一种医用电子直线加速器摆位定位装置的制作方法

本发明涉及一种本发明涉及医疗仪器领域，具体涉及一种医用电子直线加速器摆位定位装置。

背景技术：
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放射治疗是利用辐射对恶性肿瘤进行照射使其生长受到抑制而致死的一种疗法，医用电子直线加速器是当今放射治疗的主要手段，精确放疗是放疗技术发展中最重要的目标，所谓精确放疗必须做到精确诊断、精确设计、精确定位、精确摆位和精确治疗，而精确定位和摆位是精确治疗最重要的要素之一。现有技术中，定位时根据患者不同部位的肿瘤采用不同的方式将患者固定在CT扫描床上，比如胸部肿瘤患者采用负压袋与体表贴合，以降低患者活动度并增加舒适性。经过CT扫描机断层扫描后，将体内肿瘤的立体坐标转换成身体表面的标记点。定位完成后，采用患者体表设置标记和激光去重复标记身体表面的标记的方法，以复现CT扫描时的体位，在此过程中，需要移动治疗床以使直线加速器中的定位激光分别定位在标记上，实际治疗中需要至少两名工作人员以目测方式完成上述操作，而且治疗床床板仅能进行水平方向和垂直方向的移动以及水平旋转运动，因此摆位定位时间较长，误差相对较大，不能快速地进行摆位定位。

技术实现要素：
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针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种医用电子直线加速器摆位定位装置，该医用电子直线加速器摆位定位装置的治疗床采用上、下床板之间设置剪叉机构，两组上床板之间转动连接，可以实现上床板相对水平的下床板翻转一定角度，提高了摆位过程中治疗床的可调节性，实现快速定位。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：

一种医用电子直线加速器摆位定位装置，包括治疗床，所述治疗床包括上床板和下床板，上床板对称设置为两组，两组上床板分别与固定在下床板上的转动轴连接，两组上床板与下床板之间分别设有纵向剪叉机构和横向剪叉机构，所述纵向剪叉机构包含多个纵向剪叉结构单元，每个纵向剪叉结构单元由两个转动连接的纵向剪叉臂组成，两纵向剪叉臂转动连接处设有销轴，每一个纵向剪叉臂的两端分别与相邻的纵向剪叉臂对应的两端铰接，两相邻纵向剪叉臂的两端铰接处安装滚轮，位于销轴下方的滚轮与一安装在下床板上的下滑道的纵向滑槽滑动配合，位于销轴上方的滚轮与一半圆柱形的上滑道的纵向滑槽滑动配合，所述上床板与上滑道的弧形表面高副接触，位于纵向剪叉机构的一侧最外端的两个剪叉臂端部分别铰接在上滑道的纵向滑槽上和下滑道的纵向滑槽上，位于纵向剪叉机构的另一侧最外端的一剪叉臂端部铰接在一推拉块上，所述推拉块上焊接有螺母，所述螺母与一螺杆螺旋配合，靠近螺杆的两外端处分别与安装在下床板上的轴承座转动连接，螺杆靠近机架的一端的端头上开方孔，方孔内安装摇柄；所述横向剪叉机构包括两个交叉铰接的连杆，连杆的上端铰接一上滑块，连杆的下端铰接一下滑块，上滑块与上滑道的横向滑槽滑动配合，下滑块与下滑道的横向滑槽滑动配合。

作为本发明的改进方案，所述上滑道和下滑道之间设有锁止机构，所述锁止机构包括固定安装于上滑道上的棘条和固定安装于下滑道上的连接杆以及连接杆上对称设置的上棘爪和下棘爪，上棘爪包括上棘齿头和与上棘齿头铰接的上棘爪杆，下棘爪包括下棘齿头和与下棘齿头铰接的下棘爪杆，上棘爪杆、下棘爪杆分别铰接在连接杆上，上棘齿头和下棘齿头上均设有扭簧一，上棘爪杆和下棘爪杆上均设有扭簧二，上棘齿头和下棘齿头分别与棘条的齿槽啮合；上棘爪杆和下棘爪杆的背对棘条的一侧分别铰接一拉杆，拉杆的另一端与一电磁铁的衔铁端铰接，所述拉杆上还设有拉线。

