[0085] 图7为根据本发明一般性构思的示例性实施例构造的质子疗法系统的示意图。图 7的质子疗法系统的示例性实施例包括两个机架轮32以及相应的磁体70、降解器72和能 量选择系统75,每个机架轮都设置有喷嘴30,其中质子从单个回旋加速器74沿着束线路径 被进给到喷嘴30。
[0086] 图8为根据本发明一般性构思的示例性实施例构造的质子疗法系统和环境的示 意图。
[0087] 本发明一般性构思的多个实施例提供一种机架轮32,通过在任意给定时刻5-6个 凸轮从动件34接触支承表面33而支撑该机架轮，并且凸轮从动件34可以进行调节以补 偿机架系统的挠曲。当确定凸轮从动件34应当如何进行调节以补偿该挠曲时要考虑到若 干问题。例如，因为机架轮32在物理上是大而厚重的，所以对于技术人员而言难以利用试 验-误差方法来调节凸轮从动件34。另外，虽然系统的建模可以提供对于调节的辅助，但 是因为没有模型是完美的，所以可能要考虑没有建模的挠曲的额外影响。可能期望的是，用 于补偿挠曲的调节提供平滑的操作，原因是不连续可能导致噪声、振动和不确定的定位。另 外，调节凸轮从动件的自动化方法可能是期望的，以使得在新客户地点的安装过程高效地 进行。
[0088] 如图8所示，在正确取向的情况下，例如在凸轮从动件的正确调节所产生的取向 的情况下，当机架轮32转动时，喷嘴30的轨迹应当穿过等中心点。在机架轮32转动的不 同点处，机架轮32将会出现某些取决于角度的挠曲，这可能导致来自喷嘴的质子束的轨迹 中的误差。喷嘴轨迹是轴线的取向，质子束将沿着该轴线从喷嘴中出现。理想的是，在正确 取向的情况下，喷嘴轨迹将穿过等中心点。凸轮从动件34可以进行调节，以尽可能地补偿 挠曲。然而，同时还期望的是，凸轮从动件34尽可能均匀地支撑机架。在本发明一般性构 思的多种示例性实施例中，支架33的可能与凸轮从动件34接触的部分可以被构造成对应 于机架轮32的圆形形状，因此当与支架33接触的凸轮从动件34形成相同的圆形路径时， 可以出现基本上完美的支撑。如果凸轮从动件34在机架轮32转动时改变机架轮的取向， 那么可能存在一定的过渡，在该过渡中，支架没有完美地支撑机架轮32。显著的过渡可能引 起噪声、振动和磨损。如果过渡是突然的，那么机架轮32可能会以一定的角度摆动。在这 样的不连续处，喷嘴30的定位可能是不确定的。因此，期望的是，在对凸轮从动件34进行 最小的调节的情况下，尽可能地补偿挠曲。
[0089] 图9示出了根据本发明一般性构思的实施例的机架系统的各种部件。图示的从喷 嘴30延伸的箭头示出了与图2所示类似的机架挠曲的例子。如图9所示，理想的是，质子束 的轨迹将跟随实线箭头至等中心点。然而，如起源于喷嘴30的虚线箭头所示，松垂导致喷 嘴轨迹落到期望的线下方。挠曲可能使喷嘴轨迹平移和转动，而不仅仅存在松垂效应。挠 曲取决于机架的转动角度，并且由于没有模型是完美的，所以不能够完全通过模型来预测。 因为挠曲受转动方向的影响，所以机架可能经历滞后作用。可重复的方法可能是期望的，以 估计等中心点。另外，尽管机架可以是刚性的，但是Imm的等中心点是非常小的目标，因此 任何挠曲都可以是要关注的。
[0090] 图10示出了根据本发明一般性构思的实施例的图9中所示的凸轮从动件34的更 详细的视图。如上所述，可调节支承件/凸轮从动件34可以延伸以使机架轮32运动，从而 修正松垂。在多种示例性实施例中，凸轮从动件34可以包括：固定构件101，其可以在机架 轮32的外径附近直接联接到机架轮32 ;可调节构件102,其可以从固定构件101延伸或者 缩回到固定构件；以及调节构件103,其用以延伸/缩回可调节构件102。每个可调节构件 102可以设有一个或多个支承辊104,以接触支架33的表面，从而支撑机架轮32。支承辊 104可以设置有轴，该轴固定到可调节构件102,使得支承辊104在与支架33接触期间可以 沿着支架33的表面滚动。根据多种示例性实施例，支承辊104的直径可以大于或小于或者 基本上等于相应地与支承辊104联接的可调节构件102的宽度。