四维单源γ刀用的适形准直器系统的制作方法

本实用新型属于放射治疗领域，具体涉及四维单源γ刀用的适形准直器系统。

背景技术：

现有γ射线外照射治疗设备，如钴-60治疗机、头部γ刀、螺旋γ刀等等，它们都有一座庞大而笨重的机体，非治疗状态时放射源存放在铅罐里，治疗时用输送源的杆推出放射源。它们都是等源—焦距照射、焦点外无差别照射、照射区局限、γ射线治疗束入射方向固定、各区各向各点入射剂量率和入射剂量无差别，因而有很大放疗副作用和放疗并发症，而其适用范围也很局限。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种四维单源γ刀用的适形准直器系统，该准直器系统使得四维单源γ刀的照射野在设施非等中心适形调强即时焦点跟踪聚焦放射治疗过程中达到即时适形照射的目的，为四维单源γ刀提供一种⁶⁰Co密封源γ射线治疗束在任意时刻任意方向任意源焦距时的即时适形准直器系统，准直束小照射野、即时适形调节照射野适应γ射线治疗束入射方向的靶投影形状和大小，半影控制优于国家或国际标准2倍以上。

为了达到上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种四维单源γ刀用的适形准直器系统，该准直器系统包括初级准直器、源闸次级准直器和光栅准直器，所述初级准直器的底部开设有安装槽Ⅰ，源闸次级准直器的顶部安装在安装槽Ⅰ内，源闸次级准直器的底部开设有安装槽Ⅱ，光栅准直器的顶部安装在安装槽Ⅱ内。

进一步的，所述初级准直器包括源罐屏蔽外壳，源罐屏蔽外壳内沿中心轴线方向开设有用于放置γ源棒的γ源腔和用于放置光纤锥柱透镜的源罐开孔光纤锥腔，所述源闸次级准直器包括源闸屏蔽外壳，源闸屏蔽外壳内沿中心轴线方向开设有用于放置凸柱透镜的源闸开孔透镜腔，所述源罐开孔光纤锥腔通过源闸开孔透镜腔与光栅准直器的内腔相连通。

进一步的，所述源罐屏蔽外壳的顶部沿周向设置有若干个用于安装该初级准直器的安装孔。

进一步的，所述源闸屏蔽外壳的顶部设置有与安装槽Ⅰ相匹配的环形凸起Ⅰ，该环形凸起Ⅰ与源闸屏蔽外壳一体设置，所述源闸屏蔽外壳的顶端沿中心轴线方向设置有梯台并在梯台处卡设有用于安装凸柱透镜的螺丝盖圈，凸柱透镜与螺丝盖圈螺纹连接，螺丝盖圈的顶端设置有弹簧圈，弹簧圈与光纤锥柱透镜的底端紧密接触。

进一步的，所述初级准直器、源闸次级准直器和光栅准直器从上到下依次设置且三者均安装在安装架上。

进一步的，所述源闸屏蔽外壳的内部沿水平方向设置有闸芯腔并在闸芯腔内滑动设置有闸芯腔，所述闸芯腔依次与源闸开孔透镜腔和源罐开孔光纤锥腔相连通，所述闸芯块上沿竖直方向开设有通孔Ⅰ。

进一步的，所述通孔Ⅰ的直径与源闸开孔透镜腔的直径相同。

进一步的，所述闸芯腔的一端侧壁上固设有至少一根闸芯滑杆，闸芯块的另一端侧壁上固设有闸芯主传杆，所述闸芯滑杆和闸芯主传杆的自由端均贯穿源闸屏蔽外壳，其中，闸芯主传杆的自由端贯穿源闸屏蔽外壳后与闸芯驱动机构相连且闸芯主传杆的自由端在端部位置处设置有机械闭闸器。

进一步的，所述机械闭闸器包括焊接在闸芯主传杆的自由端上的限位板Ⅰ、套设在闸芯主传杆外侧的复位弹簧以及焊接在安装架上的限位板Ⅱ，复位弹簧的两端分别与限位板Ⅰ和限位板Ⅱ相连，限位板Ⅱ上开设有用于闸芯主传杆穿过的通孔Ⅱ。

