多角度共用旋转放射治疗头系统及治疗终端

本发明涉及一种多角度共用旋转放射治疗头系统及治疗终端，属于放射医疗。

背景技术：

1、在放射治疗中，加速器产生的粒子束通常用于照射人体癌细胞，最常用的粒子是质子和碳离子。而碳离子线性能量密度、相对生物效应、侧向散射优势更为显著，能够产生难以修复的dna双链断裂(dsb)，通常用作癌症治疗的最优选择。

2、加速的粒子束撞击固体(靶)产生的高能粒子被用于破坏肿瘤细胞。治疗头是放射治疗中常用的装置，治疗头接收粒子束，将其近似点状源通过治疗头扩大成锥形照射至患者的表面而形成照射场。治疗头主要包括：将束团进行纵向能量展宽以覆盖肿瘤深度的脊形过滤器；为了避免或减小对周围健康组织的损伤，通常使用由重金属制成的非常厚的膜片组成的多叶准直器，用于将横向上形成与肿瘤的投影外形一致的照射野；将束流停止在肿瘤后沿以保护肿瘤后的正常组织的体表补偿器，确保以最小的副作用有效地治疗肿瘤而不伤害正常组织。

3、采用离子束治疗癌症时，如果只用一个照射方向，皮肤与肿瘤间的正常细胞至少要受到1/3的肿瘤辐射剂量，形成不同程度的伤害，为减少这部分损害，增加治疗的焦皮比值，所以一个治疗疗程需要从不同方向来照射，将总剂量分成多个辐射方向，这样正常组织受到的剂量就大幅降低。

4、因此，常规的固定治疗终端采用不同角度束线来实现不同的照射角度，常用的有水平终端、45度终端，垂直终端，一个终端对应一条束线和一个治疗头。随着放射治疗技术的发展，一个治疗室内实现两角度照射，通常有垂直+水平终端，45度+水平终端，目前的做法是配置两套治疗头。最近发展起来的旋转组合束线，可以实现一个终端内实现三个甚至更多治疗角度，这样肿瘤患者在一次治疗中在一个治疗室内可以完成所有的照射角度，减少了转换治疗室花费的时间以及照射前的患者重新摆位时间，大大提高治疗效率。但是，目前的做法是一个治疗角度对应配备一个固定治疗头，这样单室多治疗角度终端内需要配备多个治疗头，为了解决同一终端内不同照射角度下靶点相同、多治疗头布置占用空间大、成本高，而且不同角度下的治疗头布置存在相互干涉的问题，急需一种新的治疗头。

技术实现思路

1、针对上述技术问题，本发明提供一种多角度共用旋转放射治疗头系统及治疗终端，这样，一个治疗室内只需设置一套治疗头，通过旋转治疗头即可实现单室多角度同靶点的束流配送方案。

2、为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

3、一种多角度共用旋转放射治疗头系统，包括：

4、底板，所述底板上设置有外导轨和内导轨，所述外导轨和所述内导轨共圆心布置；

5、治疗头，固定在支撑板上，所述支撑板通过滑块与所述外导轨和所述内导轨滑动连接；

6、外传动机构和内传动机构，二者共圆心装配于所述底板上，用于驱动所述支撑板沿所述外导轨和所述内导轨滑动，进而带动所述治疗头绕着靶点旋转；

7、控制机构，用于控制所述外传动机构和内传动机构以差动方式驱动所述治疗头绕着靶心的旋转轴线进行旋转。

8、所述的多角度共用旋转放射治疗头系统，优选地，所述内传动机构包括内销齿圈、销轴和周摆线齿轮，所述内销齿圈可拆卸装配于所述底板上，所述内销齿圈的内壁上下两端向靶心延伸凸起以形成环形的容纳腔，所述销轴的数量若干，间隔可拆卸装配于所述容纳腔中，所述周摆线齿轮与所述销轴无背隙啮合传动连接。

