一種立體定向放療設(shè)備的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種立體定向放療設(shè)備，包括機(jī)身，所述機(jī)身上設(shè)置有三維床、源體、準(zhǔn)直體、頭盔、前門和后門；其特征在于，所述立體定向放療設(shè)備由8個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制；所述8個(gè)電機(jī)分別為：用于控制三維床運(yùn)動(dòng)的X軸電機(jī)、Y軸電機(jī)和Z軸電機(jī)；分別用于控制源體、準(zhǔn)直體和頭盔進(jìn)行伺服運(yùn)動(dòng)的源體電機(jī)、準(zhǔn)直體電機(jī)和頭盔電機(jī)；前門電機(jī)和后門電機(jī)，通過八個(gè)電機(jī)實(shí)現(xiàn)電氣控制，從而克服了現(xiàn)有伽瑪射線立體定向放射治療裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、調(diào)試難度大的弱點(diǎn)，同時(shí)還具有裝置簡單、成本較低、實(shí)用性強(qiáng)、精度高、調(diào)試維護(hù)簡單、治療過程傳遞劑量小等優(yōu)點(diǎn)，是對放射外科學(xué)治療領(lǐng)域的一個(gè)重大貢獻(xiàn)，必將為控制腫瘤、減少副作用、提高患者生活質(zhì)量做出巨大貢獻(xiàn)。
【專利說明】一種立體定向放療設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及大型醫(yī)療設(shè)備【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種立體定向放療設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]自1895年倫琴發(fā)現(xiàn)X線和1898年居里夫婦發(fā)現(xiàn)鐳并用于治療惡性腫瘤以來，腫瘤的放射治療(放療)已經(jīng)走過了一個(gè)多世紀(jì)。在這100多年的歷史中，隨著科學(xué)的進(jìn)步，腫瘤放射治療進(jìn)步非常迅速，并已日趨成熟。放射治療已經(jīng)成為目前治療腫瘤的三大主要手段(手術(shù)、放療、化療)之一，對挽救患者生命、提高患者的生活質(zhì)量具有非常重大的意義。據(jù)世界衛(wèi)生組織(WH0)20世紀(jì)90年代的統(tǒng)計(jì)數(shù)字:45%的惡性腫瘤可以治愈，其中22%為手術(shù)治愈，18 %為放射治療治愈，5 %為藥物和其他方法治愈。目前70 %左右的腫瘤病人在病程的不同階段需要接受放射治療。由此可見放療在腫瘤治療中地位之重要。
[0003]在現(xiàn)有放療設(shè)備中，伽瑪射線立體定向放射治療設(shè)備(The Leksell Gamma Knife也稱，伽瑪?shù)?憑借其高精度、高療效、低損傷的優(yōu)勢，已經(jīng)成為腫瘤放射治療的主要工具。其采用能產(chǎn)生伽瑪射線的鈷-60作為放射源，利用射線的幾何聚焦原理，在精確立體定位的情況下，將經(jīng)過規(guī)劃的大劑量伽瑪線集中照射于體內(nèi)預(yù)選靶點(diǎn)(病灶)，即可在短時(shí)間內(nèi)將病變組織摧毀，而在焦點(diǎn)以外的正常組織則因只收到瞬間照射而基本不受損傷，從而達(dá)到安全治療的目的。
[0004]伽瑪射線立體定向放射治療設(shè)備一般由四部分組成:一是主機(jī)(即機(jī)械系統(tǒng))，其包括:三維床、機(jī)架、準(zhǔn)直裝置等；二是立體定位系統(tǒng)；三是電氣控制系統(tǒng)；四是治療計(jì)劃系統(tǒng)(硬件平臺(tái)和治療計(jì)劃軟件及網(wǎng)絡(luò))。其中，主機(jī)是伽瑪射線立體定向放射治療設(shè)備的基礎(chǔ)，決定其治療精度。從目前來看，現(xiàn)有的伽瑪射線立體定向放射治療設(shè)備都不同程度存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜、安裝調(diào)試、維護(hù)難度大等缺陷。
[0005]因此，現(xiàn)有技術(shù)還有待于改進(jìn)和發(fā)展。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0006]鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種立體定向放療設(shè)備的伺服控制系統(tǒng)，旨在解決現(xiàn)有伽瑪射線立體定向放射治療設(shè)備存在的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、安裝調(diào)試、維護(hù)難度大等問題。
