CN109646820A - 加速器机头可升降调节装置、放疗设备及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种加速器机头可升降调节装置、放疗设备及控制方法。本发明的调节装置包括：底座，所述底座的两端上表面固定连接有立柱，所述立柱高度可调，所述立柱上端固定连接有机头承载架，所述机头承载架上设有加速器机头和机头偏摆驱动定位装置，所述机头偏摆驱动定位装置可驱动加速器机头绕轴做回转偏摆运动，并能够对偏摆位置进行测量与反馈。本发明的调节装置解决了因设备结构限制造成的扫描中心点与设备中心点不同，从而导致的扫描对象各处接受的照射强度不一致问题。

Description

加速器机头可升降调节装置、放疗设备及控制方法

技术领域

本发明涉及图像引导的放疗设备技术领域，具体而言，涉及一种加速器机 头可升降调节装置，放疗设备及控制方法。

背景技术

目前国内外进行的放疗***研究工作中，放射源机头只能围绕病床旋转。 例如美国ViewRay公司的MRIdian通过一个旋转机架，安装三个Co60放射源 机头。加拿大Alberta大学CCI(Cross Cancer Institute)通过一个门架圆环将磁 共振造影***和直线加速器偶联在一起，通过门架的旋转带动放射***的旋转 放射，但是放射源机头只能围绕病床旋转，不能做多角度多平面的照射。

这些设备都是基于理想的照射方式设计的，即假设扫描中心点通过移动治 疗床等方式可以摆位至***中心点上，加速器的机头绕***中心点旋转，即可 实现对扫描中心点的等中心旋转。这种情况下，由于扫描中心点位于放射源的 旋转中心，因此在加速器机头旋转过程中的各点处，加速器机头离扫描中心点 的距离都是固定值，射线能量不会因为距离等因素导致在扫描中心点处的强度 发生变化。

但实际应用中，由于造影设备种类、结构与成像原理的不同，导致治疗床 的移动距离受限，不能随意摆位，因此可能导致扫描中心点的位置偏离***中 心点，从而不能保证扫描中心点，在***旋转的轨迹上各处接受到的照射强度 一致。

发明内容

鉴于此，本发明提出了一种加速器机头可升降调节装置、放疗设备及其控 制方法，旨在解决现有的问题。

本发明提出了一种加速器机头可升降调节装置，用于图像设备引导的放疗 设备，其包括：底座，所述底座的两端上表面固定有连接立柱，所述立柱上端 固定连接有机头承载架，所述立柱包括升降杆和支架，所述升降杆一端连接于 所述机头承载架的下表面，另一端连接于所述支架；所述机头承载架上设有加 速器机头和机头偏摆驱动定位装置，所述机头偏摆驱动定位装置可驱动加速器 机头绕轴做回转偏摆运动，并能够对偏摆位置进行测量与反馈。

进一步地，上述升降杆有四根，分别两两连接于所述机头承载架的两端。

进一步地，上述升降杆为导轨式升降杆或丝杠升降杆。优选地，为丝杆升 降杆。

进一步地，上述丝杆升降杆包括：中空的升降座和升降柱，升降柱通过滑 动导向套套接与所述升降座内，升降座底部固定有电机，电机通过联轴器连接 有滚珠丝杠，滚珠丝杠上套设有滚珠丝杠螺母，滚珠丝杠螺母外套设有滚珠螺 母座，且滚珠螺母座固定在所述升降柱的内壁上。

进一步地，上述滑动导向套为黄铜滑动导向套、尼龙导向套、POM导向套 或聚四氟乙烯导向套。

进一步地，上述可升降调节装置的底座下方还设有配重块。

进一步地，上述配重块为金属配重块。

本发明的另一方面，还提供了一种图像引导的放疗设备，包括造影成像设 备，加速器机头，及控制处理模块，及上述的加速器机头可升降调节装置，所 述加速器机头可升降调节装置可带动加速器机头与所述造影成像设备同步绕 所述造影成像设备的回转轴旋转。

