浅层X射线皮肤治疗装置及系统的制作方法

本实用新型涉及医疗设备技术领域，具体而言，涉及浅层X射线皮肤治疗装置及系统。

背景技术：

随着我国经济发展快速发展，人们生活的环境也随之快速变化。包括皮肤癌、角化性疾病、各类皮肤炎症、病毒性皮肤病等在内的皮肤疾病的发病率也逐年升高。另外，人们对美容健康越来越重视，对手术、意外伤害造成的皮肤瘢痕(例如增生性瘢痕、瘢痕疙瘩、瘢痕肿瘤等)的治疗需求也越来越大。

目前，浅层X射线治疗已成为治疗瘢痕和各种皮肤疾病的最重要的治疗方法。现有的浅层X射线治疗设备利用单个热阴极光源发射出的X射线。然而，为了满足治疗需求，往往需要给热阴极光源施加50–100kV的阳极高压，而热阴极光源在50–100kV的阳极高压下会产生一定数量的高能射线，这些高能射线有穿透皮肤造成辐射伤害的风险。且由于热阴极光源自身热容量限制等原因，可持续工作时间短，大大增加了治疗时间。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种浅层X射线皮肤治疗装置及系统，其旨在改善上述问题。

第一方面，本实用新型实施例提供的一种浅层X射线皮肤治疗装置，所述浅层X射线皮肤治疗装置包括X光源阵列组件及主控组件；所述X光源阵列组件包括基座和多个均匀分布于所述基座的冷阴极X光源；所述冷阴极X光源与所述主控组件电性连接；所述冷阴极X光源在所述主控组件的控制下工作。

进一步地，所述主控组件包括驱动控制单元，所述驱动控制单元与所述X光源阵列组件电性连接；所述驱动控制单元用于周期性地控制所述X光源阵列组件的工作状态。

进一步地，所述浅层X射线皮肤治疗装置还包括高压源组件，所述驱动控制单元包括脉冲驱动模块和电路开关控制模块，所述脉冲驱动模块与冷阴极X光源电性连接，所述高压源组件与所述冷阴极X光源之间通过电路开关控制模块电性连接；所述高压源组件用于向每一所述冷阴极X光源供电，所述脉冲驱动模块用于通过发出周期性的脉冲信息控制所述冷阴极X光源的工作状态；所述电路开关控制模块用于控制每一个所述冷阴极X光源与所述高压源组件之间的通断。

进一步地，所述冷阴极X光源设置于所述基座的真空腔内，且朝向所述基座上的一射线窗口；所述冷阴极X光源包括场发射冷阴极、栅极、聚焦极和阳极，所述场发射冷阴极、栅极、聚焦极和阳极依次间隔设置；所述阳极与场发射冷阴极之间呈指定角度，所述阳极面向所述射线窗口；所述栅极、聚焦极和阳极均与所述高压源组件电性连接；所述栅极用于在所述高压源组件的控制下提供所述场发射冷阴极发射出电子所需的电场；所述聚焦极通过对应的聚焦孔聚焦所述场发射冷阴极发射出的所述电子形成的电子束；所述阳极对接收到所述电子束进行加速，以获得高能电子并反射出所述高能电子轰击产生的X射线，以使所述X射线从对应的所述射线窗口射出。

进一步地，所述高压源组件包括中低压电源和高压电源；所述中低压电源分别与所述栅极和聚焦极电性连接，所述高压电源与所述阳极电性连接。

进一步地，所述浅层X射线皮肤治疗装置还包括射线滤波器；所述射线滤波器设置于所述射线窗口；所述主控组件还包括能量剂量控制单元，所述能量剂量控制单元分别与所述射线滤波器及所述高压源组件连接；所述高压源组件及所述射线滤波器用于在所述能量剂量控制单元的控制下调节所述X射线的能量水平；所述高压源组件还用于在所述能量剂量控制单元的控制下调节所述X射线的剂量值。

