一种可实现自动快速切换的准直系统技术方案

本发明专利技术公开了一种可实现自动快速切换的准直器装置、准直器装置精准运动控制方法，以及准直器识别方法，准直器装置包括传动组件和至少2组准直器装配组件，传动组件与准直器装配组件相连接，传动组件至少包括旋转座组件，准直器装配组件上包括准直器，传动组件可通过旋转动作实现不同准直器装配组件的自动切换。本发明专利技术通过转盘机构的自动旋转、自动识别、自动锁定，实现不同准直器的快速切换，在治疗过程中治疗头可根据治疗计划快速切换准直器。克服了现有技术在更换准直器时延误时间的缺点，在大多数情况下无需中止治疗更换准直器，装置重复定位精度高，三级锁定保护保证可系统的安全可靠，盲孔准直器可以降低暗电流对患者的损伤。伤。伤。

【技术实现步骤摘要】
一种可实现自动快速切换的准直系统


[0001]本专利技术属于放射外科机器人设备
，具体涉及一种可实现自动快速切换的二级准直器装置。

技术介绍

[0002]图像引导放射治疗(Image Guided Radiation Therapy,IGRT)是近十几年来逐步发展起来的肿瘤放射治疗新技术，它通过先进的影像设备及图像处理方法，在治疗计划阶段，对患者进行准确靶区探测、勾画和治疗射束分布规划、剂量分布计算，在治疗照射前进行精确靶区定位、在治疗过程中进行靶区运动跟踪，实现对肿瘤的精确放射治疗，降低对肿瘤周边正常组织及关键器官的损伤。图像引导技术是现代新兴精确放射治疗的基础，如头颈部立体定向放射外科手术(SRS)、立体定向体部放射治疗(SBRT)。精准放射治疗SRS和SBRT也统称为放射外科治疗。
[0003]放射外科机器人系统是放射外科治疗专用设备，主要用于全身实体肿瘤精确放射治疗，结合多模态图像引导、现代机器人和小型化直线加速器等先进技术，实现了精确图像引导下的精准放疗，以大剂量、低分次(1至5次)治疗不同大小的肿瘤。
[0004]放射外科机器人系统，在球面治疗空间，采用多束非共面高剂量小野照射，使加速器治疗射束可以在球面上不同位置不同方向投射到患者靶区，以达到最优化的治疗剂量分布，获得最好的治疗效果。以放射外科系统治疗中心为球中心，以SAD为半径，定义一个球面。在球面上规划均匀分布的多个节点(可以多达数千个)，称为治疗节点，球面上所有治疗节点的集合即为球面治疗空间。治疗计划系统从球面治疗空间中选择针对具体患者的优化治疗节点(数十至上百个)，满足最佳剂量分布的临床要求。每个分次治疗通常需要使用多个不同孔径的射野，以实现治疗计划制定的剂量分布。每个分次治疗需要使用多个不同孔径的射野照射，通过更换直线加速器中的不同孔径二级准直器来实现。
[0005]在目前的放射治疗设备上使用圆形准直器时，每次仅安装一只准直器。机器人放射外科加速器系统主要进行立体定向放射治疗，通常完成其治疗计划需要使用多个不同孔径的准直器。在治疗过程中，即使机器人自动更换准直器，也会延误时间，降低工作效率。
[0006]在解决更换准直器导致的延误时间和降低效率问题方面，专利CN201711349474.7公开了了一种准直器，包括：安装在固定板上的滑板；安装在滑板上的准直器轮和旋转驱动装置，旋转驱动装置带动准直器轮转动，且准直器轮沿圆周方向上设置有至少两个不同尺寸的开孔，开孔所在的圆周的圆心位于准直器轮的转动轴线上。该专利的目的使其快速实现不同尺寸开孔的更换。由于在治疗过程中，准直器壁需要一定厚度，防止漏射，故在一个准直器上设置有至少两个不同尺寸的开孔会导致设计体积大，准直器过重，产生安全隐患，在机器人运动过程中不便利。采用电机搭载同步带方式运动，同步带传动精度低，易老化，变形量大，定位精度差，不符合临床使用需求。
[0007]专利94247384.1同样公开了与201711349474.7类似的方案，在准直器柱体上开有若干不同孔径的偏心准直孔，利用分度传动机构改变准直器柱体的回转角度，使不同孔径
的准直孔与射线通道对接，实现射线束径的变换。上述设计同样具有体积非常巨大，传动装置驱动复杂的问题。
[0008]200780044846.3专利公开了一种自动准直器更换装置，是采用插拔式更换方式，通过机械手方式进行自动的更换放射治疗系统的一个或多个准直器。该自动准直器更换系统需要依赖于机械手，每次机械臂需要离开治疗位置，实现一定的运动、抓取准直器、拧紧等过程的时间，更换后，再回到治疗位置，会导致重复定位精度差，每个分次的治疗时间的延长，同时机械手在运动过程中，也会对患者产生一定的安全隐患。
[0009]同时在放射治疗整个过程中，磁控管一直在输出微波，会对加速管内的杂散电子进行加速，导致低能射线产生，这种低能射线即为暗电流。暗电流是客观存在的现象，目前现有的加速器对暗电流没有防护措施，暗电流会直接照射到患者体内，造成治疗计划以外的照射。

