CN1433333A - 稳定可转动的辐射机架 - Google Patents

Abstract

本发明介绍了一种辐射装置，它围绕身体的纵轴在待辐照的身体周围可提供一自由空间(13)。一机架(1，2)的支撑部件相对于该纵轴来说基本上是径向设置的。该机架包括一内机架部件(1)，该内机架部件对于外机架部件(2)来说至少具有两个支撑位置(S)。该支撑位置(S)位于治疗空间(12)的每侧。一辐射头(8)被机械地附连在该内机架部件(1)上，而且被安排来使辐射指向治疗空间(12)，该辐射头还可绕该治疗空间(12)运动。在优选实施例中，该机架的部件(20，21、22，23)被做成一些环，从而沿该转动轴(9)留有一自由空间。将身体支撑床(10)沿穿过上述中空部件(20，21，22，23)的转动轴安置。该辐射头(8)最好还可在一与该转动轴(9)垂直的路径上移动。由此可实现非共面治疗。该装置适合于对该机架运动施加数字控制。本发明还公开了适用于这些装置的一些辐照方法。

Description

稳定可转动的辐射机架

技术领域

本发明涉及一些用于辐照的装置和方法，特别是涉及一些在多个方向上进行辐照的装置和方法。

发明背景

具有电磁辐射或粒子辐射形式的辐射在今天已被用于很多的目的，例如用于材料的改性、消毒、以及医学诊断和治疗等方面。这些不同的目的对所用方法和装置提出了不同的要求，但也存在有很多的共性。

在放射疗法和放射外科领域中，通常的一般方法是将病人安放在一床上。将辐射头指向相关的病人，以便将射线对准某个治疗空间，例如，肿瘤。这种应用的一般要求是要使得在治疗空间的剂量增加到最大限度，而在该治疗区之外的组织中则应使剂量减少到最小。实现这种要求的一种方法就是从不同的方向辐照该治疗空间，这样，该治疗空间可接收到所有情形的辐射剂量，而周围的组织的某些部分仅能接收到某些情形的辐射剂量。

存在有一些不同的实现多方向辐照的方法。对于小辐射源来说，可以用多个辐射源。这可以用于，例如，Co-60的辐射源的情形，通常，这种辐射源在尺寸和重量上都是有限的。对于其它的较重和/或较大的辐射源，这种方案就变得不实用了。用来代替的另一种方法是将该辐射头安排成一活动方式，例如，将它附着在一能移动的机架上。因为辐射头通常是很重的，在某些场合可重达几千公斤，因而该机架经常必须建造得极端稳固。在这种情形，移动该机架的最容易方式就是采取旋转运动。由于在大多的应用中都希望将待辐照的身体水平放置，所以该转动轴常常取水平方向，以便能使该机架移动到该身体的旁边和下面。

按现行技术的机架常常设计成一般的L或C字形，而且该转动的支撑是设置在该身体的轴的一端。但是，沉重的重量可使该机架的臂发生弹性形变，这将导致转动的改变。代替纯转动，该机架将产生进动，从而产生该辐射头定位的不准确。此外，这沉重的负荷还将一些极端的力施加在该转动轴承上，即使作了很多的尝试来使该机架平衡上述现象也不能避免。由于这些原因，该机架的运动在速度上就受到限制，因为高加速和高减速都会使该负荷更进一步增大。

与这种类型的机架一起使用的床常常设计有一支撑部分，这支撑部分位于该机架的运动区域之外，而且将床基本水平地***该机架区域内。这是因为不能将床的支撑安放在该机架的转动路径之中。由于非对称设计，该床常常对身体在该床上的放置很敏感。将身体放置在该床上常常会引起直到1cm的位移，而且在该床上身***置的变化还可使该位移改变几个毫米。这暗示，在该治疗空间精确治疗期间，例如，***期间就不能利用该床的移动来实现治疗定位。

因为该放射治疗还想从下面来进行，所以靠近该治疗空间的床不应吸收该辐射和不应引起任何二次辐射的产生这两点都是很重要的。解决这个问题的一种方法是除去靠近该治疗空间的大部分固体的平台材料，而只留下，例如，一种很薄的牵拉薄膜，该薄膜的材料对于所用的辐射来说具有很小的吸收横截面。但是，为了将身体重量支撑在该治疗空间每测，连接该床的坚固部分的一些坚硬牢固结构必须以，例如，C-臂或梁的方式，相当靠近该治疗空间地通过。但是，改变该辐射的方向就可能导致与这些臂的碰撞，辐射方向必须是可移动的，因而碰撞与否就取决于该辐射头的位置。

利用具有单一旋转运动的机架就能在一个且相同平面内的不同方向上进行辐射，即所谓的共面辐照。如果想要进一步增大治疗空间和外面组织之间的剂量比率，则就得进行这个辐照平面外的一些方向的辐照，即所谓的非共面辐照。一种平常的解决方法可能得在该机架上安装几个辐射头，以便在不同的非一个平面的方向上对该治疗空间进行照射。但是昂贵的费用或沉重的辐射头对于解决这样的问题都是不合适的。

