Ⅰ为双臂梁结构，旋转机架Ⅰ通过固定机架两端的轴承座及驱动电机同步驱动旋转；在旋转机架Ⅰ的双臂梁上矩形框结构的旋转机架Ⅱ，旋转机架Ⅱ通过设置在旋转机架Ⅰ两端的轴承座及驱动电机同步驱动旋转。所述的治疗床由床板、主支撑机构和辅助支撑机构组成；主支撑机构位于治疗床的底部，主支撑机构包含水平运动模块和垂直运动模块，辅助支撑机构位于主支撑机构水平移动的延长线上，在辅助支撑机构上设有垂直运动模块，在顶部设有弹性接触装置，治疗床延伸后通过弹性接触装置支撑；在主支撑机构和辅助支撑机构的垂直运动模块内分别设有压力检测模块。所述的限束装置采用两对正交的钨门结构，钨门为中空结构，在钨门内设有光栅叶片；在钨门端面上设有水平的直线导轨Ⅰ，在直线导轨Ⅰ的下方对称设置直线导轨Ⅱ，两个直线导轨Ⅱ呈V字形设置；在钨门的外壁对角设置直线轴承，其中一个直线轴承与直线导轨Ⅰ滑动连接，另一个直线轴承与直线导轨Ⅱ滑动连接.。所述的限束装置的下方设有自动限光筒装置，其结构为，限光筒底座与旋转机架Ⅱ连接，限光筒底座的下表面对称设置直线导轨，在直线导轨上滑动连接限光筒安装架，在限光筒安装架上沿直线导轨的运动方向均匀设置若干个直径不等的限光筒组件，在限光筒底座设有通孔，该通孔与限光筒组件位置对应；在旋转机架Ⅱ上设有核磁共振影像装置；在旋转机架Ⅰ与旋转机架Ⅱ的连接处设有制动装置。所述的旋转机架Ⅱ或辅助支撑机构内设有固体三维水箱，其结构为，旋转机架Ⅱ或辅助支撑机构内设有三自由度移动架，在三自由度移动架上通过水模支架连接固体水模，固体水模的外形为渐开线曲面，渐开线曲面的中心设有转轴和剂量测量元件，并穿过水模支架与旋转驱动电机连接。所述的旋转机架Ⅱ或辅助支撑机构内设有等中心标定装置，其结构为，在三维移动平台上设有正六面体，正六面体的每个面上分别设有十字形通孔，在十字形通孔内设置钨十字架，每两个对称面上的钨十字架位置对应。所述的旋转机架Ⅰ的双臂梁上分别设有位置对应的直线导轨，在其中的一个直线导轨上滑动连接千伏射线发生装置，另一个直线导轨上滑动连接千伏影像采集装置，千伏射线发生装置与千伏影像采集装置在驱动电机的带动下同步运行；在旋转机架Ⅱ的外端面设有直线导轨，兆伏影像采集装置通过旋转装置与旋转机架Ⅱ上的直线导轨连接，旋转后的兆伏影像采集装置位置与束流发生装置的位置对应。上述医用直线加速器的控制方法，包括以下步骤：1）首先通过固体三维水箱内的固体水模移动到束流发生装置的正下方，启动束流发生装置和旋转驱动电机，通过固体水模的旋转，得到深度剂量分布曲线，用于校验束流；2）通过等中心标定装置对等中心进行标定；3）根据患者的病灶形状调节钨门的位置，并调节光栅叶片伸出的长短；4）患者躺在治疗床上，通过底部的主支撑机构上的水平运动模块向设备内移动，同时移动到位后，治疗床的外端通过辅助支撑机构支撑，并通过主支撑机构和辅助支撑机构内的压力检测模块保证两端的压力平衡；5）启动旋转机架Ⅰ和旋转机架Ⅱ上的旋转电机，束流发生装置通过旋转机架Ⅱ分别在几个不同的设定角度固定不动，旋转机架Ⅰ按设定角度连续旋转，限束装置配合运动，实现非共面容积调强功能。所述的医用直线加速器的控制方法步骤2）中的等中心的标定方法步骤如下：1）将等中心标定装置的模体等中心大约放置于直线加速器的等中心位置，调节三维移动平台，使其水平放置。旋转机架Ⅰ与旋转机架Ⅱ，使束流发生装置位于正上方；2）控制束流发生装置发出X射线，成像装置照相，分析图像，相片上将会得到两个钨十字架的投影；3）根据两个十字线的位置关系计算出模体的等中心与直线加速器的等中心的水平坐标偏移量；如果偏移量为0，则进行下一步，否则自动控制三维移动平台移动，然后重复第2）步；4）旋转机架Ⅰ与旋转机架Ⅱ，使束流发生装置位于侧端和后端；分别重复步骤2）和步骤3）直至完成等中心标定装置的定位；5）调节激光定位灯，通过点定激光灯发出十字形光束，调节激光灯的三维坐标，使此十字形光束正好可以穿过等中心标定装置的模体的十字形通孔，完毕将激光灯位置固定，即完成等中心定位。该医用直线加速器采用双旋转机架，该结构与传统医用直线加速器的单旋转机架结构相比，可以在治疗床不运动的前提下完成非共面治疗，因为在治疗过程中没有治疗床的运动，几何定位精度更高，同时患者的舒适性也有所提高。另外传统加速器中治疗床的安装位置与旋转机架的安装位置相对于固定机架处于同一侧，在本专利技术中也做了变化，治疗床与旋转机架分别处于固定机架的两侧。