作为本发明的另一改进方案，所述螺杆在靠近摇柄端的轴承座内侧处连接有从动齿轮，螺杆与从动齿轮过盈配合，从动齿轮与电机的输出轴上的主动齿轮啮合，电机固定在下床板上。

作为本发明上述方案的进一步改进，所述摆位定位装置还包括位于治疗床上方的上激光灯、对称设置在治疗床左右两侧的左激光灯和右激光灯，上激光灯、左激光灯和右激光灯三者射出的激光束的交点与医用电子直线加速器的机架、医用电子直线加速器的辐射头及治疗床三者的旋转轴线的交点相同；从左激光灯所处的位置沿竖直方向偏移一固定距离设置左次激光灯，从右激光灯所处的位置沿竖直方向偏移一固定距离设置右次激光灯，所述左次激光灯和右次激光灯分别转动连接在激光灯架上；在左次激光灯和右次激光灯上分别安装位移传感器，与位移传感器通过接线连接的控制器与治疗床的控制模块相连，所述倾斜运动电机的正反转通过治疗床的驱动模块和继电器来控制。所述位移传感器包括纵向位移传感器和垂直位移传感器。

本发明的医用电子直线加速器摆位定位装置的治疗床采用双层床板结构，且两上床板铰接在下床板上，上床板和下床板之间设置纵向剪叉机构和横向剪叉机构，治疗床的下床板完成垂直移动和水平移动以及水平旋转，治疗床的两上床板增加了治疗床的倾斜运动，同时两个上床板的倾斜度互不影响，提高了治疗床的可调节性。采用锁止机构的设置，通过扭簧一和扭簧二来控制上棘爪或下棘爪与棘条的啮合来实现自动锁止，通过电磁铁或拉线来操作上棘爪或下棘爪与棘条之间的脱离，操作灵活方便，锁止安全可靠。采用上述摆位装置的结构设置，通过上下和左右方向调整左次激光灯和右次激光灯的位置，使左次激光灯和右次激光灯的光束准确定位在体表标记上，位移传感器将信号传递至控制器，控制器与治疗床的控制模块相连，治疗床的控制模块与驱动模块相连，根据激光灯与次激光灯的偏移距离及采集到的位移传感器的信号，控制器自动将指令传递至治疗床的控制模块，驱动模块接收控制模块的信号，治疗床将自动完成下床板的垂直运动和水平运动、左右上床板的倾斜运动，使摆位定位过程中仅一人操作即可完成自动摆位定位，实现快速自动地精确摆位定位。

附图说明：

图1为本发明结构示意图。

图2为治疗床主视图。

图3为治疗床局部结构示意图。

图4为治疗床局部结构一的左视图。

图5为治疗床局部结构二的左视图。

图6为图5中锁止结构的示意图。

图7为图6中锁止机构的左视图(不含棘条)。

图8为本发明治疗床控制结构示意图。

图中，1、机架，2、辐射头，3、治疗床，4、左激光灯，5、右激光灯，6、上激光灯，7、左次激光灯，8、右次激光灯，9、激光灯架，10、位移传感器，11、控制器，12、控制模块，13、驱动模块，14、继电器，15、直流电源，31、上床板，32、下床板，33、转动轴，34、上滑道，35、横向剪叉机构，36、纵向剪叉机构，37、锁止机构，311、左上床板，312、右上床板，321、下滑道纵向滑槽341、上滑道纵向滑槽，351、上滑块，352、连杆，353、下滑块，361、剪叉臂，362、销轴，363、推拉块，364、螺母，365、螺杆，366、轴承座，367、摇柄，368、从动齿轮，369、倾斜运动电机，3701、棘条，3702、齿槽，3703、上棘齿头，3704、上拉板，3705、上拉线，3706、扭簧一，3707、上棘爪杆，3708、扭簧二，3709、连接杆，3710、扭簧二，3711、下棘爪杆，3712、扭簧一，3713、下拉线，3714、下拉板，3715、下棘齿头，121、单片机，122、供电电路，123、外围辅助电路，131、驱动芯片，132、大功率驱动器，321、升降运动电机，322、左右运动电机，323、前后运动电机，324、水平旋转电机。

