專利名稱:可變野準(zhǔn)直器的制作方法
可變野準(zhǔn)直器
技術(shù)領(lǐng)域：
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本實(shí)用新型涉及醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域，具體是一種可變野準(zhǔn)直器。
背景技術(shù):
放射治療是進(jìn)行腫瘤治療的重要手段之一。近十幾年來，放射治療技術(shù)發(fā)生了巨大變化，隨著放射治療技術(shù)的發(fā)展，智能放射治療技術(shù)是進(jìn)行放射治療比較先進(jìn)和有效的一種手段。
美國專利“Variable aperture collimator for high energy radiation,US4450578”公開了一種準(zhǔn)直器結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)采用四個擋塊并且擋塊邊緣關(guān)聯(lián)，在中心形成方形準(zhǔn)直器射野。在外圍利用同步機(jī)構(gòu)(鏈、帶等)驅(qū)動兩個相對擋塊沿著對角線運(yùn)動，即可迫使另外兩個擋塊運(yùn)動形成可變的方形射野。轉(zhuǎn)動手柄即可帶動同步帶驅(qū)動上下相對的擋塊運(yùn)動，并迫使左右相對的擋塊上下運(yùn)動，以構(gòu)成可變方形射野。由于帶、鏈條等的柔性，并且只驅(qū)動其中兩塊擋塊，另外兩個擋塊需要利用摩擦力來驅(qū)動，會造成射野精度不高、驅(qū)動功率較大、效率較低、磨損嚴(yán)重等；此外，擋塊連接處存在縫隙，會造成射線漏射。2007年6月 29 日美國 Accurary 申請的美國專利“ Integrated variab I e-aperture collimator andfixed-aperture collimator”(專利號:US20090001296A1)講述了一種用于放射治療的準(zhǔn)直器的結(jié)構(gòu)，即采用人工或者Xchange 機(jī)器人準(zhǔn)直器更換裝置，更換固定光圈準(zhǔn)直器來改變整個準(zhǔn)直器的射野大下，具體為更換12個孔徑分別為5、7.5、10、12.5、15、20、25、30、35、40,50,60毫米的可互換固定孔徑準(zhǔn)直器，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)直器射野的改變。然而，這種通過改變固定準(zhǔn)直器實(shí)現(xiàn)射野可變的方法，不是真正的無級可變野，只是采用了離散的射野構(gòu)成治療所需射野組，同時采用人工更換或者更換裝置，費(fèi)時費(fèi)力，影響治療的效率和整個系統(tǒng)的成本。美國專利“Irradiation Device and Collimator, US2010054408A1 ”(同族中國專利:輻射裝置和瞄準(zhǔn)儀，專利號為CN101223608A)中描述了一種可變光圈準(zhǔn)直器結(jié)構(gòu)。后來美國Accurary公司的Cyberknif e第四代產(chǎn)品便采用該準(zhǔn)直器。其可變光圈準(zhǔn)直器，采用兩排六邊形準(zhǔn)直器空間相錯30°，構(gòu)成一個12邊形射野來近似原系統(tǒng)中的圓形射野進(jìn)行放射治療。該準(zhǔn)直器的結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，并且為了消除六個擋塊連接處的縫隙造成的射線漏射，采用了兩層擋塊，相互之間旋轉(zhuǎn)30°，使得每一層擋塊之間的縫隙被另外一層擋塊遮擋；此外，該準(zhǔn)直器采用的齒輪盤和凸輪盤相結(jié)合的方式驅(qū)動擋塊運(yùn)動，傳動部件增多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜化。