在图10所示的示例性实 施例中，调节构件103被构造成螺杆类型的调节器，其延伸穿过固定构件101，并延伸到可 调节构件102的对应螺纹部分中，使得调节构件103的转动引起可调节构件102并由此引 起支承辊104远离或朝向机架轮32的外径运动。支承辊104可以通过常规联接构件联接 到可调节构件102,以便为机架轮32提供足够的支撑，并且沿着支架33的表面滚动。固定 构件101可以通过常规手段联接到机架轮32,例如一个或多个图示的螺栓105。可调节构 件102也可以通过诸如图示螺栓105的常规联接手段固定到期望位置，该螺栓可以在利用 调节构件103调节可调节构件102的位置之前由技术人员松动，然后在可调节构件102运 动到期望位置的情况下张紧。用于可调节构件102的螺栓105的远侧端部可以接纳在例如 设置于机架轮32内的对应凹槽中，以便在可调节构件102延伸或缩回时沿直线引导该可调 节构件，螺栓105的螺纹与一个或多个接纳凹槽的一部分相互作用。要注意的是，图10中 所示的联接手段（即螺栓105)仅仅只是支承件34的部件可以如何固定到机架轮32的一 个例子，在本发明一般性构思的其它各种例子中，可以提供本领域技术人员已知的任何若 干其它手段。相似地，支承辊104仅仅只是与支架33接触的支承件的一个例子，在其它各 种示例性实施例中，可以设置多种其它可调节的构造或装置，例如球形支承件。在其它多种 示例性实施例中，支承件34可以不设置有滚动部件，而是可以为与支架33交接的固定点。 例如，支承件34可以在润滑剂等的帮助下直接沿着支架33的表面滑动。
[0091] 图11示出了本发明一般性构思的实施例的涉及机架轮对准的坐标框架。要考虑 的三个框架是机架（G)、（理想的）等中心点（I)和喷嘴（N)。图11示出了 G、I和N的xyz 坐标。如图11所示，升高N框架可以使得Xn穿过等中心点，但是取向可能是错误的。因此， 凸轮从动件调节和机架转动角度修正的组合对于补偿挠曲而言可能是最佳的。没有转动角 度修正可能需要较大的凸轮从动件调节。由于挠曲，而使得大多数喷嘴轨迹将不会穿过理 想等中心点。当机架转动时，挠曲引发喷嘴的定位和取向出现误差。用以修正定位和取向 误差的完美补偿需要六个自由度（DoF)。通过改变能够获取的三个DoF可以进行最合适的 修正：一个DoF来自机架的转动角度，另两个DoF来自于凸轮从动件。（凸轮从动件的变化 不是完全独立的，原因是它们还引起绕背支承件的轻微转动。）凸轮从动件的变化可以使得 机架轮32的前部的取向产生小的变化。这种取向变化可能升高/降低机架轮32,或者使其 向右/向左运动非常小的量。
[0092] 在任何特定的转动角度处，可以找到最佳地补偿喷嘴的定位和取向误差的凸轮从 动件的角度修正和调节。通过修正转动角度，可以在凸轮从动件调节较小的情况下实现最 合适的方案。较小的凸轮从动件调节将允许更均匀地支撑机架轮32,以降低噪声、振动、磨 损和不连续的风险。转动角度修正可以存储在机架的运动控制系统所用的查找表中。可以 通过调节凸轮从动件来进行机架轮32的前部的取向变化。
[0093] 图12A和12B示出了根据本发明一般性构思的实施例的在转动和没有转动的情况 下的机架对准.补偿。如图12A所示，在不转动的情况下，将需要利用凸轮从动件进行较大 的修正，喷嘴轨迹的取向可能是不正确的。如图12B所示，在转动的情况下，能够利用凸轮 从动件进行较小的修正，改善了喷嘴轨迹的取向。
[0094] 图13示出了根据本发明一般性构思的实施例的用于机架系统的喷嘴轨迹和模糊 球。如图13所示，在机架建模中要考虑的喷嘴轨迹130并不是完美地相交的，也不是直接穿 过转动轴线。因此，在机架建模中，可能期望用于等中心点I(x，y，z)132的精确限定。该限 定的等中心点132应当是可重复的且唯一的，并且可以评估是否考虑滞后作用的可能性。 中心位于I (X，y，z) 132处的模糊球（SoC) 134是用于机架系统的接受的性能测量。更具体 地，描绘机架特征的过程可包括：估计等中心点132的位置；和确定