准直器更换装置及其使用方法与流程

本发明涉及放射治疗领域，尤其涉及一种准直器更换装置及其使用方法。

背景技术：

在放疗领域，医学界一直追求的目标之一是最大限度地减少对正常组织的伤害，尽可能的加大病灶靶区的剂量。目前粒子照射系统所用的准直器往往为多叶准直器，使用多叶准直器进行适形不需要更换准直器，也可获得一些效果，但使用多叶准直器仍存在一些缺陷：多叶准直器每页都需要最少一个驱动装置，和位置检测装置，结构复杂，成本昂贵；控制要求精度高；需要多页进行配合形成边界为台阶形的平面肿瘤投影近似形状，边界不够顺滑，适形野边缘呈锯齿状，增加了漏射。

基于上述情况，我们有必要设计一种能够解决上述问题的准直器更换装置和方法。

技术实现要素：

本发明的一个目的在于，提供一种准直器更换装置，结构简单，使用方便，准直器成本低，准直器上的开口即适形野的边缘是曲线，更加光滑，更接近肿瘤的形状，减少了漏射，治疗效果好。

本发明的另一目的在于，提供一种使用准直器更换装置的方法，操作简单，可实现准直器的自动更换，自动化程度高，使用方便。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一方面，提供一种准直器更换装置，包括粒子束发射装置，还包括准直器库、驱动轴、转动驱动装置及移动驱动装置，所述准直器库与所述驱动轴固定连接，所述转动驱动装置驱动所述驱动轴绕自身中心轴线转动，所述移动驱动装置驱动所述驱动轴沿自身中心轴线方向移动，所述准直器库上设置有多个准直器安装部，患者准直器可拆卸地安装在所述准直器安装部上，所述准直器安装部到所述驱动轴中心轴线的距离相等，所述患者准直器与所述粒子束发射装置的出口端相配合。

具体的，所述患者准直器的开口是在标准准直器的基础上快速加工出的，所述标准准直器的形状尺寸型号均一致，且所述标准准直器也可安装到所述准直器库上；所述粒子束发射装置包括加速器、电流检测器、辐射检测器、屏蔽层、控制器，所述粒子束发射装置的出口端即位于所述屏蔽层出口处，所述转动驱动装置及所述移动驱动装置均与所述控制器电信号相连接，所述控制器控制所述转动驱动装置及所述移动驱动装置动作，所述控制器还控制所述粒子束发射装置的粒子发射状态。

作为一种优选的技术方案，所述准直器库端面呈圆形，所述准直器库与所述驱动轴位于同一中心轴线上，多个所述准直器安装部绕所述中心轴线均匀分布。

具体的，所述驱动轴旋转即可带动所述准直器库旋转，可实现所述患者准直器的切换。

优选的，所述准直器安装部为开设在所述准直器库上的安装槽，所述患者准直器可拆卸地在所述安装槽内。

优选的，所述准直器安装部的数目为2个或3个或4个或5个或6个或7个或8个或9个或10个，所述患者准直器的数目不超过所述准直器安装部的数目，所述患者准直器的实际数目根据患者治疗计划确定。

具体的，将针对一个患者的一套所述患者准直器按预计的使用顺序依次安装在所述安装槽内，可节约使用时更换所述患者准直器所用的时间；所述患者准直器采用可拆卸式安装，治疗完成后将此套患者准直器全部拆下即可更换针对另一患者的一套患者准直器，使用方便，或者，所述准直器库可拆卸地安装在所述驱动轴上，治疗完后将所述准直器库直接拆下，将另一安装有针对另一患者的一套患者准直器的准直器库更换安装到所述驱动轴上，可使用机械臂拆装所述准直器库。

由于完成一次治疗后，所述准直器库短时间内带有辐射性，若医务人员此时靠近所述准直器库更换患者准直器，会对医务人员的身体健康造成危害，所以当两个患者治疗间隔时间较长时，可采用直接到准直器库上更换另一套患者准直器，当两个患者治疗间隔时间较短时，可使用机械臂将使用完的准直器库直接拆下放置到屏蔽位置处，再将另一安装有针对另一患者的一套患者准直器的准直器库更换安装到所述驱动轴上，不仅提高了更换效率，而且保证了医务人员的身体健康。

作为一种优选的技术方案，所述患者准直器上开设有定位孔，所述粒子束发射装置的出口端设置有与所述定位孔相配合的定位销。

具体的，所述患者准直器安装到所述粒子束发射装置的出口端处时，所述定位销会插入到所述定位孔内，安装定位更加方便、精确，安装牢固可靠。

作为一种优选的技术方案，每一所述患者准直器上均设置有信息标贴，所述信息标贴内记录有对应的所述患者准直器开口形状尺寸、对应的治疗床的摆放位置及角度的信息，所述粒子束发射装置的出口端设置有标贴信息读取器。

