專利名稱：放射線平移治療裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種放射治療的設(shè)備，特別是該設(shè)備中的一種能使人體病灶自動移入其治療頭下的照射野內(nèi)，并通過對其移動速度、移動距離的控制，實現(xiàn)按醫(yī)囑的照射劑量、射野大小對人體進(jìn)行治療的放射線平移治療裝置。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有放射治療設(shè)備如圖13所示，它的帶射線源的治療頭9位于治療臺10的上方，治療臺可以轉(zhuǎn)動一定的角度，但治療時不能在治療頭下方移運動。現(xiàn)有放射治療設(shè)備的缺點是治療頭發(fā)出的射線因中心軸的位置固定不動，故要調(diào)整射野大小就只能通過調(diào)節(jié)準(zhǔn)直器上的兩對鎢門、控制射線方向要旋轉(zhuǎn)治療頭機架，而且它只能開展共面等中心治療或源皮距治療，其治療的范圍僅為一個兩維單平面且射野的大小有限，如一般加速器X線的最大射野是40×40cm2、電子線可變限束器的最大射野是25×25cm2、鈷60的最大射野是35×35cm2；對于一些長達(dá)50-60cm的長條形的病灶，如髓母細(xì)胞瘤的全脊髓照射及一些L型、T型的不規(guī)則長條形腫瘤等，均無法作單野一次照射，而要采用多野分段治療操作；該多野分段操作中其射野的設(shè)計比較困難，因而在兩野相鄰處不可避免地出現(xiàn)劑量冷點或熱點，使局部病灶上的放射劑量達(dá)不到要求，從而引病癥復(fù)發(fā)，或者病灶以外的部位受到損傷；此外，多野分段操作比較麻煩。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是要解決上述現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，提供一種能使人體病灶自動移入治療頭的射野內(nèi)，并通過控制其移動速度、移動距離實現(xiàn)以設(shè)定的照射劑量和設(shè)定的射野大小對人體進(jìn)行單野一次照射且整個受照區(qū)劑量分布均勻的放射線平移治療裝置，并使它具有結(jié)構(gòu)簡單合理、操作簡便、使用安全可靠等特點。
本發(fā)明放射線平移治療裝置，它的特點是它包含一個平移治療床，該床含有以滾柱導(dǎo)軌機構(gòu)連接的床體和床座、能使床體在床座上移動的往復(fù)運動機構(gòu)、能驅(qū)動往復(fù)運動機構(gòu)的步進(jìn)電機，以及一套能按醫(yī)囑設(shè)定的照射劑量啟閉步進(jìn)電機的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)含有微機、光電耦合器、步進(jìn)電機控制電路、報警及安全聯(lián)鎖器。
本發(fā)明放射線平移治療裝置中的報警器，它包含一個用于連接在步進(jìn)電機軸上的非金屬聯(lián)軸器、在聯(lián)軸器上安裝的接近開關(guān)感應(yīng)頭和金屬箔，以及包含在控制系統(tǒng)中的繼電器、延時繼電器和接近開關(guān)、喇叭，其中接近開關(guān)的兩極接電源正負(fù)極，延時繼電器在并接后與繼電器、喇叭串接在電源電路中。
本發(fā)明放射線平移治療裝置，它還可在床體上裝有治療罩，該治療罩包含一個能隨床體一起移動的支架、在支架上固定的可供放射線穿透的透明板、置于透明板上的可根據(jù)病灶寬度改變其位置的屏蔽擋塊，以及安裝在床座上的能根據(jù)病灶的長度擋住支架移動的定程凸塊。
本發(fā)明放射線平移治療裝置，它的平移治療床還可裝有能對床體的移動進(jìn)行限定的限位開關(guān)，以及可調(diào)床體初始位置的手動開關(guān)、指示器。