[0007]本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0008]一種立體定向放療設(shè)備，包括機(jī)身，所述機(jī)身上設(shè)置有三維床、源體、準(zhǔn)直體、頭盔、前門和后門；其中，所述立體定向放療設(shè)備由8個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制；所述8個(gè)電機(jī)分別為:
[0009]用于控制三維床運(yùn)動(dòng)的X軸電機(jī)、Y軸電機(jī)和Z軸電機(jī)；
[0010]分別用于控制源體、準(zhǔn)直體和頭盔進(jìn)行伺服運(yùn)動(dòng)的源體電機(jī)、準(zhǔn)直體電機(jī)和頭盔電機(jī)；
[0011]前門電機(jī)和后門電機(jī)。
[0012]優(yōu)選地，所述立體定向放療設(shè)備，其中，所述后門電機(jī)設(shè)置在頭盔上，用于帶動(dòng)頭盔沿水平方向作直線運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)后門的開啟和關(guān)閉。
[0013]優(yōu)選地，所述立體定向放療設(shè)備，其中，所述伺服運(yùn)動(dòng)中，以源體電機(jī)作為主動(dòng)軸，準(zhǔn)直體電機(jī)作為從動(dòng)軸。
[0014]優(yōu)選地，所述立體定向放療設(shè)備，其中，所述伺服運(yùn)動(dòng)中，以源體電機(jī)作為主動(dòng)軸，準(zhǔn)直體電機(jī)和頭盔電機(jī)同時(shí)作為從動(dòng)軸。
[0015]優(yōu)選地，所述立體定向放療設(shè)備，其中，所述準(zhǔn)直體包括適合三種體部治療所需輻射量的準(zhǔn)直體準(zhǔn)直器；頭盔包括適合四種頭部治療所需輻射量的頭盔準(zhǔn)直器。
[0016]有益效果:本實(shí)用新型的立體定向放療設(shè)備，通過八個(gè)電機(jī)實(shí)現(xiàn)電氣控制，從而克服了現(xiàn)有伽瑪射線立體定向放射治療裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、調(diào)試難度大的弱點(diǎn)，同時(shí)還具有裝置簡單、成本較低、實(shí)用性強(qiáng)、精度高、調(diào)試維護(hù)簡單、治療過程傳遞劑量小等優(yōu)點(diǎn)，是對放射外科學(xué)治療領(lǐng)域的一個(gè)重大貢獻(xiàn)，必將為控制腫瘤、減少副作用、提高患者生活質(zhì)量做出巨大貢獻(xiàn)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本實(shí)用新型的立體定向放療設(shè)備的實(shí)施例的機(jī)械結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0018]圖2a、圖2b和圖2c分別為本實(shí)用新型的立體定向放療設(shè)備的實(shí)施例的不同角度的示意圖。
[0019]圖3為本實(shí)用新型的立體定向放療設(shè)備的實(shí)現(xiàn)方法的流程圖。
[0020]圖4a為本實(shí)用新型的立體定向放療設(shè)備的實(shí)施例的頭部治療的示意圖。
[0021]圖4b為本實(shí)用新型的立體定向放療設(shè)備的實(shí)施例的體部治療的示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0022]本實(shí)用新型提供一種立體定向放療設(shè)備，為使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及效果更加清楚、明確，以下對本實(shí)用新型進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0023]請參閱圖1，其為本實(shí)用新型的立體定向放療設(shè)備的較佳實(shí)施例的示意圖。如圖所示，所述立體定向放療設(shè)備包括:源體4、準(zhǔn)直體6和頭盔I ;其中，源體4、準(zhǔn)直體6和頭盔I同軸設(shè)置；且以源體4作為主動(dòng)軸，繞同一軸線做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)(圖中示出:準(zhǔn)直體軸承2、源體軸承3和頭盔軸承7)，并在運(yùn)動(dòng)過程中保持相對靜止，屏蔽體5在治療時(shí)處于屏蔽狀態(tài)。
