一种紧凑型质子医疗CBCT系统图像检测板展开机构的制作方法

本发明属于质子放射性治疗领域，涉及一种x光图像检测板展开机构，尤其是涉及一种用于质子医疗旋转治疗室精准定位装置cbct系统x光图像检测板的展开机构。

背景技术：

质子医疗俗称“癌症克星”，质子束对于肿瘤治疗比其它放疗模式优越的地方主要在于利用质子束的bragg峰,更好地适形包络肿瘤的不同形状,其包络的边界比x和γ射线更锐。质子治疗只对肿瘤病灶进行定点高能量照射，大大降低了肿瘤周围健康组织与器官的受照剂量，能减轻容易受放射线影响的器官的副作用、降低放疗后续影响，切实治疗肿瘤病灶对身体的负担小，对同时患有心脏病等其他疾病的老年患者或体质虚弱的患者也能接受治疗。随着放射治疗技术的发展，以精确定位、精确计划、精确治疗为核心的精确放疗(precisionradiotherapy，pt)技术已经打破了传统的经验式的常规治疗模式，成为一种新的“常规”放疗，从而促使放射治疗进入精确放疗的时代。锥形束ct(conebeamct,cbct)是基于大面积非晶硅数字化射线探测板，具有体积小，重量轻，开放式架构的特点，可以直接整合到直线加速器上。机架旋转一周就能获取和重建一个体积范围内的ct图像。cbct可以达到比传统的ct更高的空间分辨率，密度分辨率也足以分辨软组织结构，可以通过肿瘤本身成像引导放疗。而且该系统的射线利用效率高，患者接受的射线剂量少，使它可以作为一种实时监测手段。cbct具有在治疗位置进行x线透视、摄片和容积成像的多重功能。精准放疗要求的摆位精度高，将cbct应用在质子医疗设备上可以获取靶区及周围重要器官的三围空间定位，能够降低摆位误差，准确显示患者的位置，同时能够在治疗位对患者进行监测，并快速获得患者当前的治疗剂量。但是如何将cbct配置在旋转式治疗室里，如何让cbct对患者病变部位多维度立体空间内实施实时监控定位一直是难题。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种用于质子医疗旋转治疗室精准定位装置cbct的x光图像检测板展开机构，其运用于质子医疗中实现x光图像检测板展开。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种紧凑型质子医疗cbct系统图像检测板展开机构，包括图像检测板展开部分、图像检测板半开和全开转换部分、图像检测板连接部分，所述图像检测板展开部分包括直线运动机构和曲柄滑块机构；所述直线运动机构驱动连接所述曲柄滑块机构的图像检测板安装座绕轴转动；所述图像检测板半开和全开转换部分包括直线驱动器；所述图像检测板连接部分包括图像检测板；所述直线驱动器驱动连接图像检测板；所述图像检测板滑动连接在图像检测板安装座上。

所述直线运动机构为丝杠螺母副、电动推杆、曲柄滑块或齿轮齿条中的一种将运动转换为直线运动的机构。

所述丝杠螺母副由设置在滚珠丝杠安装座内的滚珠丝杠构成，滚珠丝杠安装座竖直向设在质子头安装座一内侧壁上；滚珠丝杠的上端通过联轴器与谐波减速器联接，谐波减速器与伺服电机联接；所述丝杠螺母副的滚珠丝杠驱动连接所述曲柄滑块机构的图像检测板安装座绕轴转动。

所述曲柄滑块机构由滑动平台、u型夹、左侧连杆、右侧连杆、连接座与图像检测板安装座构成；滑动平台安装在滚珠丝杠的螺母上，u型夹与滑动平台螺栓连接；左侧连杆、右侧连杆的一端分别与u型夹铰链连接，另一端分别伸向质子头安装座两侧并均与一连接座铰链连接；该连接座螺栓连接在图像检测板安装座上，图像检测板安装座通过轴转动安装在质子头安装座上。

所述图像检测板上安装有直线导轨，所述图像检测板安装座上安装有滑块，直线导轨与滑块相配合进行滑动连接。

所述图像检测板上连接有直线驱动器安装座，所述直线驱动器末端与直线驱动器安装座通过直线驱动器连接法兰固定连接。

所述伺服电机的旋转运动转化为滑动平台的竖直运动，再由滑动平台的竖直运动转化为图像检测板安装座绕轴的转动，实现图像检测板的展开。

所述伺服电机顺时针旋转，图像检测板展开，伺服电机逆时针旋转，图像检测板收回。

所述图像检测板由直线驱动器推动，实现半开、全开两种模式的切换。

本发明通过图像检测板展开部分、图像检测板半开和全开转换部分、图像检测板连接部分共同作用实现图像检测板在旋转治疗室上的展开；滚珠丝杠螺母驱动滑动平台，滑动平台带动连杆，构成曲柄滑块机构，连杆驱动图像检测板绕固定轴转动，实现图像检测板的展开；图像检测板的半开和全开转换部分和图像检测板连接部分共同作用实现半开和全开两种模式的自由切换；

展开机构与与旋转治疗室连接进行平面360°转动，图像检测板可以接收到患者任何体态、任何部位的检测图像；通过丝杠螺母副来驱动左右两个的图像检测板，左右两侧的检测板运动同步，提高了检测精度；滚珠丝杠通过伺服电机+谐波减速器来驱动，保证了整套机构速度和位置的精准控制。