在现行技术中尝试了几种产生非共面辐照的方案。一些方案是利用射线偏移装置，或利用使待照射的身体倾斜的可能性。但是偏移装置通常是难于精确控制的，特别是在涉及恒定的射线束特性时更是如此。由于在身体和床之间的位移，床本身的位移，以及身体内的位移的风险，使得该身体倾斜都是不适当的。

英国专利GB1,129,653公开了一种辐射治疗用的装置，它可在几个方向上运动。该专利揭示了绕一水平轴转动的机架和同时使该辐射头沿一垂直的圆形拱(circular arch)相对于该机架移动的可能性。这个方案提供了非共面辐射，但仍然表现出一些在该机架和床方面存在的不稳定性问题。

美国专利US 5,577,094公开了另一方案，其中该机架是可沿两个垂直的圆形路径移动。除了较早描述的稳定性问题外，这种装置主要还是限制于头颅的治疗上，因为在该治疗空间周围的可用空间基本上是限制于一侧。

按照现行技术状态来看大多的设备的共同问题都是存在着辐射头与待辐照身体，或床之间碰撞的风险。当改变辐射方向时在移动辐射头和/或机架的过程中通常需要人工检查，以保证身体不会夹在该床和该机架之间。这个问题使得治疗所需的任何自动化都变得很为困难。有一些解决这个问题的方案，这些方案都是以一些触点开关为基础的，要是任何距离都变成非常小的话，它就可使任何运动停止。通常，这是与摩擦安全离合器(friction safety clutch)的使用联合应用到该机架的运动上。当使用这些方案时，就使该机架上的最大允许力矩减小，这就进一步使最大的减速度和加速度减小。此外，该触点开关方案还具有某一反应时间，这就对任何运动的最大速度加上了一些限制。

国际专利申请WO89/08269公开了一X-射线断层摄影装置。该装置被安装来围绕在圆形框架内的病人转动。该装置可沿该病人身体的一些平行辐照截面位移。但是，用于非共面辐照的设施既没论述，也没容易地提供在这装置中。

发明概述

因此本发明的一般的目的是提供一些不存在上述问题的辐射装置。更详细地说，本发明的目的是提供一些改善了该机架和床的稳定性的辐射装置。本发明的另一目的在于提供一些在不涉及待辐照的身体移动的情形下能进行精确的非共面辐照的辐射装置。本发明的另一目的在于提供一种辐射装置的设计，它能使不同部件移动的自动控制简化，而无碰撞的危险。本发明的再一目的是提供一些辐射装置，它们能在显著超过一整转的角度范围上连续地提供辐照。

上述目的都由一按照所附权利要求的装置和方法来实现。一般来说，本发明的这些目的都是通过提供一个沿着其整个长轴在待辐照的身体周围都有一自由空间的辐射装置来实现的。该辐射装置的机架的支撑部件相对于该自由空间来说基本上是沿径向设置的。该机架包括一内机架部件，而该内机架部件到外机架部件至少具有两个支撑位置。这两支撑位置设置在治疗空间的每测。辐射头被用机械的方法附着在该机架上并安排用来使射线对准治疗空间，它可绕该治疗空间移动的。在一些优选实施例中，该内、外机架部分的一些部件被做成一些环，从而沿身体的纵轴将留下一自由空间。支撑身体的床沿该转动轴安置并通过那些中空的机架部件。该辐射头最好还可沿一与该转动轴垂直的路径移动。由此就可能实现非共面治疗。该等装置适于对该机架的运动施加数字控制。

附图简述

通过参考下述描述及附图可最好地理解本发明、以及它的另外的一些目的和优点，其中：

图1是按本发明的辐射装置的第一实施例的侧视图；

图2是沿A-A线截取的图1所示辐射装置的截面图；

图3a是用于本发明的辐射装置的床的透视图；

图3b是对于该床来说所要求的移动区域的图示；

图4是可通过按本发明第一实施例的装置实现的辐射方向的示意图示；

图5是本发明辐射装置的第二实施例的侧视图；

图6是沿B-B线截取的图7所示辐射装置的截面图；

图7是可通过按本发明的第二实施例的装置实现的辐射方向的示意图示；

图8是按本发明的辐射装置的第三实施例的侧视图；

图9是沿C-C线截取的图8所示辐射装置的截面图；

图10是可通过按本发明第三实施例的装置实现的辐射方向的示意图示；

图11是按本发明辐射装置的第四实施例的侧视图；

图12用于共面截面模式(coplanar section mode)的图11所示实施例的侧视图。

发明详述

本发明是以一些一般的或多或少的纯粹几何考虑为基础的。根据该技术状态的机架和床的稳定性问题是以该机架的支撑和该床的定位为基础的。该机架通常基本上是放置在转动轴的附近，而该转动轴基本上定位在该床的延伸线上。由于妨碍该机架的运动，该床只能在一端支撑，而且该不稳定的机架设计是以不过分妨碍该床的要求为根据的。