中國專利ZL 200420105154.9提供了一種方形可變射野準(zhǔn)直器，但其內(nèi)部運(yùn)動細(xì)微結(jié)構(gòu)不明確。中國專利CN 101530652A“一種大照射野全能獨(dú)立準(zhǔn)直器的加速器治療頭”中所提及的獨(dú)立準(zhǔn)直器由四個擋塊分兩層單獨(dú)驅(qū)動。

發(fā)明內(nèi)容
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本實(shí)用新型的目的是為了克服現(xiàn)有可變野準(zhǔn)直器結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，內(nèi)部運(yùn)動細(xì)微結(jié)構(gòu)不明確，無法完全消除擋塊連接處縫隙的缺陷，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，只采用一個驅(qū)動即可實(shí)現(xiàn)在放射治療過程中射野大小可實(shí)時改變的可變野準(zhǔn)直器。
本實(shí)用新型的目的是通過下述技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的:
本實(shí)用新型的可變野準(zhǔn)直器由機(jī)架殼體(I)和擋塊(4)組成，其特征在于機(jī)架殼體(I)上安裝有轉(zhuǎn)動盤(2)，轉(zhuǎn)動盤(2)與機(jī)架殼體(I)之間為轉(zhuǎn)動副連接，轉(zhuǎn)動盤(2)可在電機(jī)驅(qū)動下相對于機(jī)架殼體(I)正反轉(zhuǎn)動；轉(zhuǎn)動盤(2)通過曲線卡槽(3)或連桿機(jī)構(gòu)與擋塊
(4)端面的凸起(5)相連；擋塊(4)采用多層式結(jié)構(gòu)，多個擋塊各層彼此交錯，構(gòu)成準(zhǔn)直器射野(6);擋塊(4)通過滑動連接與機(jī)架殼體(I)相連。
上述方案中，所述轉(zhuǎn)動盤(2)通過曲線卡槽(3)與擋塊(4)端面的凸起(5)相連時，轉(zhuǎn)動盤(2)為外齒輪盤，在齒輪盤端面開有曲線卡槽(3)，曲線卡槽(3)的數(shù)目對應(yīng)于擋塊(4)的數(shù)目，曲線卡槽(3)的兩端到齒輪盤中心(7)的距離不等，該距離差為擋塊的理論運(yùn)動行程，擋塊端面的凸起(5)對應(yīng)裝在齒輪盤端面的曲線卡槽(3)中。
上述方案中，所述轉(zhuǎn)動盤(2)通過連桿機(jī)構(gòu)與擋塊(4)端面的凸起(5)相連時，轉(zhuǎn)動盤(2)為一圓環(huán)盤，連桿機(jī)構(gòu)中連桿(8)的一端鉸接在擋塊(4)端面的凸起(5)上，另一端鉸接在轉(zhuǎn)動盤(2)上。
上述方案中，所述轉(zhuǎn)動盤(2)通過連桿機(jī)構(gòu)與擋塊(4)端面的凸起(5)相連時，轉(zhuǎn)動盤(2)為內(nèi)齒圈，連桿機(jī)構(gòu)中連桿(8)的一端鉸接在擋塊(4)端面的凸起(5)上，另一端偏心鉸接在與內(nèi)齒圈嚙合的小齒輪(9)上，小齒輪(9)安裝在機(jī)架端面(13)上。
上述方案中，所述擋塊(4)通過滑動連接與機(jī)架殼體(I)相連時，滑動連接的形式為擋塊(4)上平行于擋塊運(yùn)動方向(10)的側(cè)面安裝有導(dǎo)軌(11)，機(jī)架內(nèi)側(cè)壁(12)有滑槽
，導(dǎo)軌(11)安裝在滑槽(14)中，限制擋塊只能沿著滑槽(14)方向往復(fù)運(yùn)動。