由此带来的影响是在现场安装中旋转机架可以嵌入地下一定深度，这大大降低了等中心高度，方便使用。优选的，旋转机架采用双臂梁结构，左右对称，可通过合理的配重使机架重心与等中心重合，应力平均分配在两个轴承上，机架不容易变形，提高的机械精度。另外双臂梁结构也为系统扩充提供了更好的平台，例如附属权利中的摆位验证系统的集成，核磁共振的集成，也本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种医用直线加速器，包括固定机架（1）、治疗床（6）和旋转装置，在固定机架（1）上设有与治疗床（6）位置对应的出入孔洞（7），其特征在于：其中旋转装置由旋转机架Ⅰ（2）和旋转机架Ⅱ（3）组成，旋转机架Ⅰ（2）端部设有与出入孔洞（7）一致的中心孔通，且出入孔洞（7）轴线和旋转机架Ⅰ（2）的装配轴承轴线与旋转机架Ⅰ（2）的旋转轴线同轴；旋转机架Ⅱ（3）与旋转机架Ⅰ（2）连接，且旋转机架Ⅰ（2）和旋转机架Ⅱ（3）的旋转轴线垂直相交；在旋转机架Ⅱ（3）上设有束流发生装置（4）和限束装置（5）。

【技术特征摘要】
1.一种医用直线加速器，包括固定机架（1）、治疗床（6）和旋转装置，在固定机架（1）上设有与治疗床（6）位置对应的出入孔洞（7），其特征在于：其中旋转装置由旋转机架Ⅰ（2）和旋转机架Ⅱ（3）组成，旋转机架Ⅰ（2）端部设有与出入孔洞（7）一致的中心孔通，且出入孔洞（7）轴线和旋转机架Ⅰ（2）的装配轴承轴线与旋转机架Ⅰ（2）的旋转轴线同轴；旋转机架Ⅱ（3）与旋转机架Ⅰ（2）连接，且旋转机架Ⅰ（2）和旋转机架Ⅱ（3）的旋转轴线垂直相交；在旋转机架Ⅱ（3）上设有束流发生装置（4）和限束装置（5）。2.如权利要求1所述的医用直线加速器，其特征在于：所述的旋转机架Ⅰ（2）为双臂梁结构，旋转机架Ⅰ（2）通过固定机架（1）两端的轴承座及驱动电机同步驱动旋转；在旋转机架Ⅰ（2）的双臂梁上矩形框结构的旋转机架Ⅱ（3），旋转机架Ⅱ（3）通过设置在旋转机架Ⅰ（2）两端的轴承座及驱动电机同步驱动旋转。3.如权利要求1所述的医用直线加速器，其特征在于：所述的治疗床（6）由床板（11）、主支撑机构（12）和辅助支撑机构（13）组成；主支撑机构（12）位于治疗床（6）的底部，主支撑机构（12）包含水平运动模块和垂直运动模块，辅助支撑机构（13）位于主支撑机构（12）水平移动的延长线上，在辅助支撑机构（13）上设有垂直运动模块，在顶部设有弹性接触装置（14），治疗床（6）延伸后通过弹性接触装置（14）支撑；在主支撑机构（12）和辅助支撑机构（13）的垂直运动模块内分别设有压力检测模块（15）。4.如权利要求1所述的医用直线加速器，其特征在于：所述的限束装置（5）采用两对正交的钨门结构，钨门（30）为中空结构，在钨门（30）内设有光栅叶片（35）；在钨门（30）端面上设有水平的直线导轨Ⅰ（31），在直线导轨Ⅰ（31）的下方对称设置直线导轨Ⅱ（32），两个直线导轨Ⅱ（32）呈V字形设置；在钨门（30）的外壁对角设置直线轴承（34），其中一个直线轴承与直线导轨Ⅰ（31）滑动连接，另一个直线轴承与直线导轨Ⅱ（32）滑动连接.。5.如权利要求1所述的医用直线加速器，其特征在于：所述的限束装置（5）的下方设有自动限光筒装置，其结构为，限光筒底座（38）与旋转机架Ⅱ（3）连接，限光筒底座（38）的下表面对称设置直线导轨（36），在直线导轨（36）上滑动连接限光筒安装架（37），在限光筒安装架（37）上沿直线导轨的运动方向均匀设置若干个直径不等的限光筒组件（39），在限光筒底座（38）设有通孔，该通孔与限光筒组件（39）位置对应；在旋转机架Ⅱ（3）上设有核磁共振影像装置（8）；在旋转机架Ⅰ（2）与旋转机架Ⅱ（3）的连接处设有制动装置（9）。6.如权利要求3所述的医用直线加速器，其特征在于：所述的旋转机架Ⅱ（3）或辅助支撑机构（13）内设有固体三维水箱（40），其结构为，旋转机架Ⅱ（3）或辅助支撑机构（13）内设有三自由度移动架（41），在三自由度移动架（41）上通过水模支架（42）连接固体水模（43），固体水模（43）的外形为渐开线曲面...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈亮，田新智，李鹏，孙丽，曲通，吕博，
申请(专利权)人：陈亮，
类型：发明
国别省市：辽宁,21