技术实现思路

[0010]为解决以上技术问题，本专利技术公开了一种可实现自动快速切换的二级准直器装置。将至少2个准直器同时安装在治疗头上，在治疗过程中治疗头可根据治疗计划快速切换准直器。在大多数情况下无需中止治疗就可以更换准直器，克服现有技术在更换准直器时延误时间的缺点。
[0011]本专利技术完整的技术方案包括：
[0012]一种可实现自动快速切换的准直器装置，包括传动组件和至少2组准直器装配组件，所述传动组件与准直器装配组件相连接，所述传动组件至少包括所述准直器装配组件上包括准直器，所述传动组件可通过旋转动作实现不同准直器装配组件的自动切换；
[0013]所述的传动组件包括旋转座组件、准直器固定座、电机组件和电磁销钉组件，所述电机组件与准直器固定座、准直器旋转座组件相连接，在电机组件的驱动下，准直器旋转座组件带动准直器固定座进行运动；所述准直器固定盘上设有束流孔径，电机组件带动旋转座组件，将指定的准直器旋转至束流孔径下方，实现准直器工位的自动快速切换；
[0014]所述电磁销钉组件用以实现准直器旋转座组件的自动定位、鉴别和锁定，包括：电磁销钉、安装环和第一微动开关；所述电磁销钉通过安装环固定在准直器旋转座上，随着准直器旋转座一起转动，当电机带动准直器旋转座转动时，电磁销钉通电，金属杆缩回，转到需要的位置时，电磁销钉断电，金属杆伸出，插入到固定座的锥形孔中，使准直器旋转座不能转动；并与对应位置的第一微动开关接触，第一微动开关触发，发送电信号，使系统识别束流孔径中心下的准直器型号。
[0015]还包括调节架组件，所述调节架组件包括连接板，螺杆，螺母，所述连接板将传动组件与初级准直器装置末端相连接；通过调节所述螺杆和螺母可以调整二级准直器到靶点的距离。
[0016]所述旋转座组件包括：准直器旋转座、轴承内圈端盖、两个薄壁轴承、轴承外圈端盖；
[0017]所述两个薄壁轴承安装于准直器旋转座和准直器固定座之间，所述两个薄壁轴承外壁设有轴承外圈端盖和轴承内圈端盖，所述旋转座通过薄壁轴承，在电机的作用下旋转；
[0018]所述两个薄壁轴承外壁、轴承外圈端盖和轴承内圈端盖，对轴承进行固定；准直器
的重量由上而下传递；二级准直器向下方式时，轴承外圈端盖承受重力，起到承重作用；如果二级准直器旋转到向上方向，轴承内圈端盖起到承重作用。
[0019]优选的，所述准直器旋转座组件上设置有至少1个盲孔准直器和至少2个圆孔，所述盲孔准直器安装在准直器旋转座上，所述至少两个圆孔等分分布，用于固定连接准直器装配组件；所述盲孔准直器位于圆孔中间，与准直器装配组件处于同一圆周上，在非治疗状态下，通过调整电机运动控制将盲孔准直器切换旋转到束流孔径的位置。
[0020]优选的，所述电磁销钉组件中，所述电磁销钉是推拉式电磁销钉，为常闭状态；断电时金属杆保持伸出状态；通电时金属杆缩回；所述第一微动开关数量等于盲孔准直器和圆孔数量之和，所述第一微动开关本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可实现自动快速切换的准直器装置，其特征在于，包括传动组件和至少2组准直器装配组件，所述传动组件与准直器装配组件相连接，所述传动组件至少包括所述准直器装配组件上包括准直器，所述传动组件可通过旋转动作实现不同准直器装配组件的自动切换；所述的传动组件包括旋转座组件、准直器固定座、电机组件和电磁销钉组件，所述电机组件与准直器固定座和准直器旋转座组件相连接，在电机组件的驱动下，准直器旋转座组件带动准直器固定座进行运动；所述准直器固定盘上设有束流孔径，电机组件带动旋转座组件，将指定的准直器旋转至束流孔径下方，实现准直器工位的自动快速切换；所述电磁销钉组件用以实现准直器旋转座组件的自动定位、鉴别和锁定，包括：电磁销钉、安装环和第一微动开关；所述电磁销钉通过安装环固定在准直器旋转座上，随着准直器旋转座一起转动，当电机带动准直器旋转座转动时，电磁销钉通电，金属杆缩回，转到需要的位置时，电磁销钉断电，金属杆伸出，插入到固定座的锥形孔中，使准直器旋转座不能转动；并与对应位置的第一微动开关接触，第一微动开关触发，发送电信号，使系统识别束流孔径中心下的准直器型号。