[0024]本實(shí)用新型的伽瑪射線全身立體定向放射治療系統(tǒng)的構(gòu)成主要分為機(jī)械部分和電氣部分。機(jī)械部分主要采用套筒式結(jié)構(gòu)，傳動(dòng)上采用同軸軸承，通過伺服電機(jī)分別驅(qū)動(dòng)，其裝配簡單、穩(wěn)定性好，運(yùn)動(dòng)部件不容易變形。電氣部分通過自主開發(fā)的人機(jī)界面作為顯示和控制的終端，利用人機(jī)界面實(shí)現(xiàn)設(shè)備的各種運(yùn)動(dòng)控制功能。其中，機(jī)械部分包括屏蔽體5、源體4、準(zhǔn)直體6、頭盔1、屏蔽門和三維治療床。電氣部分包括上位控制機(jī)、電柜(運(yùn)動(dòng)控制器)、源體、準(zhǔn)直體、頭盔及其相應(yīng)的伺服電機(jī)與伺服驅(qū)動(dòng)器等構(gòu)成。
[0025]其中，伽瑪射線全身立體定向放射治療系統(tǒng)的準(zhǔn)直系統(tǒng)分三段，即源體準(zhǔn)直通道，簡稱源體，主要作用是發(fā)射射線與預(yù)準(zhǔn)直射線；開關(guān)體準(zhǔn)直通道，簡稱準(zhǔn)直體，主要作用是準(zhǔn)直射線，也是體部治療準(zhǔn)直器；頭盔準(zhǔn)直通道，簡稱頭盔，其主要作用是頭部治療時(shí)進(jìn)一步準(zhǔn)直射線。準(zhǔn)直體準(zhǔn)直器有3組，以適合3種體部治療所需輻射量，頭盔準(zhǔn)直器有4組，以適合4種頭部治療所需輻射量。無論頭部治療還是體部治療，通過準(zhǔn)直器變換，可改變治療中所選擇的輻射野，形成適合病灶性質(zhì)和形狀的劑量及劑量分布。
[0026]本實(shí)用新型的伽瑪射線全身立體定向放射治療系統(tǒng)的關(guān)鍵之處在于，通過8個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制；請一并參閱圖2a、圖2b和圖2c，所述8個(gè)電機(jī)分別為:
[0027]用于控制三維床運(yùn)動(dòng)的X軸電機(jī)100、Y軸電機(jī)200和Z軸電機(jī)300 ;分別用于控制源體、準(zhǔn)直體和頭盔進(jìn)行伺服運(yùn)動(dòng)的源體電機(jī)400、準(zhǔn)直體電機(jī)500和頭盔電機(jī)600 ;以及前門電機(jī)700和后門電機(jī)800。
[0028]具體來說，所述后門電機(jī)設(shè)置在頭盔上，用于帶動(dòng)頭盔沿水平方向作直線運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)后門的開啟和關(guān)閉。
[0029]另外，在本實(shí)用新型的立體定向放療設(shè)備中，所述伺服運(yùn)動(dòng)包括兩種:(1)以源體電機(jī)作為主動(dòng)軸,準(zhǔn)直體電機(jī)作為從動(dòng)軸；(2)以源體電機(jī)作為主動(dòng)軸，準(zhǔn)直體電機(jī)和頭盔電機(jī)同時(shí)作為從動(dòng)軸。
[0030]下面分別通過雙伺服運(yùn)動(dòng)控制和三伺服運(yùn)動(dòng)控制來說明本實(shí)用新型的立體定向放療設(shè)備的伺服控制系統(tǒng)。
[0031](I)雙伺服運(yùn)動(dòng)控制
[0032]當(dāng)實(shí)現(xiàn)雙伺服運(yùn)動(dòng)時(shí)，以源體電機(jī)作為主動(dòng)軸，準(zhǔn)直體電機(jī)作為從動(dòng)軸時(shí)；數(shù)字控制系統(tǒng)模塊的位置控制單元向源體伺服運(yùn)動(dòng)控制回路和準(zhǔn)直體伺服運(yùn)動(dòng)控制回路同時(shí)發(fā)出位置伺服運(yùn)動(dòng)指令，源體伺服運(yùn)動(dòng)控制回路和準(zhǔn)直體伺服運(yùn)動(dòng)控制回路的位置反饋裝置發(fā)出的反饋信號(hào)除了送回各自的伺服驅(qū)動(dòng)器比較外，還送入數(shù)字控制系統(tǒng)模塊內(nèi)部的數(shù)字比較器進(jìn)行差值比較，所述差值送入準(zhǔn)直體伺服運(yùn)動(dòng)控制回路的輸入端，與數(shù)字控制系統(tǒng)模塊的位置控制單元發(fā)來的位置伺服指令進(jìn)行比較，兩個(gè)位置反饋裝置的反饋信號(hào)差值即源體電機(jī)和準(zhǔn)直體電機(jī)的同步誤差，當(dāng)差值為零時(shí)，表明兩個(gè)軸的位置完全同步。
