光栅准直器的制作方法

专利名称:光栅准直器的制作方法
业祉难古战 尤报很且潘技术领域：
本发明涉及医疗器械，尤其涉及放射治疗用光栅准直器。
技术背景医用放射治疗仪器一般包括中央处理控制装置、治疗床、治疗主 机、电源及信号传送装置、电柜控制装置等。其中，治疗主机包括转筒，转筒上装有用于螺旋断层扫描的X光发生装置及影像采集接收装置，及用于放射治疗用的放射源、光栅及其准直器装置，以及用于 检测放疗效果和放疗进度的剂量检测装置等。光栅及其准直器装置为放疗仪器的关键性部件，其关系到放射治 疗系统整体结构安排及放射治疗的效果及效率。传统的螺旋断层放射治疗系统的放射源装置包括多个钴-60放射 源，与其匹配的为多套多叶光栅准直器装置。其实现立体适形与调强 适形的作法是，在某一个照射位置上，先根据肿瘤的形态由电动多叶 光栅形成与肿瘤形状基本一致的适形射野，然后再用不同形状的縮野 来完成肿瘤厚度方向的强度适形照射，以多次照射的重叠来形成剂量 强度的梯级分布，最终实现与肿瘤形态和剂量分布都一致的立体治疗 效果。然而，电动多叶光栅是由许多独立的钨合金薄片和微型电机重叠 在一起构成，首先它要受结构和尺寸的限制，视野就不可能精确地和 肿瘤的形状一致，适形野显然很粗糙；另外，薄片间需要灵活运动， 因此，叶片之间也不可能靠的太紧，这就不可避免会产生叶片间的缝 隙漏射线，这使得调强适形射野的性能和质量大打折扣；其三，钨合 金叶片由步进电机驱动，运动需要时间，在影像引导调强适形中，就 不可能采用更先迸的射束跟随器官运动而运动的方式，只能采用治疗 床跟随技术，相应的跟随速度会受到影响。如上所述，采用多放射源，以及采用多叶光栅准直器，会使得放射治疗系统结构复杂，其影像跟随速率低，使得治疗效率差；且放疗 安全性不高，治疗效果差。针对上述多叶光栅及其准直器装置的缺陷， 一种新型的矩阵光栅 (或称为蜂巢光栅)应运而生。矩阵光栅上开设有足够多、足够细的 椎孔，该等椎孔以阵列方式排布，从而形成蜂巢状。放射治疗时，根 据具体情况，向椎孔内填充钨针，形成与肿瘤形状对应的钨针组合排 布；另外，针对肿瘤厚度分布的不同，肿瘤不同厚度的部分要求的治 疗剂量分布不同，需要精度合理的强度调制，所以矩阵式蜂巢光栅可 以由多层不同厚度的矩阵式蜂巢子光栅叠加形成，这样每个子层就成 为了一个二进制插补的强度衰减器，例如四个子层叠加的结构可以提 供十六种照射强度。该种矩阵式蜂巢光栅的有益效果主要体现在(1) 该蜂巢式光栅釆用蜂巢式及及多层叠加的结构，从而具有精确的适形 及剂量强度调节功能；(2)多层针仓间紧密叠加，不存在射线隙漏， 提高了安全性；(3)容易操作，且多套光栅可以切换使用，其中一套 在照射使用时，另一套就可以进行装钨针操作，所以，在影像跟踪治 疗时具有很好的跟随速度。
发明内容
本发明的目的是提供一种矩阵光栅的配套装置，用于在放射治疗 中对矩阵光栅执行调节，运送操作。为实现上述目的，本发明提供的光栅准直器包括上固定板、下固 定板、后固定板、弹仓装置、推针装置、退针装置、导轨、光栅运送 装置、驱动装置，上固定板上开设有退针操作孔，所述退针装置固定
在上固定板上方，并位于退针操作孔处，下固定板上开设有弹仓装置 存放空间，所述弹仓装置设置在该弹仓装置存放空间内，所述推针装 置固定在下固定板下方，后固定板将上、下固定板以纵向方向间隔固 定，从而于该上、下固定板之间限定一操作空间，推针装置位于弹仓 装置的正下方，退针装置位于弹仓装置的正上方，导轨部分设置在上、 下固定板之间，部分延伸于上、下固定板外部，光栅运送装置设置在 导轨上，光栅运送装置上设有光栅存放空间，光栅运送装置与驱动装 置驱动连接，所述操作空间可以使得所述光栅运送装置于其间穿过， 光栅运送装置受驱动装置的驱动沿导轨在所述操作空间与该操作空 间外部之间运动。本发明基于矩阵光栅本身的特性，提供一种与矩阵光栅配合使 用，对矩阵光栅执行调节及运送等操作的光栅准直器。本发明通用性 好，自动化程度高、使用方便、效率高，满足当今放射治疗领域精度 高，影像跟随速度快的要求。


