一种医用质子束旋转机架的制作方法

本发明属于医疗器械技术领域，涉及一种质子治疗装置，特别涉及一种医用质子束旋转机架。

背景技术：

癌症(恶性肿瘤)已成为世界各国居民因病死亡的主要原因之一，各个国家癌症治疗的新技术不断涌现。传统的癌症治疗中的放射治疗主要采取的是X射线、γ射线和电子束，其物理剂量分布和生物效应都在不同程度上伤害肿瘤附近的正常细胞，而且剂量的有效利用率也低；中子和负π粒子的生物效应虽好，但物理剂量分布不好，对正常组织损害过大,不是理想的治疗方法。

质子是构成原子核的基本微小粒子；重离子是原子量较大原子的原子核，常用的如碳离子。质子或碳离子经由同步加速器加速至约70％的光速，被引出射入人体。在到达肿瘤病灶前，射线能量释放不多，在到达病灶后，射线会瞬间释放大量能量，形成名为“布拉格峰”的能量释放轨迹，整个治疗过程好比是针对肿瘤的“立体定向爆破”，能够对肿瘤病灶进行强有力的照射，同时又避开照射正常组织，实现疗效最大化。质子治疗的优点是使放射线能量峰值对准肿瘤病灶处，在肿瘤处受到最大的照射剂量，肿瘤前的正常细胞通常只受到1/3～1/2的峰值剂量，肿瘤后部的正常细胞基本上不受伤害。从质子内在的物理特性就能断定它比常规放疗方法要优越得多。近几十年来，已有超过10万癌症患者得到质子治疗，其优越性得到广泛的临床验证。

质子治疗装置是国际上新型治愈肿瘤的大型医疗设备，其中的旋转机架(Gantry)具有结构大、精度高的特点。旋转机架的原理是：质子治疗如果只用一个照射方向，皮肤与肿瘤间的正常细胞至少要受到1/3的肿瘤辐射剂量，形成不同程度的伤害，为减少这部分损害增加治疗的焦皮比值，所以一个治疗过程需要从不同方向来照射，将总剂量分成多个辐射方向，这样正常组织受到的剂量就大幅降低。旋转机架的作用就是支撑质子束流从不同的角度照射至病灶的机械结构，因此几乎所有的质子治疗中心都配置了多台旋转机架。旋转机架上要承载磁铁等高能输运设备，重量从100～200吨不等，而旋转精度要求很高，设计这样的机械结构极具挑战性。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种医用质子束旋转机架，能够达到较高的旋转定位精度，噪声小，重量相对较轻且具有足够的强度和刚度。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种医用质子束旋转机架，包括机架本体、支撑机构、驱动机构、磁体、磁体支撑机构、线缆、配重机构、维护桁架、治疗室、治疗头；

所述的机架本体包括前环、中间环、后环，通过销轴定位螺栓固接；所述的支撑机构包括前环支撑和后环支撑；

其中，所述的机架本体前环、后环分别安放在所述的前环支撑和后环支撑上；所述的磁体、磁体支撑机构、线缆、配重机构、维护桁架安装在机架本体上；所述的驱动机构驱动所述机架本体在所述支撑机构上旋转。

所述的前环包括通过销轴定位、螺栓固接的前环上、前环下；所述的中间环包括通过销轴定位、螺栓固接的中间环上、中间环下；中间环通过销轴定位、螺栓固接在前环上；所述的后环通过销轴定位、螺栓固接在中间环上，后环内部焊有磁体支撑架。

所述的前环支撑包含由六个滚轮组成的自调心机构；所述的后环支撑包含由四个滚轮组成的自调心机构。

所述的驱动机构为齿轮传动，采用两个小齿轮同时驱动大齿轮旋转，其中，大齿轮安装在前环上，两个小齿轮及驱动电机安放在前环支撑上。

所述的磁体支撑机构安装在中间环与前环同一水平面上，其包括磁体支撑一和磁体支撑二；磁体支撑一通过螺栓固定在前环上；磁体支撑二通过螺栓固定在中间环上；磁体支撑一与磁体支撑二内部凹槽在同一平面上。

所述的磁体支撑一上固接有磁体调节机构一，磁体支撑二上固接有磁体调节机构二；所述的磁体调节机构一、磁体调节机构二的一侧面均通过螺栓固定在磁体上，相邻一侧面均设有长圆孔，该长圆孔分别通过螺栓固接在磁体支撑一、磁体支撑二上。