在使用中，先將本發(fā)明裝置的平移治療床放在現(xiàn)有放療設(shè)備的治療頭下方，如放在現(xiàn)有放療設(shè)備的治療臺上，或者取消現(xiàn)有放療設(shè)備的治療臺，放在另設(shè)的框架上，再根據(jù)該裝置上的指示器按動手動開關(guān)，以調(diào)整床體的初始位置；又根據(jù)放療設(shè)備輸出劑量率(cGy/min)、對病人進(jìn)行治療的射野長度(cm)、醫(yī)囑劑量(cGy)、照射時間，以及根據(jù)系統(tǒng)模擬加速器旋轉(zhuǎn)治療中每度劑量的模式，設(shè)定一劑量與運動速度相應(yīng)的模式、每移動單位距離時機器所輻射的劑量，以確定平移治療床的運動速度并將其輸入控制系統(tǒng)；最后通過微機操縱步進(jìn)電機、驅(qū)動床體平移運動；與此同時，治療頭開始放射線照射。在放射線照射過程中，由于照射劑量、運動距離、運動時間三者同步，故使病人獲得最準(zhǔn)確、效果最好且不照及病灶之外的健康部位的最安全可靠的治療。
本發(fā)明放射線平移治療裝置所帶有的報警裝置，可在平移治療床因故障而床體停止不動時自動切斷射線源、停止放射，且喇叭報警，從而確保病人的安全可靠。
本發(fā)明放射線平移治療裝置的治療罩，可通過改變屏蔽擋塊在透明板上的位置來控制射野的寬度、通過調(diào)整定程凸塊在床座上的位置控制射野的長度，以擋去部分射線入照人體，從而實現(xiàn)對一些不規(guī)則的長條形病灶，如L型、T型病灶的治療，并且操作簡便、準(zhǔn)確。
本發(fā)明的有益效果是1)它能使人體病灶自動移入治療頭的射野內(nèi)，并通過控制其移動速度、移動距離實現(xiàn)以設(shè)定的照射劑量和設(shè)定的照射野大小對人體進(jìn)行單野一次照射，其治療效果好、安全可靠、操作簡便；2)本發(fā)明解決了一些長達(dá)50-60cm的長條形的病灶，如髓母細(xì)胞瘤的全脊髓照射及一些L型、T型的不規(guī)則長條形病灶等的單野一次照射，其照射劑量準(zhǔn)確、均勻，操作簡便、可靠；3)本發(fā)明中的報警裝置，可在平移治療床運行發(fā)生故障時自動停止放射，確保治療安全；4)本發(fā)明裝置運動平穩(wěn)、無噪音。
下面將通過實施例并對照附圖，對本發(fā)明作進(jìn)一步的敘述。


圖1、圖2分別是本發(fā)明放射線平移治療裝置的帶局部剖的主視圖和俯視圖；圖3是本發(fā)明放射線平移治療裝置在移去床體上的頂蓋11后的俯視圖；圖4是圖2中的A-A剖視圖；圖5是圖3中的節(jié)點I放大圖；圖6是圖5中的B-B放大圖；
圖7是安裝在平移治療裝置中的往復(fù)運動機構(gòu)的半剖視圖；圖8和圖9是以治療T形病灶為例，表示出床體、床座、治療罩在初始位置及移動中的一個位置上的結(jié)構(gòu)示意圖，并還以雙點劃線表示病灶、以虛線表示射野的形狀；圖10是裝于步進(jìn)電機軸上的報警器示意圖；圖11是本發(fā)明放射線平移治療裝置控制系統(tǒng)的方框圖；圖12是本發(fā)明放射線平移治療裝置控制系統(tǒng)的電路原理圖；圖13是現(xiàn)有放射治療設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖。
對各附圖簡略說明如下1-平移治療床的床體；2-平移治療床的床座；2a-手動開關(guān)(在圖12中為K1、K2)；2b-軸承座；2c-定程凸塊；2d-限位開關(guān)(在圖12中為LXK、RXK)；2e-長槽；2f-底片；2g-螺釘；3-往復(fù)運動機構(gòu)；3a-滾珠；3b-絲桿；3c-墊片；3d-螺栓；3e-螺母；4-滾柱導(dǎo)軌機構(gòu)；4a-滾柱；4b-連接片；4c-導(dǎo)槽；5-指示器；5a-指針；5b-標(biāo)尺；6-步進(jìn)電機；7-治療罩；7a-支架；7b-透明板；7c-屏蔽擋塊；8-非金屬聯(lián)軸器；81-金屬箔；82-接近開關(guān)的感應(yīng)頭；9-治療頭；10-治療臺；11-頂蓋；L-最大寬度；I-照射野；II-T形病灶；JK1、JK2-接近開關(guān)；J1、J2-繼電器；SJ1、SJ2-延時繼電器；T1-三極管；R1-電阻。
具體實施例方式