在本发明中，对几何形状上的一些考虑作了改变。为了能提供一稳定的床设计，在该床的周围只为床的部件保留了一空间，该空间还包括安放待辐照的身体的空间。在该空间内不允许存在有机架的部件。在所有可能的情况下，该机架的所有活动部件都处于一个离开该辐射头的转动轴的比预定值大离开的距离上。该自由空间沿该床的轴伸过整个的机架装置。该机架应该能绕这保留空间运动，以便从不同方向辐照该身体。

由于保留这空间的结果，不再允许该机架相对于该床、身体和转动轴的轴向放置。相对于该床来说，该机架的支撑部件必须从轴向位置移动到径向位置。这就意味着该机架的支撑装置必须基本安放在该床的上方、下方或侧面。

该机架的结构必须是稳定的，但同时要能便于对待治疗身体进行检查。由于相对于该身体处于径向位置的该机架占据着用来进行，例如，该身体的肉眼或人工检查的同一空间，因而该机架必须保持相当小的尺寸。这就使稳定性问题变得更为复杂。按本发明，该机架的稳定性是通过安置一相对于外机架部件具有两个支撑位置的内机架部件来实现的。这两个支撑位置安置在该治疗空间，也就是待辐照的身体体积的每一侧。由于有两个支撑位置，因而使该机架的稳定性得到提高，而不需增加该机架的体积或固有强度。这两支撑位置可安置在任何方向，径向或轴向，只要在该床周围保留有自由空间即可。

下面介绍本发明的四个实施例，它图示出一些装置，相对于该治疗空间来说，在这些装置中该内机架部件对于外机架部件的支撑位置是安置在不同方向上的。本发明对于放射治疗和放射外科应用来说是特别有用的。但是，任何熟悉本技术的人都会明白，对本发明来说还会存在有一些仍为本发明的范围所覆盖的其它改进和另外的实施例。

在图1中图示出了本发明辐射装置的第一实施例的一个侧视图。一辐射头8被一般用1标示的一内机架部件所机械支撑。该内机架部件1在本实施例中包括一圆弧部分3，一第一环部分4和一第二环部分5。该辐射头8可沿该圆弧部分3移动，而且它是被安排用来使射线指向治疗空间12。身体11放置在支撑身体的床上，该床一般用10标示。因此，该治疗空间12在通常情况下就是身体11上将用从辐射头8放射出来的射线治疗的一部分。在本实施例中，该第一环部分4和第二环部分5位于治疗空间12的每测。该环部分4，5都是由一外机架部件2可转动地支撑的，该外机架部件包括第一支撑部分6和第二支撑部分7。因此，该内机架部件1相对于外机架部件2来说具有两个支撑位置S。按照这装置，该内机架部件1是可绕一基本水平的转动轴9转动的。在本发明中这两个支撑位置S是在轴向上，也就是在转动轴9的方向上，处于该治疗空间12的每测。在一优选实施例中，该治疗空间12就位于该转动轴9上。

该内机架部件1是可绕转动轴9转动的，因而也可用于从下面来辐照该治疗空间12，如虚线结构15所示。该辐射头8是可沿该圆弧部分3移动，该虚线的辐射头16图示出该辐射头8的一端部位置。在该内机架部件1的两支撑位置S之间，该内机架部件1和该辐射头8的运动总是发生在由虚线13标示的圆筒空间之外。在这机架的转动包络(rotation envelope)13中将始终不会存在有该内机架部件1的可动部件，这与该辐射头8想要进行的运动无关。这样，该机架的转动包络13就构成围绕待治疗身体11的自由空间。待治疗身体11和床10两者都最好包在第二圆筒空间之内，即身体放置空间14之内。该身体放置空间14完全被该机架的转动包络13所包围，最好有一定的安全余量。在这种情形下，在任何时候都不会有将身体11挤压在床10或将辐射头8碰坏在床10上的风险。这暗示着，在该内机架部件1的支撑位置S之间的空间内，该床10不可有任何支撑在例如地板或天花板上的支撑部分。

该床支撑问题的可取解决方案图示于图2中，在图中将图1所示的辐射装置以沿A-A线截取、朝轴向观察的截面视图的形式图示出来。该内机架部件1的环部4，5基本上设计成一圆形，构成一些旋转对称的外表面。这些旋转对称的外表面形成该内机架部件1的轴承位置。该支撑部分6，7相应地设计成具有一旋转对称内表面。使该支撑部分6，7适合于装配环部4，5，为轴承，例如滚珠轴承，留下适当的空间。由于将该环部4，5和该支撑部分6，7做成在沿该转动轴9方向上没有任何部件，因而就可提供自由空间。这样该床就可沿该转动轴9伸过该环部4，5和该支撑部分6，7。因而该床10就可被外机架部件2，或被在该内机架部件的轴承位置之外的两个分离支撑部分所支撑，如该图所示。在这实施例中，该床的支撑部分可在高度和垂直于转动轴9的水平方向上移动。这种二维移动性是通过在床的支撑部分中的机构来实现的。在图2中，示出了用于水平移动的导槽部分20，和用于垂直运动的柱塞18和气缸19。该床10及其支撑部分将在下面作较详细的描述。

