用于4D放疗计划验证的呼吸运动平台的制作方法

本发明涉及一种用于4D放疗计划验证的呼吸运动平台。

背景技术：

4D放疗是在3D放疗技术的基础上植入了时间因子，充分考虑各类影响放疗剂量分布的因素，如呼吸运动、肠蠕动、摆位误差、靶区收缩等。在病人定位时，跟踪其体外标记以获得病人各个呼吸时相的影像资料，设计4D放疗计划，各个呼吸时相有其对应的放疗计划，计划执行过程中实时监控体外标记，不同时相载入对应的放疗计划，使照射野紧紧“追随”靶区，达到实时精确治疗的目的。为确保4D计划安全实施，治疗前需对计划进行验证，验证合格的计划方可作为最终治疗计划。目前三维剂量验证是基于静态体模下进行，无法模拟呼吸运动对剂量分布的影响，测量结果与实际受照射剂量有较大差异。

因此，剂量测量时需创造一个模拟呼吸运动的条件，呼吸运动平台便是基于这个需要而诞生。呼吸运动平台能够承载三维剂量验证设备进行4D剂量验证，评估4D计划的精确性，确保放疗计划能够安全有效地执行。

技术实现要素：

本发明公开了一种用于4D放疗计划验证的呼吸运动平台，以解决上述技术问题的至少一个方面。

根据本发明的一个方面，本发明公开了一种用于4D放疗计划验证的呼吸运动平台，包括底板、壳体、设在壳体上方的盖体，壳体设有空腔，空腔中设有垂直推动装置和水平推动装置，垂直推动装置推动盖体上下运动，水平推动装置推动壳体水平运动。

本发明中，通过垂直推动装置可以推动盖体上下运动，盖体则可以带动放置在盖体上的放疗剂量测量装置上下运动，模拟人体呼吸时的胸部肿瘤运动的上下分解运动，同理，通过水平推动装置可以推动壳体水平运动，壳体则可以带动放疗剂量测量装置水平运动，从而模拟人体呼吸时的胸腔肿瘤运动的水平分解运动。

因而，本发明可以辅助放疗剂量测量装置实现三维动态剂量测量，即4D放疗计划验证，获得肿瘤靶区的实际剂量分布。

进一步，垂直推动装置有两个，两个垂直推动装置同步运动，一同推动盖体上下运动。由此，两个推动装置可以容易的推动盖体上下运动，盖体则可以带动放疗剂量测量装置(放疗剂量测量装置放置在盖体上)上下运动。

在一些实施方式中，垂直推动装置包括第一电机、与第一电机相连的第一齿轮、与第一齿轮相啮合的第二齿轮、与第二齿轮相啮合的第三齿轮、与第三齿轮相连的凸轮结构和与凸轮结构相连接的推杆，其中一个垂直推动装置的第二齿轮通过连接杆与另一个垂直推动装置的第二齿轮相连，第一电机带动第一齿轮转动，第一齿轮依次带动第二齿轮、第三齿轮、凸轮结构和推杆运动，推杆带动盖体上下运动。由此，通过上述的各个结构，最终可以使得盖体上下运动，盖体则带动放疗剂量测量装置上下运动，从而模拟人体呼吸时的胸腔肿瘤运动的上下分解运动。

在一些实施方式中，壳体的空腔设有支撑台，第一电机、第一齿轮、第二齿轮和第三齿轮均设在支撑台上。由此，通过支撑台可以将垂直推动装置集合在一起，方便操作。

进一步，水平推动装置包括设在底板上的第二电机、与第二电机输出轴相连的转盘和固定在壳体上的限定框架，转盘上设有限位杆，限定框架上设有两个相互垂直的限位槽，限位杆用于插入限位槽中。

在一些实施方式中，水平推动装置还包括设在底板上的左右运动限定块和前后运动限定块，壳体的底部设有槽体，左右运动限定块和前后运动限定块均穿过槽体并伸出槽体。由此，通过左右运动限定块可以限定壳体的左右运动，通过前后运动限定块可以限定壳体的前后运动。

