CN109718478A - 粒子束医疗装置 - Google Patents

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Abstract

通过优化连接设置于移动地板的设备的电缆的布线，提供一种旋转动作的稳定性优越的粒子束医疗装置。粒子束医疗装置具备：机架，在束流的照射口固定于主体的状态下轴旋转；移动地板，从设置于该机架的内侧，使多个板材11相互弯曲自如地环状结合而成的静止***收纳被固定的地板的至少一部分，在照射口被贯通的状态下与机架一起沿圆周方向旋转；电缆，连接固定于该移动地板12的设备，贯通机架而布线于该机架外侧；调节部，调整轴旋转之时布线于机架的内侧的电缆的长度。

Description

粒子束医疗装置
技术领域
本发明的实施方式涉及具有机架(gantry)的粒子束医疗装置。
背景技术
对患者的患部(癌(cancer))照射质子、碳离子(ion)等粒子束流(beam)而进行治疗的粒子束治疗已被广泛实施。作为这样的粒子束治疗之一，具有在大型旋转机构(以下称为机架)内部形成的治疗室内定位治疗床(bed)上横卧的患者，并照射粒子束流的装置。
具备这样的机架的粒子束医疗装置通过使固定于机架的照射口(port)旋转，或在治疗室内使治疗床移位，对患者的患部照射来自任意方向的粒子束流。
然后，形成于机架内部的治疗室无关于机架的旋转位置地由D字剖面的移动地板形成，该D字剖面的移动地板的地板面呈水平平板(flat)状，而其他的面沿着机架的内周的呈弧(arch)状。
使照射口整周旋转的同时维持水平平板地板面和弧面的移动地板形成治疗室，由此实现了在该治疗室的内部空间的技师的操作性的提升或横卧于治疗床的患者的精神的圧迫感的降低。
作为这样的发明，有日本国的专利公开公报日本特开平11-47287号公报(以下称专利文献1)，还有日本国的专利公开公报日本特开2001-353228号公报(以下称专利文献2)，以及还有日本国的专利公开公报日本特开2011-156263号公报(以下称专利文献3)。
发明内容
在设备设置于该移动地板上情况下，对该设备输入输出信号的电缆(cable)或供给电力的电缆通过设置于机架的贯通孔而向该机架外侧延伸。如上所述，由于移动地板具有D字剖面，设置于移动地板的设备的位置与设置于机架的贯通孔的位置之间的距离依存于机架的旋转角度而不是一定的。
因此，若机架旋转的同时电缆被连带旋转，由于移动地板和机架的间隙变窄，该间隙上会有电缆的余长产生，有电缆缠绕而破损，或妨害机架的稳定旋转的可能。
本发明实施方式考虑到这样的情况，目的在于通过优化连接设置于移动地板的设备的电缆的布线，而提供一种旋转动作的稳定性优越的粒子束医疗装置。
实施方式涉及的粒子束医疗装置，其特征在于，具备：机架，在束流的照射口固定于主体的状态下轴旋转；移动地板，在设置于所述机架的内侧的多个板材相互弯曲自如地环状结合而成的静止***之中，在收纳固定的地板的至少一部分并贯通所述照射口的状态下与所述机架同时圆沿圆周方向旋转；电缆，连接固定于所述移动地板的设备而贯通所述机架并布线于该机架外侧的；调节部，调整在所述轴旋转之时布线于所述机架的内侧的所述电缆的长度。
通过本发明的实施方式，通过优化连接设置于移动地板的设备的电缆的布线，提供一种旋转动作的稳定性优越的粒子束医疗装置。
附图说明
图1是本发明的实施方式涉及的粒子束医疗装置的X-Y剖面图。
图2是实施方式涉及的粒子束医疗装置的Y-Z剖面图。
图3是表示实施方式涉及的粒子束医疗装置的外观的立体图。
图4是移动地板及隧道结构体的部分的整体立体图。
图5(A)图5(B)是电缆长度调整部的动作说明图。
图6是移动地板及电缆长度调整部的动作说明图。