具体实施方式：

为了更好地理解本发明相对于现有技术所作出的改进，在对本发明的具体实施例方式进行详细说明之前，先对背景技术部分所提到的现有技术结合附图加以说明。

医用电子直线加速器，包括机架、辐射头、摆位定位装置，现有医用电子直线加速器采用等中心原则的运动系统，即机架、辐射头及摆位定位装置的治疗床三者的旋转轴线交与一点，该点称为等中心，其中机架分为旋转机架和固定机架。摆位定位装置中的三组激光灯的光束也交于等中心点，且三组激光灯一般固定在治疗室的墙面上，位置不能发生变化。摆位定位时，操作者电动控制治疗床的垂直移动即升降运动；水平移动包括横向移动、纵向移动，也就是左右移动、前后移动；治疗床的水平旋转即治疗床以床身为回转中心的回转转动；以及治疗床的公转即治疗床以等中心为回转中心的回转运动，以使三组激光定位灯的光束分别对准患者身体表面的标记，即上激光灯对准体表上标记，左激光灯对准体表左标记，右激光灯对准体表右标记，完成CT扫描时体位的复现，需要提及的是在CT断层扫描后所作出的体表上标记，其垂直方向延长线与左标记和右标记的连线交于一点，左标记和右标记位于同一水平线上。其中，升降运动的使用最为频繁，左右移动和前后移动也可手动控制。在摆位定位过程中，操作者容易辨别机架上方的激光灯光束是否定位到体表上标记上，但对于左右两侧的激光灯光束是否准确对准患者体表两侧的左右标记上，一名操作者显然难以去判断，此时至少需要两名操作者进行配合摆位，来完成患者体表两侧的左右标记的定位。在实际操作中，由于体表上标记的定位较为容易，通常情况下往往是两名操作者在进行体表左标记和体表右标记的定位时花费较多的时间去调节治疗床的位置，尤其是治疗床在升降方向和前后方向的运动，但治疗床前后方向的细微运动又会使已经定位的体表上标记偏离上激光灯光束的照射点。因此，现有医用电子直线加速器摆位定位时间长，而且人为误差较大。

本发明的具体实施方式就是针对现有技术中的医用电子直线加速器存在摆位定位时间长，而且人为误差较大的问题作出的改进。下面对具体实施方式作出详细说明。

如图1-7所示，本发明的医用电子直线加速器摆位定位装置，包括治疗床，其治疗床3除具有现有技术中治疗床的结构特点外，还设置为具有上床板31和下床板32的双层结构。上床板31对称设置为两组，即左上床板311和右上床板312，左上床板311、右上床板312分别与固定在下床板32上的转动轴33连接，两组上床板31与下床板32之间分别设有纵向剪叉机构36和横向剪叉机构35，纵向剪叉机构36包含多个纵向剪叉结构单元，每个纵向剪叉结构单元由两个转动连接的纵向剪叉臂361组成，两纵向剪叉臂361转动连接处设有销轴362，每一个纵向剪叉臂361的两端分别与相邻的纵向剪叉臂361对应的两端铰接，两相邻纵向剪叉臂361的两端铰接处安装滚轮，位于销轴362下方的滚轮与一安装在下床板32上的下滑道纵向滑槽321滑动配合，位于销轴362上方的滚轮与一半圆柱形的上滑道34的上滑道纵向滑槽341滑动配合，上床板31与上滑道34的弧形表面高副接触，位于纵向剪叉机构36的一侧最外端的两个剪叉臂361端部分别铰接在上滑道纵向滑槽341上和下滑道纵向滑槽321上，位于纵向剪叉机构36的另一侧最外端的两个剪叉臂端部分别铰接在一推拉块363上，推拉块363上焊接有螺母364，螺母364与一螺杆365螺旋配合，靠近螺杆365的两外端处分别与安装在下床板32上的轴承座366转动连接，螺杆365靠近机架1的一端的端头上开方孔，方孔内安装有摇柄367；横向剪叉机构35包括两个交叉铰接的连杆352，连杆352的上端铰接一上滑块351，连杆352的下端铰接一下滑块353，上滑块351与上滑道横向滑槽滑动配合，下滑块353与下滑道横向滑槽滑动配合。

