一种基于复合双重旋转机架的加速器非共面放射治疗装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术公开一种基于复合双重旋转机架的加速器非共面放射治疗装置，包括沿xz平面转动的主机架、与主机架转动连接的次机架，次机架沿yz平面转动，主机架承载有两套CBCT子系统，两套CBCT子系统正交布置，次机架承载有加速器辐射头和EPID平板探测器。本实用新型专利技术可实现多线束立体定向放射治疗，结构简洁、等中心精度高、成本较低、运行高效、治疗安全。

An accelerator non coplanar radiotherapy device based on compound double rotating frame

【技术实现步骤摘要】
一种基于复合双重旋转机架的加速器非共面放射治疗装置
本技术涉及一种医疗设备，尤其涉及一种基于复合双重旋转机架的加速器非共面放射治疗装置。
技术介绍
到目前为止，X(γ)射线放射治疗技术有三大主要成就，分别是以非共面照射为基础的多线束聚焦照射技术、由多叶光栅(MultileafCollimator,MLC)实施的调强放射治疗(IntensityModulatedRadiationTherapy,IMRT)以及建立在KV级X射线锥形束CT(ConeBeamCT,CBCT)基础上的图像引导放射治疗(ImageGuidedRadiotherapy,IGRT)。实践证明，非共面多线束方式的照射可以主动避开临近靶区或射线路径上的危险器官、减少人体受照体积并降低其总剂量，因此来提高瘤体的靶区剂量。由于传统加速器的旋转机架只能在一个平面内共面旋转，非共面照射是通过治疗床在水平面上的等中心旋转实现的；由于辐射头的准直器端面距离等中心点的净空间只能做到400mm左右，治疗床旋转以后会导致辐射头与治疗床或患者之间的相互碰撞风险，而且大多数情况下旋转机架的旋转范围较窄，造成许多照射死角，因此传统加速器仍然较难照射诸如肺癌、肝癌和垂体瘤等部位的病灶，还会引发诸如放射性肺炎的严重副作用。另外，附加安装的CBCT进一步限制了治疗床的可旋转范围和设备的技术效率。第三，治疗过程中的床旋转运动增加了靶区移动的风险。采用加速器X辐射源实现真正意义上非共面多线束照射的产品为美国安科瑞(Accuray)公司生产的射波刀(CyberKnife)和日本三菱重工业株式会社生产的Vero。射波刀的加速器辐射头由六自由度机器人承载，标称源轴距(SourcetoAxialDistance,SAD)SAD＝800mm，为非共面多定点方式照射。该产品的不足之处，一是kV级X射线图像为静态X光影像，没有CBCT功能且没有MV级X射线电子影像验证装置(ElectronicPortalImagingDevice,EPID)；二是不能进行旋转拉弧照射；三是采用多关节机器人承载加速器，增加了逆向计划过程中机械臂路径规划的难度，从而增大了放射治疗计划系统(RadiationTherapyTreatmentPlanningSystem，TPS)的开发成本并因此导致产品售价在800万美元左右。Vero采用孔径式结构，O形环型机架在曲臂驱动下作±180°旋转，实现传统加速器机架的360°共面旋转功能，在此基础上，增加了环型机架在水平面上、相对于治疗床x轴的±60°旋转功能，实现非共面照射，SAD＝1000mm；30对精细度5mm的MLC叶片在等中心平面形成150mm×150mm照射野。由于需要环型机架与治疗床之间能够无干涉地形成±60°角度，承载加速器辐射头的环型机架孔径势必较大，致使在某些角度辐射头会产生轻微挠曲，为了补偿这种挠曲，采用可以在环型机架圆环方向以及垂直于环型机架平面的轴线方向均可旋转±2.5°的万向机头机构来瞄准等中心点，因此导致该产品结构复杂，进而造成制造成本较高并最终导致售价较高，另外未提供锥形孔准直器。
技术实现思路
本技术旨在提供一种基于复合双重旋转机架的加速器非共面放射治疗装置，可实现多线束立体定向放射治疗和立体定向放射外科，结构简洁、等中心精度高、成本较低、运行高效、治疗安全。为达到上述目的，本技术是采用以下技术方案实现的：本技术的基于复合双重旋转机架的加速器非共面放射治疗装置，包括沿xz平面转动的主机架、与主机架转动连接的次机架，所述次机架沿yz平面转动，所述主机架承载有两套CBCT子系统，两套CBCT子系统正交布置，次机架承载有加速器辐射头和EPID平板探测器。进一步的，还包括立架，所述主机架为圆环盘状主机架，所述次机架为双环矩形次机架，所述圆环盘状主机架与立架转动连接，所述双环矩形次机架两个圆环和两个拐臂，两个圆环正对并竖直设置，圆环盘状主机架连接两个次机架支撑架，两个圆环分别与两个次机架支撑架转动连接，两个次机架支撑架与圆环盘状主机架固连，两个圆环的转动平面与圆环盘状主机架的转动平面垂直，两个圆环的上端分别连接两个拐臂的下端，两个拐臂的上端之间连接加速器辐射头，所述EPID平板探测器与加速器辐射头正对，EPID平板探测器与双环矩形次机架连接，EPID平板探测器低于圆环的底部。优选的，两套CBCT子系统包括位于两个拐臂和两个圆环之间的第一CBCT球管、第一CBCT平板探测器、第二CBCT球管、第二CBCT平板探测器，所述第一CBCT球管、第一CBCT平板探测器、第二CBCT球管、第二CBCT平板探测器均连接圆环盘状主机架，所述第一CBCT平板探测器与第一CBCT球管正对，所述第二CBCT平板探测器与第二CBCT球管正对；所述第一CBCT平板探测器、第二CBCT平板探测器相对倾斜布置，所述第一CBCT球管、第二CBCT球管位于第一CBCT平板探测器、第二CBCT平板探测器的上方。优选的，所述第一CBCT球管、第二CBCT球管高于圆环的圆心，所述第一CBCT平板探测器、第二CBCT平板探测器低于圆环的圆心。优选的，所述第一CBCT球管、第二CBCT球管分别通过第一球管支臂、第二球管支臂连接圆环盘状主机架，所述第一球管支臂、第二球管支臂为阶梯型。进一步的，所述双环矩形次机架设有可移动配重，所述第一CBCT平板探测器、第二CBCT平板探测器分别通过单关节旋转机械臂连接支臂，所述支臂连接圆环盘状主机架。优选的，所述加速器辐射头的外观为扁平柱状，加速器辐射头外挂锥形孔准直器。优选的，所述EPID平板探测器安装在支撑架的顶端，所述支撑架的两端分别通过L板连接两个圆环的底部，所述可移动配重与支撑架活动连接，支撑架包括矩形框，所述矩形框位于支撑架的底部，矩形框的至少一个侧面敞开，所述可移动配重位于矩形框内。进一步的，还包括加速器控制系统，所述可移动配重受控于加速器控制系统，所述加速器控制系统固化有CBCT子系统、加速器辐射头和EPID平板探测器组合状态的可移动配重的位置。优选的，所述圆环通过圆环型旋转轴承连接次机架支撑架。具体的，上述方案中，加速器辐射头的承载机架不是传统加速器的单轴共面旋转机架，而是一种由主、次机架复合构成的复合双轴旋转机架，实现共面和非共面的复合双重旋转；所述复合双轴旋转机架的一重旋转为圆环盘状主机架绕y轴在xz平面内作±180°旋转，实现360°共面旋转；所述复合二重旋转为双环矩形次机架绕x轴在yz平面内作±45°旋转，实现非共面多线束照射；次机架旋转平面与主机架旋转平面相互垂直，次机架旋转轴x轴与主机架旋转轴y轴均位于等中心水平面且相互正交，交点即为等中心点(按照加速器设备惯例，等中心点即为三维坐标原点)。所述复合双重旋转机架由双环矩形次机架经由次机架支撑架、次机架支撑架与圆环盘状主机架复合连接构成；圆环盘状主机架自身的质心位于y轴上，圆环盘状主机架与立架作圆环型旋转连接，旋转轴为y轴，两套正交CBCT对称安装在yz平面两侧的圆环盘状主机架上，两块次机架支撑架对称平行地安装在CBCT系统的外侧关于xy平面和yz平面对称，在复合连接次机架之前，圆环盘状主机架的质心位于yz平面上，在圆环盘状主机架旋转时，通过适本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于复合双重旋转机架的加速器非共面放射治疗装置，其特征在于：包括沿xz平面转动的主机架、与主机架转动连接的次机架，所述次机架沿yz平面转动，所述主机架承载有两套CBCT子系统，两套CBCT子系统正交布置，次机架承载有加速器辐射头和EPID平板探测器。