上述方案中，所述擋塊(4)通過滑動連接與機(jī)架殼體(I)相連時，滑動連接的形式為擋塊(4)端面的凸起(5)安裝在機(jī)架端面(13)平行于擋塊運(yùn)動方向(10)的導(dǎo)向滑槽(15)中，導(dǎo)向滑槽(15 )的數(shù)目對應(yīng)于擋塊(4 )的數(shù)目。
上述方案中，所述擋塊(4)為多層式結(jié)構(gòu)，多個擋塊之間的擋塊層交錯配合，各層之間具有間隙，以避免產(chǎn)生滑動摩擦。
上述方案中，所述擋塊(4)為兩個多層式擋塊，擋塊外形為拐角形，拐角為直角、銳角或鈍角，如L形或V形。
上述方案中，所述擋塊(4)為兩個拐角為直角的L形多層式擋塊，當(dāng)兩擋塊拐角頂點(diǎn)對心運(yùn)動時，構(gòu)成方形射野，非對心運(yùn)動構(gòu)成矩形射野。
本實(shí)用新型的可變野準(zhǔn)直器工作過程為:在控制系統(tǒng)的驅(qū)動下，驅(qū)動轉(zhuǎn)動盤正反轉(zhuǎn)，即可直接或者間接通過連桿機(jī)構(gòu)或者曲線卡槽對擋塊端面凸起的作用力，拉(推)動擋塊相對于機(jī)架在滑槽中滑動，即可實(shí)現(xiàn)整個準(zhǔn)直器的開后射野變化。變野的速度根據(jù)放射治療系統(tǒng)的要求來設(shè)定，對于不同靶區(qū)進(jìn)行放射治療時能夠快速自動地進(jìn)行子射野變換，利于進(jìn)行各種放射治療技術(shù)(如常規(guī)放射治療技術(shù)，立體定向放射治療技術(shù)，調(diào)強(qiáng)放射治療技術(shù))等的實(shí)施。
本實(shí)用新型的可變野準(zhǔn)直器可用在各種高低能同位素放射源和X射線源的放射治療系統(tǒng)中，特別是用于機(jī)器人放射治療系統(tǒng)。其特點(diǎn)在于:
1.本實(shí)用新型的可變野準(zhǔn)直器采用分層式結(jié)構(gòu)的擋塊，各層交錯“無摩擦”嚙合，此種結(jié)構(gòu)可以很好地消除擋塊之間的縫隙，大大降低漏射率，提高了放射治療的精度。這種分層式結(jié)構(gòu)，是一種新穎的準(zhǔn)直器擋塊結(jié)構(gòu)，首次被提出。而CyberKnife使用的Iris準(zhǔn)直器，為了消除六個擋塊連接處的縫隙造成的射線漏射，必須采用兩層擋塊，并相互之間旋轉(zhuǎn)30°，使得每一層擋塊之間的縫隙被另外一層擋塊遮擋。[0022]2.整個準(zhǔn)直器采用一個電機(jī)，直接通過減速裝置驅(qū)動齒輪盤正反轉(zhuǎn)動即可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)直器射野的變大變小，而現(xiàn)有技術(shù)的獨(dú)立準(zhǔn)直器實(shí)現(xiàn)射野的調(diào)節(jié)，至少需要兩個電機(jī)。
3.在現(xiàn)有的準(zhǔn)直器結(jié)構(gòu)中，除過多葉準(zhǔn)直器，比較典型的是采用獨(dú)立準(zhǔn)直器原理進(jìn)行調(diào)強(qiáng)放療，或者采用圓形射野進(jìn)行放射治療。采用方形射野的系統(tǒng)幾乎沒有，本實(shí)用新型的準(zhǔn)直器采用方形射野進(jìn)行調(diào)強(qiáng)放療，靶區(qū)被準(zhǔn)直器子野覆蓋時，子野的邊緣接觸、過度性好，利于治療計(jì)劃制定。
4.可變野準(zhǔn)直器應(yīng)用于機(jī)器人放射治療系統(tǒng)，安裝在加速器前端，而加速器安裝在機(jī)械臂末端，機(jī)械臂靈活的運(yùn)動，可以使得加速器前端的準(zhǔn)直器以不同的方位進(jìn)行放療，提高了靶區(qū)的適形程度，利于不規(guī)則靶區(qū)的調(diào)強(qiáng)放療。