采用现有技术中的摆位定位方法，两名操作者电动控制使治疗床3的下床板32快速升至合适高度，然后电动控制使治疗床3的下床板32快速向后运动至合适位置，接下来一般采用手动控制前后运动、左右运动和水平转动的方式来进行体表上标记的定位，使上激光灯6的光束对准体表上标记。电动控制治疗床3下床板32上升或下降使左右体表标记贴近左激光灯4和右激光灯5照射在患者体表上的激光点，若体表左标记已经对准左激光灯4照射点，而体表右标记位于右激光5照射点之下(或之上)，此时可以转动右上床板312和下床板32之间的摇柄367，摇柄367带动螺杆365转动，螺杆365的转动将会带动螺母364的向前(或向后)移动，螺母364随之使推拉块363向前(或向后)移动，纵向剪叉机构36中的滚轮将沿右上床板312的上滑道34和下床板32的下滑道滚动，每个纵向剪叉结构单元的销轴362将会靠近(或远离)，横向剪叉机构35中交叉铰接的两个连杆352的上端相互靠近，两上滑块351沿上滑道34的横向滑动槽相向运动，两连杆352的下端也相互靠近，两下滑块353沿下滑道的横向滑动槽相向运动，在纵向剪叉机构36和横向剪叉机构35的共同作用下，由于右上床板312与半圆柱形上滑道34的弧形表面高副接触，右上床312板将会绕其与下床板32的转动轴33转动，右上床板312向上倾斜一定角度，体表右标记向上移动至对准右激光灯5照射点，纵向剪叉机构36和横向剪叉机构35使得上滑道34的运动更趋平稳。由于当体表左标记对准左激光灯4照射点时，体表右标记理论上与右激光灯5不会有较大偏差，所以右上床板312只需要倾斜微小角度即可完成体表右标记的定位。此时，若体表上标记因右上床板312的倾斜发生微小偏移上激光灯6照射点，只需稍微向右移动下床板32即可。若体表右标记已经对准右激光灯5照射点，而体表左标记位于左激光4照射点之下(或之上)，其调节原理与上述体表左标记已经对准左激光灯4照射点，而体表右标记位于右激光5照射点之下(或之上)相同，在此不再过多描述。

本发明采用上述结构设置，两名操作者配合摆位可以实现快速定位，解决了现有操作中体表左标记和体表右标记反复定位耗费时间的问题，避免了操作者频繁调节而延长了患者治疗时间的弊端；而且，采用上述结构设置，只需对现有技术中的设备进行改进，既能提高摆位效率，又能减少医院的成本投入。

