CN102026681B

CN102026681B - 旋转照射装置

Info

Publication number: CN102026681B
Application number: CN200880129378.4A
Authority: CN
Inventors: 萩野刚; 大谷浩司
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2008-06-18
Filing date: 2008-06-18
Publication date: 2014-04-09
Anticipated expiration: 2028-06-18
Also published as: JPWO2009153864A1; JP4994499B2; CN102026681A; US20110024645A1; US8299447B2; WO2009153864A1

Abstract

本发明旨在获得一种以简单的结构来确保最大限度的活动地板、并且能降低形成活动地板时的噪音、能稳定地使用的旋转照射装置。所述旋转照射装置包括：照射装置(7)，该照射装置(7)照射带电粒子束；框架(1)，该框架(1)上安装有所述照射装置，旋转所述照射装置，对固定于固定侧地板面上的治疗台(8)上的患者照射所述带电粒子束；环(10)，该环(10)沿所述框架的内周被可自由旋转地支承着；开闭式地板(20)，该开闭式地板(20)设置于所述环的内部，所述照射装置所通过的部分可以开闭；以及驱动单元(28)，该驱动单元(28)使所述环与所述照射装置的旋转同步进行反向旋转，以使所述开闭式地板保持水平。

Description

旋转照射装置

技术领域

本发明涉及一种用于癌症治疗的放射线治疗装置等中的旋转照射装置，该旋转照射装置具有可在患者周围自由旋转的带电粒子束照射部。

背景技术

近年来，在以癌症治疗为目的的放射线治疗装置中，进一步对利用了质子或重离子的癌症治疗装置进行了开发和建设。众所周知，与X射线、γ射线等现有的放射线治疗相比，利用了质子或重离子的粒子射线治疗可以对癌症患部进行集中照射，从而可以不影响正常细胞地进行治疗。为了从任意方向对患者进行照射，多数情况下在粒子射线治疗装置中设置有旋转照射装置(旋转机架)。旋转机架采用以下结构：即，可使粒子射线照射部360度旋转，从而可以从任意旋转角度对患者照射带电粒子束。

如上所述，在采用可使粒子射线照射部360度旋转，从而可以从任意旋转角度对患者照射带电粒子束的结构的情况下，需要将固定有患者的治疗台配置于相对粒子射线照射部的旋转固定的一侧(建筑物一侧)，治疗台采用从固定侧突出的结构。因此，需要无论旋转机架的旋转角度如何都始终保持水平的活动地板(以下称为可移动地板)，使实施治疗的医生或放射线技师等可以始终接近患者进行作业。

例如，图10和图11是表示专利文献1所示的现有装置的结构图。图10表示旋转机架的主要部分的剖面图，标号1表示粒子射线治疗用旋转照射室，标号2表示固定体，标号2a表示固定体侧导轨(可移动地板用)，标号2b表示导轨(治疗用床用)，标号3表示粒子射线照射部，标号4表示旋转体，标号4a表示旋转体支承环，标号4b表示支持辊，标号5表示导轨支承体，标号5a表示旋转体侧导轨(可移动地板用)，标号5b表示导轨支承体支承构件，标号5c表示支承辊，标号5d表示卡合孔，标号6表示可移动地板，标号7表示杆动作用电动缸，标号7a表示卡止杆。另外，图11是可移动地板部的放大剖视图，标号6a表示橡胶带，标号6b表示托架，标号6c表示梁构件，标号6d表示导向辊。