本實(shí)用新型提出的可變野準(zhǔn)直器，克服了現(xiàn)有可變野準(zhǔn)直器結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，內(nèi)部運(yùn)動細(xì)微結(jié)構(gòu)不明確，無法完全消除擋塊連接處縫隙的缺陷，結(jié)構(gòu)簡單，只采用一個驅(qū)動即可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)直器在放射治療過程中的射野大小的實(shí)時改變。

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圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例一的示意圖。
圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例一的斜向俯視示意圖。
圖3是本實(shí)用新型實(shí)施例一的齒輪盤示意圖。
圖4是本實(shí)用新型實(shí)施例二的示意圖。
圖5是本實(shí)用新型實(shí)施例三的示意圖。
圖6是本實(shí)用新型的擋塊示意圖。
圖7是本實(shí)用新型采用兩個擋塊時準(zhǔn)直器本體示意圖。
圖8是本實(shí)用新型的機(jī)架殼體示意圖。
圖9是本實(shí)用新型的兩個擋塊和機(jī)架位置關(guān)系示意圖。
圖10是本實(shí)用新型的齒輪盤和機(jī)架位置示意圖。
圖11是本實(shí)用新型中心射野最大時L形擋塊位置示意圖。
圖12是本實(shí)用新型中心射野處于中間大小時L形擋塊位置示意圖。
圖13是本實(shí)用新型中心射野為零射野時L形擋塊位置示意圖。
圖14是本實(shí)用新型擋塊數(shù)目為四個時的示意圖。
附圖中，各數(shù)字的含義為:1:機(jī)架殼體；2:轉(zhuǎn)動盤；3:曲線卡槽；4:擋塊；5:凸起；6:準(zhǔn)直器射野；7:齒輪盤中心；8:連桿；9:小齒輪；10:擋塊運(yùn)動方向；11:導(dǎo)軌；12:機(jī)架內(nèi)側(cè)壁；13:機(jī)架端面；14:滑槽；15:導(dǎo)向滑槽。 具體實(shí)施方式
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下面結(jié)合附圖及實(shí)施例進(jìn)一步詳述本實(shí)用新型，但本實(shí)用新型不僅限于所述實(shí)施例。
實(shí)施例一
本例的可變野準(zhǔn)直器如圖1、圖2、圖3、圖6、圖7、圖8、圖9和圖10所示，由機(jī)架殼體I和擋塊4組成，其特征在于機(jī)架殼體I上安裝有轉(zhuǎn)動盤2，轉(zhuǎn)動盤2與機(jī)架殼體I之間為轉(zhuǎn)動副連接，轉(zhuǎn)動盤2可在電機(jī)驅(qū)動下相對于機(jī)架殼體I正反轉(zhuǎn)動；轉(zhuǎn)動盤2通過曲線卡槽3與擋塊4端面的凸起5相連；擋塊4采用多層式結(jié)構(gòu)，兩個擋塊各層彼此交錯，各層之間具有間隙，以避免產(chǎn)生滑動摩擦，并構(gòu)成準(zhǔn)直器射野6，準(zhǔn)直器射野6為四邊形；擋塊4通過滑動連接與機(jī)架殼體I相連。
轉(zhuǎn)動盤2為外齒輪盤，在齒輪盤端面開有曲線卡槽3，曲線卡槽3的數(shù)目對應(yīng)于擋塊4的數(shù)目，曲線卡槽3的兩端到齒輪盤中心7的距離不等，該距離差為擋塊的理論運(yùn)動行程，擋塊端面的凸起5對應(yīng)裝在齒輪盤端面的曲線卡槽3中。
擋塊4通過滑動連接與機(jī)架殼體I相連時，滑動連接的形式為擋塊4上平行于擋塊運(yùn)動方向10的側(cè)面安裝有導(dǎo)軌11，機(jī)架內(nèi)側(cè)壁12有滑槽14，導(dǎo)軌11安裝在滑槽14中，限制擋塊只能沿著滑槽14方向往復(fù)運(yùn)動。擋塊4端面的凸起5安裝在機(jī)架端面13平行于擋塊運(yùn)動方向10的導(dǎo)向滑槽15中，導(dǎo)向滑槽15的數(shù)目對應(yīng)于擋塊4的數(shù)目。