进一步地，所述能量剂量控制单元包括剂量感知探头、能量控制器及剂量控制器，所述能量控制器分别与所述射线滤波器、连接所述阳极的高压电源电性连接，所述剂量控制器分别与所述剂量感知探头及连接所述栅极的中低压电源电性连接；所述能量控制器用于通过控制所述射线滤波器的设置和所述高压电源施加于所述阳极的高压值来调节所述X射线的能量水平；所述剂量感知探头用于感知从所述射线窗口射出的所述X射线的剂量值，并反馈至所述剂量控制器，所述剂量控制器基于接收到的所述剂量值控制所述中低压电源施加于所述栅极的电压值，以调整从所述射线窗口射出的所述X射线的剂量值。

进一步地，所述浅层X射线皮肤治疗装置还包括箱体和机械臂，所述主控组件还包括机械臂控制单元；所述主控组件设置于所述箱体内，所述机械臂一端连接所述箱体，另一端与所述X光源阵列组件活动连接，所述机械臂控制单元与所述机械臂电性连接，所述机械臂控制单元用于控制所述机械臂的工作状态，以调整所述X光源阵列组件的位置。

进一步地，所述基座为环形基座或对称多边形基座。

第二方面，本实用新型实施例提供的一种浅层X射线皮肤治疗系统，包括主机、显示器及前述浅层X射线皮肤治疗装置，所述主机和所述主控组件均设置于所述浅层X射线皮肤治疗装置的箱体内，且所述主机分别与所述主控组件及显示器均电性连接；所述主机用于控制所述主控组件的工作状态，所述显示器用于向用户提供与所述主机之间的交互界面。

与现有技术的区别，本实用新型实施例提供的一种浅层X射线皮肤治疗装置包括X光源阵列组件及主控组件，其中，X光源阵列组件包括基座和多个均匀分布于所述基座的冷阴极X光源，由多个光源替代单个光源工作，于单个光源而言所需提供的辐射剂量低，在确保满足治疗需求的同时避免单个光源的辐射能量过高，确保使用安全。同时，冷阴极X光源在基座上均匀分布，使发出的射线均匀，可有效缩短整体的照射时长，提高效率。另外，冷阴极X光源与主控组件电性连接，冷阴极X光源可以在主控组件的控制下产生能量水平可控的X射线，进一步地避免产生高能辐射。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的一种浅层X射线皮肤治疗装置的结构示意图。

图2为本实用新型实施例提供的一种浅层X射线皮肤治疗装置的另一种示意图。

图3为图1中示出的X光源阵列组件的结构示意图。

图4为图3中示出的冷阴极X光源的结构示意图。

图5为本实用新型实施例提供的一种浅层X射线皮肤治疗系统的示意图。

图标：100-浅层X射线皮肤治疗装置；10-X光源阵列组件；11-基座；111-真空腔；112-射线窗口；12-冷阴极X光源；121-场发射冷阴极；122-栅极；123-聚焦极；124-阳极；20-主控组件；21-驱动控制单元；22-能量剂量控制单元；23-机械臂控制单元；30-高压源组件；40-箱体；50-机械臂；60-射线滤波器；200-浅层X射线皮肤治疗系统；201-主机；202-显示器。

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，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。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。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

瘢痕组织的产生主要有真皮纤维细胞和微血管的过度增生，利用放射线照射可破坏、抑制或转化纤维母细胞并可使血管闭塞，控制过量的瘢痕组织增生。减少皮脂腺的分泌，防止诱发加重瘢痕。同时可镇痛、止痒，缓解自觉症状。随着治疗技术的不断发展，目前，浅层X射线治疗已成为治疗瘢痕和各种皮肤疾病的最重要的治疗方法。