为了使该旋转机架的可移动地板水平地形成于治疗床的下侧而与旋转体4和粒子射线照射部3的旋转移动无关，可移动地板6利用橡胶带6a、托架6b、梁构件6c、以及导向辊6d，形成为可自由弯曲的无接头状结构。通过使所述可移动地板6由固定体侧导轨2a和旋转体侧导轨5a所引导，随着粒子射线照射部3的旋转而在导轨内转动，来形成活动地板。另外，由于通过采用以下结构，即，将设有旋转体侧导轨5a的导轨支承体5经由支承辊5c配置于旋转体4的内侧，将驱动卡止杆7a的卡止杆动作用电动缸7配置于设有固定侧导轨2a的固定体2的上部，将所述卡止杆7a***设置于支承所述支承辊5c的导轨支承体支承构件5b的卡合孔5d，即使旋转体4和粒子射线照射部3旋转，且可移动地板6与这些旋转同步移动，也可以使导轨支承体5保持静止，因此，可以使可移动地板6的下侧继续维持水平。

专利文献1：日本专利特开2001-129103号公报

发明内容

然而，在上述结构中，需要对用于引导可移动地板6的旋转体侧导轨5a和固定体侧导轨2a进行高精度加工，并且，需要使可移动地板6形成于整个粒子射线照射部3的驱动范围内。另外，由于需要将用于使导轨支承体5保持静止的杆动作用缸7设置于固定侧，因此，会导致结构规模变大、生产成本提高。

另外，会导致设置于可移动地板6的导向辊6d在固定体侧导轨2a和旋转体侧导轨5a之中转动时产生噪音。该噪音在导轨的水平与圆弧的边界处有变大的倾向。

本发明用于解决上述问题，其目的在于获得一种可以实现简化用于形成可移动地板的结构、降低可移动地板形成时的噪音的旋转机架。

本发明所涉及的旋转照射装置包括：照射装置，该照射装置照射带电粒子束；框架，该框架上安装有所述照射装置，旋转所述照射装置，对固定于固定侧地板面上的治疗台上的患者照射所述带电粒子束；环，该环沿所述框架的内周被可自由旋转地支承着；开闭式地板，该开闭式地板设置于所述环的内部，所述照射装置所通过的部分可以开闭；以及驱动单元，该驱动单元使所述环相对所述照射装置的旋转同步进行反向旋转，以使所述开闭式地板保持水平。

根据本发明，通过将开闭式地板与驱动单元相组合，可以获得能以简单的结构来确保最大限度的活动地板，并且能降低形成活动地板时的噪音，能稳定地使用的旋转照射装置，所述驱动单元使开闭式地板相对照射装置的旋转同步进行反向旋转，以使开闭式地板保持水平。

附图说明

图1是表示本发明的实施方式1所涉及的旋转照射装置的主要部分的剖视图。

图2是表示本发明的实施方式1所涉及的开闭式地板的开闭机构的侧视图。

图3是表示本发明的实施方式1所涉及的开闭式地板的俯视图。

图4是表示本发明的实施方式2所涉及的开闭式地板和固定侧地板剖面的侧视图。

图5是表示本发明的实施方式3所涉及的旋转照射装置的主要部分的简要立体图。

图6是表示本发明的实施方式3所涉及的开闭式地板的开闭机构的侧视图。

图7是表示本发明的实施方式4所涉及的驱动用电动机的控制方式的流程图。

图8是表示本发明的实施方式5所涉及的旋转照射装置的主要部分的简要立体图。

图9是表示本发明的实施方式6所涉及的旋转照射装置的主要部分的简要立体图。

图10是现有例所涉及的粒子射线治疗用旋转照射室的主要部分的剖视图。

图11是现有例所涉及的可移动地板部的放大图。

标号说明

1 框架

2 旋转环

3 机架旋转驱动装置

4 制动装置

5 电缆线盘

6 粒子束输送设备

7 照射装置

8 治疗台

9 开闭机构

10环

11治疗台基座

12建筑

20开闭式地板

22滑轨

23基座

24气缸

25辊子

26导环

27导轨

28驱动用电动机

具体实施方式

实施方式1.