具体的，所述标贴信息读取器与所述粒子束发射装置的控制器电信号连接，所述标贴信息读取器可将读取的信号发送至所述控制器；通过所述标贴信息读取器读取识别旋转中的所述信息标贴，可快速匹配所需要的患者准直器。

作为一种优选的技术方案，所述信息标贴为条形码标贴、二维码标贴或rfid标签中的一种。

具体的，当所述信息标贴为条形码标贴时，所述标贴信息读取器为条形码扫描器，当所述信息标贴为二维码标贴时，所述标贴信息读取器为二维码扫描器，当所述信息标贴为rfid标签时，所述标贴信息读取器为rfid读取器。

另一方面，提供一种使用准直器更换装置的方法，包括以下步骤：

a、根据治疗计划系统指定的肿瘤照野形状尺寸及其照射方向，在标准准直器的基础上快速加工出患者准直器的开口；

b、将加工好的所述患者准直器安装在所述准直器库上的所述准直器安装部中；

c、根据治疗床的摆放位置及角度，所述转动驱动装置驱动所述准直器库旋转，直至所需的患者准直器正对所述粒子束发射装置的开口，转动驱动装置停止动作，所述移动驱动装置驱动所述准直器库朝向靠近所述粒子束发射装置的方向移动，直至所述患者准直器安装到所述粒子束发射装置的开口中，所述粒子束发射装置进行一次粒子束发射治疗；

d、改变治疗床的摆放位置及角度，所述移动驱动装置驱动所述准直器库朝向远离所述粒子束发射装置的方向移动，直至所述患者准直器从所述粒子束发射装置的开口中脱离，重复所述步骤c中的动作，再进行一次粒子束发射治疗；

e、根据治疗计划，重复所述步骤d，直至整个粒子束发射治疗完成，所述移动驱动装置驱动所述准直器库朝向远离所述粒子束发射装置的方向移动，直至所述患者准直器从所述粒子束发射装置的开口中脱离，等待装置下一次被使用。

优选地，所述步骤b中将多个所述患者准直器按照预计的使用顺序依次安装在所述准直器库上，可节约使用时更换所述患者准直器所用的时间。

作为一种优选的技术方案，所述步骤b中，在将加工好的所述患者准直器安装到所述准直器库上之前，还包括步骤：将所述信息标贴安装在所述患者准直器设定位置处，所述信息标贴上记录有所述患者准直器开口形状尺寸、对应的治疗床的摆放位置及角度的信息。

作为一种优选的技术方案，所述步骤c中，所述转动驱动装置驱动所述准直器库旋转时，所述粒子束发射装置上的标贴信息读取器扫描读取所述信息标贴上记录的信息，当读取到某一信息标贴上记录的信息与此时所述治疗床的实际摆放位置及角度一致时，转动驱动装置停止动作。

本发明的有益效果为：

提供一种准直器更换装置，结构简单，使用方便，根据治疗计划系统指定的肿瘤照野形状尺寸及其照射方向，在标准准直器的基础上快速加工出一套具有适形野开口的患者准直器，无需使用多叶准直器，成本低，准直器上的开口边缘是曲线，更加光滑，更接近肿瘤的形状，减少了漏射，治疗效果好。本发明同时提供一种使用准直器更换装置的方法，采用可旋转的准直器库，操作简单，可实现准直器的自动更换，自动化程度高，使用方便。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为图1中c处局部放大示意图；

图3为本发明中准直器库的结构示意图；

图4为标准准直器的结构示意图；

图5为图4中沿a-a方向的剖视示意图；

图6为本发明中患者准直器的结构示意图；

图7为图6中沿b-b方向的剖视示意图；

图8为本发明使用方法的流程图；

图9为本发明中各装置与控制器的连接示意图。

其中，粒子束发射装置1，定位销11，加速器12，电流检测器13，辐射检测器14，屏蔽层15，准直器库2，准直器安装部21，驱动轴3，转动驱动装置4，移动驱动装置5，患者准直器6，定位孔61，信息标贴62，开口63，治疗床7，标贴信息读取器8，标准准直器9。

具体实施方式

为使对本发明的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解和认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明，说明如下：

如图1所示，一种准直器更换装置，包括粒子束发射装置1，作为本发明的改进，还包括准直器库2、驱动轴3、转动驱动装置4及移动驱动装置5，准直器库2与驱动轴3固定连接，准直器库2与驱动轴3随动，转动驱动装置4驱动驱动轴3绕自身中心轴线转动，移动驱动装置5驱动所述驱动轴3沿自身中心轴线方向移动，准直器库2上设置有多个准直器安装部21，患者准直器6可拆卸地安装在准直器安装部21上，准直器安装部21到驱动轴3中心轴线的距离相等，患者准直器6与粒子束发射装置1的出口端相配合。