【技术特征摘要】
1.一种基于复合双重旋转机架的加速器非共面放射治疗装置，其特征在于：包括沿xz平面转动的主机架、与主机架转动连接的次机架，所述次机架沿yz平面转动，所述主机架承载有两套CBCT子系统，两套CBCT子系统正交布置，次机架承载有加速器辐射头和EPID平板探测器。2.根据权利要求1所述的基于复合双重旋转机架的加速器非共面放射治疗装置，其特征在于：还包括立架，所述主机架为圆环盘状主机架，所述次机架为双环矩形次机架，所述圆环盘状主机架与立架转动连接，所述双环矩形次机架两个圆环和两个拐臂，两个圆环正对并竖直设置，圆环盘状主机架连接两个次机架支撑架，两个圆环分别与两个次机架支撑架转动连接，两个次机架支撑架与圆环盘状主机架固连，两个圆环的转动平面与圆环盘状主机架的转动平面垂直，两个圆环的上端分别连接两个拐臂的下端，两个拐臂的上端之间连接加速器辐射头，所述EPID平板探测器与加速器辐射头正对，EPID平板探测器与双环矩形次机架连接，EPID平板探测器低于圆环的底部。3.根据权利要求2所述的基于复合双重旋转机架的加速器非共面放射治疗装置，其特征在于：两套CBCT子系统包括位于两个拐臂和两个圆环之间的第一CBCT球管、第一CBCT平板探测器、第二CBCT球管、第二CBCT平板探测器，所述第一CBCT球管、第一CBCT平板探测器、第二CBCT球管、第二CBCT平板探测器均连接圆环盘状主机架，所述第一CBCT平板探测器与第一CBCT球管正对，所述第二CBCT平板探测器与第二CBCT球管正对；所述第一CBCT平板探测器、第二CBCT平板探测器相对倾斜布置，所述第一CBCT球管、第二CBCT球管位于第一CBCT平板探测器、第二CBCT平板探测器的上方。4.根据权利要求3...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐志全，李志平，张伟，侯氢，徐庆丰，李涛，钟仁明，黄绍进，文艳秋，
申请(专利权)人：四川大学华西医院，
类型：新型
国别省市：四川,51