图1为本发明光栅准直器的立体图； 图2为本发明光栅准直器的主视图； 图3为本发明光栅准直器的俯视图； 图4为本发明光栅准直器的仰视图； 图5为本发明光栅准直器的使用状态的主视图； 图6为本发明光栅准直器的另一使用状态的立体图-, 图7为图6中光栅准直器的使用状态的仰视图。 附图标记说明如下上固定板111,下固定板112，后固定板113， 限位板114，导轨121，导轨122，弹仓装置131，弹仓装置132,弹 仓装置133，推针装置141，推针装置142，推针装置143，退针装置 151,退针装置152，退针装置153，子光栅运送装置161，子光栅运
送装置162，子光栅运送装置163,电机171,丝杆172，位移切换气 缸200，位移切换导轨210。
具体实施方式
请结合参阅图l、 2、 3及4，本发明提供的光栅准直器包括上固 定板lll，下固定板112，后固定板113，限位板114，导轨121、 122， 弹仓装置13K 132、 133，推针装置141、 142、 143，退针装置151、 152、 153，子光栅运送装置161、 162、 163，电机171，丝杆172。本实施例提供的光栅准直器具有三套退针装置，附图中标号分别 为151、 152和153，对应地，上固定板111上开设有三个退针操作孔， 退针装置151、 152和153横向并排地固定在上固定板111上方，并 分别位于三个退针操作孔处。本实施例提供的光栅准直器具有三套弹 仓装置，附图中标号分别为131、 132和133，下固定板112上对应 弹仓装置131、 132和133开设有弹仓装置存放空间，弹仓装置13K 132和133设置在该弹仓装置存放空间内，且弹仓装置131、 132和 133呈阶梯式地设置(如图2中虚线部分所示)。本实施例提供的光 栅准直器具有三套推针装置，附图中标号分别为141、 142和143， 推针装置141、 142和143横向并排地固定在下固定板112下方。其中，弹仓装置、推针装置及退针装置之间的位置关系是，推针装置 141、 142和143分别位于弹仓装置131、 132和133的正下方，退针 装置151、 152和153分别位于弹仓装置131、 132和133的正上方(如 图2)。上固定板111和下固定板112纵向间隔一定距离设置，并由后 固定板113将上固定板111和下固定板112固定，从而在上、下固定板之间限定了一操作空间，该操作空间可以使得由三层子光栅运送装 置161、 162、 163组成的光栅运送装置于其间穿过。本实施例中的导 轨为两条平行设置的直条形导轨，附图中标号为121和122，导轨121 和122的后段固定在上固定板lll和下固定板112之间，前段延伸出
上固定板111和下固定板112的外部， 一限位板114固定在导轨121 和122的前端。请参阅图1，本实施例中的光栅运送装置包括三个子 光栅运送装置，附图中标号分别为161、 162和163，三个子光栅运 送装置161、 162和163分别在对应位置开设有子光栅存放空间181、 182和183，光栅存放空间181、 182和183内分别可以存放一个子矩 阵光栅，子光栅运送装置162和163上还开设有过空孔192和193， 三个子光栅运送装置161、 162和163层叠地设置在导轨121和122 上，三个子光栅运送装置161、 162和163彼此间设置有联动机构， 当然，三个子光栅运送装置161、 162和163也可以单独由驱动装置 驱动。本实施例中，驱动装置为电机171和丝杆172，丝杆172末端 连接电机ni，前端连接光栅运送装置的子光栅运送装置163。然而， 所述驱动装置也可以为气缸和作动杆，作动杆末端连接气缸，前端连 接光栅运送装置。