CN111450423B - 一种可整圈旋转的放疗加速器及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

一种可整圈旋转的放疗加速器及其使用方法，包括带动粒子发射器转动的转子、固定的定子、检测元件和驱动器。所述转子、定子同轴设置，且定子位于转子的外侧，所述检测元件设在转子末端，所述转子内层设有粒子发射器，外层嵌有永久磁铁，所述定子上设有定子齿槽，所述定子齿槽上设有三相绕组。

Description

一种可整圈旋转的放疗加速器及其使用方法
技术领域
本发明涉及医疗技术领域，尤其涉及一种可整圈旋转的放疗加速器及其使用方法。
背景技术
放疗与手术、化疗并称为恶性肿瘤的三大治疗手段，在恶性肿瘤的综合治疗中占有着十分重要的地位。作为恶性肿瘤的一种局部治疗方法，放疗的目的是给予肿瘤组织足够的照射剂量，以最大程度的杀灭肿瘤细胞，同时最大程度的保护正常组织器官免受射线损伤。
一般的放疗加速器只能旋转180°放射***，导致医生放疗计划时间和患者放射治疗过程都很漫长。近年来，随着医用设备技术的迅速发展，放射治疗设备的性能得到不断地提高，已经推出了可以整圈旋转治疗的放疗加速器，在一定程度上提高了放疗精度和放疗时间，但需要定期更换电刷，并且按固定方式旋转，无法调节方向。
发明内容
本发明的目的是为克服上述现有技术的不足，提供一种可整圈旋转的放疗加速器及其放疗方案的优化方法，可以在放疗过程中在两个相邻放射点之间选择较短的旋转方向路径，以缩短放疗时间。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种可整圈旋转的放疗加速器，包括带动粒子发射器转动的转子、固定的定子、检测单元和控制单元。所述转子、定子以及检测元件同轴设置，定子位于转子的外侧，检测元件设在转子末端，所述转子内层设有粒子发射器，外层嵌有永久磁铁，所述定子上设有定子齿槽，所述定子齿槽上设有三相绕组。
所述永久磁铁可以为铝镍钴或烧结铁氧体或铁淦氧合金。
优选的，所述检测元件为脉冲编码器用来检测通过定子绕组线圈的电流和转子位置，加速器旋转精度由编码器的精度决定，对17位编码器而言，驱动器每接收217＝131072个脉冲，加速器旋转一圈，即每个脉冲加速器转的角度为360°/131072＝0.0027°。
优选的，所述驱动单元按照定位指令装置输出的脉冲串，对加速器进行定位控制。
加速器转动的角度为：θ＝θ1×n
加速器的转动速度为：
Figure BDA0002438921730000021
其中θ为加速器转动角度，θ1为每个脉冲下加速器转动的角度，n为脉冲数，v为转速(圈/分钟)，f为脉冲频率(脉冲数/秒)。
优选的，驱动单元控制三相电形成电磁场，设置给定转动方向和转速，加速器转子在磁场的作用下转动，同时检测单元反馈信号给驱动单元，驱动单元根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度，从而达到精准控制。
附图说明
图1为***控制图；
图2为加速器整体结构图；
图3为加速器转子结构图。
其中，1为定子，2为转子，3为检测元件，4为控制单元，11为绕组线圈，12为定子卡槽，21为转子内层，22为转子外层，23为粒子发射器，24为永久磁铁。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例,基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-3，本发明提供一种技术方案：
一种可整圈旋转的放疗加速器，包括带动粒子发射器转动的转子2、固定的定子1、检测元件3、驱动单元和控制单元4，所述转子2、定子1以及检测元件3同轴设置，定子1位于转子2的外侧，检测元件3设在转子2的末端，所述转子内层21设有粒子发射器23，转子外层22嵌有永久磁铁24，所述定子1上设有定子卡槽12，所述定子卡槽12上设有三相绕组线圈11，所述永久磁铁可以为铝镍钴或烧结铁氧体或铁淦氧合金。
优选的，所述检测元件为脉冲编码器用来检测通过定子绕组线圈的电流和转子位置，加速器旋转精度由编码器的精度决定，对17位编码器而言，驱动器每接收217＝131072个脉冲，加速器旋转一圈，即每个脉冲加速器转的角度为360°/131072＝0.0027°。
优选的，所述驱动单元按照定位指令装置输出的脉冲串，对加速器进行定位控制。
加速器转动的角度为：θ＝θ1×n
加速器的转动速度为：
Figure BDA0002438921730000031
其中θ为加速器转动角度，θ1为每个脉冲下加速器转动的角度，n为脉冲数，v为转速(圈/分钟)，f为脉冲频率(脉冲数/秒)。
优选的，驱动单元控制三相电形成电磁场，设置给定转动方向和转速，加速器转子在磁场的作用下转动，同时检测单元反馈信号给驱动单元，驱动单元根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度，从而达到精准控制。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.一种可整圈旋转的放疗加速器，其特征在于，包括带动粒子发射器转动的转子（2）、固定的定子（1）、检测元件（3）、驱动单元和控制单元（4），所述转子（2）、定子（1）以及检测元件（3）同轴设置，定子（1）位于转子（2）的外侧，检测元件（3）设在转子（2）的末端，所述转子内层（21）设有粒子发射器（23），转子外层（22）嵌有永久磁铁（24），所述定子（1）上设有定子卡槽（12），所述定子卡槽（12）上设有三相绕组线圈（11），所述控制单元包括位置控制器、电流控制器和速度控制器，驱动单元按照定位指令装置输出的脉冲串，对加速器进行控制，加速器转动的角度为：
Figure 915684DEST_PATH_IMAGE001
加速器的转动速度为：
Figure 183854DEST_PATH_IMAGE002
其中θ为加速器转动角度，θ1为每个脉冲下加速器转动的角度，n为脉冲数，v为转速，f为脉冲频率，所述永久磁铁为铝镍钴或烧结铁氧体或铁淦氧合金，所述检测元件为脉冲编码器用来检测通过定子绕组线圈的电流和转子位置，加速器旋转精度由编码器的精度决定所述驱动单元控制三相电形成电磁场，设置给定转动方向和转速，加速器转子在磁场的作用下转动，同时检测单元反馈信号给驱动单元，驱动单元根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度，从而达到精准控制。
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