擋塊4為兩個拐角為直角的L形多層式擋塊，當(dāng)兩擋塊拐角頂點(diǎn)對心運(yùn)動時，構(gòu)成方形射野，非對心運(yùn)動構(gòu)成長方形射野，即矩形射野。
本例的可變野準(zhǔn)直器工作過程為:在控制系統(tǒng)的驅(qū)動下，驅(qū)動轉(zhuǎn)動盤正反轉(zhuǎn)，即可直接通過曲線卡槽對擋塊端面凸起的作用力，拉(推)動擋塊相對于機(jī)架在滑槽中滑動，即可實(shí)現(xiàn)整個準(zhǔn)直器的開后射野變化。中心射野最大時L形擋塊位置如圖11所示，中心射野處于中間大小時L形擋塊位置如圖12所示，中心射野為零射野時L形擋塊位置如圖13所
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實(shí)施例二
本例的可變野準(zhǔn)直器如圖4所示，除轉(zhuǎn)動盤2為一圓環(huán)盤，連桿機(jī)構(gòu)中連桿8的一端鉸接在擋塊4端面的凸起5上，另一端鉸接在轉(zhuǎn)動盤2上，機(jī)架端面13上沒有導(dǎo)向滑槽15夕卜，其余同實(shí)施例一。
實(shí)施例三
本例的可變野準(zhǔn)直器如圖5所示，除轉(zhuǎn)動盤2為內(nèi)齒圈，連桿機(jī)構(gòu)中連桿8的一端鉸接在擋塊4端面的凸起5上，另一端偏心鉸接在與內(nèi)齒圈嚙合的小齒輪9上，小齒輪9安裝在機(jī)架端面13上，機(jī)架端面13上沒有導(dǎo)向滑槽15外，其余同實(shí)施例一。
實(shí)施例四
本例的可變野準(zhǔn)直器如圖14所示，除擋塊數(shù)目為四個，構(gòu)成的準(zhǔn)直器射野6為四邊形外，其余同實(shí)施例一。
實(shí)施例五
本例的可變野準(zhǔn)直器除擋塊外形為銳角V形外，其余同實(shí)施例一。
實(shí)施例六
本例的可變野準(zhǔn)直器除擋塊外形為鈍角V形外，其余同實(shí)施例一。
權(quán)利要求
1.一種可變野準(zhǔn)直器，由機(jī)架殼體(I)和擋塊(4)組成，其特征在于機(jī)架殼體(I)上安裝有轉(zhuǎn)動盤(2)，轉(zhuǎn)動盤(2)與機(jī)架殼體(I)之間為轉(zhuǎn)動副連接，轉(zhuǎn)動盤(2)可在電機(jī)驅(qū)動下相對于機(jī)架殼體(I)正反轉(zhuǎn)動；轉(zhuǎn)動盤(2)通過曲線卡槽(3)或連桿機(jī)構(gòu)與擋塊(4)端面的凸起(5)相連；擋塊(4)采用多層式結(jié)構(gòu)，多個擋塊各層彼此交錯，構(gòu)成準(zhǔn)直器射野(6);擋塊(4)通過滑動連接與機(jī)架殼體(I)相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的可變野準(zhǔn)直器，其特征在于所述轉(zhuǎn)動盤(2)通過曲線卡槽(3)與擋塊(4)端面的凸起(5)相連時，轉(zhuǎn)動盤(2)為外齒輪盤，在齒輪盤端面開有曲線卡槽(3)，曲線卡槽(3)的數(shù)目對應(yīng)于擋塊(4)的數(shù)目，曲線卡槽(3)的兩端到齒輪盤中心(7)的距離不等，該距離差為擋塊的理論運(yùn)動行程，擋塊端面的凸起(5)對應(yīng)裝在齒輪盤端面的曲線卡槽(3)中。
3.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的可變野準(zhǔn)直器，其特征在于所述轉(zhuǎn)動盤(2)通過連桿機(jī)構(gòu)與擋塊(4)端面的凸起(5)相連時，轉(zhuǎn)動盤(2)為一圓環(huán)盤，連桿機(jī)構(gòu)中連桿(8)的一端鉸接在擋塊(4 )端面的凸起(5 )上，另一端鉸接在轉(zhuǎn)動盤(2 )上。