作为本发明的改进方案，如上所述，若体表左标记已经对准左激光灯4照射点，而体表右标记位于右激光5照射点之下(或之上)，需要右上床板312倾斜微小角度即可完成体表右标记的定位，此时上滑道34需要向上移动，考虑到运行安全性，在上滑道34和下滑道之间设置锁止机构37，锁止机构37包括固定安装于上滑道34上的棘条3701和固定安装于下滑道上的连接杆3709以及连接杆3709上对称设置的上棘爪和下棘爪，上棘爪包括上棘齿头3703和与上棘齿头3703铰接的上棘爪杆3707，下棘爪包括下棘齿头3715和与下棘齿头3715铰接的下棘爪杆3711，上棘爪杆3707、下棘爪杆3711分别铰接在连接杆3709上，上棘齿头3703上设有扭簧一3706、下棘齿头3715上设有扭簧一3712，上棘爪杆3707上设有扭簧二3708、下棘爪杆3711上设有扭簧二3710，上棘齿头3703和下棘齿头3715分别与棘条3701的齿槽3702啮合；上棘爪杆3707背对棘条3701的一侧铰接上拉板3704、下棘爪杆3711背对棘条3701的一侧铰接下拉板3714，上拉板3704和下拉板3714的另一端均与一电磁铁的衔铁端铰接，上拉板3704上还设有上拉线3705、下拉板3714上还设有下拉线3713。以右上床板312向上倾斜微小角度为例，由于上滑道34相对下滑道向上运动，此时拉动下棘爪的下拉线3713，上棘爪的上拉线3705保持松开状态，下棘爪上的下拉板3714带动下棘爪杆3711克服其扭簧二3710的作用力，使下棘爪杆3711绕其与连接杆3709的铰接点转动，下棘齿头3715随下棘爪杆3711远离棘条3701，同时扭簧一3712对下棘齿头3715的作用力使下棘齿头3715绕其与下棘爪杆3711的铰接点转动，而且下棘爪杆3711绕其与连接杆3709的铰接点的转动方向与下棘齿头3715绕其与下棘爪杆3711的铰接点的转动方向相反，从而使下棘齿头3715与棘条3701的齿槽3702脱离，棘条3701可随上滑道34向上运动，上棘爪的上棘齿头3703从棘条3701的齿背上滑过。右上床板312倾斜到合适位置时，松开下棘爪的下拉线3713，下棘爪杆3711在扭簧二3710的作用下反向转动，下棘齿头3715随下棘爪杆3711靠近棘条3701的同时，棘条齿槽3702使下棘齿头3715克服扭簧一3712对下棘齿头3715的作用力，下棘齿头3715与齿槽3702根部啮紧，上滑道34被锁止。当向上倾斜的右上床312板需要恢复至水平状态时，由于上滑道34相对下滑道向下运动，此时拉动上棘爪的上拉线3705，下棘爪的下拉线3713保持松开状态，上棘爪上的上拉板3704带动上棘爪杆3707克服扭簧二3708的作用力，使上棘爪杆3707绕其与连接杆3709的铰接点转动，上棘齿头3703随上棘爪杆3707远离棘条3701，同时扭簧一3706对上棘齿头3703的作用力使上棘齿头3703绕其与上棘爪杆3707的铰接点转动，而且上棘爪杆3707绕其与连接杆3709的铰接点的转动方向与上棘齿头3703绕其与上棘爪杆3707的铰接点的转动方向相反，从而使上棘齿头3703与棘条3701的齿槽3702脱离，棘条3701可随上滑道34向下运动，下棘爪的下棘齿头3715从棘条3701上滑过。右上床板312水平位置时，松开上棘爪的上拉线3705，上棘爪杆3707在扭簧二3708的作用下反向转动，上棘齿头3703随上棘爪杆3707靠近棘条3701的同时，棘条齿槽3702使上棘齿头3703克服扭簧一3706对上棘齿头3703的作用力，上棘齿头3703与齿槽3702根部啮紧，上滑道34被锁止。上棘齿头3703与棘条齿槽3702啮合时，齿槽3702根部对上棘齿头3703的总作用力方向通过上棘齿头3703的铰接点与上棘爪杆3707的铰接点之间的连线；下棘齿头3715与棘条齿槽3702啮合时，齿槽3702根部对下棘齿头3715的总作用力方向通过下棘齿头3715的铰接点与下棘爪杆3711的铰接点之间的连线。

本发明采用上述锁止机构37，通过上拉线3705、下拉线3713来操作上棘爪3705、下棘爪3713与棘条3701之间的脱离，操作方便灵活，实现上滑道34的上下运动可靠锁止。此外，还可通过电磁铁来控制上棘爪和下棘爪与棘条3701的啮合关系，电磁铁通电时，衔铁端将直接带动上拉板3704或下拉板3714运动；电磁铁断电时，衔铁端将带动上拉板3704或下拉板3714复位。