9、所述的多角度共用旋转放射治疗头系统，优选地，所述周摆线齿轮通过键与法兰轴周向连接，所述法兰轴的一端与所述支承板连接，另一端与所述内传动机构的第二减速器连接，所述底板上开设有容纳所述法兰轴另一端贯穿的弧形空腔，所述第二减速器装配于所述底板上。

10、所述的多角度共用旋转放射治疗头系统，优选地，所述容纳腔的上下两端开设有容纳所述销轴贯穿的通孔，所述通孔内装配有轴承，所述销轴的两端与所述轴承的内圈过盈配合连接，所述轴承的外圈与所述通孔过渡配合连接。

11、所述的多角度共用旋转放射治疗头系统，优选地，所述轴承通过轴承盖和所述销轴轴肩定位安装于所述容纳腔的上下端面上，以实现所述销轴在所述内销齿圈上自转。

12、所述的多角度共用旋转放射治疗头系统，优选地，所述内传动机构还包括第一托板、第三导轨和第四导轨，所述第二减速器栓接于所述第一托板上，所述第一托板通过滑块与所述第三导轨和所述第四导轨滑动连接，所述第三导轨和所述第四导轨同圆心可拆卸连接于所述底板上。

13、所述的多角度共用旋转放射治疗头系统，优选地，所述内传动机构还包括第二伺服电机，所述第二伺服电机与所述第二减速器通过法兰连接，所述第三导轨和所述第四导轨对所述第二减速器和所述第二伺服电机起支撑引导作用。

14、所述的多角度共用旋转放射治疗头系统，优选地，所述外传动机构包括第一减速器和第一伺服电机，所述第一减速器栓接于第二托板上，所述第二托板通过滑块与第一导轨和第二导轨滑动连接，所述第一导轨和所述第二导轨同靶心可拆卸连接于所述底板上。

15、所述的多角度共用旋转放射治疗头系统，优选地，所述轴承为滚动轴承。

16、本发明第二方面提供一种治疗终端，包括上述任意一项所述的多角度共用旋转放射治疗头的治疗系统。

17、本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

18、1、本发明的治疗系统包括由脊形过滤器、分条电离室、多页准直器、体表补偿器组成的治疗头、同心设置的弧形内、外导轨、高精度纯滚动销齿差动内、外传动机构、用于安装治疗头导轨和传动机构的扇形底板，治疗头在弧形导轨的引导下通过传动机构的差动实现绕靶点的定轴旋转，与固定角度束线或者旋转组合束线相对应连接，即可实现多角度束流配送至同一靶点。

19、2、肿瘤患者一次治疗中往往需要多角度照射以降低束流通过路径上对正常细胞的伤害，本发明通过以上技术创新可以大大简化治疗室内治疗头的投入，一个治疗头即可满足多种照射角度的束流配送，结构紧凑、造价低、定位精度高等优势，在多角度放射治疗领域便于大规模推广应用。

20、3、传统的固定治疗室内，为了实现多治疗角度，往往在一个治疗室内设置多个治疗头，国际上目前最多的是双治疗头。随着旋转组合束线的出现，单个治疗室内可以实现三个以上的治疗角度，若同时布置三个治疗头来实现同靶点照射，治疗头占用空间大，互相干涉问题突出，本发明所公开的治疗头系统，结构紧凑，纯滚动、零背隙销齿传动定位精度高，且易于实现多角度同靶点照射，在当今主流的多角度照射治疗领域具有显著优势。

21、4、本发明的多角度共用旋转治疗头系统不仅适用于重离子治疗，也可以用于质子治疗，是一种放疗领域的普适性方案。

技术特征：

1.一种多角度共用旋转放射治疗头系统，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的多角度共用旋转放射治疗头系统，其特征在于，所述内传动机构(7)包括内销齿圈(701)、销轴(702)和周摆线齿轮(709)，所述内销齿圈(701)可拆卸装配于所述底板(5)上，所述内销齿圈(701)的内壁上下两端向靶心延伸凸起以形成环形的容纳腔(711)，所述销轴(702)的数量若干，间隔可拆卸装配于所述容纳腔(711)中，所述周摆线齿轮(709)与所述销轴(702)无背隙啮合传动连接。