4.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的可變野準(zhǔn)直器，其特征在于所述轉(zhuǎn)動盤(2)通過連桿機(jī)構(gòu)與擋塊(4)端面的凸起(5 )相連時，轉(zhuǎn)動盤(2 )為內(nèi)齒圈，連桿機(jī)構(gòu)中連桿(8 )的一端鉸接在擋塊(4)端面的凸起(5)上，另一端偏心鉸接在與內(nèi)齒圈嚙合的小齒輪(9)上，小齒輪(9)安裝在機(jī)架端面(13)上。
5.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的可變野準(zhǔn)直器，其特征在于所述擋塊(4)通過滑動連接與機(jī)架殼體(I)相連時，滑動連接的形式為擋塊(4)上平行于擋塊運(yùn)動方向(10)的側(cè)面安裝有導(dǎo)軌(11)，機(jī)架內(nèi)側(cè)壁(12)有滑槽(14)，導(dǎo)軌(11)安裝在滑槽(14)中，限制擋塊只能沿著滑槽(14)方向往復(fù)運(yùn)動。
6.根據(jù)權(quán)利要求
5所述的可變野準(zhǔn)直器，其特征在于所述擋塊(4)通過滑動連接與機(jī)架殼體(I)相連時，滑動連接的形式為擋塊(4)端面的凸起(5)安裝在機(jī)架端面(13)平行于擋塊運(yùn)動方向(10)的導(dǎo)向滑槽(15)中，導(dǎo)向滑槽(15)的數(shù)目對應(yīng)于擋塊(4)的數(shù)目。
7.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的可變野準(zhǔn)直器，其特征在于所述擋塊(4)為多層式結(jié)構(gòu)，多個擋塊之間的擋塊層交錯配合，各層之間具有間隙，以避免產(chǎn)生滑動摩擦。
8.根據(jù)權(quán)利要求
1所述的可變野準(zhǔn)直器，其特征在于所述擋塊(4)為兩個多層式擋塊，擋塊外形為拐角形，拐角為直角、銳角或鈍角，如L形或V形。
9.根據(jù)權(quán)利要求
8所述的可變野準(zhǔn)直器，其特征在于所述擋塊(4)為兩個拐角為直角的L形多層式擋塊，當(dāng)兩擋塊拐角頂點(diǎn)對心運(yùn)動時，構(gòu)成方形射野，非對心運(yùn)動構(gòu)成矩形射野。
專利摘要
本實(shí)用新型屬于醫(yī)療設(shè)備領(lǐng)域中的一種可變野準(zhǔn)直器，由機(jī)架殼體(1)和擋塊(4)組成，其特征在于機(jī)架殼體(1)上安裝有轉(zhuǎn)動盤(2)，轉(zhuǎn)動盤(2)與機(jī)架殼體(1)之間為轉(zhuǎn)動副連接，轉(zhuǎn)動盤(2)可在電機(jī)驅(qū)動下相對于機(jī)架殼體(1)正反轉(zhuǎn)動；轉(zhuǎn)動盤(2)通過曲線卡槽(3)或連桿機(jī)構(gòu)與擋塊(4)端面的凸起(5)相連；擋塊(4)采用多層式結(jié)構(gòu)，多個擋塊各層彼此交錯，構(gòu)成準(zhǔn)直器射野(6)；擋塊(4)通過滑動連接與機(jī)架殼體(1)相連。本實(shí)用新型提出的可變野準(zhǔn)直器，結(jié)構(gòu)簡單，只采用一個驅(qū)動即可實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)直器在放射治療過程中的射野大小的實(shí)時改變。
文檔編號G21K1/02GKCN202996317 U發(fā)布類型授權(quán) 專利申請?zhí)朇N 201320000048
公開日2013年6月12日 申請日期2013年1月3日
發(fā)明者吳大可, 姚進(jìn), 李超, 熊端平, 韋崇高, 陳威銘 申請人:成都威銘科技有限公司導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan