摇篮式放射治疗装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种摇篮式放射治疗装置，包括真空密封旋转接头、四极透镜、偏转磁铁、治疗头、摆动架、摇篮以及固定在摇篮底板上的治疗床；四极透镜、偏转磁铁和治疗头都与摆动架刚性固定在一起，且能够以水平束流轴为旋转轴摆动；摇篮与摆动架以铰链方式连接，构成平行四边形机构；无论摆动架摆动到任何角度，治疗床面始终保持水平位置，且束流引出口与肿瘤的距离不变。摇篮式摆动机构结构简单，体积小，重量轻，更加完全可靠和易于维护。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及放射治疗领域，尤其是涉及具有布拉格峰特性的带电粒子的放射治疗装置。所谓布拉格峰是指，带电粒子进入人体后，其能量在行进的路径中损失很小，但在其轨迹终点附近释放其所有能量而形成一高而窄的吸收剂量峰。而在布拉格峰后的正常组织不会受到放射损伤。具有布拉格峰特性的带电粒子包括质子、轻离子、重离子和π介子等，现阶段国际上开展得最为广泛的是质子放射治疗。八十年代以来，已经建成和在建的专用质子治疗中心共有三家，分别分布在美国和日本，其质子治疗设备普遍采用了体积庞大的转台(Gantry)方案，转台围绕人体360°旋转，治疗床水平360°旋转。转台的体积非常庞大，例如美国Loma Linda大学医疗中心(LLUMC)的转台直径为10.4米；俄国理论与实验物理研究所(ITEP)设计的转台直径为6米；比较小的瑞士Paul Scherrer Institute(PSI)设计的转台直径虽只有4米，但其长度却在10米左右；每个转台重量均在100吨以上。另外，转台的制造精度要求很高，结构复杂，造价昂贵。转台的造价在整个质子治疗设备中占很大比重。由于转台的体积庞大，使得治疗室的建筑空间必须足够大，同时由于设备的体积和重量大，使得运输、安装的费用也相应比较大；设备的调试、维护也相对比较复杂。因此，由于设备和建筑费用的昂贵，使得治疗费用居高不下，同时质子治疗中心的营运成本增大，这些都严重限制了质子治疗的普及推广。专利文献97101188.5公开了一种结构轻巧的放射治疗装置治疗头与治疗床相分离，治疗头绕平行于地面的中心轴摆动，并可以停留在任一角度；然后调节治疗床底座的X向导向机构和升降机构使治疗床作跟随运动，对靶点重新定位，使靶点始终保持在等中心点上；然后让治疗床绕垂直地面的Z轴360°旋转，对病人进行立体定向放射治疗。该专利所提出的治疗床必须跟随治疗头运动以确保等中心点不变，运动范围大，不但要求制造精度、定位精度很高，对治疗床控制系统的要求也很复杂；而且一旦治疗头的摆动角度大，治疗床需要上升到很高的高度，给病人心理上造成压力，也很难保证Z向的精度。本专利技术的目的是为了克服现有技术的上述缺陷，提出一种摇篮式放射治疗装置，不仅重量和体积比目前普遍采用的转台要小得多，而且结构更简单，体贴病人且确保医疗质量。为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案一种摇篮式放射治疗装置，包括真空密封旋转接头1、对束斑进行放大缩小的四极透镜2、束流管12、偏转磁铁3和治疗头4，其特征在于还包括摆动架6、摇篮7以及固定在摇篮底板上的治疗床9；所述四极透镜2、偏转磁铁3、束流管12和治疗头4都与摆动架6刚性固定在一起，且能够以水平束流轴5为旋转轴摆动；摇篮7与摆动架6以铰链方式连接，其铰接点c、d都在同一水平面内，摆动架6与摇篮7在旋转平面内构成平行四边形机构，以使摆动架6无论摆动到任何角度，所有铰接点所在平面和治疗床面始终保持水平位置；从治疗头4引出的束线与治疗床9垂直于地面的旋转轴始终相交于铰接点所在水平面内一点，保持束流引出口与交点的距离不变。本专利技术的技术优点是由于采用摇篮式平行四边形摆动机构，治疗床和治疗头同步绕水平轴摆动，且始终保持水平，不做任何倾斜，大大简化了治疗床的控制系统及治疗床本身的结构；由于采用治疗床的等中心旋转和治疗头摆动方案，从而可以不用转台，而且摇篮式摆动机构比通常的转台结构简单，体积小，重量轻，更加安全可靠和易于维护。下面结合附图并通过具体的实施例对本专利技术作进一步详细的描述。附图说明图1是本专利技术摇篮式放射治疗装置的一个实施例的构成示意图；图2是图1中A向所示摇篮式放射治疗装置的机构原理图；图3是图1中A向所示摇篮式放射治疗装置的治疗原理图。在本实施例中，束流为质子束。