3.根据权利要求2所述的多角度共用旋转放射治疗头系统，其特征在于，所述周摆线齿轮(709)通过键与法兰轴(712)周向连接，所述法兰轴(712)的一端与所述支承板(2)连接，另一端与所述内传动机构(7)的第二减速器(715)连接，所述底板(5)上开设有容纳所述法兰轴(712)另一端贯穿的弧形空腔，所述第二减速器(715)装配于所述底板(5)上。

4.根据权利要求2所述的多角度共用旋转放射治疗头系统，其特征在于，所述容纳腔(711)的上下两端开设有容纳所述销轴(702)贯穿的通孔，所述通孔内装配有轴承，所述销轴(702)的两端与所述轴承的内圈过盈配合连接，所述轴承的外圈与所述通孔过渡配合连接。

5.根据权利要求4所述的多角度共用旋转放射治疗头系统，其特征在于，所述轴承通过轴承盖和所述销轴(702)轴肩定位安装于所述容纳腔(711)的上下端面上，以实现所述销轴(702)在所述内销齿圈(701)上自转。

6.根据权利要求2所述的多角度共用旋转放射治疗头系统，其特征在于，所述内传动机构(7)还包括第一托板(12)、第三导轨(10)和第四导轨(11)，所述第二减速器(715)栓接于所述第一托板(12)上，所述第一托板(12)通过滑块与所述第三导轨(10)和所述第四导轨(11)滑动连接，所述第三导轨(10)和所述第四导轨(11)同圆心可拆卸连接于所述底板(5)上。

7.根据权利要求6所述的多角度共用旋转放射治疗头系统，其特征在于，所述内传动机构(7)还包括第二伺服电机(716)，所述第二伺服电机(716)与所述第二减速器(715)通过法兰连接，所述第三导轨(10)和所述第四导轨(11)对所述第二减速器(715)和所述第二伺服电机(716)起支撑引导作用。

8.根据权利要求1所述的多角度共用旋转放射治疗头系统，其特征在于，所述外传动机构(6)包括第一减速器(615)和第一伺服电机(616)，所述第一减速器(615)栓接于第二托板(13)上，所述第二托板(13)通过滑块与第一导轨(8)和第二导轨(9)滑动连接，所述第一导轨(8)和所述第二导轨(9)同圆心可拆卸连接于所述底板(5)上。

9.根据权利要求4所述的多角度共用旋转放射治疗头系统，其特征在于，所述轴承为滚动轴承。

10.一种治疗终端，其特征在于，包括权利要求1-9任意一项所述的多角度共用旋转放射治疗头系统。

技术总结
本发明涉及一种多角度共用旋转放射治疗头系统及治疗终端，治疗头系统，包括：底板，所述底板上设置有外导轨和内导轨，所述外导轨和所述内导轨共靶心布置；治疗头，固定在支撑板上，所述支撑板通过滑块与所述外导轨和所述内导轨滑动连接；外传动机构和内传动机构，二者共圆心装配于所述底板上，用于驱动所述支撑板沿所述外导轨和所述内导轨滑动，进而带动所述治疗头旋转；控制机构，用于控制所述外传动机构和内传动机构以差动方式驱动所述治疗头绕着靶心的旋转轴线进行旋转。该治疗头系统，结构紧凑，纯滚动、零背隙销齿传动定位精度高，一个治疗头即可实现治疗室内多角度同靶点照射，在当今主流的多角度照射治疗领域具有显著优势。

技术研发人员：郑亚军,杨建成,夏佳文,詹文龙,胡正国,阮爽,潘永祥,王儒亮,申国栋,盛丽娜,姚庆高,陆海娇,陈文军,杨雅清,王耿,封安辉,卢家琪
受保护的技术使用者：中国科学院近代物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12