图3示出了一按本发明的床10的优选实施例的透视图。该床10包括床的第一支撑部分21和床的第二支撑部分22。如上所述，该床的支撑部分21、22可集成在该机架的支撑件中，也可做成独立的机构。床的第一刚性部分23从该床的第一支撑部分21伸向该治疗空间。床的第二刚性部分24从该床的第二支撑部分22朝相反方向伸向该治疗空间。床的刚性部分23、24放置得彼此分开一距离，因而在它们之间形成一空段(empty volume)29。这一空段29在该辐射装置运作时正好位于该治疗空间12的下面(参看图1)。该刚性部分23、24最好用一具有低辐射截面的材料，例如聚乙烯薄膜25互连。在这实施例中，该薄膜25具有由两滚轮26、27驱动的环形带的形式，因而可用来沿该转动轴改变身体的位置。另外，也可用例如碳纤维制的刚性板来代替该薄膜。

在一优选实施例中，该刚性部分23、24可相对该机架移动。最好，至少可分别在两平移方向，即在竖直方向和垂直于该转动轴9的水平方向上位移。按照图3a，这两方向分别标示为z和y。在本实施例中，该刚性部分23、24的y向运动是通过让该刚性部分23、24的突出部28在一导槽部分20中滑动来实现的。任何用来产生和控制这种运动的惯常机构都可应用。在本实施例中，该刚性部分23、24的z向运动是通过该床的支撑部分21、22的可在气缸19中上下运动的活塞18来实现的。在一优选实施例中，该刚性部分23、24的运动是彼此独立无关的，这就提供了身体的各种定位的可能性。如上所指出，该薄膜25可用来改变身体在该床沿x方向上的位置，这可用两滚轮26和27驱动该环形带来实现。

图3b图示出待辐照的身体的一横截面。该床的可能运动应是这样的，它应使得身体的所有部分总是可定位在该治疗空间上。因此在z和y方向的运动范围应包围该身体体积，或至少是包围该身体体积的那些可能是辐照目标的部分。

如现在再来参看图1和图2，则就很容易理解该床与该机架之间的协同动作。该内机架部件1是由该外机架部件2可转动地支撑。该床10从两端沿该转动轴9伸出，在该治疗空间12下面留一开放空间(open space)24。该床的支撑部分21、22是设置在内机架部件的支撑位置S的外面。当该内机架部件1绕床10转动时，则从各个方向都是可辐射到该治疗空间12的，因为除了拉伸薄膜25外无任何妨碍辐射的材料。

在图1和图2中容易看见，相对于转动轴9而言，该机架主要是在径向上被支撑的。该环形部分4、5和支撑部分6、7的圆形设计就能使该床10周围有一间空的空间。还可看出，由于该内机架部件1的质量中心总是位于两支撑位置S之间，因而在该机架中存在的弯曲力矩相当小。

在一优选实施例中，该内机架部件1相对于该外机架部件2是可连续转动的。机械操作和支撑是很容易用惯常的，例如，齿轮和轴承的办法来解决。现今在设备方面存在的一个限制因素就是对于该辐射头的接线。但是通过在内机架部件1和外机架部件2之间引入滑动触点，最好与机械轴承结合起来，就可实现真正的连续转动。

回到图1，该辐射头8是可沿该内机架部件1的圆弧部分3移动的。该圆弧部分3具有一曲率中心，这曲率中心是位于该治疗空间12之内，最好是在该转动轴9上。当该辐射头8沿该圆弧部分3运动时，它将始终保持该辐射方向指向该治疗空间12。通过围绕水平轴9的转动和沿圆弧部分3的移动的结合，许多的辐射方向都可实现。在这些运动中，该辐射头8都是处于离该治疗空间12相同的距离上。

该治疗情形示意地图示在图4中。该辐射头8可沿一球面移动到任何地方，该球面被两个与该转动轴9垂直的平行竖直平面30、31切割。在与中心平面32夹角为V1的范围内的所有方向都是可实现的。这样，就可以实现非共面治疗。不与该转动轴垂直的其它角度对于用来避免损坏位于该治疗空间12附近的重要器官是很有意义的。如果将该辐射头8固定在沿该圆弧部分3的某一位置上而且使该内机架部件1转动，则对于该治疗空间12施加的辐射就将呈一圆锥形。如果在该内机架部分1运动的同时又控制该辐射头8的位移，则可实现任何其它几何的辐射模式。这样，就可使在该治疗空间上的辐照路径与每一个别疾病情况相适应，这与辐射靶子的性质和对于治疗空间12周围的辐照损伤的敏感性有关。

