辐射屏蔽装置及放射治疗系统的制作方法

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辐射屏蔽装置及放射治疗系统的制作方法

本实用新型涉及放射治疗领域,尤其涉及一种对放射治疗装置中的辐射进行屏蔽的装置。



背景技术:

随着直线加速器的发展,治疗精度的增加,直线加速器在治疗癌症领域起着越来越重要的作用。直线加速器利用射线破坏癌细胞,并尽可能减少病人在治疗过程中受到的非治疗射线的伤害。因而,在直线加速器的设计中,屏蔽设计无疑是保护病人的一个最重要的部件,比较好的屏蔽设计可以很大程度上降低射线对病人的伤害。并且,直线加速器中有很多电子元件,如FPGA板,其是控制部件运动的核心部件,在射线的直接照射下很容易损坏,实验显示,直接照射10000MU就会损坏。例如,现有某厂商的加速器产品的治疗头中MLC板子2~3年需要更换一次。板子损坏一方面需要厂家更换,增加了机器维护成本,另一方面,增加了病人的治疗风险。

在现有的直线加速器的屏蔽设计中,需要屏蔽的部件主要包括两个部分:一、加速管周围,二、治疗头。加速管用于从电子枪注入的电子在微波电场作用下加速到高能,为了实现加速管的功能在其周围存在较多电子元件,这些电子元件被集成于电路板上。治疗头内也具有多个关键部件,例如初级准直器、均整器、电离室、钨门及多叶光栅,这些关键部件用于对射束进行能量分布调节、适形调节、剂量监测等,其运动受控于电子元件。不管加速管还是治疗头内的电子元件都容易受到电子、光子等辐射的影响,导致其使用寿命较短。一般采用一定厚度的铅、钨等高密度材料直接对非治疗用射线进行衰减。

传统设计中,采用高密度材料对电子元件进行屏蔽,并且只考虑对光子的屏蔽,但是光子屏蔽在达到一定量级后很难通过增加厚度提高屏蔽效果,因而最终只能更换电子元件。



技术实现要素:

本实用新型提供了一种辐射屏蔽装置,包括:至少两个辐射屏蔽层:第一辐射屏蔽层为光子屏蔽层,用于对电子元件进行光子屏蔽,第二辐射屏蔽层为电子屏蔽层,用于对电子元件进行电子屏蔽,所述第一辐射屏蔽层设置在所述第二辐射屏蔽层远离所述电子元件的一侧。

可选的,所述辐射屏蔽装置还包括第三辐射屏蔽层,所述第三辐射屏蔽层为电子屏蔽层,设置在所述第一辐射屏蔽层远离所述第二辐射屏蔽层的一侧,用于对所述电子元件进行电子屏蔽。

可选的,所述辐射屏蔽装置还包括电磁屏蔽层,用于对所述电子元件进行电磁屏蔽。

可选的,所述辐射屏蔽装置包括用于容纳所述电子元件的收容空间及通往所述收容空间的入口。

可选的,所述辐射屏蔽装置还包括遮挡所述入口的盖板。

可选的,所述辐射屏蔽装置还包括连接所述收容空间与外部空间的通道。

可选的,所述辐射屏蔽装置为板状结构。

本实用新型还提供了一种放射治疗系统,包括主体支架;治疗臂和治疗头,所述治疗臂的一端固定于所述主体支架的一侧,另一端向外延伸,所述治疗头固定于所述治疗臂的另一端;辐射屏蔽装置,用于对电子元件进行辐射屏蔽。

可选的,所述辐射屏蔽装置设置于所述治疗臂和/或所述治疗头内。

本实用新型还提供了一种放射治疗系统,包括主体支架;治疗臂和治疗头,所述治疗臂的一端固定于所述主体支架的一侧,另一端向外延伸,所述治疗头固定于所述治疗臂的另一端;辐射屏蔽装置,用于对电子元件进行辐射屏蔽,所述辐射屏蔽装置为多层结构。

相对于现有技术,本实用新型的辐射屏蔽装置包括光子屏蔽层和电子屏蔽层,从而可以屏蔽大部分辐射,有效提高电子元件的使用寿命且提高放射治疗的安全性;

进一步地,本实用新型的辐射屏蔽装置包括至少两个电子屏蔽层,其中一个电子屏蔽层设置在靠近射束的位置,从而减少散射到加速器内层的粒子,减少对治疗束和其它器件的影响;