参照图3，可以清楚地理解摇篮式质子刀的放射治疗原理，图中5为摆动轴，5H是水平线，5V是铅垂线，P为质子束，O为垂直于地面的治疗床旋转轴，B为病人身体表面，10为肿瘤，20为治疗过程中质子束在病人体内所通过的锥体。当治疗头4由0°摆动到θ1(即质子束的入射角为θ1)，停下来让治疗床(图中未面出)绕O轴旋转一圈(即360°)，质子束在病人体内的轨迹就构成了一个以肿瘤10为锥顶，张角为2θ1的圆锥体；当治疗头4再由θ1摆动到θ2，停下来让治疗床4再转动一圈，质子束形成的轨迹又是一个以肿瘤10为锥顶，张角为2θ2的圆锥体；依此类推，通过治疗床绕等中心点的旋转使得各个方向(即不同入射角)的质子束的布拉格峰在肿瘤10处聚焦，在肿瘤10处沉积的剂量远远大于正常组织所受的剂量，从而达到杀死肿瘤的目的。参见图2，为实现图3所示治疗原理，采用平行四边形连杆机构6，治疗头4与平行四边形连杆机构6刚性固定在一起。治疗头4由步进电机驱动以实现精确的定位和分度。步进电机驱动蜗杆蜗轮副13，使主轴5转动以驱动治疗头4，同时通过链条14、链轮15、方键16带动平行四边形连杆机构6，这样，治疗头4摆动的同时，水平连杆ab平稳匀速地一起运动。由平行四边形连杆机构的特性我们知道，无论摆动到任何角度，治疗头4引出的质子束始终和连杆ab相交于固定的一点，即肿瘤10处，而日肿瘤10与束线引出口的距离始终不变。根据图2机构原理，提出一种摇篮式放射治疗装置。参见图1，质子束由回旋加速器中引出，能量在70～235MeV之间可调，引出后经束流传输线、四个对束斑进行放大缩小的四极透镜2、两个45°偏转磁铁3进入治疗头4，上述四极透镜4、偏转磁铁3、束流管12、治疗头4以及防护体11等部件都与摆动架6刚性固定在一起，它们能够以水平束流轴线5为旋转轴在垂直面内相对于铅垂线作±65°摆动，并且可以停留在任一角度。摆动轴5采用双支撑结构17来支撑，这样可以大大减少挠度，提高治疗精度。在四极透镜2的上游，有一个真空密封的旋转接头1，这样保证整个摆动机构的旋转运动不受限制。具有四个自由度的治疗床9固定在摇篮7的底板上，摇篮7与摆动架6以铰链方式8连接，构成平行四边形机构，其铰接点c、d均处于同一水平面内，以下简称铰链水平面。这样，无论摆动到任何角度，摇篮的底板和治疗床7始终保持水平位置，即在治疗过程中病人始终保持平躺体位，不做任何倾斜。在铰链水平面上没置有x、y激光定位器和X射线定位器，这些定位器与治疗头4上的同样定位器构成三维定位监视系统。治疗前，利用这些定位器和治疗床9的三维移动，把肿瘤10定位在质子束线与铰链水平面的交点10上。这样一来，在治疗过程中无论治疗头4摆到任何一个角度，质子束与铰链水平面始终相交在肿瘤10上，并且保持束流引出口与肿瘤10的距离不变，因此整个治疗过程不需要进行二次定位。本专利技术通过治疗头4和摆动架6的刚性连接、摇篮7和摆动架6的铰链连接构成平行四边形机构，来保证治疗头4和治疗床9的同步运动，以及保证摆动过程中治疗床的水平状态。摇篮式质子治疗装置摆动重量小于25吨，设备总高度包括摆动行程在内，大约6米。其体积和重量都比目前普遍采用的转台小得多，更重要的是采用摆动摇篮式治疗方式，能对肿瘤精确定位和治疗，不仅大大提高装置的治疗能力，有效地降低成本，同时病人的治疗周期短，设备利用率高；而且把质子治疗质量提高到一个崭新的水平，有力地促进质子治疗在全球范围内的推广。权利要求1.一种摇篮式放射治本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种摇篮式放射治疗装置，包括真空密封旋转接头（１）、对束斑进行放大缩小的四极透镜（２）、束流管（１２）、偏转磁铁（３）和治疗头（４），其特征在于：还包括摆动架（６）、摇篮（７）以及固定在摇篮底板上的治疗床（９）；所述四极透镜（２）、偏转磁铁（３）、束流管（１２）和治疗头（４）都与摆动架（６）刚性固定在一起，且能够以水平束流轴（５）为旋转轴摆动；摇篮（７）与摆动架（６）以铰链方式连接，其铰接点（ｃ，ｄ）都在同一水平面内，摆动架（６）与摇篮（７）在旋转平面内构成平行四边形机构，以使摆动架（６）无论摆动到任何角度，所有铰接点所在平面和治疗床面始终保持水平位置；从治疗头（４）引出的束线与治疗床（９）垂直于地面的旋转轴始终相交于铰接点所在水平面内一点，保持束流引出口与交点的距离不变。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：魏开煜，陈荣范，陈志兵，童红，马锺仁，张兴治，
申请(专利权)人：深圳奥沃国际科技发展有限公司，
类型：发明
国别省市：44[中国|广东]