该辐射头连续转动的可能性加上改变与转动轴垂直的辐射头角度的可能性就容易使不同治疗成为可能。如果想完成几个非共面辐射路径，则可在不考虑转动方面的任何限制的情况下来预设这些路径。例如可以将该路径选成一围绕治疗空间12的连续球形线圈。

上述的治疗最好是自动地进行。由于按照本发明的辐射装置几乎全部都消除了机械挤压或接触破坏的危险，因而操作过程可以容易实现自动化。如果给定的从多个方向的曝光很短，则就应更有效地利用在治疗空间周围一较大体积上遍布辐射剂量的可能性。这就要求该辐射头迅速移动，这种移动由于有了本发明的稳定机架结构而变得很容易。此外，由于按本发明的机架结构显著减小了挤压的风险，因而还可实施其它的控制方法。

该辐射头在两垂直方向上的运动最好可利用数字控制程序来实现。在这种***中该辐射头的坐标可很容易地与，例如辐射强度、辐射分布等等一起控制，以便适合辐照治疗。内机架部件的倾斜时间为5秒数量级是可能的，这就能使该辐射头在差不多相同的时间内在两任意选择位置之间运动。

该床的运动也可自动控制。但是，在治疗期间，一般并不要求移动身体，所以自动控制该床移动的主要目的就是要有助于将身体引入该治疗空间的区域。

按本发明辐射装置的第二实施例的侧视图示于图5中。在图6中示出了图5所示的辐射装置沿B-B线，垂直于轴向截取的截面图。辐射头8由一内机架部件机械支撑，该内机架部件一般用1标示。在本实施例中，该内机架部件1包括：一辐射头的支撑臂213、一环形部分201、和一平衡块206。该辐射头8固定在辐射头的支撑臂213上，并安排用来使辐射指向治疗空间12。将身体11放置在支撑身体的床上，该床一般用10标示。由此，在正常情况下该治疗空间12就是该身体11上将要用该辐射头8发出的辐射治疗的部分，该辐射头的支撑臂213可沿该环形部分201移动，这意味着，该辐射头能绕基本水平的转动轴9转动。该治疗空间12在优选实施例中是位于该转动轴9上。

内机架部件1通过第一转动支撑件204和第二转动支撑件205由一外机架部件2支撑。该外机架部件2在这实施例中包括：一普通的C形叉头(C-shaped jaw)部分207，和一支撑部分209。该叉头部分207包围着该治疗空间12，并在其后端用一转动连接件208可转动地将它附连于该支撑部分上。将该第一转动支撑件204和第二转动支撑件205分别附连到该叉头部分207的前端202和203上，因而，则是在竖直方向位于该治疗空间12的上下每测。因此，该内机架部件1相对于外机架部件2来说具有两个支撑位置S。在径向上这两支撑位置S位于该治疗空间12的每测。

该辐射头8可绕该转动轴9转动，因而也可用于从下面辐照该治疗空间12。为了到达非共面的辐射方向，该内机架部件1既可通过该第一和第二转动支撑件204和205绕竖直轴210转动，也可通过该转动连接208绕水平轴211转动。该内机架部件1的微小转动将把该环形部分201放置在如虚线环212所示的位置。这样的倾斜因而将使该床10和身体11周围的自由空间受到限制，因而就需要对这种倾斜作一限制，以便保证在身体周围有一自由空间。该第一和第二转动支撑件204和205处于与该辐射头8同一平面内，而该环形部分201则稍有偏移，在图5中清楚可见。该内机架部件1的倾斜轴，既可是竖直轴210也可是水平轴211，都穿过该治疗空间12。这意味着该辐射头8总是基本指向该治疗空间12的。

该内机架部分1和该辐射头8的倾斜被这样限制，应使得该机架的所有部分都位于虚线13所示的圆筒空间之外。在这机架的转动包络13内将不存在有该内机架部件1的可转动部件，这与该辐射头8打算进行的运动或该内机架部件1的倾斜无关。这样，该机架的转动包络13就形成了围绕该待治疗的身体11的自由空间。正如在先前的实施例中一样，该待治疗的身体11和该床10两者都最好被包围在第二圆筒空间，即放置身体的空间14内。这身体放置空间14完全被该机架的转动包络13所包围，最好留有一定的安全余量。在这种情形下，在任何时候都不会有身体被挤压在床上或辐射头被床碰坏的危险。

该内机架部件1的环形部分201被设计成基本上是一圆形。这意味着，被做成的该环形部分201在沿转动轴9的方向上没有任何部件，从而在这方向上可提供自由空间。这样，该床10可基本上沿着该转动轴9伸过该环形部分201。当该环形部分朝任何方向倾斜时，该辐射头8的转动轴9也被倾斜。但是，由于该倾斜限于相当小的角度，所以该床和身体的纵轴与该转动轴之间的角偏差也是相当小的。