本发明中，光栅运送装置的作用是携带矩阵光栅，并在所述操作 空间和操作空间外的一照射位置之间运送其携带的矩阵光栅，本实施 例的光栅运送装置包括三层叠加的子光栅运送装置161、 162和163， 每一子光栅运送装置都开设有光栅存放空间，所以都可以携带一个子 矩阵光栅，当三层子光栅运送装置161、 162和163将其各自携带的 子矩阵光栅在照射位置叠加后，便组成一个具有适形和调强功能的矩 阵光栅。所述上固定板111与下固定板112之间限定的操作空间是用 于当光栅运送装置将矩阵光栅运送至该操作空间内时，由推针装置、 弹仓装置及退针装置对矩阵光栅执行装钨针或退钨针操作。其中，弹 仓装置中存放有大量钩针，钨针可以从弹仓装置中推出，并推入到矩 阵光栅内，也可以从矩阵光栅中推到弹仓装置中；推针装置和退针装 置均具有可操控的推针杆，推针装置是利用其推针杆将弹仓装置中的 钩针推入矩阵光栅内，退针装置是利用其推针杆将矩阵光栅内的钨针 推入弹仓装置中。电机171的正反转动，驱动丝杆172正反转动，从
而由丝杆172带动光栅运送装置沿导轨121和122在上固定板111和 下固定板112之间的操作空间与该操作空间外部的照射位置之间往 返运动。使用时，本发明的具体操作过程如下首先，电机171及丝杆 172驱动光栅运送装置的子光栅运送装置163向所述操作空间内运 动，由于三个子光栅运送装置161、 162和163彼此间设置有联动机 构，子光栅运送装置163将带动子光栅运送装置161和162也向所 述操作空间内运动；当三个子光栅运送装置161、 162和163运动到 上固定板1U和下固定板112之间的操作空间内时，由于弹仓装置 131、 132和133是呈阶梯式设置的，所以当子光栅运送装置161运 动至弹仓装置131上方时，弹仓装置132将限制子光栅运送装置161 继续向后运动，而子光栅运送装置162和163受驱动继续向内运动， 当子光栅运送装置162运动至弹仓装置132上方时，弹仓装置133将 限制子光栅运送装置162继续向后运动，而子光栅运送装置163受驱 动继续向内运动，直到运动至弹仓装置133上方，此时，；此时，子 光栅运送装置161、 162和163携带的三个子矩阵光栅分别位于弹仓 装置131与退针装置151之间、弹仓装置132与退针装置152之间和 弹仓装置133与退针装置153之间，且过空孔192位于子光栅运送装 置161携带的子矩阵光栅的上方，过空孔193此时位于子光栅运送装 置162携带的子矩阵光栅的上方；之后，由推针装置141、 142和143 及退针装置151、 152和153并配合弹仓装置131、 132和133，对三 个子矩阵光栅分别执行装钨针或退钨针操作(装针、退针操作是通过 分析对肿瘤的形状和厚度分布，根据治疗计划执行的)；装钨针或退 钨针操作完成后，电机171及丝杆172驱动子光栅运送装置163向前 运动，子光栅运送装置163运动至弹仓装置131上方时将带动子光栅 运送装置162向前运动，之后在带动子光栅运送装置161向前运动， 直到三个子光栅运送装置161、 162和163运动到限位板114处，此 和163携带的子矩阵光栅己经经过装针、 退针操作，且已经完成纵向层叠，便可用作照射使用。本发明光栅准直器可以多套配合使用，请参阅图5，图中为两套 光栅准直器配合使用，两套光栅准直器的导轨的前段部分重叠，从而 使得两套光栅准值器的光栅运送装置携带的矩阵光栅可以叠加使用， 从而可以提高光栅调强的精度，而且提高了装针和退针的效率。请图 6及图7，图中为两套图5中所示组合结构并排设置的组合装置，其 特征在于该组合装置设置在位移切换导轨210上，该组合装置与位 移切换气缸200连接，位移切换气缸200驱动整个装置在位移切换导 轨210上运动，从而使得在使用时两套图5中所示组合结构在照射位 置处切换使用，从而进一步提高了放射治疗中的跟随速度。上述实施例中，光栅运送装置包括三个子光栅运送装置，对应地 设置有三套退针装置、三套推针装置及三套弹仓装置，然而上述结构 仅为一种较佳的实施方案。