图7是移动地板及电缆长度调整部的动作说明图。
图8是移动地板及电缆长度调整部的动作说明图。
图9是移动地板及电缆长度调整部的动作说明图。
具体实施方式
以下，对本发明的实施方式基于附加的附图进行说明。
图1是实施方式涉及的粒子束医疗装置10的X-Y剖面图，图2表示了其Y-Z剖面图。图3是表示粒子束医疗装置10的外观。
像这样，粒子束医疗装置10具备：机架15，在使束流19的照射口18固定于主体的状态下进行轴旋转；设置于该机架15的内侧的移动地板12，在收纳治疗床24的至少一部分并贯通照射口18的状态下，与机架15一起沿圆周方向旋转，所述治疗床24由多个板材11(图4参照)相互弯曲自如地环状结合而成，且相对于静止***21而被固定；电缆31，连接至固定于该移动地板12的设备25(25A，25B)，贯通机架15而布线于该机架外侧；调节部30，在轴旋转的时候，调整布线于机架15的内侧的电缆31的长度，消除该电缆31的过剩张力或松弛(30A，30B)。
粒子束医疗装置10还具备：隧道结构体(structure body)16，具有水平地板面及弧形顶板，且具有收纳治疗床24的至少一部分的内部空间；旋转支撑部57，通过使隧道结构体16相对于机架的内侧面15a旋转移位，无关于机架15的轴旋转地将隧道结构体16设置为从静止***来看处于静止状态。
如图3所示，机架15一般是具有圆筒形状的大型结构物，通过外接于该机架的两缘端的外周面的多个旋转驱动部23的旋转驱动，绕旋转轴(Z轴)旋转。机架15经由旋转驱动部23通过基础21(静止***)支撑该机架的重量。
在将固定于静止***的治疗床24配置于机架15内侧，将束流19的照射口18固定于主体的状态下，该机架15进行轴旋转。
该机架15上，除了粒子束流19的照射口18，设置有多个束流输送***27、束流的偏转电磁铁28、及其他的控制设备或结构物。
将省略图示的离子源所产生的离子(重粒子或质子离子)用直线加速器来加速，并进一步入射至圆形加速器(省略图示)，通过提高至设定能量而生成了粒子束流19。
然后，从圆形加速器输出的粒子束流19，从以与机架15一体旋转的方式而设定的束流输送***(省略图示)的旋转轴Z的延长线上入射。照射口18向机架15的内侧***，与该机架15一起绕着治疗床24的周围±180度旋转。
像这样，入射束流输送***的粒子束流19，其轨道被偏转电磁铁28弯曲，从照射口18以360度的任意的方向照射横卧于治疗床24的患者。
房屋侧的根基(静止***)21上固定有台基，该治疗床24在移动机架15的内部移动，在粒子束流19的照射位置上定位患者的患部。
若粒子束流19对着患部照射，则通过患者的体内之时会失去动能而使速度降低，且受到与速度的平方几乎反比例的阻力而低至一定的速度而急剧停止。
然后，在粒子束流19的停止点附近放出被称为布拉格峰(Bragg peak or curve)的高能量。进行治疗床24的定位以使得该布拉格峰的放出位置与患部一致，实施仅杀灭患部组织而对正常组织的损害较少的治疗。
图4是对移动地板12及隧道结构体16抽出一部分而表示的图。各个构成移动地板12的板材11优选地在长度方向上的弯曲刚性较大且轻量。然后，多个板材11在该多个板材侧缘部处弯曲自如地相互结合。
然后，移动地板12在设置于其一部分上的开口上通过贯通照射口18，能够与机架15的旋转同步旋转移动地板12。
在形成该环状的移动地板12的两端处，具有由圆弧及直线形成的封闭的轨道的第1轨道13A及第2轨道13B滑动自如地卡合。
由此，移动地板12的内部空间由平板水平地板和弧(arch)包围而形成隧道形状，该移动地板12能够保持使隧道形状静止而绕旋转轴Z旋转。