下面，基于图1～3对本发明的实施方式1进行说明。图1～3是表示实施方式1所涉及的旋转照射装置的图，图1(a)是表示整个旋转机架的、沿旋转机架的转轴一侧的剖视图，图1(b)是从与转轴相垂直的方向观察旋转机架的主视图。图2是开闭式地板的开闭机构的侧视图，图3是表示滑动式的开闭式地板的俯视图。

在图1中，标号1是旋转机架的框架，标号2是设置于框架的旋转环，标号3是设置有支承旋转环2的辊子、以及进行旋转驱动的电动机和减速器的机架旋转驱动装置，标号4是设置有支承旋转环2的环、以及制动器和减速器的制动装置，标号5是向360度旋转的旋转机架内提供布线、配管的电缆线盘，标号6是对导入至旋转机架的带电粒子束进行输送的粒子束输送设备，标号7是根据患者的照射患部来调整所输送的带电粒子束的形状，从而进行照射的照射装置。

另外，标号8表示搭载患者的治疗台，标号9表示对照射装置7所通过的部分的开闭式地板进行开闭的开闭机构，标号10表示设置有可自由旋转地支承在框架1内的开闭机构9的环，标号11表示设置治疗台8的治疗台基座，标号12表示建筑。此外，治疗台基座11是固定式的地板。

另外，在图2中，标号20表示开闭机构9中的滑动式的开闭式地板，标号22表示安装于开闭式地板20的滑轨，标号23表示设置于环10内部的基座，标号24表示作为使开闭式地板20滑动的驱动机构的气缸，标号25表示设置于基座23的、在安装于框架1的导环26的内部转动的辊子，标号26表示对设置于基座23的辊子25进行引导的导环，标号27表示对开闭机构9和环10的推进方向(转轴方向)的动作和倾斜度进行限制和引导的导轨，标号28表示用于使辊子25相对基座23和导环26的旋转同步进行反向旋转的驱动用电动机。

另外，图3是表示开闭式地板的俯视图，开闭式地板20被细分为多块地板20a～20p，细分后的各块地板采用滑动式结构，在开闭动作时，利用所述开闭机构9，沿作为开闭式地板的上表面的地面在水平面内平行移动，从而形成水平的地板面。

接下来对动作进行说明。在图1中导入旋转机架的带电粒子束，通过由致偏电磁体或四极电磁体等所构成的输送设备6输送至照射装置7，在利用照射装置7根据患者的照射患部的形状进行了形状调整后进行照射。将患者固定在治疗台8上来进行定位，然后对预定的照射患部照射带电粒子束。由于需要使治疗台8动作，以使患者的照射患部与作为照射位置的等量点相一致，因此，通常可以进行上下左右、前后、旋转等多轴定位动作。除此以外，旋转机架还能通过使粒子束输送设备6和照射装置7旋转，从360度的任意方向对患者照射粒子束，从而只要使患者保持仰卧姿势就能从各个方向对其照射粒子束。关于这一点，与现有技术相同。

本发明所涉及的旋转机架的特征点在于，简化了使照射装置7转到患者下方时所通过的地板部分开闭的开闭机构9的结构。使用图1～3进行详细说明。开闭式地板20具有利用气缸24在水平方向上滑动的结构，在关闭状态下，开闭式地板20可以形成治疗台8的活动地板。

安装有开闭式地板20和气缸24等的基座23的载荷通过辊子25被支承于旋转机架的内表面。为了利用上述开闭式地板20形成始终水平的可移动地板，无论旋转机架是否旋转，开闭机构9都必须始终保持水平。即使旋转机架旋转，也能通过控制辊子25的驱动用电动机28以使其与旋转机架同步进行反向旋转，来使整个开闭机构9水平地位于旋转机架内部的最下方，从而使开闭机构9始终与框架1的内表面的中心相一致。