进一步地,本实用新型的辐射屏蔽装置包括电磁屏蔽层,可以进行电磁屏蔽,减少电磁辐射对电子元件的影响。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其它附图。

图1是本实用新型一实施例提供的放射治疗系统的结构示意图;

图2是本实用新型一实施例提供的辐射屏蔽装置的结构示意图;

图3的实施例提供了辐射屏蔽装置沿Ⅰ-Ⅰ方向的剖视图;

图4的实施例提供了另一辐射屏蔽装置沿Ⅰ-Ⅰ方向的剖视图;

图5的实施例提供了另一辐射屏蔽装置沿Ⅰ-Ⅰ方向的剖视图;

图6的实施例提供了另一辐射屏蔽装置沿Ⅰ-Ⅰ方向的剖视图;

图7是本实用新型另一实施例提供的辐射屏蔽装置的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图,对本实用新型实施例中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实用新型一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型提供的辐射屏蔽装置至少包括光子屏蔽层和电子屏蔽层,可以有效屏蔽大部分辐射,适用于很多环境,例如太空环境、医疗设备,尤其适用于放射治疗设备。为了更好地对技术方案进行说明,在此以放射治疗设备为例对本实用新型的技术方案进行清楚、完整的描述,但并不以此限定本实用新型的保护范围。

图1是本实用新型一实施例提供的放射治疗系统的结构示意图。参考图1所示,放射治疗系统包括直线加速器10、病床20。所述直线加速器10用于产生高能级(例如兆伏级)的射束(电子束或X射线)从而对靶区(包含肿瘤)进行治疗,其包括主体机架11、治疗臂12及治疗头13,所述主体机架11能够绕旋转轴A(如图1所示)旋转,从而实现不同角度的治疗,所述治疗臂12的一端固定于主体机架的一侧,另一端向外延伸,内部具有用于将电子加速到高能的加速管,所述治疗头13固定于治疗臂12的另一端,用于对射束进行能量分布调节、适形调节、剂量监测等。所述直线加速器10还可以包括电子射野影像装置14(Electronic Portal Imaging Device,简称EPID),用于接收射束进行成像,例如在放射治疗过程中,利用EPID实时接收射束进行成像,从而可以实时验证摆位。所述直线加速器10不受本实施例公开的限制,其还可以产生千伏级的射束用于对靶区进行成像。

所述病床20用于承载患者,并将靶区移动至直线加速器10的等中心点O(如图1所示),所述治疗头13向患者发出射束(例如锥形束,射束中心轴B如图1所示),从而对患者进行治疗。

所述放射治疗系统还包括辐射屏蔽装置,可以设置于直线加速器10内部或外部需要屏蔽的位置,用于对放射治疗系统内的电子元件进行辐射屏蔽,尤其是对加速管和/或治疗头内的电子元件进行辐射屏蔽。所述辐射屏蔽装置可以通过现有方式固定于加速管和/或治疗头内的电子元件周围,主要用于对非治疗用的电子和光子进行屏蔽,尽量减少对电子元件的影响,延长电子元件的使用寿命。本实施例中的辐射屏蔽装置为多层结构,其中,至少一层结构用于屏蔽电子,至少一层结构用于屏蔽光子。在本实用新型中,对辐射屏蔽装置的形状不进行限定,只要其可以有效屏蔽辐射即可。

图2是本实用新型一实施例提供的辐射屏蔽装置的结构示意图。参考图2所示,辐射屏蔽装置200为三维立体结构,所述辐射屏蔽装置200包括用于容纳电子元件的收容空间201及通往所述收容空间201的入口202,待屏蔽的电子元件可以经入口202被放置于所述收容空间201内。

由于电子元件需要控制加速管或治疗头内部件的运动,因此电子元件需要与运动部件进行连接,也就是说,本实施例中的辐射屏蔽装置200还包括连接收容空间201与辐射屏蔽装置200的外部空间的通道,供电子元件与运动部件进行连接,该通道可以为入口202,也可以设置在辐射屏蔽装置200不需要进行辐射屏蔽的一侧。

在本实施例中,辐射屏蔽装置200还可以包括用于遮挡入口202的活动盖板203,其结构可以和辐射屏蔽装置200其它部分的多层结构相同,并且可以打开,可以关闭,从而避免辐射从入口202处照射电子元件,从而延长电子元件的使用寿命。当然,如果入口202一侧辐射较弱,活动盖板203的结构也可以与其它部分的结构不同,可以按照具体需求进行设置;如果在入口202一侧无辐射,盖板203也可以省略。活动盖板203的连接方式可以为任一种可活动的连接方式,不限于图2中的转动式连接。