此外，本发明还提供了上述图像引导的放疗设备的控制方法，包括，

造影成像设备获取扫描中心点的位置信息；

传输至控制处理模块计算得到加速器机头距离扫描中心点的垂直距离D；

控制处理模块实时获取加速器机头围绕造影成像设备回转轴偏摆的角度， 并在保证加速器机头到扫描中心的垂直距离D不变的条件下，计算得到加速器 机头绕机头偏摆轴偏转的角度及对应的升降杆的高度，并反馈给机头偏摆驱动 定位装置和升降杆；机头偏摆驱动定位装置根据反馈数据驱动加速器机头绕机 头偏摆回转轴偏摆一定角度，升降杆也根据反馈数据调整至一定高度。

本发明提供的加速器机头可升降调节装置通过设置可升降立柱，结合现有 的机头偏摆驱动定位装置，解决了因设备结构限制造成的扫描中心点与设备中 心点不同，从而导致的扫描对象各处接受的照射强度不一致问题。本发明的图 像引导的放疗设备和控制方法，便于操作，保证了加速器机头到扫描中心点的 垂直距离一致，避免了各处接受照射强度不一致的问题。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领 域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并 不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的 部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的加速器机头可升降调节装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的丝杆升降杆结构示意图；

图3为具有本发明实施例提供的加速器机头可升降调节装置的图像引导的 放疗设备结构示意图一；

图4A为具有本发明实施例的加速器调整装置的图像引导的放疗设备的控 制方法示意图一；

图4B为具有本发明实施例的加速器调整装置的图像引导的放疗设备控制 方法示意图二；

图5为具有本发明实施例提供的加速器机头可升降调节装置的图像设备引 导的放疗设备结构示意图二。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了 本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被 这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本 公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。需要说明的 是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。 下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

参见图1-2，为本发明实施例提供的用于图像引导的放疗设备的加速器机 头可升降调节装置；该装置包括底座7，底座7的两端上表面固定连接有立柱 2，立柱2高度可调，立柱上端固定连接有机头承载架3。

机头承载架3上设置有加速器机头1和机头偏摆驱动定位装置9，加速器 机头1内部装有发射源与多叶式准直器(MLC)，用于发射射线；机头偏摆驱动 定位装置9位于所述加速器机头1***，可驱动加速器机头1围绕加速器机头 偏摆回转轴15进行一定角度的回转偏摆运动，并能够对偏摆位置进行测量与 反馈。

立柱2包括升降杆5和支架6，升降杆5一端连接于机头承载架3的下表 面，另一端连接于支架6。由于升降杆5是可以升降的，从而整个立柱高度也 是可调的。为更稳定，升降杆5有四根，分别两两连接于机头承载架3的两端。

升降杆5可以是丝杆升降杆或者轨道式升降杆等，优选为丝杆升降杆，如 图2给出了一个丝杆升降杆的具体实施例，包括：中空的升降座511和升降柱 512，升降柱512通过滑动导向套513套接与升降座511内，升降座511底部 固定有电机515，且电机515通过电机座519固定在升降座511底部，电机515 通过弹性联轴器514连接有滚珠丝杠516，滚珠丝杠516上套设有滚珠丝杠螺 母518，滚珠丝杠螺母518外套设有滚珠螺母座517，滚珠螺母座517固定在 升降柱512的内壁上。这样，电机515转动时会通过滚珠丝杠516驱动滚珠丝 杠螺母518上下运动，同时滚珠螺母座517起到限位作用，这样当滚珠丝杠螺 母518上下运动时便可驱动升降柱512上下运动。

滑动导向套513可以减小升降柱512与升降座511之间的间隙和上下运动 时的摩擦力，降低驱动电机功率。滑动导向套513可采用滑动导向材料如黄铜、 尼龙、POM或聚四氟乙烯等材料制作。

进一步地，为了保持平衡，运行更稳，可升降调节装置的底座7下方还设 有配重块4。优选地配重块4位金属配重块，还可以协助吸收多余的加速器机 头1的射线辐射。

下面结合图3-4，说明本发明实施例的具有加速器机头可升降调节装置的 图像引导的放疗设备及其控制方法。

如图3所示，一图像引导的放疗设备，具有如图1所示的加速器机头可升 降调节装置，造影成像设备10，加速器机头1，及控制处理模块。造影成像设 备10用于对患者肿瘤进行扫描成像，通过图像引导放疗装置对肿瘤进行精确 的放射治疗，其造影成像设备10包括核磁MRI、CT、DR等，通过造影设备支 架11固定和支撑整套放疗设备，造影设备支架11通过造影设备回转轴承12 安装在造影成像设备10上，从而实现造影成像设备可绕造影设备回转轴13做 回转运动，加速器机头1固定于加速器机头可升降调节装置上，加速器机头可 升降调节装置通过立柱2跨越安装固定在造影成像设备10的两侧，从而带动 加速器机头1可与造影成像设备10同步绕造影成像设备的回转轴13旋转。