由于该移动地板12通过后述的隧道结构体16的存在而充分确保了治疗室的空间，没有必要加宽旋转轴方向(Z轴方向)。因此，由于能够轻量且高机械刚性地去设计，因此能够在维持静音性且顺畅的状态下实施移动地板12的旋转运动。
第一轨道被支撑于一端连接于固定治疗床24的基础21的垂直壁面(静止***)的开口上的空洞体53的另一端。
第1轨道13A基于基础21的支撑不限定于图示的方法。例如，在设置为相对于机架15的内周面旋转自如的支撑部(support member)(省略图示)上固定第1轨道13A，该支撑部通过被基础21的垂直壁面(静止***)60支撑，第1轨道13A也可以间接地被支撑于静止***。
第2轨道13B固定于剖面形状与该第2轨道13B的形状大致一致的隧道结构体16的周缘。然后，2轨道13B以夹着照射口18的方式在第1轨道13A上相对配置，与移动地板12的另一端卡合。
第1轨道13A与第2轨道13B的间隔比被夹持于两者的照射口18的宽度宽出若干即可。
由此，在与机架15一起旋转的移动地板12中，通过减小旋转轴(Z轴)方向的尺寸，能够兼顾重量的削减和机械刚性的提升。
隧道结构体16中，在第2轨道13B的相反侧，以堵住开口的方式设置面板(panel)51。使该面板51被支撑于与机架15的旋转轴Z一致地旋转自如的旋转支撑部57的旋转轴52。
然而，隧道结构体16不是必须的构成要素，也可以使移动地板12扩张至面板51来替代。
旋转支撑部57使从固定于机架的内侧面15a的支架(stand)56轴支撑隧道结构体16的旋转轴52旋转移位。由此，不依存机架15的旋转移位，以平板的地板面总是保持水平的方式，隧道结构体16相对于静止***静止。
在静止***中，旋转支撑部的旋转轴52与机架15在逆方向上旋转移位。其结果，由于旋转支撑部57被固定于机架15的内侧面15a，从静止***来看，即使在照射口18绕圈旋转的情况下，隧道结构体16也能够保持在静止状态。
进一步地，旋转支撑部57中设置有在铅垂方向上支撑其自重的支撑部件26。该支撑部件26的一端被固定于隧道结构体16或面板51，该支撑部件的另一端与机架的内侧面15a无摩擦接触，并在该机架的圆周方向上旋转。
另外，旋转支撑部57的旋转轴52在通过电机(motor)等而被驱动旋转的情况之外，也可以自由旋转。
本实施方式中，虽然举例说明了旋转支撑部57是由旋转轴52和支架56构成的，但不是特别限定，如果是能够支撑相对于机架的内侧面15a而旋转移位的移动地板12及隧道结构体16的旋转支撑部，则可适当选用。
照射口18贯通的部位的板材11的结合被分割的至少两个分割体17A，17B构成移动地板12。而且各个分割体17A，17B具备用以在轨道13的封闭的轨道上相互独立地行走的驱动设备25(25A，25B)。
具体来说，能够采用齿条齿轮机构作为这样的驱动设备25A，25B。该情况下，使被称为副齿轮的小口径的圆形齿轮旋转的电机被设置于构成分割体17的板材11。而且，第1轨道13A及第2轨道13B的至少一方设有咬合的齿条。若该齿条与副齿轮组合而对副齿轮施加旋转力，则变换为指向齿条的长度方向的直线力，移动地板12的分割体17会沿着轨道13的封闭的轨道移动。
不限定以齿条齿轮机构作为驱动设备25A，25B，能够适当地选用相对于轨道13的封闭的轨道而能够分别使分割体17A，17B独立行走的驱动设备。
基于图5对电缆长度调整部30的构成进行说明。图5(A)表示固定于移动地板的驱动设备25接近调整部30之时的电缆31的状态，图5(B)表示驱动设备25从调整部30离开之时的电缆31的状态。
调节部30具有：外壳(casing)32，设置于电缆31贯通的机架的位置，折叠收纳该电缆31；导线33，在该外壳32的内部将电缆31的一部分用设置于前端的牵引托架(bracket)35来保持；轮36，设置于外壳32，供导线33从该导线的末端卷绕，并按照牵引托架35的移位来正/逆方向旋转。