进一步的，所述闸芯驱动机构包括设置在安装架上的闸芯伺服电机和与闸芯伺服电机通过传动带相连的驱动轮，闸芯主传杆的自由端上设置有与驱动轮相啮合的齿带Ⅰ。

进一步的，所述光栅准直器的内腔中从上到下依次设置有四组自主光栅，每一组自主光栅均包括两块平行设置的光栅板。

进一步的，所述的四组自主光栅分别为0°方向自主光栅、90°方向自主光栅、135°方向自主光栅和45°方向自主光栅，每一块光栅板均呈柱型且每一块光栅板的顶端均设置有用于驱动该光栅板的光栅驱动机构，其中，0°方向自主光栅中的任意一块光栅板的中心轴线与水平坐标系y轴方向平行，90°方向自主光栅中的任意一块光栅板的中心轴线与水平坐标系x轴方向平行，135°方向自主光栅中的任意一块光栅板的中心轴线与水平坐标系x轴的夹角为135°，45°方向自主光栅中的任意一块光栅板的中心轴线与水平坐标系x轴的夹角为45°。

进一步的，所述安装槽Ⅰ呈环形，安装槽Ⅰ位于源罐屏蔽外壳的底部中心位置处。

进一步的，所述光栅屏蔽外壳的顶部设置有与安装槽Ⅱ相匹配的环形凸起Ⅱ，环形凸起Ⅱ与光栅屏蔽外壳一体设置。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型克服了现有技术的众多缺陷，照射野可以是圆形、三边形至八边形内的任意形状，在任意γ射线治疗束入射方向、任意源焦距即时调整照射野形状和大小，适应入射方向上靶投影形状和大小，每块光栅板都可以单独过中心形成保护野，微米级控制，准直束最小光斑可以是亚毫米级，因此，四维单源γ刀可用于治疗全身任何部位的大的或小的、形态各异的适应症，准直性好、聚焦精准、适形性好、靶组织吸收剂量准确、分布均匀，靶沿外剂量断崖式下降，外科手术刀切除样效果显著。靶外任何灵敏细胞、组织、器官在放射治疗计划中都得到个性化剂量保护，因而没有放疗并发症。γ射线治疗束入射区域扩大为360°任意方向、每个体表入射点的投照剂量被分减，焦皮剂量比得到最大程度的提升，避免了常见的皮肤灼烧、组织穿孔等严重并发症。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型中初级准直器的结构示意图；

图3是本实用新型中初级准直器的剖视图；

图4是本实用新型中源闸次级准直器的结构示意图；

图5是本实用新型中初级准直器和源闸次级准直器的连接关系示意图；

图6是本实用新型中闸芯块、闸芯滑杆和闸芯主传杆的连接关系示意图；

图7是本实用新型中适形光栅准直器的结构示意图；

图8是本实用新型中闸芯主传杆、机械闭闸器以及闸芯驱动机构的连接关系示意图；

图9是实施例1中光栅板和与其所对应的光栅驱动机构的连接关系示意图；

图10是实施例2中光栅板和与其所对应的光栅驱动机构的连接关系示意图；

图11是实施例3中光栅板和与其所对应的光栅驱动机构的连接关系示意图；

图中标记：1、初级准直器，101、源罐屏蔽外壳，102、γ源棒，103、γ源腔，104、光纤锥柱透镜，105、源罐开孔光纤锥腔，106、安装孔，2、源闸次级准直器，201、源闸屏蔽外壳，202、凸柱透镜，203、源闸开孔透镜腔，204、环形凸起Ⅰ，205、螺丝盖圈，206、弹簧圈，207、闸芯腔，208、闸芯块，2081、通孔Ⅰ，2082、闸芯滑杆，2083、闸芯主传杆，3、光栅准直器，301、光栅屏蔽外壳，302、90°方向自主光栅，303、135°方向自主光栅，304、45°方向自主光栅，305、光栅驱动机构，3051、牵引板，3052、传动带，3053、主动轮Ⅰ，3054、主动轮Ⅱ，3055、光栅伺服电机， 3056、光栅滑道，3057、齿带Ⅱ，306、环形凸起Ⅱ，307、0°方向自主光栅，4、安装槽Ⅰ，5、安装槽Ⅱ，6、安装架，7、机械闭闸器，701、限位板Ⅰ，702、复位弹簧，703、限位板Ⅱ，704、通孔Ⅱ，8、闸芯驱动机构，801、闸芯伺服电机，802、驱动轮，803、齿带Ⅰ。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，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。