实际中，当本发明光栅准直器单独使用用 时，分别具有至少两套上述装置，即可以使得光栅准直器具有对所携 带矩阵光栅执行适形和调强操作的功能；当如图5或图6、图7所示 的多套光栅准直器配合使用时，分别具有一套上述装置时，即可以使 得多套光栅准直器的组合结构具有对所携带矩阵光栅执行适形和调 强操作的功能。本发明基于矩阵光栅本身的特性，提供一种与矩阵光栅配合使 用，对矩阵光栅执行调节及运送等操作的光栅准直器。本发明通用性 好，自动化程度高、使用方便、效率高，满足当今放射治疗精度高， 影像跟随速度快的要求。
权利要求
1. 一种光栅准直器，其特征在于包括上固定板、下固定板、后固 定板、弹仓装置、推针装置、退针装置、导轨、光栅运送装置、驱动 装置，上固定板上开设有退针操作孔，所述退针装置固定在上固定板 上方，并位于退针操作孔处，下固定板上开设有弹仓装置存放空间， 所述弹仓装置设置在该弹仓装置存放空间内，所述推针装置固定在下 固定板下方，后固定板将上、下固定板以纵向方向间隔固定，从而于 该上、下固定板之间限定一操作空间，推针装置位于弹仓装置的正下 方，退针装置位于弹仓装置的正上方，导轨部分设置在上、下固定板 之间，部分延伸于上、下固定板外部，光栅运送装置设置在导轨上， 光栅运送装置上设有光栅存放空间，光栅运送装置与驱动装置驱动连 接，所述操作空间可以使得所述光栅运送装置于其间穿过，光栅运送 装置受驱动装置的驱动沿导轨在所述操作空间与该操作空间外部之 间运动。
2. 如权利要求
1所述的光栅准直器，其特征在于所述导轨为两条 平行设置的直条形导轨,两导轨的后段固定在所述上、下固定板之间， 前段延伸出所述上、下固定板外部， 一限位板固定在两条平行设置的 直条形导轨的前端。
3. 如权利要求
1所述的光栅准直器，其特征在于所述驱动装置为 电机和丝杆，丝杆末端连接电机，前端连接光栅运送装置。
4. 如权利要求
1所述的光栅准直器，其特征在于所述驱动装置为气缸和作动杆，作动杆末端连接气缸，前端连接光栅运送装置。
5. 如权利要求
l、 2 、 3或4任意一项所述的光栅准直器，其特征在 于所述光栅运送装置包括至少两个子光栅运送装置，各子光栅运送 装置在对应位置开设有子光栅存放空间，子光栅运送装置层叠地设置 在所述导轨上。
6. 如权利要求
5所述的光栅准直器，其特征在于所述子光栅运送装置彼此间设置有联动机构。
7. 如权利要求
5所述的光栅准直器，其特征在于该光栅准直器包括与子光栅运送装置数目相同的弹仓装置，该等弹仓装置呈阶梯式地 设置。
8. 如权利要求
7所述的光栅准直器，其特征在于该光栅准直器包括与子光栅运送装置数目相同的推针装置，该等推针装置设置在对应 的弹仓装置的正下方，该光栅准直器包括与子光栅运送装置数目相同 的退针装置，该等退针装置设置在对应的弹仓装置的正上方。
9. 如权利要求
5所述的光栅准直器，其特征在于所述子光栅运送装置上还开设有过空孔。
专利摘要
本发明公开一种放疗用光栅准直器，包括上固定板、下固定板、后固定板、弹仓装置、推针装置、退针装置、导轨、光栅运送装置、驱动装置，退针装置固定在上固定板上方，弹仓装置设置下固定板上，推针装置固定在下固定板下方，推针装置位于弹仓装置的正下方，退针装置位于弹仓装置的正上方，上、下固定板之间限定一操作空间，导轨部分设置在上、下固定板之间，部分延伸于上、下固定板外部，光栅运送装置设置在导轨上，光栅运送装置与驱动装置驱动连接，光栅运送装置受驱动装置的驱动沿导轨在所述操作空间与该操作空间外部之间运动。本发明通用性好，自动化程度高、使用方便、效率高，满足当今放射治疗领域精度高，影像跟随速度快的要求。
文档编号G21K1/02GKCN101145408SQ200610122193
公开日2008年3月19日 申请日期2006年9月15日
发明者李发军, 王乔生, 郝镇熙 申请人:珠海和佳医疗设备股份有限公司