在图5中可发现，由于该第一和第二转动支撑件204、205处于与辐射头8同一的平面中，而且该环形部分201离开该轴210有一距离，所以该环形部分201就会施加一力矩在该外机架部件2上，该力矩总有使该转动连接件208转动的倾向。为了抵消这个力矩，将一平衡块206附连在该环形部分201上。该平衡块206使该环形部分201的重量得到平衡。该平衡块206被固定在该环形部分201上，而且并不随该辐射头8转动。这就可将该平衡块安放在一个不要求与该身体接近的区域内。

本发明第二实施例的装置中的治疗情形被示意地图示在图7中。该辐射头8可沿一球面移动到任何位置上，这由与竖直轴的夹角V2和与轴211的夹角V3所限制。在这两角度内的所有方向都可实现。非共面治疗就可这样实现。使用非垂直于该转动轴的其它角度对于避免损害处于该治疗空间附近的重要器官来说是很重要的。如果相对于该外机架部件2将该内机架部件1固定在某一位置上，该转动连接件208又是在一固定角上，并使该辐射头8转动，则该治疗空间12的辐照将被施加在一由该轴210确定的平面33内。如果在该辐射头8转动的同时又使该机架的倾斜受到控制，则就可实现任何其它的几何的辐射模式。这样，就可使治疗空间12上的辐照路径适应每种个别情况，这与该辐照靶子的性质和对治疗空间12周围组织的辐射损害的敏感性有关。

在图5和图6中容易发现，相对于该床的纵轴和该转动轴9来说该机架主要被支撑在径向上。该环形部分的201的圆形设计能使该床10周围有一间空的空间。

按本发明的辐射装置的第三实施例的侧视图示于在图8中。图8的辐射装置沿C-C线截取并朝轴向观察的截面图展示于图9中。辐射头8被一般标号为1的内机架部件机械支撑。在本实施例中，该内机架部件1包括一环形部分301。该辐射头8被安排来使辐射指向治疗空间12。身体11被安放在一支撑身体的一般标号为10的床上。因而在通常情形下该治疗空间12就是该身体11上将用辐射头发出的射线进行治疗的部分。该辐射头8是可沿该环形部分301移动的，这就意味着，该辐射头8能绕基本上是水平的转动轴9转动。在一优选实施例中，该治疗空间12就位于该转动轴9上。

该内机架部件1经第一转动支撑件304和第二转动支撑件305由一外机架部件2所支撑。在本实施例中，该外机架部件2包括一个一般的U形叉头部分307，和一支撑部分309。该叉头部分307围绕该治疗空间12，而且其下部被一转动连接件308转动地连接在支撑部分309上。该第一转动支撑件304和第二转动支撑件305分别附连在该叉头部分307的支腿302和303上，因而这两个转动支撑件是在与该床10和该身体11的纵轴垂直的水平方向上位于该治疗空间12的每测。因此，相对于该外机架部件2来说，该内机架部件1就具有两个支撑位置S。该两个支撑位置S在径向上是位于该治疗空间12的每测。

该辐射头8是可绕该转动轴9转动的，因而也可用来从下面辐照该治疗空间12。为了到达非共面的辐照方向，可通过该第一和第二转动支撑件304、305绕水平轴310来转动该内机架部件1，也可通过该转动连接件308绕竖直轴311来转动该内机架部件。该内机架部件1的微小转动就可使环形部分301转到如虚线环312所示位置。这样的倾斜就这样使该床10和身体11周围的自由空间受到限制，因而需要对这种倾斜作一限制，以便保证在身体周围有一自由空间。该第一和第二转动支撑件304、305都位于与该辐射头8和该环形部分301相同的平面内。该内机架部件1的倾斜轴，即竖直轴311或水平轴310都穿过该治疗空间12。这意味着该辐射头8基本上总是指向该治疗空间12。

该内机架部分1和该辐射头8的倾斜被这样限制，应使得该机架的所有部分都位于虚线13所示的圆筒空间之外。在这机架的转动包络13内将始终不存在有该内机架部件架部件1的可转动部件，这与该辐射头8打算进行的运动或该内机架部件1的倾斜无关。这样，该机架的转动包络13就形成了围绕该待治疗的身体11的自由空间。正如在先前的实施例中一样，该待治疗的身体11和该床10两者都最好被包围在第二圆筒空间，即放置身体的空间14内。这身体放置空间14完全被该机架的转动包络13所包围，最好留有一定的安全余量。在这种情形下，在任何时候都不会有身体被挤压在床上或辐射头被床碰坏的危险。

该内机架部件1的环形部分301被设计成基本上是一圆形。这意味着，该环形部分301被做成在沿转动轴9的方向上没有任何部件，从而在这方向上可提供自由空间。这样，该床10可基本上沿着该转动轴9伸过该环形部分301。当该环形部分朝任何方向倾斜时，该辐射头8的转动轴9也被倾斜。但是，由于该倾斜限于相当小的角度，所以该床和身体的纵轴与该转动轴之间的角偏差也是相当小的。