實施例1它可從圖1-圖3中看到。本實施例的放射線平移治療裝置，它包含一個平移治療床，該床含有床座2和床體1，以及往復(fù)運動機構(gòu)3、滾柱導(dǎo)軌機構(gòu)4、指示器5、步進(jìn)電機6。其中滾柱導(dǎo)軌機構(gòu)4中的導(dǎo)槽4c設(shè)置在床座2內(nèi)，一組滾柱4a通過連接片4b連成一體后裝入導(dǎo)槽4c；床體1坐落在滾柱導(dǎo)軌機構(gòu)的滾柱4a上，如受外力作用，它能相對于床座2作平移滾動；往復(fù)運動機構(gòu)3的結(jié)構(gòu)還可從圖7中看到，它含有滾珠3a、絲桿3b和螺母3e，其中螺母3e固定在床體1上且通過滾珠3a與絲桿3b嚙合，絲桿的一端安裝在床座2的軸承座2b內(nèi)、另端同步進(jìn)電機6的輸出軸連接，以從步進(jìn)電機上傳入運動和動力。本發(fā)明裝置的控制系統(tǒng)可從圖11中看到，它含有微機、光電耦合器、步進(jìn)電機控制電路和報警及安全聯(lián)鎖器。步進(jìn)電機控制電路由環(huán)形分配器和功率放大器組成，將微機發(fā)出的信號脈沖放大并驅(qū)動步進(jìn)電機。
在使用本實施例的放射線平移治療裝置前，先要根據(jù)放療設(shè)備輸出劑量率(cGy/min)、對病人進(jìn)行治療的射野長度(cm)、醫(yī)囑劑量(cGy)、照射時間，以及根據(jù)系統(tǒng)模擬加速器旋轉(zhuǎn)治療中每度劑量的模式，設(shè)定每單位距離劑量與運動速度相應(yīng)的模式，例如床體每移動單位距離時機器所輻射的劑量，以確定平移治療床的移動速度、移動距離，并輸入微機；然后可將它的平移治療床放到現(xiàn)有放療設(shè)備的治療頭下方，例如直接放在治療臺上(如無治療臺，則可另制一個設(shè)定高度的框架放置在治療頭下方)；最后操縱控制系統(tǒng)，使其發(fā)出指令啟動步進(jìn)電機6、驅(qū)動往復(fù)運動機構(gòu)3，這時床座2固定不動而床體1在滾柱導(dǎo)軌機構(gòu)4上作平移運動；與床體平移的同時，放療設(shè)備的治療頭進(jìn)行射線照射，這時放療設(shè)備的治療頭位置固定不動，其發(fā)出的垂直向下的射線對人體進(jìn)行放療。整個治療過程中床體作水平勻速運動，其運動速度、運動方向和運動的距離均由微機控制，從而使整個受照區(qū)的劑量分布均勻，并且照射過程中的照射劑量與床體運動的距離、運動時間(或運動速度)同步，故病人獲得最準(zhǔn)確、效果最好的治療。當(dāng)照射到達(dá)設(shè)定的照射距離時，步進(jìn)電機6自動關(guān)閉、床體停止運動并停止照射；至此，以單野一次照射完成對病人的放射治療。整個治療過程中，因采用絲桿螺母機構(gòu)為往復(fù)運動機構(gòu)，且其運動速度可在0～1m/min的范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)，既運動平穩(wěn)、安靜，又方便操作。
為了治療的安全可靠，本發(fā)明放射線平移治療裝置帶有報警及安全聯(lián)鎖器，該報警及安全聯(lián)鎖器的結(jié)構(gòu)還可從圖10和圖12中看到，它包含一個用于連接在步進(jìn)電機軸上的非金屬聯(lián)軸器8、在聯(lián)軸器上安裝的接近開關(guān)感應(yīng)頭82和兩片金屬箔81，以及包含在控制系統(tǒng)中的繼電器J1、延時繼電器SJ1、SJ2和接近開關(guān)JK1、JK2和喇叭。延時繼電器SJ1和SJ2并接后與繼電器J1、喇叭串接在電源電路中。從圖12中看到，接近開關(guān)JK1、JK2的A、B兩極接電源正負(fù)極，A、C兩極平時處于斷開狀態(tài)，當(dāng)金屬箔81靠近接近開關(guān)JK1、JK2的感應(yīng)頭時，A、C兩極接通，其中兩片金屬箔81的大小和位置應(yīng)滿足于當(dāng)電機停在任意一個位置時，必定有一個金屬箔81對著一個接近開關(guān)，并且在接近開關(guān)的動作距離之內(nèi)。所以步進(jìn)電機旋轉(zhuǎn)時，金屬箔81周期性地從接近開關(guān)前面通過，使接近開關(guān)周期性地開通和閉合。