相关技术中，浅层X射线皮肤治疗设备所用X射线同时是通过给热阴极光源施加50–100kV的阳极高压产生，但是，热阴极光源在50–100kV的阳极高压下会产生一定数量的高能射线，而这些高能射线有穿透皮肤造成辐射伤害的风险。同时，热阴极光源产生射线的原理为加热热阴极材料产生电子束轰击加了高压的阳极，以反射出X射线。一方面，采用加热的方式产生的电子束本身能量和电子数量则不可控，另一方面，在较高的阳极电压下使轰击产生的X射线能量更加难以掌控，使得发射出的X射线中存在部分高能射线。高能射线有穿透皮肤造成辐射伤害的风险。并且，由于采用单一的热阴极球管本身热容量有限，为了避免球管被烧坏，热阴极球管的连续使用时长有限，使得整个治疗过程需要分几次进行，大大延长整体治疗时间。此外，对于面积较大的瘢痕组织，X射线的中心和边缘部分会有较明显差异，导致不同瘢痕部位所接收到的辐射剂量不一致，使得辐射剂量较低的部位治疗效果降低，有复发的风险。

因此，本实用新型实施例提供了一种浅层X射线皮肤治疗装置及系统，用于改善上述问题。

第一实施例

请参阅图1，图1示出本实用新型实施例提供的一种浅层X射线皮肤治疗装置100。上述浅层X射线皮肤治疗装置100包括X光源阵列组件10、主控组件20、高压源组件30、箱体40和机械臂50。上述主控组件20、高压源组件30设置于箱体40内，上述机械臂50的一端固定于箱体40，另一端与X光源阵列组件10活动连接。进一步地，如图2所示，上述X光源阵列组件10、机械臂50、高压源组件30均与所述主控组件20电性连接。

进一步地，上述X光源阵列组件10包括基座11及多个冷阴极X光源12。可选地，上述基座11的一侧与机械臂50连接，由机械臂50调整基座11位置(例如，与水平面之间的夹角、高度等)。

可选地，上述基座11可以是环形基座11或对称多边形基座11。

进一步地，上述基座11可以是具有真空腔111的基座11，基座11远离了机械臂50的一侧设置多个射线窗口112。优选地，真空腔111的真空度为10^-6-10^-11毫米汞柱，射线窗口112均匀分布于基座11。可选地，上述多个冷阴极X光源12均匀的分布于基座11上，具体地，每一个冷阴极X光源12均设置于真空腔111内，一冷阴极X光源12与一射线窗口112相对，冷阴极X光源12的射线发射侧朝向对应的射线窗口112，以使冷阴极X光源12发射出的射线可从射线窗口112穿出。例如，在基座11为环形基座11时，冷阴极X光源12在基座11上的分布如图3示。

可选地，如图4示，本实用新型实施例提供的冷阴极X光源12包括场发射冷阴极121、栅极122、聚焦极123和阳极124。上述场发射冷阴极121、栅极122、聚焦极123和阳极124依次间隔设置，上述阳极124与场发射冷阴极121之间呈指定角度，且阳极124面向对应的射线窗口112。上述的栅极122、聚焦极123和阳极124均与高压源组件30电性连接。

可选地，上述场发射冷阴极121包括衬底、冷阴极材料层。衬底用于将场发射冷阴极121固定于基座11真空腔111的底座，衬底远离底座的一侧设置有冷阴极材料层。优选地，上述衬底可以是，但不限于是，金属基板(例如，不锈钢片、铜片、钛片、钼片等)、硅片或者导电玻璃。上述冷阴极材料优选为碳纳米管、石墨烯及其它们的混合物。需要说明的是，上述场发射冷阴极121可以通过电泳沉积法或者化学气相沉积法制备，其形状和尺寸可以通过光刻工艺进行精确控制。

可选地，上述栅极122在所述高压源组件30的控制下提供所述场发射冷阴极121发射出电子所需的电场。具体地，上述栅极122包括栅网和支架，栅网设置于支架上。栅网具有一定的开口率，使场发射冷阴极121发射出的电子能够透过栅极122到达阳极124，上述栅网可以是，但不限于是钨网或者钼网。

可选地，一冷阴极X光源12可以包括至少一个聚焦极123，图4为采用2个聚焦极123的示例，当然还可以包括更多或者更少的聚焦极123。聚焦极123上设置有聚焦孔，用于聚焦由场发射冷阴极121发射出的电子形成的电子束，以提高电子束的聚性能。