参考图4A，理想的加速器机头1照射方式是将扫描中心点18通过移动治 疗床等方式摆位至***中心点17上(即***中心点17与造影设备回转轴13 重合)，加速器的机头1绕***中心点17旋转，即可实现对扫描中心点18的 等中心旋转。这种情况下，由于扫描中心点18位于放射源的旋转中心，因此 在加速器机头1围绕造影设备回转轴13旋转过程中的各点处，加速器机头1 离扫描中心点18的距离都是固定值，射线能量不会因为距离等因素导致在扫 描中心点18处的强度发生变化。

但实际应用中，由于造影设备种类、结构与成像原理的不同，病床的移动 距离受限，不能随意摆位，因此可能导致扫描中心点18的位置偏离***中心 点17，如图4A所示，在此情况下，如果加速器机头1按原方式继续绕造影设 备回转轴13旋转，会出现如射线束无法照射到扫描中心点18的情况。为了照 射到扫描中心点18，现有的设备只能通过围绕机头偏摆回转轴15偏转加速器 机头1一定角度α，使射线束对准扫描中心点18进行照射。但按照这种方式， 从加速器机头1到扫描中心点18的距离，必然在加速器绕***中心点17旋转 的轨迹的各个位置不尽相同，如此导致会射线到达扫描中心点18处的能量发 生改变。

而由于本发明实施例的放疗设备，具有可升降调节装置，其立柱2是可升 降的，可通过伸缩升降杆5，上下调整加速器机头1的位置，同时结合加速器 机头1绕加速器机头偏摆回转轴15的偏转，可以使得调整范围变大，保证了 旋转过程中，加速器机头1到扫描中心点18的垂直距离不变，从而使得在加 速器机头1随造影成像设备10绕回转轴13旋转的过程中，到扫描中心点18 的照射强度是不变的。

具体地，当患者16的扫描中心点18不能摆放到***中心点17上时，本 发明实施例的放疗设备的控制方法如下：

1)造影成像设备10获取扫描中心点18的位置信息；

2)传输至控制处理模块计算得到加速器机头1距离扫描中心点18的垂直 距离D；

3)控制处理模块实时获取加速器机头1围绕造影成像设备回转轴13偏摆 的角度，并在保证加速器机头1到扫描中心点18的垂直距离D不变的条件下， 计算得到加速器机头1绕机头偏摆轴15偏转的角度及对应的升降杆5的高度， 并反馈给机头偏摆驱动定位装置9和升降杆5；进而，机头偏摆驱动定位装置 9根据反馈数据驱动加速器机头1绕机头偏摆回转轴15偏摆一定角度，升降杆 5也根据反馈数据调整至一定高度。

在一具体实施例中，参考图4A和4B，首先，通过造影成像设备10对扫 描对象进行扫描成像，获取到扫描中心点18的位置信息，然后，如图4A，当 加速器机头1围绕造影设备回转轴无偏转时，即偏转角度为0°时，保证加速 器机头到扫描中心的垂直距离D不变，控制处理模块计算出加速器机头1绕机 头偏摆轴15偏转的角度为α，及对应的升降杆的高度A，然后反馈到机头偏 摆驱动定位装置9和升降杆5，进而，机头偏摆驱动定位装置9根据反馈数据 驱动加速器机头1绕机头偏摆回转轴15偏摆α角度，升降杆5也调整至高度 为A，从而实现加速器机头到扫描中心的垂直距离为D。

当控制处理模块获取到加速器机头1随造影成像设备10绕围绕造影设备 回转轴13旋转角度为θ时，保证加速器机头到扫描中心的垂直距离D不变， 计算出加速器机头1绕机头偏摆轴15偏转的角度为β，及对应的升降杆的高 度为B，然后反馈到机头偏摆驱动定位装置9和升降杆5，进而，机头偏摆驱 动定位装置9根据反馈数据驱动加速器机头1绕机头偏摆回转轴15偏摆β角 度，升降杆5也调整至高度为B，从而实现加速器机头到扫描中心的垂直距离 为D。