在图8中可发现，该辐射头8和该环形部分201都基本上与该治疗空间12处于同一平面内。这意味着视觉或机械装置进入该治疗空间受到限制。但是，与上述的第二实施例相比，该内机架部件1的设计被简化。为了实现能进入该治疗空间，可以采用与前述实施例类似的设计，包括重量平衡设备。

本发明第二实施例的装置中的治疗情形被示意地图示在图10中。该辐射头8可沿一球面移动到任何位置上，这由与竖直轴311的夹角V5和与垂直于该床与身体的纵轴的水平轴的夹角V5所限制。在这两角度内的所有方向都可实现。这样就可实现非共面治疗。使用非垂直于该转动轴的其它角度对于避免损害处于该治疗空间12附近的重要器官来说是很重要的。如果相对于该外机架部件2将该内机架部件1固定在某一位置上，该转动连接件308又是在一固定角上，并使该辐射头8转动，则该治疗空间12的辐照将被施加在一由轴310确定的平面34内。如果在该辐射头8转动的同时再控制该机架的倾斜，则就可实现任何其它的几何的辐射模式。这样，就可使该治疗空间12上的辐照路径适应各种个别情况，这与该辐照靶子的性质和对治疗空间12周围组织的辐射损害的敏感性有关。

在图8和图9中容易看出，相对于该床的纵轴和该转动轴9来说，该机架主要被支撑在径向上。该环形部分301的圆形设计能使该床10周围有一间空的空间。还可看出，由于该内机架部件1的质量中心总是位于两支撑位置S之间，因而在该机架中存在的弯曲力矩相当小。

在图11中图示出了本发明辐射装置的第四个实施例。它与第一个实施例是很类似的，因而那些具有相同标号的相应部件将不再进行描述或讨论。

这第四实施例包括一个与第一环形部分4和第二环形部分5相互连接的直梁部分17。该辐射头8是可沿该直梁部分17移动的。为了保持辐射始终指向该治疗空间12，该辐射头8也允许相对于该直梁部分17倾斜。这意味着，直梁部分17与辐射头8之间的相对夹角在位置例如15和16处是不同的。为了使辐射指向该治疗空间12，该辐射头8的方向必须遵从下述公式： $\mathrm{\α}={\tan }^{-1}\left(\frac{d}{r}\right),$ 其中，α是与纯粹径向的夹角，d是该辐射头8的位移，而r则是从该辐射头的倾斜轴到该转动轴9的距离。

此外，当该辐射头8沿该直梁部分17移动时，则就会使它到该治疗空间12的距离发生变化。该距离是按下式变化的： $s=\frac{r}{\cos \mathrm{\α}}=\sqrt{r^2+d^2},$ 其中，s是该辐射头8的倾斜轴与该治疗空间之间的距离。在大多的应用中，如果该等中心距离(isocenter distance)是恒定的，与辐射方向无关的话，则将是很有利的。但是在本实施例中，人们就可通过按照例如深度剂量曲线(depth dose curve)对准直器的设置和剂量进行适配的方法来对该等中心距离的变化进行补偿。这样的一些适配可以包括，例如，在该剂量计划***(dose planning system)中。

由于在图11所示的实施例中该辐射头8是进行直线运动，所以完成辐射头移动的装置的结构就可变得比图1所示的进行圆形运动的相应装置简单而便宜。该不太复杂的结构是一基本优点，因为该辐射头8常常涉及较大的重量。由于该直线配置的原因，该质量中心将稳定地保持在该径向上，因而就消除了对于动态平衡装置的需要。这样，该辐射头8运动复杂性的任何减小都可获得一些基本的构造上的益处。

但是，在该辐射头平移的复杂性的减小也会在某方面导致复杂性的增加，因为该辐射头8的倾斜必须根据平移的位置来进行控制。然而，该辐射头8的倾斜装置可做得相当简单，因为该辐射头8的重量可被分离的装置，例如，被辐射头8的倾斜轴所支撑。按惯常利用的技术，该受控倾斜可以通过，例如机械和/或电学装置来实现。

图12示出了图11所示实施例的另一工作模式。在这种情形，要求一扩大的治疗空间12。在这样的情形中，在不倾斜和不进行任何聚焦调节的条件下就可将该辐射头8沿直梁部分17移动到例如位置40。这样就实现了一系列的共面辐射，或者，如果该平移是连续进行的，则可实现沿一螺旋路径的治疗。当然，控制该倾斜和聚焦的其它的不同形式也是可行的。图11和12所示的实施例对于某些形式的治疗可能是有利的，否则就宁愿选择图1所示的的实施例。

熟悉本技术的业内人士将会明白，还可以对本发明进行各种改进和变化，而并不偏离在附录的权利要求书中所规定的本发明的范围。

Claims (20)