可选地，上述阳极124对接收到所述电子束进行加速，以获得高能电子并反射出所述高能电子轰击产生的X射线，上述阳极124面向对应的射线窗口112，以使所述X射线从对应的所述射线窗口112射出。可选地，阳极124所采用的靶材料可以是钨靶或者钼靶。阳极124与场发射冷阴极121之间间隔，且呈指定的角度。例如，场发射冷阴极121与水平面平行时，则阳极124与水平面成指定角度。

进一步地，本实用新型实施例提供的浅层X射线皮肤治疗装置100还可以包括射线滤波器60和限束器。上述射线滤波器60和限束器均设置于射线窗口112，射线滤波器60和限束器均与主控组件20电性连接。上述射线滤波器60在主控组件20的控制下对从射线窗口112射出的所述X射线进行过滤。上述限束器用于在主控组件20的控制下调节从射线窗口112射出的X射线的方向和大小。

需要说明的是，本实用新型实施例中，采用多个均匀分布的冷阴极X光源12的X光源阵列组件10替代了传统的单个热阴极X光源。多个冷阴极X光源12同时工作，使得达到相同辐射剂量所需时间成倍数减小，这些都大大降低了治疗时间。同时，在发输出满足相同治疗需求的射线时，对于X光源阵列组件10中每一个单个的光源而言，所需发射出的能量均比相关技术中在单个热阴极光源所需发射出的能量少，例如，采用10～100个冷阴极X光源12，每个冷阴极X光源12所需发射出的能量仅需在20～50kV之间，从而降低了产生高能X射线的可能，避免出现高能射线穿透皮肤造成辐射伤害的风险，实现更加安全的治疗。

另外，由于X光源阵列组件10上冷阴极X光源12分布均匀，且射线角度可以进行调整(例如，通过机械臂50调整或者通过限束器调整)，从而可以从不同角度同时照射瘢痕组织，能够保证瘢痕组织各个部位的辐射剂量均匀，实现更好的治疗效果。

同时，冷阴极X光源12相较于热阴极X光源而言，辐射出的能量水平更加可控。

在本实用新型实施例中，上述高压源组件30包括中低压电源(供电电压范围为1kV～5kV的电源)和高压电源(供电电压范围为10kV～100kV的电源)。上述中低压电源分别与栅极122和聚焦极123电性连接，高压电源与阳极124电性连接。

在本实用新型实施例中，上述主控组件20用于控制X光源阵列组件10的工作状态。具体地，主控组件20包括驱动控制单元21、能量剂量控制单元22及机械臂控制单元23。

可选地，上述驱动控制单元21分别与高压源组件30、能量剂量控制单元22电性连接。上述驱动控制单元21与X光源阵列组件10电性连接，驱动控制单元21用于周期性地控制X光源阵列组件10的工作状态。

具体地，上述驱动控制单元21包括脉冲驱动模块和电路开关控制模块。脉冲驱动模块与冷阴极X光源12电性连接，上述高压源组件30与每一个冷阴极X光源12之间通过电路开关控制模块电性连接。上述脉冲驱动模块用于通过发出周期性的脉冲信息控制冷阴极X光源12的工作状态。具体地，上述脉冲驱动模块可以通过调制的周期性的脉冲信号的控制冷阴极X光源12实现脉冲发射，并还可以调节冷阴极X光源12发射出射线的曝光时间。所述电路开关控制模块用于控制每一个所述冷阴极X光源12与所述高压源组件30之间的通断。从而，可以实现多个冷阴极X光源12的同时开启和关闭。

作为一种实施方式，上述驱动控制单元21可以由驱动电路、控制电路和隔离保护电路组成。其中，基于IGBT的驱动电路用于实现弱电信号对强电信号(千伏高压)的控制；基于FPGA的控制电路用于实现高时间精度的可编程信号的输出；隔离电路确保对驱动控制单元21进行有效的保护。