驱动用电动机28可以通过利用伺服电动机等，用反馈控制来使开闭机构9保持水平。另外，在以滑动式可移动地板来形成活动地板的本结构中，可以使开闭式地板20即使在关闭状态下也不与治疗台基座11相连接，而稍稍设有间隙，从而当旋转机架旋转时，即使在开闭机构9稍稍偏离水平位置的情况下，也不会引起装置的损坏等问题。如上所述，虽然在利用伺服电动机等的反馈控制中会稍稍发生时间延迟，但是，因为只要在旋转机架停止时使开闭式地板20保持水平即可，所以，由于在旋转中允许稍许倾斜，因此可以容易地对上述开闭机构9进行控制，使其与旋转机架同步进行反向旋转。

另外，设置导轨27，使其夹着设置于框架1内部的导环26，当辊子25对导环26的内表面进行驱动时，导轨27对开闭式地板20的推进方向的位置和倾斜度进行限制。

接下来，利用图3对照射装置7和开闭式地板20的动作进行说明。照射装置7相对于患者从垂直上方位置起旋转±180度。在图3中，示出了照射装置7从图的上方开始移动，直到最大旋转行程、即正下方状态的情况。将相当于照射装置7所通过的部分的开闭式地板20a～20l设为打开状态，以确保照射装置7的通路，但是，当照射装置7完成定位而停止时，由于成为通路的开闭式地板20a～20d可以关闭，因此，为了最大限度地确保活动地板，使该部分做关闭动作。像这样，通过在旋转机架旋转时(移动时)使存在于照射装置7所通过的路径及停止位置上的开闭式地板20打开，在旋转结束之后使可以关闭的部分成为关闭状态，可以最大限度地确保活动地板。

虽然在图3中开闭式地板20被分成了16块，但也可以通过将开闭式地板20进一步细分来减小其与照射装置7之间的间隙。虽然像这样根据照射装置7的移动位置对开闭的地板进行判断，但是，由于旋转机架通常需要以0.1度等较高的精度进行定位，且利用了序列发生器或计算机等控制器进行控制，因此，可以容易地进行这样的判断。另外，关于开闭式地板20的开闭，虽然进行了如下描述，即，对在使照射装置7旋转之前使开闭式地板20做打开动作，在旋转结束之后使可以做关闭动作的部分做关闭动作，但是，使开闭式地板20与照射装置7的位置同步地开闭也可以起到同样的效果。

另外，虽然进行了如下描述，即，在旋转停止后对可以做关闭动作的开闭式地板20进行判断，从而使这部分开闭式地板做关闭动作，但是，如果采用考虑到使气缸24的推力不会破坏照射装置7的结构，那么，可以如下所述地简化动作：即，使作为通路而做打开动作的所有的开闭式地板20都做关闭动作，使位于照射装置7停止时所处位置的开闭式地板20在与照射装置7相抵时停止。

如上所述，作为对照射装置7所通过的部分进行了细分的开闭式地板20，由于采用了将开闭式地板20和具有驱动机构的开闭机构9容纳在框架1之内的结构，因此，可以防止治疗台8及其驱动装置之间的干涉，从而能以简单的结构最大限度地确保活动地板。

此外，由于只利用气缸24对采用在直线导轨上滑动的结构的开闭式地板20进行开闭，因此，不会产生不需要的噪音，从而可以实现不会给患者带来不适感的舒适的环境。另外，虽然在上述例子中，示出了使用气缸24对开闭式地板20进行驱动的情况，但也可以使用油压缸、电动缸、电动机和滚珠丝杠、以及电动机和链条等机构和驱动方法。

如上所述，本实施方式1的旋转照射装置包括：照射装置7，该照射装置7照射带电粒子束；框架1，该框架1上安装有所述照射装置，旋转所述照射装置，对固定于固定侧地板面上的治疗台8上的患者照射所述带电粒子束；环10，该环10沿所述框架的内周被可自由旋转地支承着；开闭式地板20，该开闭式地板20设置于所述环的内部，所述照射装置所通过的部分可以开闭；以及驱动单元28，该驱动单元28使所述环与所述照射装置的旋转同步进行反向旋转，以使所述开闭式地板保持水平，因此，可以获得能以简单的结构来确保最大限度的活动地板、并且能降低形成活动地板时的噪音、能稳定地使用的旋转照射装置。