1.辐射装置，它包括：

一机架(1-2)；

一辐射头(8)，它被所述的机架(1-2)机械地支撑，而且可绕一转动轴(9)转动；

所述的辐射头(8)被安排来使辐射指向基本上位于所述转动轴(9)上的治疗空间(12)；

而其中，所述机架(1-2)的所有可动部件在所有情形中都是处在离所述转动轴(9)的距离较预定值大的位置上，其特征在于，所述机架(1-2)包括一内机架部件(1)和一外机架部件(2)，所述内机架部件(1)是被所述的外机架部件(2)可转动地支撑在两个支撑位置(S)上，这两支撑位置位于所述治疗空间(12)的相对侧。

2.按照权利要求1所述的辐射装置，其特征在于：所述的机架(1-2)相对于由转动轴(9)所限定的所述治疗空间(12)来说基本上是沿的径向安置的。

3.按照权利要求1或2所述的辐射装置，其特征在于：所述的辐射头(8)可连续地绕所述的转动轴(9)转动。

4.按照权利要求1，2或3所述的辐射装置，其特征在于：所述的辐射头(8)可沿圆心基本上在以所述治疗空间(12)为中心的一个圆的至少一段圆弧移动，所述的圆弧是不与所述的辐射头绕所述的转动轴(9)的转动平行的，从而可实现非共面的辐射治疗。

5.按照权利要求1-4所述的辐射装置，其特征在于：所述的内机架部件(1)包括一围绕所述的转动轴(9)安置的基本上是圆形的部分(4，5；201；301)。

6.按照1-5的任一权利要求所述的辐射装置，其特征在于：所述的两支撑位置(S)是处于所述转动轴(9)方向上的治疗空间(12)的相对侧。

7.按照权利要求6所述的辐射装置，其特征在于：所述的内机架部件(1)包括在该转动轴(9)方向上分离的一个第一环形部分(4)和一个第二环形部分(5)，所述的环形部分(4，5)被分别地支撑在所述外机架部件(2)的第一支撑部分(6)和第二支撑部分(7)中。

8.按照权利要求7所述的辐射装置，其特征在于：在所述的环形部分(4，5)和所述的支撑部分(6，7)中至少一个所述对包含有与滑动接触的电连接。

9.按照权利要求7或8所述的辐射装置，其特征在于：所述的内机架部件(1)还包括一圆弧部分(3)，所述的辐射头(8)就被可移动地支撑在这圆弧部分上，由此，所述该圆弧部分(3)的曲率中心就位于所述的治疗空间(12)内。

10.按照权利要求7或8所述的辐射装置，其特征在于：所述的内机架部件(1)还包括一直梁部分(17)，所述的辐射头(8)就被可移动地支撑在这直梁部分上。

11.按照权利要求10所述的辐射装置，其特征在于：所述的辐射头(8)被所述的直梁部分(17)可倾倾斜地支撑，所述的辐射头(8)从相对于所述的直梁部分(17)的任何位置都可将它的辐射指向所述的治疗空间(12)。

12.按照1-5的任一权利要求所述的辐射装置，其特征在于：所述的支撑位置(S)在与所述的转动轴(9)垂直的方向上处于所述治疗空间(12)的相对侧，而且提供一围绕通过所述的支撑位置(S)和治疗空间(12)的第一倾斜轴(210，310)的倾斜，由此可实现非共面的辐射治疗。

13.按照权利要求12所述的辐射装置，其特征在于：所述的外机架部件(2)包括一转动连接(208；308)，它能使所述的内机架部件(1)围绕一基本与该第一倾斜轴(210；310)垂直的第二倾斜轴(211；311)倾斜；所述的第二倾斜轴(211；311)基本上穿过所述的治疗空间(12)。

14.按照权利要求12或13所述的辐射装置，其特征在于：所述的辐射头(8)和内机架部件(1)之间的滑动接触具有电连接。

15.按照前述的任一权利要求所述的辐射装置，其特征在于：用于对所述的辐射装置中的移动部件进行数字控制的装置。

16.按照前述的任一权利要求所述的辐射装置，其特征在于：所述的辐射装置还包括一身体支撑床(10)，该床又包括两个床的支撑部分(20，21)，这两支撑部分在所述的转动轴(9)方向上处于所述治疗空间(12)的每侧。

17.按照权利要求16所述的辐射装置，其特征在于：所述的身体支撑床(10)由两个刚性部分(22，23)构成，每一部分都附连在一相应的所述床支撑部分上，所述刚性部分(22，23)由具有低辐射横截面的材料(24)互连。

18.按照权利要求17所述的辐射装置，其特征在于：所述床支撑部分(20，21)是可彼此独立移动的。

19.按照权利要求18所述的辐射装置，其特征在于：所述的床支撑部分(20，21)是可在两个基本与所述转动轴(9)垂直的方向上移动的。

20.按照16-19的任一权利要求所述的辐射装置，其特征在于：所述的身体支撑床(10)被安置在离所述转动轴(9)的一个预定值的距离之内。

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