四维单源γ刀是一种智能三维五轴机器人臂激光定位非等中心适形调强即时焦点跟踪聚焦照射单个γ源放射外科治疗系统。一个γ源棒安装在机器人臂自由端，在患者身体外的任何空间、从任何不同的方向、以不同的剂量率（源—焦距不同）、不同的入射剂量（剂量率时间积分不同）把经过该实用新型四维单源γ刀适形准直器系统3级准直的γ射线治疗束适形聚焦照射到靶点。该实用新型，克服了现有技术的众多缺陷，照射野可以是圆形、三边形至八边形内的任意形状，在任意γ射线治疗束入射方向、任意源焦距即时调整照射野形状大小适应入射方向上靶投影形状和大小，每块光栅都可以单独过中心形成保护野，微米级控制，准直束最小光斑可以是亚毫米级，因此，四维单源γ刀可用于治疗全身任何部位的大的或小的、形态各异的适应症，聚焦精准、适形形好、靶组织吸收剂量准确、分布均匀，靶沿外剂量断崖式下降，外科手术刀切除样效果显著。靶外任何灵敏细胞、组织、器官在放射治疗计划中都得得个性化剂量保护，因而没有放疗并发症。γ射线治疗束入射区域扩大为360°、每个体表入射点的投照剂量被分减，焦皮剂量比得到最大程度的提升，避免了常见的皮肤灼烧、组织穿孔等严重并发症。

四维单源γ刀用的适形准直器系统，如图1所示，该准直器系统包括初级准直器1、源闸次级准直器2和适形光栅准直器3，所述初级准直器1、源闸次级准直器2和光栅准直器3从上到下依次设置且三者均安装在安装架6上；所述初级准直器1的底部开设有安装槽Ⅰ4，所述安装槽Ⅰ4呈环形，安装槽Ⅰ4位于源罐屏蔽外壳101的底部中心位置处；源闸次级准直器2的顶部安装在安装槽Ⅰ4内，源闸次级准直器2的底部开设有安装槽Ⅱ5，光栅准直器3的顶部安装在安装槽Ⅱ5内。

如图2和图3所示，所述初级准直器1包括101，源罐屏蔽外壳101内沿中心轴线方向开设有用于放置γ源棒102的γ源腔103和用于放置光纤锥柱透镜104的源罐开孔光纤锥腔105，源罐屏蔽外壳顶部设数个安装孔，源罐屏蔽外壳的外表面可以是凸凹散热结构并可设置散热风扇，所述源闸次级准直器2包括源闸屏蔽外壳201，源闸屏蔽外壳201内沿中心轴线方向开设有用于放置凸柱透镜202的源闸开孔透镜腔203，所述光栅准直器3包括光栅屏蔽外壳301，所述光栅屏蔽外壳301的顶部设置有与安装槽Ⅱ5相匹配的环形凸起Ⅱ306，环形凸起Ⅱ306与光栅屏蔽外壳301一体设置；所述源罐开孔光纤锥腔105通过源闸开孔透镜腔203与光栅准直器3的内腔相连通。进一步优化本方案，所述源罐屏蔽外壳101的顶部沿周向设置有若干个用于安装该初级准直器1的安装孔106。

如图4和图5所示，所述源闸屏蔽外壳201的顶部设置有与安装槽Ⅰ4相匹配的环形凸起Ⅰ204，该环形凸起Ⅰ204与源闸屏蔽外壳201一体设置，所述源闸屏蔽外壳201的顶端沿中心轴线方向设置有梯台并在梯台处卡设有用于安装凸柱透镜202的螺丝盖圈205，凸柱透镜202与螺丝盖圈205连接，螺丝盖圈205的顶端设置有弹簧圈206，弹簧圈206与光纤锥柱透镜104的底端紧密接触。所述源闸屏蔽外壳201的内部沿水平方向设置有闸芯腔207并在闸芯腔207内滑动设置有闸芯块208，所述闸芯腔207与源罐开孔光纤锥腔105相连通，所述闸芯块208上沿竖直方向开设有通孔Ⅰ2081，进一步优化本方案，所述通孔Ⅰ2081的直径与源闸开孔透镜腔203的直径相同。

如图6所示，所述闸芯块208的一端侧壁上固设有至少一根闸芯滑杆2082，本方案中，闸芯滑杆2082设置有两根且两根闸芯滑杆平行设置，闸芯块208的另一端侧壁上固设有闸芯主传杆2083，两根闸芯滑杆和闸芯主传杆共同对闸芯块208进行支撑，所述闸芯滑杆2082和闸芯主传杆2083的自由端均贯穿源闸屏蔽外壳201，其中，闸芯主传杆2083的自由端贯穿源闸屏蔽外壳201后与闸芯驱动机构8相连且闸芯主传杆2083的自由端在端部位置处设置有机械闭闸器7。