另外，由于具有滑动式的开闭式地板20和开闭机构9，因此可以解决现有技术中的驱动可移动地板时的噪音和生产成本较高的问题。此外，通过将滑动式的开闭式地板20和开闭机构9与使开闭式地板与照射装置7的旋转同步进行反向旋转的驱动单元相组合，由于无需如现有技术那样的杆动作用缸机构，且无需使可移动地板形成于整个粒子射线照射部的驱动范围内，因此能以简单的结构来确保最大限度的活动地板。

另外，在本实施方式1中，虽然对将本发明用于粒子射线治疗装置的情况进行了说明，但本发明的对象并不局限于此，很显然，也同样可以适用于X射线或电子射线等其他放射线治疗装置。

实施方式2.

在上述实施方式1中，示出了开闭式地板与固定侧地板面相分离的结构，但也可以采用如下结构：即，在关闭开闭式地板时，通过将开闭式地板面的承受台设置于作为固定侧地板的治疗台基座，使其一端的地板面滑上承受台。通过设置固定侧承受台，可以降低开闭式地板的刚性，从而可以降低开闭式地板面及地板面框架材料的生产成本，实现轻量化。

图4中示出了实施方式2所涉及的可移动式地板及固定侧地板的结构图。图4的标号29表示设置于作为固定侧地板的治疗台基座11的承受台。在本实施方式2中，通过使开闭式地板20在关闭时滑到固定侧承受台29上，或空出极小的间隙，可以使开闭式地板面在受到载荷时保持弯曲。在采用使开闭式地板20在关闭时滑上固定侧承受台29的结构的情况下，通过将固定侧承受台29的前端制成锥形，可以很容易地实现上述结构。由于用固定侧承受台29支承载荷，因此，与实施方式1中所构成的开闭式地板20相比，可以进一步降低开闭式地板的刚性，从而可以进一步降低开闭机构9的生产成本、减轻重量等。

另外，在本实施方式2中，由于开闭式地板20不与固定侧承受台29进行固定和连接，因此，也如实施方式1所揭示的那样，在环10与旋转机架的旋转同步进行反向旋转时，由于开闭式地板20相对于固定侧承受台29是独立的，因此即使环10稍稍产生角度位移，也无需担心开闭式地板20发生损坏等问题。

实施方式3.

在上述实施方式1和实施方式2中，为了对具有开闭机构9的环10的水平度进行监控，设置联锁装置，以确保安全性，也可以设置光电传感器、摆式倾斜传感器等水平度监控用传感器。图5、图6表示上述两种传感器配置的结构例。标号30表示光电传感器，标号31表示光电传感器30用的反射板，标号32表示摆式倾斜传感器。

如图5、图6所示，通过将光电传感器30配置于治疗台基座11一侧，将反射板31配置于环10一侧，可以检测出环10相对于治疗台基座11的偏移是否超过允许范围。在检测到超出允许范围的偏移的情况下，作为安全对策，通过使机架的旋转动作停止，可以确保动作异常时的安全性。可以考虑到，在如图5、图6所示的配置中，虽然照射装置7的入射光、反射光会由于旋转机架的旋转角度而被遮住，但是，通过设置足够的角度而配置两组以上的光电传感器30和反射板31，可以解决上述问题。另外，若产生倾斜角，则摆锤会产生角位移，由于对该位置位移进行检测的摆式倾斜传感器32也能起到同样的作用，因此可以确保较高的安全性。显然，除上述传感器以外，使用磁倾角传感器等也能获得同样的效果，可以通过使用一个以上的上述传感器来确保安全性。

实施方式4.