作为本发明的另一改进方案，上述螺杆365在靠近摇柄367端的轴承座366内侧处连接有从动齿轮368，螺杆365与从动齿轮368过盈配合，从动齿轮368与倾斜运动电机369的输出轴上的主动齿轮啮合，倾斜运动电机369固定在下床板32上。上床板31绕其与下床板32的转动方式可以是手动方式或电动方式，电动方式更为快速而且减轻了操作者的劳动强度。倾斜运动电机369的正反转可以通过手控器来控制，倾斜运动电机369的转动将会带动主动齿轮的转动，主动齿轮带动从动齿轮368转动，螺杆365随从动齿轮368转动，螺母364将沿螺杆365轴线向前或向后移动，推拉块363与螺母364运动方向相同，纵向剪叉机构36作上升或下降运动，横向剪叉机构35随上滑道34运动，上床板31沿上滑道34圆柱形表面运动的同时，上床板31另一端绕转动轴33转动。

如图1和8所示，作为本发明上述方案的进一步改进，摆位定位装置包括位于治疗床3上方的固定设置的上激光灯6、对称设置在治疗床左右两侧的左激光灯4和右激光灯5，上位激光灯6、左激光灯4和右激光灯5三者射出的激光束的交点与医用直线加速器的机架1、辐射头2及治疗床3三者的旋转轴线的交点相同；从左激光灯4所处的位置沿竖直方向偏移一固定距离设置左次激光灯7，从右激光灯5所处的位置沿竖直方向偏移一固定距离设置右次激光灯8，左次激光灯7和右次激光灯8分别转动连接在激光灯架9上，激光灯架9固定在治疗室墙体上；在左次激光灯7和右次激光灯8上分别安装位移传感器10，与位移传感器10通过接线连接的控制器11与治疗床3的控制模块12相连，所述倾斜运动电机369的正反转通过治疗床3的驱动模块13和继电器14来控制。所述位移传感器10包括纵向位移传感器和垂直位移传感器。

治疗床3的控制模块12包括单片机121、供电电路122和外围辅助电路123等，治疗床3的驱动模块13包括驱动芯片131和大功率驱动器132等，控制模块12用于对驱动模块13进行控制，驱动模块13与继电器14连接，继电器14用于控制治疗床3下床板32的升降运动电机321、左右运动电机322、前后运动电机323、水平旋转电机324的正反转，治疗床3采用直流电源15供电，作为现有技术，治疗床3的控制模块12和驱动模块13、治疗床3的升降机构、左右移动机构、前后纵向移动机构及水平旋转机构在这里均不再赘述。本发明进一步改进的方案中，倾斜运动电机369的正反转通过治疗床3的驱动模块13和继电器14来控制，具体地，本发明治疗床3的驱动模块13中需要嵌入对倾斜运动电机369的驱动程序来实现驱动模块13对继电器14的控制，同时增加继电器14对治疗床3的上床板31的倾斜运动电机369的控制。

本发明进一步改进的方案中，一名操作者控制治疗床3的下床板32运动至合适位置，作为粗略快速调整，只需下床板32升至体表左标记靠近左激光灯4照射点或体表右标记靠近右激光灯5照射点，下床板32向后运动至体表上标记靠近上激光灯6照射点；接下来该操作者上下或左右转动位于左边激光灯架9上的左次激光灯7，使其激光光束照射点对准体表左标记，上下或左右转动位于右边激光灯架9上的右次激光灯8，使其激光光束照射点对准体表右标记；左次激光灯7上的纵向位移传感器和垂直位移传感器、右次激光灯8上的纵向位移传感器和垂直位移传感器将信号传递至控制器11，由于控制器11与治疗床3的控制模块12相连，治疗床3的控制模块12与驱动模块13相连，控制器11将根据激光灯与次定位激光灯的偏移距离及采集到的位移传感器10的信号，自动将指令传递至治疗床3的控制模块12，驱动模块13接收控制模块12的信号，治疗床3将自动进行下床板32的升降运动和前后运动以及左上床板311和右上床板312的倾斜运动，实现左激光灯4光束对准体表左标记、右激光灯5光束对准体表右标记，最后再电动控制左右移动下床板32实现上激光灯6光束对准体表上标记，此过程为精确快速调整，摆位过程中仅一人操作即可完成自动定位，实现快速自动地精确摆位定位。

上面结合附图对本发明的具体实施例方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

本发明未详述之处，均为本技术领域技术人员的公知技术。