[0033]進(jìn)一步地，在發(fā)出位置伺服運(yùn)動(dòng)指令之前，首先通過治療計(jì)劃程序的讀取判別來控制控制后門將頭盔準(zhǔn)直體送入到特定位置，頭盔準(zhǔn)直體選擇相應(yīng)組準(zhǔn)直器開孔與體部準(zhǔn)直體當(dāng)前原位基準(zhǔn)進(jìn)行相對位置的對接定位，實(shí)現(xiàn)機(jī)械上的固定使二者在運(yùn)動(dòng)過程中成為一個(gè)整體運(yùn)動(dòng)，然后頭盔準(zhǔn)直體電機(jī)去使能后，將頭盔準(zhǔn)直體的運(yùn)動(dòng)交由體部準(zhǔn)直體電機(jī)來完成，體部準(zhǔn)直體選擇相應(yīng)組準(zhǔn)直器開孔與源體進(jìn)行相對位置的對接定位。
[0034](2)三伺服運(yùn)動(dòng)控制
[0035]以源體電機(jī)作為主動(dòng)軸，準(zhǔn)直體的伺服電機(jī)和頭盔電機(jī)同時(shí)作為從動(dòng)軸時(shí)；數(shù)字控制系統(tǒng)模塊的位置控制單元同時(shí)向源體伺服運(yùn)動(dòng)控制回路、準(zhǔn)直體伺服運(yùn)動(dòng)控制回路和頭盔伺服運(yùn)動(dòng)控制回路發(fā)出位置伺服運(yùn)動(dòng)指令；源體伺服運(yùn)動(dòng)控制回路、準(zhǔn)直體伺服運(yùn)動(dòng)控制回路和頭盔伺服運(yùn)動(dòng)控制回路的位置反饋裝置的反饋信號(hào)除了送回各自的伺服驅(qū)動(dòng)器比較外，還送入數(shù)字控制系統(tǒng)模塊內(nèi)部的數(shù)字比較器進(jìn)行差值兩兩比較，將兩從動(dòng)軸差值分別送入對應(yīng)的從動(dòng)軸伺服控制回路的輸入端，與數(shù)字控制系統(tǒng)模塊位置的控制單元發(fā)來的位置伺服指令各自分別進(jìn)行比較。兩兩位置反饋裝置的反饋信號(hào)差值就是主動(dòng)軸分別與兩從動(dòng)軸的同步誤差，當(dāng)兩兩差值為分別零時(shí)，表明兩兩從動(dòng)軸與主軸的位置完全同步。
[0036]進(jìn)一步地，通過治療計(jì)劃程序的讀取判別來控制體部準(zhǔn)直體選擇相應(yīng)組準(zhǔn)直器開孔與源體進(jìn)行相對位置的對接定位，待定位完成后控制后門將頭盔準(zhǔn)直體送入到特定位置，頭盔準(zhǔn)直體選擇相應(yīng)組準(zhǔn)直器開孔與體部準(zhǔn)直體當(dāng)前對應(yīng)開孔進(jìn)行相對位置的對接定位。
[0037]基于上述系統(tǒng)，本實(shí)用新型還提供一種所述立體定向放療設(shè)備的伺服控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方法，如圖3所示，包括步驟:
[0038]S1、前門電機(jī)控制前門開啟，同時(shí)，X軸電機(jī)、Y軸電機(jī)和Z軸電機(jī)控制三維床至目標(biāo)位置；
[0039]S2、定位完成后，讀取治療計(jì)劃，準(zhǔn)直體旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)開源，頭盔旋轉(zhuǎn)選擇頭部準(zhǔn)直器；
[0040]S3、以源體電機(jī)作為主動(dòng)軸，準(zhǔn)直體電機(jī)為從動(dòng)軸，進(jìn)行跟隨主動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)，用于保證準(zhǔn)直體相對源體的靜止運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到準(zhǔn)直放射源射線的均勻、恒定的分布，來控制穩(wěn)定的照射劑量和照射時(shí)間；或者以源體電機(jī)作為主動(dòng)軸，準(zhǔn)直體的伺服電機(jī)和頭盔電機(jī)同時(shí)作為從動(dòng)軸，進(jìn)行跟隨主動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)，用于保證頭盔和準(zhǔn)直體相對源體的靜止運(yùn)動(dòng)，以達(dá)到準(zhǔn)直放射源射線的均勻、恒定的分布，來控制穩(wěn)定的照射劑量和照射時(shí)間。
[0041]進(jìn)一步地,治療可以分為頭部治療和體部治療,在頭部治療的時(shí)候,如圖4a所示，準(zhǔn)直體旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)開源，頭盔旋轉(zhuǎn)選擇頭部準(zhǔn)直器，頭部準(zhǔn)直器選擇完成后，此時(shí)源體、準(zhǔn)直體與頭盔的通道已經(jīng)對準(zhǔn)完成，然后開啟同步:源體作為主動(dòng)軸，準(zhǔn)直體與頭盔作為從動(dòng)軸跟隨源體同步順時(shí)針旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)三軸同步同向旋轉(zhuǎn)(其具體運(yùn)動(dòng)過程上面已經(jīng)介紹過了)，并在運(yùn)動(dòng)過程中保持相對靜止。請繼續(xù)參閱圖4b，其為體部治療的示意圖，在體部治療過程中，頭盔起到后門的作用。其治療過程可以參考頭部治療，這里就不多做贅述。