在一些实施方式中，还包括一体连接件，一体连接件有两个，一体连接件将底板、壳体以及盖体连接起来。由此，一体连接件可以将底板和壳体以及盖体连接起来，方便携带。

在一些实施方式中，壳体的侧面上设有门体，门体与壳体的侧面相铰接以打开壳体的空腔。由此，打开门体后，可以对壳体空腔中的部件进行调节。

附图说明

图1为本发明一种实施方式的用于4D放疗计划验证的呼吸运动平台结构示意图；

图2为本发明一种实施方式的用于4D放疗计划验证的呼吸运动平台隐藏一体连接件的结构示意图；

图3为图1所示用于4D放疗计划验证的呼吸运动平台隐藏盖体的结构示意图；

图4为图1所示用于4D放疗计划验证的呼吸运动平台的垂直推动装置的结构示意图；

图5为图1所示用于4D放疗计划验证的呼吸运动平台的水平推动装置的结构示意图；

图6为图5所示水平推动装置中转盘的结构示意图；

图7为图1所示用于4D放疗计划验证的呼吸运动平台的左右运动限定块的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明。

图1～图7示意性的显示了本发明一种实施方式的用于4D放疗计划验证的呼吸运动平台的结构。

如图1～图7所示，一种用于4D放疗计划验证的呼吸运动平台，该设备主要包括底板1、位于底板1上方的壳体2、放置在壳体2上方的盖体3(当使用时，放疗剂量测量装置可以放置在盖体3上)。同时，为了让本发明能够模拟人体的呼吸运动(人体呼吸运动时，胸腔会进行上下、左右、前后运动)，需要通过盖体3或者壳体2与盖体3一同带动外部的放疗剂量测量装置上下运动或者左右运动或者前后运动。因此，需要以下部件和装置来实现上述功能。

如图3所示，壳体2有开口，且壳体2有底部，底部位于底板1上方，底板1与壳体2不是固定连接的(即底板1与壳体2之间可以相互运动)，壳体2成型有空腔，空腔中安装有垂直推动装置5和水平推动装置6，垂直推动装置5推动盖体3上下运动，而盖体3可以带动放置在盖体3上的外部放疗剂量测量装置上下运动，水平推动装置6推动壳体2水平运动，壳体2则带动盖体3和外部放疗剂量测量装置也一起水平运动，此处所述的水平运动包括图1所示的前后运动和左右运动。

下面将垂直推动装置5具体结构和工作原理作如下描述：

具体而言，如图3和4所示，垂直推动装置5有两个，两个垂直推动装置5同步运动，一同推动盖体3上下运动。但是两个垂直推动装置5的结构略有不同。

其中一个垂直推动装置5的具体结构如下(图4所示的垂直推动装置5)：在壳体2的空腔中用螺钉安装有支撑台21(支撑台21固定在壳体2的底部上)，而垂直推动装置5包括固定安装(可以是螺钉连接等常规固定连接方式)在支撑台21上的第一电机51、与第一电机51的输出轴相连的第一齿轮52、与第一齿轮52相啮合的第二齿轮53、与第二齿轮53相啮合的第三齿轮54、与第三齿轮54同轴连接的凸轮结构55和与凸轮结构55相连接的推杆56。

如图4所示，第一电机51固定安装在支撑台21上，当第一电机51开启时，第一电机51通过输出轴带动第一齿轮52开始转动，然后依次带动第二齿轮53、第三齿轮54转动，第三齿轮54转动时，由于第三齿轮54由于与凸轮结构55轴连接，因此可以带动凸轮结构55转动，凸轮结构55转动时，则可以使得推杆56上下运动。

如图5所示，凸轮结构55具体带动推杆56上下运动的原理如下：凸轮结构55呈圆柱形，圆柱形中间设有通孔，通过通孔与第三齿轮54同轴连接，而凸轮结构55的一侧上成型有凸起551，凸起551偏离该凸轮结构55的圆心，该凸起551卡入到推杆56(的通孔)上，并与推杆56固定在一起，因此，当凸轮结构55转动时，凸起551可以带动推杆56上下往复式运动。而推杆56上下往复式运动时，则可以带动盖体3上下运动，从而模拟人体平躺呼吸时的上下运动，放置在盖体3上的放疗剂量测量装置可以随着盖体3一同上下往复运动，从而模拟人体呼吸时的胸腔肿瘤运动的上下分解运动。

上述描述的是其中一个垂直推动装置5的具体结构，而另一个垂直推动装置5的具体结构与上述垂直推动装置5的具体结构不同处在于，另一个垂直推动装置5不包括第一电机51和第一齿轮52(其余结构均完全一致，此处不在赘述)，该另一个垂直推动装置5是通过连杆57来进行正常运动的(相当于有包含有第一电机51和第一齿轮52的垂直推动装置5是其动力装置)，连杆57将两个垂直推动装置5的第二齿轮53连接起来，当包含有第一电机51的垂直推动装置5中的第二齿轮53转动时，通过连杆57可以带动另一个垂直推动装置5的第二齿轮53转动，从而进行后续的运动，即最终使得推杆56上下往复式运动。