在贯通了外壳32的侧周壁的状态下，与驱动设备25的连接侧相反一侧的电缆31在固定部37中被固定，并被引导至外壳32的外侧。
轮36的旋转使得该轮在卷绕导线33的方向(拉入电缆31的方向)上被弹性地施力。由此，驱动设备25在接近调节部30的开口的时候，如图5(A)所示，电缆31被拉入牵引托架35，而被收纳于外壳32的内部。
另一方面，驱动设备25在远离调节部30的开口的时候，如图5(B)所示，电缆31逆着牵引托架35的施力而被抽出至外壳32的外部。然而电缆31的抽出方向可以是任意的。
作为轮36的其他的实施例，也可以连接驱动控制的电机，驱动控制轮36的旋转。
像这样，通过构成调节部30，调整布线于轴旋转的机架15的内侧的电缆31的长度，能够消除电缆31的过剩的张力或松弛。
实施方式中，驱动设备25虽然举例表示了使构成移动地板12的分割体17A，17B行走的驱动设备，但不是特别地限定。也存在驱动设备25是设置于移动地板12的传感器(sensor)或致动器(actuator)等设备的情况。
此外，也有多个驱动设备25设置于移动地板12的情况，该情况下，电缆31是由连接于多个驱动设备25的每一个上的多个线(line)(省略图示)集束成一根并被包裹而构成。像这样，构成电缆31的线向驱动设备25供给电力，又传送传感器等检测信号或驱动器的控制信号。
此外，也可以将外壳31用透明的部件构成，使被收纳的电缆31的形状能够从外部辨认。
参照图6，图7，图8，图9，对移动地板12及电缆长度调整部30(30A，30B)的动作进行说明。
需要不使旋转的移动地板12的平板水平地板面产生间隙，以确保来往技师的安全。
因此，使分割体17A，17B移动的驱动设备25A，25B，在分割体的边缘(edge)14A，14B位于平板水平地板面的情况下，该边缘14A，14B以与照射口18抵接、或相互抵接的方式设定，以平板水平地板面上不产生间隙的方式而被控制。另一方面，允许位于弧形(arch)顶板(ceiling)的边缘14A，14B形成有间隙，从形成于弧侧的移动地板12的开口中有机架15的内侧面15a露出。
其结果，如图6，图7，图8，图9所示，根据照射口18的旋转位置，与对应于设备25A，25B的调节部30A，30B的距离也会变化。
如图6所示，将机架15的旋转角度设定为0度，对使照射口18位于治疗床24的正上方的情况进行研究。此时，在水平地板面，通过使分割体的边缘14A，14B相互抵接，不使地板面产生开口地形成移动地板12的水平平板地板面。
此时，设备25A，25B一起位于水平地板面，电缆31A，31B同时变成从调节部30A，30B被抽出一半的状态。
而且，如图7所示，将机架15的旋转角度设定为45度，对使照射口18位于治疗床24的斜上方的情况进行研究。即使在此时，水平地板面上，通过使分割体的边缘14A，14B相互抵接，不使地板面产生开口地形成移动地板12的水平平板地板面。
此时，一方的设备25A位于水平地板面，对应的电缆31A变成从调节部30A向着旋转中心几乎被全部抽出的状态。另一方的设备25B位于弧顶板，对应的电缆31B变成几乎被收纳于调节部30B的状态。
下一步，如图8所示，将机架15的旋转角度设定为+135度，研究使照射口18位于治疗床24的斜下方的情况。此时，分割体的边缘14A，14B通过抵接照射口18的侧面，不产生开口地形成移动地板12的水平平板地板面。
此时，设备25A，25B一起位于弧形顶板，一方的电缆31A变成几乎被收纳于调节部30A的状态，另一发电缆31B变成几部全部被从调节部30B抽出，沿圆周方向配置的状态。