在上述实施方式3中，在开闭机构9与旋转机架同步进行反向旋转的情况下，对从开闭机构9所允许的水平度发生偏移时的检测例进行了说明，下面以本实施方式4来表示在上述实施方式1、实施方式2中，在开闭机构9的开闭式地板20发生动作异常、开闭式地板20与照射装置7发生干涉这样的最坏的情况下的对策。

可以设想，在开闭式地板20中，在应该做打开动作的地板保持关闭，照射装置7旋转至该地板部位的情况下，由于用于使开闭机构9保持水平的驱动用电动机28被控制而相对于照射装置7反向旋转，因此会产生因照射装置7与开闭式地板20发生干涉而导致损坏的严重的问题。因此，如图7的流程图所示，通过给机架驱动装置3的驱动用电动机和环10的驱动用电动机28设置负载电流限制，并在检测到施加的负载大于等于正常旋转时的负载、所流过的驱动电流大于等于设定水平的状态时，使电动机停止动作，可以将设备的损坏降低到最小限度。通过追加本实施方式3的功能，可以确保较高的安全性。

实施方式5.

在上述实施方式1和实施方式2中，通过在环10的下部配置用于防止角位移的空气式或电动式的推压单元，在旋转机架停止时，使环10和开闭机构9不会相对导环26产生角度位移，可以在旋转机架停止时防止环10产生角度位移。在图8中，标号35是推压气缸，标号36表示推压杆，该推压杆通过推压气缸35被***、撤回，通过推压导环26，来防止环10相对导环26产生角度位移。

在旋转机架停止时，通过在***状态下将推压杆36设为推压导环26的状态，可以使推压杆36起到制动的作用，从而可以防止环10相对导环26产生角度位移。在旋转机架动作时，将推压杆36设为撤回状态，环10与旋转机架同步进行反向旋转。如上所述，通过将推压气缸35和推压杆36设置于环10的下部，可以确保更高的安全性。

实施方式6.

在上述实施方式1和实施方式2中，虽然将具有开闭机构9的、被导环26所引导的、与旋转机架同步进行反向旋转的环10设为圆形，但除环形以外的形状也能起到这种作用。在图9中，标号37表示半圆形的环10。虽然可以设想到，与实施方式1中的环10相比，旋转的稳定性会稍稍劣化，但是，通过将环10设为半圆形，本实施方式将具有减轻旋转机架的重量、降低材料费的效果。当然，即使采用半圆形以外的形状，只要采用与环10相同的结构，就能起到相同的作用，这一点很清楚，因此，以环形以外的形状起到相同作用的所有情况都包含于本实施方式的范围内。

Claims

1.一种旋转照射装置，其特征在于，包括：

照射装置，该照射装置照射带电粒子束；

框架，该框架上安装有所述照射装置，旋转所述照射装置，对固定于固定侧地板面上的治疗台上的患者照射所述带电粒子束；

环，该环沿所述框架的内周被可自由旋转地支承着；

开闭式地板，该开闭式地板设置于所述环的内部，所述照射装置所通过的部分可以开闭；以及

驱动用电动机，该驱动用电动机使所述环与所述照射装置的旋转同步进行反向旋转，并进行反馈控制使所述开闭式地板保持水平，

所述开闭式地板由被细分为多块的能够相对滑动的滑动式的地板所构成，在关闭状态下以不与所述固定侧地板面相接触的方式被支承，而只在所述框架内形成活动地板。

2.如权利要求1所述的旋转照射装置，其特征在于，

所述固定侧地板面上设有在所述开闭式地板关闭时支承其一端的承受台。

3.如权利要求1或2所述的旋转照射装置，其特征在于，

设有对所述环的水平度进行测定的倾斜传感器。

4.如权利要求1或2所述的旋转照射装置，其特征在于，

在流过大于等于规定值的驱动电流的情况下，使所述驱动用电动机停止。

5.如权利要求1或2所述的旋转照射装置，其特征在于，

所述环内设有推压单元，所述推压单元在所述照射装置停止时防止所述框架和环产生角度位移。

6.如权利要求1或2所述的旋转照射装置，其特征在于，

所述环为半圆形。