上述主要描述了两个垂直推动装置5的具体结构，下面对水平推动装置6的具体结构进行描述。

如图5和图6所示，水平推动装置6可以推动壳体2左右运动或者推动壳体2前后运动，水平推动装置6的具体结构如下：水平推动装置6包括固定(如：焊接，螺钉固定等方式)在底板1上的第二电机61(第二电机61的下端固定在底板1，上端则穿过壳体2底部，并深入到壳体2的空腔中)、与第二电机61输出轴相连的转盘62和固定在壳体2上的限定框架63，限定框架63通过螺钉固定在壳体2的腔体中，也即是限定框架63与壳体2固定在一起且共同运动。

为了让转盘62能够带动壳体2往复式水平运动(水平运动包括左右运动和前后运动)，在转盘62上面安装有限位杆621，如图7所示，转盘62上有一排第一卡齿622，而限位杆621的一端也成型有与转盘62上卡齿相配合的第二卡齿，第二卡齿卡入第一卡齿622中，限位杆621不会与转盘62发生位移，即限位杆621与转盘62一同运动。同时，在限定框架63上成型有两条垂直的限位槽631(通槽)，限位杆621的上端可以伸出任一个限位槽631，因此，第二电机61启动时，第二电机61通过输出轴带动转盘62转动，转盘62转动时，可以带动限位杆621一同转动，而限位杆621卡在限位槽631中，因此，限位杆621可以带动限位槽631(即：限位槽631是限定框架63的一部分，而限定框架63则固定在壳体2中)运动，而最终使得壳体2在平面内运动(此时底板1是不运动的)。此时的运动包括前后运动和左右运动。从而模拟人体呼吸时的胸腔肿瘤运动的前后分解运动和左右分解运动。

为了限定水平往复式运动的距离，可以通过改变限位杆621在转盘62上的位置实现，当限位杆621距离转盘62的圆心更近时，水平往复式运动的距离则越小，反之，则越大，当然为了能够精确确定距离的大小，可以在限位槽631上安装一个卡尺64，卡尺64卡在限位槽631上，可以测量限位杆621距离转盘62的圆心的具体位置。

为了限定壳体2在某一时间段只能前后运动或者左右运动，需要增加左右运动限定块22和前后运动限定块23，左右运动限定块22和前后运动限定块23的结构相同，只是安装的位置不同，左右运动限定块22和前后运动限定块23的具体结构如下：下面以前后运动限定块23来进行说明。

如图4和图7所示，左右运动限定块22包括基座221和运动杆222，基座221固定在壳体2的底部上，而运动杆222则插入基座221中，并可以沿着基座221上下运动，在底板1上的相应位置成型有滑槽11(滑槽11的方向与左右运动的方向一致)，当需要使得壳体2无法前后运动时，则将左右运动限定块22上的运动杆222插入到滑槽11中，由于滑槽11的方向与左右运动的方向一致且运动杆222插入到滑槽11中，因而壳体2只能相对于底板1左右运动，此时的限位杆621如图6所示的插入在限位槽631上。

同理，前后运动限定块23上的运动杆222插入到滑槽11中时，则壳体2只能相对于底板1前后运动。此时，此时的限位杆621应该插入到另一限位槽631上。

如图1和图2所示，在壳体2上还安装有插座，通过插座可以与外部的电源连接，从而为两个电机提供电能。同时，可以利用一体连接件7将底板1、壳体2和盖体3固定为一体，如图1所示，一体连接件7有两个，一体连接件7将的下端可以通过螺钉与底板1固定起来，上端可以卡入到盖体3上。从而，一体连接件7可以方便本发明整体的拿放。

如图1、2和图3所示，在壳体2上还安装有门体24，门体24以铰接的方式与壳体2相连，打开门体24时，可以调节左右运动限定块22和前后运动限定块23中的运动杆222。同时在在壳体2的顶端上面还安装有一个可以打开的板25，当将该板25打开时，可以调节限位杆621在限位槽631上的位置，同时还能够改变调节限位杆621插入在哪个限位槽631上。

以上所述的仅是本发明的一些实施方式。对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。