这样如上所述，当加速器机头1围绕设备等中心点17进行连续旋转时， 机头偏摆驱动定位装置9驱动加速器机头1根据实时位置进行偏摆，调整偏摆 角度，同时升降杆5通过自行伸缩调节立柱2的高度，具体地为机头承载架3 与支架6间的距离，以确保加速器机头1到扫描中心点的垂直距离一定。

本发明实施例的加速器机头可升降调节装置可以如图3所示，与造影成像 设备10进行整合，使调节装置与造影成像设备10同时旋转；另外，也可以通 过连接件29安装在造影成像设备10外侧，既可以独立进行旋转，也可与造影 成像设备10同时旋转，如图5所示。

综上，本发明实施例提供的加速器机头可升降调节装置通过设置可升降立 柱，结合机头偏摆驱动定位装置，解决了因设备结构限制造成的扫描中心点与 设备中心点不同，从而导致的扫描对象各处接受的照射强度不一致问题。本发 明的图像引导的放疗设备和控制方法，便于操作，保证了加速器机头到扫描中 心点的垂直距离一致，避免了各处接受照射强度不一致的问题。

显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发 明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及 其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种加速器机头可升降调节装置，用于图像引导的放疗设备，其特征在于，包括：底座，所述底座的两端上表面固定连接有立柱，所述立柱上端固定连接有机头承载架；

所述立柱包括升降杆和支架，所述升降杆一端连接于所述机头承载架的下表面，另一端连接于所述支架；

所述机头承载架上设有加速器机头和机头偏摆驱动定位装置，所述机头偏摆驱动定位装置可驱动加速器机头绕机头偏摆回转轴做回转偏摆运动，并能够对偏摆位置进行测量与反馈。

2.根据权利要求1所述的加速器机头可升降调节装置，其特征在于：所述升降杆有四根，分别两两连接于所述机头承载架的两端。

3.根据权利要求1所述的加速器机头可升降调节装置，其特征在于：所述升降杆为导轨式升降杆或丝杠升降杆。

4.根据权利要求3所述的加速器机头可升降调节装置，其特征在于：所述升降杆为丝杆升降杆。

5.根据权利要求4所述的加速器机头可升降调节装置，其特征在于：所述升降杆包括：中空的升降座和升降柱，升降柱通过滑动导向套套接与所述升降座内，升降座底部固定有电机，电机通过联轴器连接有滚珠丝杠，滚珠丝杠上套设有滚珠丝杠螺母，滚珠丝杠螺母外套设有滚珠螺母座，且滚珠螺母座固定在所述升降柱的内壁上。

6.根据权利要求5所述的加速器机头可升降调节装置，其特征在于：所述滑动导向套为黄铜滑动导向套、尼龙滑动导向套、POM滑动导向套或聚四氟乙烯滑动导向套。

7.根据权利要求1所述的加速器机头可升降调节装置，其特征在于：所述可升降调节装置的底座下方还设有配重块。

8.根据权利要求7所述的加速器机头调节装置，其特征在于：所述配重块为金属配重块。

9.一种图像引导的放疗设备，包括造影成像设备，加速器机头，及控制处理模块，其特征在于，还包括如权利要求1-8任一项所述的加速器机头可升降调节装置，所述加速器机头可升降调节装置可带动加速器机头与所述造影成像设备同步绕所述造影成像设备的回转轴旋转。

10.一种图像引导的放疗设备的控制方法，其特征在于，包括

造影成像设备获取扫描中心点的位置信息；

传输至控制处理模块计算得到加速器机头距离扫描中心点的垂直距离D；

控制处理模块实时获取加速器机头围绕造影成像设备回转轴偏摆的角度，并在保证加速器机头到扫描中心的垂直距离D不变的条件下，计算得到加速器机头绕机头偏摆轴偏转的角度及对应的升降杆的高度，并反馈给机头偏摆驱动定位装置和升降杆；机头偏摆驱动定位装置根据反馈数据驱动加速器机头绕机头偏摆回转轴偏摆一定角度，升降杆也根据反馈数据调整至一定高度。