进一步地如图9所示，将机架15的旋转角度设定为180度，对使照射口18位于治疗床24的正下方的情况进行研究。此时，通过使照射口18与分割体的边缘14A，14B抵接，不使照射口18的两侧产生开口地形成移动地板12的水平平板地板面。
此时，设备25A，25B一起位于弧顶板，变成电缆31A，31B一起从调节部30A，30B沿着圆周方向被几乎全部抽出的状态。
另外，上述照射口18、分割体17A，17B、设备25A，25B及调整部30A，30B的位置关系是举例表示的。因此，即使根据轨道13的圆弧(arch)轨道(orbit)及直线轨道的长度或照射口18的尺寸，这些关系也会适当地改变。此外，所述的例子中，虽然叙述了机架15在一方向上的180度的范围内旋转的情况，但机架15在相反方向上也能够在180度的范围内旋转。
根据以上所述的至少一个实施方式的粒子束医疗装置，连接设置于移动地板的设备的电缆，通过调整机架内侧的布线长度，能够提升旋转动作的稳定性。
虽然说明了本发明的几个实施方式，这些实施方式是作为例子提出的，无意于限定发明的范围。
这些实施方式能够以其他各种方式实施，在不脱离发明主旨的范围内，能够进行各种省略、置换、变更、组合。这些实施方式或其变形与包含于发明的范围或主旨一样，包含于记载于专利权利要求范围的发明及其均等的范围内。
【符号的说明】
10…粒子束医疗装置、11…板材、12…移动地板、13(13A，13B)…轨道、14A，14B…边缘、15…机架、16…隧道结构体、17(17A，17B)…分割体、18…照射口、19…粒子束流、21…基础、23…旋转驱动部、24…治疗床、25(25A，25B)…设备(驱动设备)、26…支撑部件、27…束流输送***、28…偏转电磁铁、30A…调节部、30(30A，30B)…调整部、31(31A，31B)…电缆、32…外壳、33…导线、35…牵引托架、36…轮、37…固定部、51…面板、52…旋转轴、53…空洞体、56…支架、57…旋转支撑部。

Claims (7)

1.一种粒子束医疗装置，其特征在于，具有：
机架，在束流的照射口固定于主体的状态下进行轴旋转；
移动地板，设置于所述机架的内侧，由多个板材相互弯曲自如地环状结合而成，收纳相对于静止***被固定的治疗床的至少一部分，在使所述照射口贯通的状态下与所述机架一起在圆周方向上旋转；
电缆，与固定于所述移动地板的设备连接，贯通所述机架，在该机架外侧上布线；及
调节部，在进行所述轴旋转之时，调整布线于所述机架的内侧的所述电缆的长度。
2.如权利要求1记载的粒子束医疗装置，其特征在于，
还具备轨道，该轨道具有圆弧轨道及直线轨道，并滑动自如地卡合于所述移动地板两端之中至少一端，
所述移动地板由所述照射口贯通处的所述板材的结合被分割的、至少两个分割体构成，
所述设备设置于所述分割体的每一个，沿着所述轨道而使所述分割体行走。
3.如权利要求1或2所述的粒子束医疗装置，其特征在于，
所述调节部具有：外壳，设置于所述电缆贯通的所述机架的位置，收纳该电缆；
导线，将所述电缆的一部分用前端来保持；及
轮，设置于所述外壳，将所述导线从所述导线末端卷绕，根据所述导线的前端的移位而向正/逆方向旋转。
4.如权利要求1或2所述的粒子束医疗装置，其特征在于，
所述电缆是将连接多个所述设备的每一个的多个线集束并包裹而成的。
5.如权利要求3所述的粒子束医疗装置，其特征在于，
所述轮的所述旋转使得所述轮沿着卷绕所述导线的方向被弹性地施力。
6.如权利要求3所述的粒子束医疗装置，其特征在于，
所述轮的所述旋转被驱动控制。
7.如权利要求3所述的粒子束医疗装置，其特征在于，
所述外壳由透明的部件构成，能够肉眼确认被收纳的所述电缆的形状。
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