本发明的有益效果：

本发明通过丝杠螺母副、曲柄滑块机构驱动图像检测板，让检测板与垂直布置的两个x光源配合，两个图像检测板获取的扫描图像，经过计算机整合得到获取靶区及周围重要器官的三围空间定位，实现了在旋转式治疗室中用cbct的x光源对患者进行实时的扫描监控；

本发明结构简单，工作可靠，运动精度高，左右两侧的图像检测板同步展开，不长期占用治疗室空间，与旋转治疗室配合作用可以接收不同体位不同姿态的患者x光扫描图像。

附图说明

为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

图1为本发明的整体结构图；

图2为本发明的展开机构结构图；

图3为本发明的图像检测板局部结构图；

图4为本发明的展开机构布局图；

图5为本发明的展开机构运动示意图；

图中标号：图像检测板展开部分-1、图像检测板半开和全开转换部分-2、图像检测板连接部分-3、旋转治疗室-4、x光源发射装置-5、图像检测板-6、直线驱动器安装座-7、直线导轨-8、滑块-9、图像检测板安装座-10、轴-11、连接座-12、质子头安装座-13、左侧连杆-14、滚珠丝杠安装座-15、滚珠丝杠-16、右侧连杆-17、伺服电机-18、谐波减速器-19、联轴器-20、滑动平台-21、u型夹-22、直线驱动器连接法兰-23、直线驱动器-24。

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进一步的了解和认识，用以较佳的实例及附图配合详细的说明，说明如下：

一种紧凑型质子医疗cbct系统图像检测板展开机构(即一种用于质子医疗旋转治疗室x光图像检测板的展开机构)，如图1、图2所示，安装于旋转治疗室4上，该机构包括：图像检测板展开部分1、图像检测板半开(fold)和全开(unfold)转换部分2、图像检测板连接部分3；

其中，图像检测板展开部分1包括丝杠螺母副和曲柄滑块机构；具体地，丝杠螺母副由设置在滚珠丝杠安装座15内的滚珠丝杠16构成，滚珠丝杠安装座15竖直向设在质子头安装座13一内侧壁上；滚珠丝杠16的上端通过联轴器20与谐波减速器19联接，谐波减速器19与伺服电机18联接，滚珠丝杠16的驱动由伺服电机18和谐波减速器19共同完成，伺服电机18由伺服电机驱动器精准控制；

曲柄滑块机构由滑动平台21、u型夹22、左侧连杆14、右侧连杆17、连接座12与图像检测板安装座10构成；滑动平台21安装在滚珠丝杠的螺母上，u型夹22与滑动平台21螺栓连接，保证连接精度，节省安装空间；左侧连杆14、右侧连杆17的一端分别与u型夹22铰链连接，另一端分别伸向质子头安装座13两侧并均与一连接座12铰链连接；该连接座12螺栓连接在图像检测板安装座10上，图像检测板安装座10通过轴11转动安装在质子头安装座13上；

图像检测板半开和全开转换部分2包括直线驱动器安装座7、直线驱动器连接法兰23与直线驱动器24，参见图3；图像检测板连接部分3包括图像检测板6、直线导轨8与滑块9；

滑块9安装在图像检测板安装座10上，直线导轨8安装在图像检测板6上，直线导轨8与滑块9相配合进行滑动连接，使图像检测板6只存在一个自由度，便于半开、全开模式的切换；

直线驱动器安装座7与图像检测板6连接，直线驱动器24末端与直线驱动器安装座7通过直线驱动器连接法兰23固定连接，直线驱动器24的头端连接在图像检测板安装座10上，直线驱动器24为半开、全开模式的切换提供动力；

参见图4、图5，本发明工作方式及原理为：

展开机构由丝杠螺母副驱动和曲柄滑块机构共同作用，将伺服电机18的旋转运动转化为滑动平台21的竖直运动，再由滑动平台21的竖直运动转化为图像检测板安装座10绕轴11的转动，实现图像检测板6的展开；

工作时，经过谐波减速器19减速的伺服电机18驱动滚珠丝杠16，滚珠丝杠16驱动两侧的连杆，两侧连杆上的动力传递给图像检测板安装座10，使其绕轴11转动，使图像检测板绕轴转动实现展开；伺服电机18顺时针旋转，图像检测板展开，伺服电机18逆时针旋转，图像检测板收回；

图像检测板6由直线驱动器24推动，实现半开、全开两种模式的切换；

图像检测板6由左侧连杆14和右侧连杆15共同作用，实现同步展开，提高了图像检测精度。

工作时，本发明提供的展开机构跟旋转治疗室4连接，当旋转治疗室到达指定位置时，展开机构与x光源配合作用；图像检测板6与垂直放置的x光源发射装置5配合，收集两个方位的检测图像。本发明结构简单，工作可靠，不长期占用治疗室空间，与旋转治疗室配合作用可以实现平面360°扫描。

以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式,图中的丝杆螺母驱动方式同样可以更换为电动推杆、曲柄滑块机构、齿轮齿条等其他运动转换为直线运动的机构。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。