如图8所示，所述机械闭闸器7包括焊接在闸芯主传杆2083的自由端上的限位板Ⅰ701、套设在闸芯主传杆2083外侧的复位弹簧702以及焊接在安装架6上的限位板Ⅱ703，复位弹簧702的两端分别与限位板Ⅰ701和限位板Ⅱ703相连，限位板Ⅱ703上开设有用于闸芯主传杆2083穿过的通孔Ⅱ704；所述闸芯驱动机构8包括设置在安装架6上的闸芯伺服电机801和与闸芯伺服电机801通过皮带相连的驱动轮802，闸芯主传杆2083的自由端上设置有与驱动轮802相啮合的齿带Ⅰ803。

如图7所示，所述光栅准直器3的内腔中从上到下依次设置有四组自主光栅，每一组自主光栅均包括两块平行设置的光栅板。所述的四组自主光栅分别为0°方向自主光栅307、90°方向自主光栅302、135°方向自主光栅303和45°方向自主光栅304，每一块光栅板均呈柱型且每一块光栅板的顶端均设置有用于驱动该光栅板的光栅驱动机构305，其中，0°方向自主光栅307中的任意一块光栅板的中心轴线与水平坐标系y轴方向平行，90°方向自主光栅302中的任意一块光栅板的中心轴线与水平坐标系x轴方向平行，135°方向自主光栅303中的任意一块光栅板的中心轴线与水平坐标系x轴的夹角为135°，45°方向自主光栅304中的任意一块光栅板的中心轴线与水平坐标系x轴的夹角为45°。

进一步优化本方案，每组自主光栅的两侧设置有光栅滑道3056，每组自主光栅中的两块光栅板可在光栅滑道3056内自由滑动，每一块光栅板均呈柱型且每一块光栅板的顶端或两侧设置有用于驱动该光栅板的光栅驱动机构305。

实施例1

如图9所示，本实施例中的光栅驱动机构305包括牵引板3051、传动带3052、主动轮Ⅰ3053、主动轮Ⅱ3054以及光栅伺服电机3055，牵引板3051的其中一个侧壁与传动带3052相连，牵引板3051的底端和与其所对应的光栅板固定连接，传动带3052与光栅滑道3056平行设置，主动轮Ⅰ3053与光栅伺服电机3055相连，主动轮Ⅰ3053和主动轮Ⅱ3054分别设置在传动带3052的两端，进一步优化本方案，主动轮Ⅱ3054也可以连接一个光栅伺服电机，两个光栅伺服电机共同驱动传动带运动，光栅伺服电机3055、光栅滑道3056以及主动轮Ⅱ3054均固定在光栅屏蔽外壳301的内壁上，通过光栅伺服电机3055驱动其所对应的光栅板在光栅滑道3056内滑动。

实施例2

本实施例中的光栅驱动机构305包括锚杆、传动带3052、主动轮Ⅰ3053、主动轮Ⅱ3054以及光栅伺服电机3055，本实施例与实施例1的区别在于，将牵引块替换为质量更轻的锚杆，锚杆的其中一个侧壁与传动带3052相连，锚杆的底端和与其所对应的光栅板固定连接，传动带3052与光栅滑道3056平行设置，主动轮Ⅰ3053与光栅伺服电机3055相连，主动轮Ⅰ3053和主动轮Ⅱ3054分别设置在传动带3052的两端，进一步优化本方案，主动轮Ⅱ3054也可以连接一个光栅伺服电机，两个光栅伺服电机共同驱动传动带运动，光栅伺服电机3055、光栅滑道3056以及主动轮Ⅱ3054均固定在光栅屏蔽外壳301的内壁上，通过光栅伺服电机3055驱动其所对应的光栅板在光栅滑道3056内滑动。

实施例3

如图11所示，本实施例中的光栅驱动机构305包括主动轮Ⅰ3053、主动轮Ⅱ3054、光栅滑道3056以及两个光栅伺服电机3055，主动轮Ⅰ3053与其中一个光栅伺服电机3055相连，主动轮Ⅱ3054与另一个光栅伺服电机3055相连，光栅滑道3056设置在光栅板的两侧，光栅滑道3056的外侧壁上设置有齿带Ⅱ3057，主动轮Ⅰ3053、主动轮Ⅱ3054均为齿轮且均与齿带Ⅱ3057啮合，两个光栅伺服电机3055和光栅滑道3056均固定在光栅屏蔽外壳301的内壁上，通过两个光栅伺服电机3055驱动光栅板在光栅滑道3056内滑动。

显然，以上三个实施例，仅仅是光栅驱动机构的其中叁种不同形式，对于本领域技术人员来说，用于驱动光栅板的驱动方式还有很多种，故在此处不再一一进行限定。

本实用新型在使用时，将准直器系统安装在智能机器人臂端，连接好各种线缆，检测调试精准正常。放射治疗时，完全由数据和计算中心、中央控制器等智能控制，控制精准。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。