本实施例中的辐射屏蔽装置包括多层结构。图3的实施例提供了辐射屏蔽装置沿Ⅰ-Ⅰ方向的剖视图。

参考图3所示,所述辐射屏蔽装置300包括两个辐射屏蔽层,由外而内依次是光子屏蔽层301和电子屏蔽层302,电子屏蔽层302内部形成收容空间303,用于收容待屏蔽的电子元件。

其中,光子屏蔽层301由高密度材料组成,例如钨、铅、金,用于对非治疗束的光子部分进行衰减;在光子屏蔽层301中,光子和高密度材料相互作用会产生电子,因此,在光子屏蔽层301内侧设置电子屏蔽层302,用于吸收低能光子和光子在光子屏蔽层301中所产生的电子,且电子屏蔽层302由低密度材料组成,例如铝、铜、铁、石墨,因此,电子屏蔽层302在进行有效屏蔽的同时几乎不会产生光子,因此,本实施例提供的辐射屏蔽装置300可以对电子和光子进行有效屏蔽。

在本实施例中,光子屏蔽层301和电子屏蔽层302的厚度按需要进行设置,例如光子屏蔽层301的厚度要求将光子衰减到预期的程度,电子屏蔽层302的厚度要求将光子屏蔽层301中产生的电子衰减到预期的程度。一般而言,辐射屏蔽层的厚度和射线能量、屏蔽层的材料以及屏蔽要求有关。射线能量越高,则屏蔽层的厚度越厚;屏蔽材料的原子序数越高,密度越大,则屏蔽层的厚度越小;屏蔽要求越高,则屏蔽层的厚度越厚。

由于经过屏蔽后的高能光子很难通过继续增加光子屏蔽层301的厚度提高屏蔽效果,并且其在电子元件中的沉积比例远远小于电子,此时能量主要以电子形式沉积在电子元件中,因此,在本实施例中的辐射屏蔽装置同时包括光子屏蔽层301和电子屏蔽层302,且光子屏蔽层301置于电子屏蔽层302的外层,光子屏蔽层301的厚度可以将光子衰减到预期程度,然后电子屏蔽层302继续对低能光子和电子进行衰减,这样的设置能有效改善电子元件的屏蔽效果并且缩小辐射屏蔽装置的体积,相比现有技术中单纯增加高密度材料的厚度更有效率。本实施例中的辐射屏蔽装置在提高电子元件使用寿命的同时,增加了放射治疗的安全性。

不管加速管还是治疗头的功能实现都依赖于电子元件,如果电子元件所处的环境还存在电磁干扰,而电子元件容易受到电磁干扰的影响,因此为了减少电磁干扰,在一实施例中,辐射屏蔽装置还包括电磁屏蔽层。

图4的实施例提供了另一辐射屏蔽装置沿Ⅰ-Ⅰ方向的剖视图。参考图4所示,所述辐射屏蔽装置400包括三个辐射屏蔽层,由外而内依次是电磁屏蔽层401、光子屏蔽层402和电子屏蔽层403,电子屏蔽层403内部形成收容空间404,用于收容待屏蔽的电子元件。

本实施例与图3中的实施例大致相同,区别在于,本实施例中的辐射屏蔽装置400还包括电磁屏蔽层401,其主要由电磁屏蔽材料组成,例如钋镆合金,用于电磁屏蔽,厚度适于将电磁干扰衰减到预期的程度为宜。

电磁屏蔽层401的位置不限于图4中的实施例,其可以设置在最外层,也可以设置在最内侧,或者设置在光子屏蔽层402与电子屏蔽层403之间,在本实用新型中不做限定。

本实施例中的技术细节可参考图3的实施例。

如果射线中电子含量较多,当直接用光子屏蔽层进行屏蔽时,则会产生较多光子。为了解决该问题,图5的实施例提供了另一辐射屏蔽装置沿Ⅰ-Ⅰ方向的剖视图。

参考图5所示,所述辐射屏蔽装置500包括三个辐射屏蔽层,由外而内依次是电子屏蔽层501、光子屏蔽层502和电子屏蔽层503,电子屏蔽层503内部形成收容空间504,用于收容待屏蔽的电子元件。