調(diào)節(jié)延時繼電器SJ1、SJ2的延時時間，使接近開關(guān)JK1、JK2周期性的開合不足以使延時繼電器SJ1、SJ2動作。當(dāng)步進(jìn)電機6正常關(guān)閉時，微機置光電耦合器輸入端為低電位，繼電器J1不得電，其常開觸點斷開，報警器不報警；步進(jìn)電機6正常運轉(zhuǎn)時，微機置光電耦合器輸入端為高電位，繼電器J1得電，其常開觸點閉合；但延時繼電器SJ1、SJ2在電機正常運轉(zhuǎn)時是斷開的，因此報警及安全聯(lián)鎖器也不報警。只有當(dāng)微機發(fā)出指令驅(qū)動電機運行，同時置光電耦合器輸入端為高電位，而步進(jìn)電機由于故障不能運行時，繼電器J1得電，其常開觸點閉合，且步進(jìn)電機因始終停在某個位置不動、金屬箔81中必有一片與接近開關(guān)感應(yīng)頭82對應(yīng)，使接近開關(guān)SJ1或SJ2閉合、喇叭接通電源進(jìn)行報警并切斷平移治療床的連鎖電路，放療即自動停止，確保放療的安全。
為了防止強電干擾及其它干擾信號進(jìn)入微機，本發(fā)明放射線平移治療裝置的控制系統(tǒng)采用光電隔離。即微機輸出的信號加到光電耦合器的發(fā)光二極管正端，當(dāng)控制信號為低電平時，光敏三極管截止，輸出信號幾乎等于加在光敏三極管集電極上的電源電壓。既起到了隔離作用，又進(jìn)行了電平轉(zhuǎn)換，將微機的輸出信號轉(zhuǎn)變?yōu)殡娫措妷盒盘枴９怆婑詈掀鞑捎?N32。本發(fā)明裝置控制系統(tǒng)的電源采用單片集成穩(wěn)壓電源，LM338作為電源的核心元件，電阻R1、三極管T1構(gòu)成LM338的擴流電路，為步進(jìn)電機輸出40V電壓和提供6A電流。W7815和W7805分別提供15V、5V。步進(jìn)電機控制電路中的環(huán)形分配器采用單片集成電路PMM8713。功放管采用IRF250。
步進(jìn)電機6選取點動命令時，微機置光電耦合器的輸入端為低電位，J2不得電，J2的常開觸點斷開；如按手動開關(guān)2a(即圖12的電原理圖中的K1或K2)，其中一路得到相控制信號至步進(jìn)電機控制電路，步進(jìn)電機6開始運行。
本實施例中的平移治療床采用鋁合金制造，既減少床體對放射線的反射，又可輕便地抬起并放到放療設(shè)備的治療頭下方。
本實施例中的往復(fù)運動機構(gòu)3可從圖7中看到，它含有滾珠3a；絲桿3b；墊片3c；螺栓3d；螺母3e；其螺母3e分成左右兩段，并以墊片3c、螺栓3d連接，以形成雙螺母預(yù)緊式結(jié)構(gòu)；通過對墊片3c的預(yù)緊或在磨損而進(jìn)行調(diào)緊，就可消除其運動間隙，從而使軸向剛度增加、運動平穩(wěn)、傳動精度高、使用壽命長。
實施例2它與實施例1所不同的是它還可在床體上裝有治療罩7，該治療罩可從圖1-圖2中看到，它包含一個可隨床體1一起移動的支架7a、在支架上固定的可供放射線穿透的透明板7b、位于透明板上的可根據(jù)病灶寬度要求改變其位置的屏蔽擋塊7c，以及安裝在床座上的能根據(jù)病灶的長度擋住支架移動的定程凸塊2c。定程凸塊以可調(diào)式的連接在床座2上，其連接的結(jié)構(gòu)可從圖2-圖6中看到，定程凸塊通過其底片2f上的通孔穿套了螺釘2g，該螺釘又同時穿套在床體的長槽2e內(nèi)并緊固在床座上；在松開螺釘2g時，可改變定程凸塊2c在長槽上的位置。
在使用治療罩7時，先要根據(jù)病灶的寬度和長度設(shè)定屏蔽擋塊7c在透明板7b上的位置和定程凸塊2c在床座2的移動距離；然后按照實施例1中所述的放療操作過程對病人進(jìn)行治療。為了清楚起見，下面用治療T形病灶為例，并結(jié)合圖8、圖9，說明床體、床座、治療罩等在治療中的移動狀況。其中圖8表示治療罩的初始位置，這時射野I的有效寬度L與T形病灶的最大寬度相等、兩個屏蔽擋塊7c之間的間隔距離是病灶的狹窄地帶；治療開始時，治療罩7隨床體1一起向左平移，直到其支架7a碰到床座2上的定程凸塊2c即停止運動，如圖9所示；此后床體1繼續(xù)向左平移而治療罩7不隨床體運動，這時射線只能從兩屏蔽擋塊7c之間的狹窄地帶穿過并照到人體病灶，從而完成對人體T形病灶的放療。