2.根据权利要求1所述的一种可实现自动快速切换的准直器装置，其特征在于，还包括调节架组件，所述调节架组件包括连接板，螺杆，螺母，所述连接板将传动组件与初级准直器装置末端相连接；通过调节所述螺杆和螺母可以调整二级准直器到靶点的距离。3.根据权利要求1所述的一种可实现自动快速切换的准直器装置，其特征在于，所述旋转座组件包括：准直器旋转座、轴承内圈端盖、两个薄壁轴承、轴承外圈端盖；所述两个薄壁轴承安装于准直器旋转座和准直器固定座之间，所述两个薄壁轴承外壁设有轴承外圈端盖和轴承内圈端盖，所述旋转座通过薄壁轴承，在电机的作用下旋转；所述两个薄壁轴承外壁、轴承外圈端盖和轴承内圈端盖，对轴承进行固定；准直器的重量由上而下传递；二级准直器向下方式时，轴承外圈端盖承受重力，起到承重作用；如果二级准直器旋转到向上方向，轴承内圈端盖起到承重作用。优选的，所述准直器旋转座组件上设置有至少1个盲孔准直器和至少2个圆孔，所述盲孔准直器安装在准直器旋转座上，所述至少两个圆孔等分分布，用于固定连接准直器装配组件；所述盲孔准直器位于圆孔中间，与准直器装配组件处于同一圆周上，在非治疗状态下，通过调整电机运动控制将盲孔准直器切换旋转到束流孔径的位置。优选的，所述电磁销钉组件中，所述电磁销钉是推拉式电磁销钉，为常闭状态；断电时金属杆保持伸出状态；通电时金属杆缩回；所述第一微动开关数量等于盲孔准直器和圆孔数量之和，所述第一微动开关固定在固定座上，位置分别对应盲孔准直器和圆孔的位置。4.根据权利要求1所述的一种可实现自动快速切换的准直器装置，其特征在于，所述电机组件包括：电机支架、步进电机和联轴器；所述步进电机安装在电机支架上，同时与联轴器相连，所述联轴器与准直器旋转座连接。5.根据权利要求1所述的一种可实现自动快速切换的准直器装置，其特征在于，所述准直器装配组件还包括：准直器识别组件和锁定组件；所述锁定组件包括弹簧、准直器外套、内锥形套和滚珠，所述准直器外套与内锥形套之间固定，所述内锥形套与滚珠接触，所述滚珠与准直器的滚珠槽接触，所述弹簧位于内锥形套下方并与内锥形套连接；所述内锥形套具有3个锥面部分，分别为第一锥形面、第二锥形面和第三锥形面，所述
第一锥形面所在部分，内锥形套的横截面积沿由上而下方向逐渐减小；所述第二锥形面所在部分，内锥形套的横截面积沿由上而下方向逐渐增大；所述第三锥形面所在部分，内锥形套的横截面积沿由上而下方向逐渐减小；所述第一个锥形面、第二个锥形面和滚珠分别接触时均相切，所述滚珠与准直器的滚珠槽的两个锥角也相切。优选的，所述锁定组件具有三级锁定方式，包括两级机械锁定和一级锁定检验保护。一级机械锁定方式为弹簧处于正常工作状态时，弹簧对内锥形套施加压力，保证滚珠与内锥形套第一个内锥面有效接触，并使第一锥形面压紧滚珠进行准直器锁定，二级机械锁定方式为当弹簧失效失去对内锥形套的拉力时，准直器外套与内锥形套向上运动，滚珠不再压紧准直器，准直器向下移动一定距离，直到内锥形套的第二锥形面重新压紧最外侧的滚珠，滚珠重新压紧准直器的滚珠槽以实现准直器二级机械锁定；保证准直器不会脱落；一级锁定检验保护方式，包括安装在准直器外套上的位置传感器，准直器锁紧时，向下拉准直器外套，...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹学国，张晶贤，付东山，赵晶晶，
申请(专利权)人：江苏瑞尔医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：