需要说明的是，本实用新型实施例中，采用冷阴极X光源12与驱动控制单元21的配合，使冷阴极X光源12可实现射线的高速脉冲发射。通过海量实验证明，冷阴极X光源12采用高速脉冲发射的过程中冷阴极X光源12的阳极124累积热量低，能够长时间连续稳定工作，避免受到光源阳极124散热限制，使得光源可以长时间的持续工作。在保障光源寿命的同时，无需分次治疗，缩短整体的治疗时长，提高治疗效率。

可选地，上述能量剂量控制单元22分别与射线滤波器60及高压源组件30连接电性连接，用于调剂从冷阴极X光源12辐射出的能量剂量。可选地，高压源组件30及射线滤波器60用于在所述能量剂量控制单元22的控制下调节所述X射线的能量水平。具体地，高压源组件30中高压电源在能量剂量控制单元22的控制下调节调整施加于阳极124的高压，从而控制X射线的能量水平，射线滤波器60则也在能量剂量控制单元22的对射线窗口112射出的所述X射线进行过滤，从而控制X射线的能量水平。

可选地，高压源组件30还用于在能量剂量控制单元22的控制下调节所述X射线的剂量值。从而，进一步地，确保整个装置的运行过程中的辐射安全。

可选地，上述能量剂量控制单元22包括剂量感知探头、能量控制器及剂量控制器。

具体地，能量控制器分别与射线滤波器60、连接所述阳极124的高压电源电性连接。上述能量控制器用于通过控制所述射线滤波器60的设置和所述高压电源施加于所述阳极124的高压值来调节所述X射线的能量水平。

具体地，剂量控制器分别与所述剂量感知探头及连接所述栅极122的中低压电源电性连接。上述剂量感知探头用于感知从所述射线窗口112射出的所述X射线的剂量值，并反馈至剂量控制器。剂量控制器基于接收到的该剂量值，控制中低压电源施加于所述栅极122的电压值，从而调节X管电流，以调整从射线窗口112射出的X射线的剂量值。

从而将使用浅层X射线皮肤治疗装置100时产生的辐射能量和剂量有效的控制，避免产生对辐射伤害，确保使用安全。

可选地，机械臂控制单元23与所述机械臂50电性连接。机械臂控制单元23用于控制机械臂50的工作状态，以调整X光源阵列组件10的位置。具体地，机械臂控制单元23可以控制机械臂50的运动状态，进而调整X光源阵列组件10的位置，可实现带动X光源阵列组件10在水平位移、垂直位移和旋转等运动。

第二实施例

请参阅图5，图5示出本实用新型实施例提供的一种浅层X射线皮肤治疗系统200。上述浅层X射线皮肤治疗系统200包括主机201、显示器202及第一实施例提供的浅层X射线皮肤治疗装置100。

可选地，上述主机201、主控组件20及高压源组件30均集成于浅层X射线皮肤治疗装置100的箱体40。上述主机201分别与主控组件20、高压源组件30及显示器202均电性连接。主机201用于控制所述主控组件20的工作状态，显示器202用于向用户提供与所述主机201之间的交互界面。

综上所述，本实用新型实施例提供的一种浅层X射线皮肤治疗装置及系统。其中，上述浅层X射线皮肤治疗装置包括X光源阵列组件及主控组件；所述X光源阵列组件包括基座和多个均匀分布于所述基座的冷阴极X光源；所述冷阴极X光源与所述主控组件电性连接；所述冷阴极X光源在所述主控组件的控制下工作。降低辐射剂量，确保使用安全。冷阴极X光源在基座上均匀分布，使发出的射线均匀，可有效缩短整体的照射时长，提高效率。另外，冷阴极X光源可以在主控组件的控制下产生能量水平可控的X射线，进一步地避免产生高能辐射。冷阴极X光源发射出的高脉冲射线改善长时间使用过程中光源本身的热量积累，在确保光源使用寿命的同时，延迟单次治疗的持续使用时长，提高治疗效率。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。