屏蔽擋塊7c可由鉛制造，它的形狀還可根據(jù)病灶的形狀進(jìn)行設(shè)計，以實現(xiàn)各種復(fù)雜病癥的單野一次照射。
實施例3它與實施例1和實施例2所不同的是平移治療床上還可裝有能對床體的移動距離進(jìn)行限定的限位開關(guān)2d，以及可調(diào)床體初始位置的手動開關(guān)2a和指示器5。其中兩個限位開關(guān)2d裝在床座2上，以限定床體1的移動范圍、確保床體在設(shè)定的距離內(nèi)運動；指示器5含有指針5a和標(biāo)尺5b，它們分別裝在床體1和床座2上，可方便地確定治療的初始位置；手動開關(guān)2a均裝在床座2上，以點動的方式方便地調(diào)整床體的初始位置。
權(quán)利要求
1.一種放射線平移治療裝置，其特征是它包含一個平移治療床，該床含有以滾柱導(dǎo)軌機構(gòu)(4)連接的床體(1)和床座(2)、能使床體在床座上移動的往復(fù)運動機構(gòu)(3)、能驅(qū)動往復(fù)運動機構(gòu)的步進(jìn)電機(6)，以及一套能按醫(yī)囑設(shè)定的照射劑量啟閉步進(jìn)電機的控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)含有微機、光電耦合器、步進(jìn)電機控制電路和報警及安全聯(lián)鎖器。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放射線平移治療裝置，其特征是所說的報警及安全聯(lián)鎖器包含一個用于連接在步進(jìn)電機軸上的非金屬聯(lián)軸器(8)、在聯(lián)軸器上安裝的接近開關(guān)感應(yīng)頭(82)和金屬箔(81)，以及包含在控制系統(tǒng)中的繼電器、延時繼電器和接近開關(guān)、喇叭。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放射線平移治療裝置，其特征是所說的平移治療床上裝有治療罩(7)，該治療罩包含一個能隨床體一起移動的支架(7a)、在支架上固定的可供放射線穿透的透明板(7b)、位于透明板上的可根據(jù)病灶寬度要求改變其位置的屏蔽擋塊(7c)，以及安裝在床座上的能根據(jù)病灶的長度要求擋住支架移動的定程凸塊(2c)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的放射線平移治療裝置，其特征是所說的平移治療床還可裝有能對床體的移動進(jìn)行限定的限位開關(guān)(2d)，以及可調(diào)床體初始位置的手動開關(guān)(2a)和指示器(5)。
全文摘要
放射線平移治療裝置。特別是放療設(shè)備中的能使人體病灶自動移入其治療頭下的照射野內(nèi),并通過對其移動速度、移動距離的控制,實現(xiàn)按醫(yī)囑的照射劑量、射野大小對人體進(jìn)行治療的平移治療裝置。其特征是:它包含一個平移治療床,該床含有以滾柱導(dǎo)軌機構(gòu)連接的床體和床座、能使床體在床座上移動的往復(fù)運動機構(gòu)、能驅(qū)動往復(fù)運動機構(gòu)的步進(jìn)電機,以及一套能按醫(yī)囑設(shè)定的照射劑量啟閉步進(jìn)電機的控制系統(tǒng),該系統(tǒng)含有微機、光電耦合器、步進(jìn)電機控制電路、報警及安全聯(lián)鎖器。本發(fā)明解決了現(xiàn)有放療設(shè)備的射野小、對一些長達(dá)50－60cm或呈L型、T型的不規(guī)則病灶無法單野一次照射且劑量分布不勻故放療效果差,甚至引起病癥復(fù)發(fā)或傷及無病區(qū)域等問題。
文檔編號A61N5/10GK1348826SQ0113053
公開日2002年5月15日 申請日期2001年11月26日 優(yōu)先權(quán)日2001年11月26日
發(fā)明者馬勝林, 馬松慶, 石永剛, 傅真實, 王慈勇, 朱德初 申請人:浙江省腫瘤醫(yī)院