其中,电子屏蔽层501由低密度材料组成,例如铝、铜、铁、石墨,用于对非治疗束的电子部分进行衰减;光子屏蔽层502由高密度材料组成,例如钨、铅、金,用于对非治疗束的光子部分进行衰减;电子屏蔽层503由低密度材料组成,例如铝、铜、铁、石墨,用于吸收低能光子和光子在光子屏蔽层502中所产生的电子。电子屏蔽层501的材料与电子屏蔽层503的材料可以相同,也可以不相同。

本实施例中的辐射屏蔽装置的各层厚度按需要进行设置,例如电子屏蔽层501的厚度与射线种类(例如光子或电子)、射线能谱、入射角度和电子屏蔽层的材料等有关,要求将电子衰减到预期的程度;光子屏蔽层502的厚度适于将光子衰减到预期的程度;电子屏蔽层503的厚度适于将低能光子以及光子屏蔽层502产生的电子衰减到预期的程度。

在本实施例中,在光子屏蔽层502的外部设置电子屏蔽层501,一方面,可以对非治疗束中的电子部分进行衰减,避免电子与光子屏蔽层502的材料相互作用产生大量光子;另一方面,由于光子在低密度材料(例如铝、铜、铁、石墨)中的散射截面要远小于高密度材料(例如钨、铅、金),因此相比较现有技术直接采用高密度物质的做法,本实施例可以很大程度上减少散射到加速器内层的粒子,减少对治疗束和其它器件的影响。

本实施例中的其它技术细节可参考上述任一实施例。

当然,如果在电子元件的一侧不需要保护,则该侧无需设置电子屏蔽层501。图6的实施例提供了另一辐射屏蔽装置沿Ⅰ-Ⅰ方向的剖视图。如图6所示,辐射屏蔽装置600包括三个辐射屏蔽层,由外而内依次是电子屏蔽层601、光子屏蔽层602和电子屏蔽层603,电子屏蔽层603内部形成收容空间604,用于收容待屏蔽的电子元件,其中,在辐射屏蔽装置的一侧没有设置电子屏蔽层601。

如果电子元件所处的环境存在电磁干扰,则辐射屏蔽装置600还可以包括电磁屏蔽层605,在本实施例中,电磁屏蔽层605设置在最外层,在其它实施例中,电磁屏蔽层605也可以设置在最内层,或者设置在光子屏蔽层602与电子屏蔽层601或603之间,在本实用新型中不做限定。本实施的技术细节可参考上述任一实施例。

本实用新型的辐射屏蔽装置的形状不受上述实施例的限制,例如,图7是本实用新型另一实施例提供的辐射屏蔽装置的结构示意图。

参考图7所示,辐射屏蔽装置700为板状结构,在本实施例中以平板结构为例,但不限于此,其也可以为曲面板状结构。所述辐射屏蔽装置700包括电磁屏蔽层701、电子屏蔽层702、光子屏蔽层703以及电子屏蔽层704。其中,电磁屏蔽层701的位置不限图中所示,也可以省略;电子屏蔽层702也可以根据非治疗束中的电子含量进行选择,如果非治疗束中电子含量较高,例如电子含量超过20%,则设置电子屏蔽层702,若电子含量较少,例如电子含量不超过20%,则省略电子屏蔽层702;电子屏蔽层也可以根据是否需要减少光子散射进行选择,如果需要,则设置电子屏蔽层702,若不需要,则省略电子屏蔽层702。

本实施例中的辐射屏蔽装置700设置在射束和待屏蔽的电子元件之间,且待屏蔽的电子元件位于电子屏蔽层704一侧。当直线加速器出束时,辐射屏蔽装置700位于非治疗束的路径上,可以对非治疗束进行有效的屏蔽,使得电子元件免受光子、电子以及电磁的干扰,延长电子元件的使用寿命。

本实施例中的具体技术细节可参考上述任一实施例。

本实施例提供的辐射屏蔽装置同时包括光子屏蔽层和电子屏蔽层,使得辐射屏蔽装置在保持较小厚度的情况下具有较好的辐射屏蔽效果;

进一步地,辐射屏蔽装置包括至少两个电子屏蔽层,其中一个电子屏蔽层设置在靠近射束的位置,从而减少散射到加速器内层的粒子,减少对治疗束和其它器件的影响;

进一步地,辐射屏蔽装置包括电磁屏蔽层,可以进行电磁屏蔽,减少电磁辐射对电子元件的影响。

以上所揭露的仅为本实用新型的几种较佳实施例而已,当然不能以此来限定本实用新型之权利范围,因此依本实用新型权利要求所作的等同变化,仍属本实用新型所涵盖的范围。

再多了解一些
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