如图4～7所示，患者准直器6的开口63是在标准准直器9的基础上根据治疗计划快速加工出的，标准准直器9的形状尺寸型号均一致，且标准准直器9也可安装到准直器库2上；粒子束发射装置1包括加速器12、电流检测器13、辐射检测器14、屏蔽层15、控制器，粒子束发射装置1的出口端即位于屏蔽层15出口处，转动驱动装置4、移动驱动装置5、治疗床7、标贴信息读取器8均与控制器电信号相连接，控制器控制转动驱动装置4及移动驱动装置5动作，控制器控制粒子束发射装置1的粒子发射状态，控制器可判断治疗床7的摆放位置及角度，控制器可接收标贴信息读取器8读取识别的信号并控制转动驱动装置4及移动驱动装置5动作。装置处于初始位置时，患者准直器6未安装到粒子束发射装置1的出口端上，即患者准直器6与粒子束发射装置1处于脱离状态，准直器库可旋转。粒子束发射装置1可为产生x射线、中子束、质子束、电子束或其他粒子束等的放射治疗设备，转动驱动装置为步进电机或减速机，移动驱动装置为液压缸或步进电机。

作为本发明进一步的改进，如图3所示，准直器库2端面呈圆形，准直器库2与驱动轴3位于同一中心轴线上，多个准直器安装部21绕所述中心轴线均匀分布。驱动轴3旋转即可带动准直器库2旋转，可实现患者准直器6的更换。准直器安装部21为开设在准直器库上的安装槽，患者准直器6可拆卸地在安装槽内。准直器安装部21的数目为2个或3个或4个或5个或6个或7个或8个或9个或10个，患者准直器6的数目不超过准直器安装部21的数目，患者准直器6的实际数目根据患者治疗计划确定。

将针对一个患者的一套患者准直器6按预计的使用顺序依次安装在安装槽内，可节约使用时更换患者准直器6所用的时间；患者准直器6采用可拆卸式安装，治疗完成后将此套患者准直器全部拆下即可更换针对另一患者的一套患者准直器，使用方便，或者，准直器库2可拆卸地安装在驱动轴3上，治疗完后将准直器库2直接拆下，将另一安装有针对另一患者的一套患者准直器的准直器库2更换安装到驱动轴3上，可使用机械臂拆装准直器库2。

如图2所示，患者准直器6上开设有定位孔61，粒子束发射装置1的出口端设置有与定位孔61相配合的定位销11。患者准直器6安装到粒子束发射装置1的出口端处时，定位销11会插入到定位孔61内，安装定位更加方便、精确，安装牢固可靠。

如图2～3所示，每一患者准直器6上均设置有信息标贴62，信息标贴62内记录有对应的患者准直器6开口63形状尺寸、对应的治疗床7的摆放位置及角度的信息，粒子束发射装置1的出口端设置有标贴信息读取器8。治疗床7及标贴信息读取器8均与粒子束发射装置1的控制器电信号连接，控制器可判断治疗床7的摆放位置及角度，控制器可接收标贴信息读取器8读取识别的信号并控制转动驱动装置4及移动驱动装置5动作；通过标贴信息读取器8读取识别旋转中的信息标贴62，可快速匹配所需要的患者准直器6。

信息标贴62为条形码标贴、二维码标贴或rfid标签中的一种。当信息标贴62为条形码标贴时，标贴信息读取器8为条形码扫描器，当信息标贴62为二维码标贴时，标贴信息读取器8为二维码扫描器，当信息标贴62为rfid标签时，标贴信息读取器8为rfid读取器。

使用准直器更换装置的方法，包括以下步骤：

a、根据治疗计划系统指定的肿瘤照野形状尺寸及其照射方向，在标准准直器9的基础上快速加工出患者准直器6的开口63，该开口63即为治疗所需的适形野；

b、将信息标贴62安装在患者准直器6上的设定位置处，信息标贴62上记录有患者准直器6开口63形状尺寸、对应的治疗床7的摆放位置及角度的信息；将患者准直器6按照预计的使用顺序依次安装在准直器库2上的准直器安装部21中；

c、根据治疗床7的摆放位置及角度，转动驱动装置4驱动准直器库2旋转，粒子束发射装置1上的标贴信息读取器8扫描读取信息标贴62上记录的信息，当读取到某一信息标贴62上记录的信息与此时治疗床的实际摆放位置及角度一致时，转动驱动装置4停止动作，移动驱动装置5驱动准直器库2朝向靠近粒子束发射装置1的方向移动，直至患者准直器6安装到粒子束发射装置1的开口中，粒子束发射装置1进行一次粒子束发射治疗；

d、改变治疗床7的摆放位置及角度，移动驱动装置5驱动准直器库2朝向远离粒子束发射装置1的方向移动，直至患者准直器6从粒子束发射装置1的开口中脱离，重复步骤c中的动作，再进行一次粒子束发射治疗；

e、根据治疗计划，重复所述步骤d，直至整个粒子束发射治疗完成，移动驱动装置5驱动准直器库2朝向远离粒子束发射装置1的方向移动，直至患者准直器6从粒子束发射装置1的开口中脱离，等待装置下一次被使用。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神与范围。