所述的配重机构通过定位销轴及螺栓安装在旋转机架的机架本体腹部。

所述的线缆通过线卡安装在磁体支撑机构上；所述的维护桁架安装在磁体支撑机构上；所述的治疗室位于前环前段部分；所述治疗头安装在治疗室上端。

本发明的有益效果：本发明提供的医用质子束旋转机架，在驱动机构启动后，通过该驱动机构齿轮传动即可驱动机架本体旋转，带动治疗头旋转，从而实现从不同角度照射的目的；该医用质子束旋转机架的结构简单，具有足够的强度和精度，而采用齿轮传动，噪音小，并且能够达到高精度的控制。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面接合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明一种医用质子束旋转机架轴侧结构示意图；

图2为本发明前环示意图；

图3为本发明中间环示意图；

图4为本发明驱动机构示意图；

图5为本发明磁体支撑一的结构示意图；

图6为本发明磁体支撑二的结构示意图；

图7为本发明自调心机构的结构示意图；

图8为本发明滚轮的剖视结构示意图；

图9为本发明滚轮的结构示意图。

具体实施方式

下面将接合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

一种医用质子束旋转机架，如图1-6所示，包括机架本体1、支撑机构2、驱动机构3、磁体4、磁体支撑机构5、线缆6、配重机构7、维护桁架8、治疗室9、治疗头10；

具体地，机架本体1包括前环11、中间环12、后环13，上述相邻环之间通过螺栓及销轴固定连接，参见图1；

前环11包括前环上14、前环下15；前环上14与前环下15通过销轴定位，螺栓固接，参见图2；

中间环12包括中间环上16、中间环下17；中间环上16与中间环下17通过销轴定位，螺栓固接；中间环12通过定位销定位，螺栓固接在前环11一端面上，安装完成后需保证磁体支撑机构5安装在同一水平面上，参见图3；

后环13通过定位销定位，螺栓固接在中间环12一端面上，后环13内部焊有磁体支撑架,用于安装输运线磁体；

参见图1，支撑机构2包括前环支撑18和后环支撑19；其中，机架本体的前环11、后环13分别安放在支撑机构的前环支撑18和后环支撑19上；前环支撑18包括由六个滚轮组成的自调心机构，后环支撑19包括由四个滚轮组成的自调心机构；参见图7-9，该自调心机构由滚轮24、滚轮架25、轴26、滚针轴承29、挡圈27、轴固定法兰30和螺栓28安装组成；

驱动机构3驱动机架本体1在支撑机构2上旋转；驱动机构3为齿轮传动，采用两个小齿轮同时驱动大齿轮旋转，其中大齿轮安装在前环11上，两个小齿轮及驱动电机安放在前环支撑18上。

参见图5、图6，磁体支撑机构5包括磁体支撑一20和磁体支撑二22，磁体4位于磁体支撑一20、磁体支撑二22之间；磁体支撑一20通过螺栓固定在前环11上；磁体支撑二22通过螺栓固定在中间环12上，安装完成后需保证内部凹槽在同一平面上；

参见图2、图3，前环上14、前环下15与中间环上16、中间环下17的外环壁上分别设有一组相对的限位安装块，用以夹持限位安装磁体支撑一20、磁体支撑二22以及配重机构7；

磁体支撑一20上固接有磁体调节机构一21，磁体调节机构一21一侧面通过螺栓固定在磁体4上，相邻一侧面设有长圆孔，该长圆孔通过螺栓固接在磁体支撑一20上；磁体支撑二22上固接有磁体调节机构二23，磁体调节机构二23一侧面通过螺栓固定在磁体4上，相邻一侧面设有长圆孔，该长圆孔通过螺栓固接在磁体支撑二22上；上述设计通过调整长圆孔中螺栓的位置，达到调节的目的；如图5-6，磁体调节机构一21、磁体调节机构二23均由呈直角梯形形状的框架构成，该框架中位线两侧设有加强板，框架水平设置在对应磁体支撑上平面上，框架两端面一侧设有夹持板，便于螺栓连接对应的磁体；

参见图1，线缆6、配重机构7、维护桁架8安装在机架本体1上；其中，配重机构7包括配重块以及调整安装配重块的连接组件；线缆6通过线卡安装在磁体支撑机构5上；配重机构7通过定位销轴及螺栓安装在旋转机架的机架本体1腹部，根据旋转机架质心的位置调整配重的大小；维护桁架8安装在磁体支撑机构5上，为旋转机架提供一个维修的平台；治疗室9位于前环11前段部分；治疗头10安装在治疗室9上端。

本发明通过将机架本体前环、后环分别安放在支撑机构的前环支撑和后环支撑上；磁体、磁体支撑机构、线缆、配重机构、维护桁架安装在机架本体上；驱动机构通过齿轮传动驱动机架本体在支撑机构上旋转，带动治疗头旋转，从而实现从不同的角度照射的目的；该医用质子束旋转机架的结构简单，具有足够的强度和精度，而采用齿轮传动，噪音小，并且能够达到高精度的控制。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。