[0042]S4、治療時(shí)間到后，關(guān)閉同步，源體電機(jī)、準(zhǔn)直體電機(jī)和頭盔電機(jī)分別控制源體、準(zhǔn)直體和頭盔各自回原位。
[0043]進(jìn)一步地，所述步驟SI中還包括:當(dāng)進(jìn)行頭部治療時(shí)，設(shè)置在頭盔上的后門電機(jī)帶動(dòng)頭盔沿水平方向作直線運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)后門的開啟。此時(shí)，頭盔起到了后門的作用，通過后門電機(jī)(也可以稱為頭盔上的直線運(yùn)動(dòng)電機(jī))帶動(dòng)頭盔沿水平方向作直線運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了后門的開啟和關(guān)閉。
[0044]更進(jìn)一步地，所述的實(shí)現(xiàn)方法中，還包括步驟S5:Z軸電機(jī)控制三維床從屏蔽體內(nèi)沿著Z軸方向退出。
[0045]綜上所述，本實(shí)用新型的立體定向放療設(shè)備及其實(shí)現(xiàn)方法，通過八個(gè)電機(jī)實(shí)現(xiàn)電氣控制，從而克服了現(xiàn)有伽瑪射線立體定向放射治療裝置結(jié)構(gòu)復(fù)雜、調(diào)試難度大的弱點(diǎn)，同時(shí)還具有裝置簡單、成本較低、實(shí)用性強(qiáng)、精度高、調(diào)試維護(hù)簡單、治療過程傳遞劑量小等優(yōu)點(diǎn)，是對放射外科學(xué)治療領(lǐng)域的一個(gè)重大貢獻(xiàn)，必將為控制腫瘤、減少副作用、提高患者生活質(zhì)量做出巨大貢獻(xiàn)。
[0046]應(yīng)當(dāng)理解的是，本實(shí)用新型的應(yīng)用不限于上述的舉例，對本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，可以根據(jù)上述說明加以改進(jìn)或變換，所有這些改進(jìn)和變換都應(yīng)屬于本實(shí)用新型所附權(quán)利要求的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種立體定向放療設(shè)備，包括機(jī)身，所述機(jī)身上設(shè)置有三維床、源體、準(zhǔn)直體、頭盔、前門和后門；其特征在于，所述立體定向放療設(shè)備由8個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)控制；所述8個(gè)電機(jī)分別為: 用于控制三維床運(yùn)動(dòng)的X軸電機(jī)、Y軸電機(jī)和Z軸電機(jī)； 分別用于控制源體、準(zhǔn)直體和頭盔進(jìn)行伺服運(yùn)動(dòng)的源體電機(jī)、準(zhǔn)直體電機(jī)和頭盔電機(jī)； 前門電機(jī)和后門電機(jī)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述立體定向放療設(shè)備，其特征在于，所述后門電機(jī)設(shè)置在頭盔上，用于帶動(dòng)頭盔沿水平方向作直線運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)后門的開啟和關(guān)閉。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述立體定向放療設(shè)備，其特征在于，所述伺服運(yùn)動(dòng)中，以源體電機(jī)作為主動(dòng)軸，準(zhǔn)直體電機(jī)作為從動(dòng)軸。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述立體定向放療設(shè)備，其特征在于，所述伺服運(yùn)動(dòng)中，以源體電機(jī)作為主動(dòng)軸，準(zhǔn)直體電機(jī)和頭盔電機(jī)同時(shí)作為從動(dòng)軸。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述立體定向放療設(shè)備，其特征在于，所述準(zhǔn)直體包括適合三種體部治療所需輻射量的準(zhǔn)直體準(zhǔn)直器；頭盔包括適合四種頭部治療所需輻射量的頭盔準(zhǔn)直器。
【文檔編號(hào)】A61N5/10GK204134060SQ201420520202
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月11日
【發(fā)明者】鄭曉天 申請人:鄭曉天