放疗设备的制作方法

1.本实用新型属于医学设备技术领域，具体属于一种放疗设备。


背景技术：

2.肿瘤放射治疗是利用放射线治疗肿瘤的一种局部治疗方法。放射线包括放射性同位素产生的α、β、γ射线和各类x射线治疗机或加速器产生的x射线、电子线、质子束及其它粒子束等。医用加速器利用微波电场对电子进行加速，产生高能射线，将高能射线导向患者体内的肿瘤区域，从而达到治疗的目的。在治疗的过程中，将高能射线束聚焦在肿瘤区域，同时最大程度地减少危及周围健康组织。医用直线加速器产生高能射线，具有剂量率高、照射时间短、照射野大、剂量均匀以及稳定性好等优点。因此，医用直线加速器越来越多地被应用。
3.目前的传统技术中，放疗设备产生的射线相对于肿瘤区域，入射角度少。而射线在到达肿瘤区域之前，必须要穿过人体表面的健康组织，由于入射角度少，会大大增加健康组织受到辐射的剂量。


技术实现要素：

4.为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种放疗设备，通过非共面照射增加射线入射角度，降低作用于健康组织的辐射剂量，再通过设置双层多叶光栅，减小半影，提高射野分辨率从而提高剂量分布的适形度，进一步地降低作用于健康组织的辐射剂量。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：
6.一种放疗设备，包括机架以及设置于机架上的射源装置，所述射源装置被配置为在第一平面绕设备等中心旋转，且在第二平面绕设备等中心摆动；所述射源装置包括治疗头以及双层多叶光栅，所述双层多叶光栅设置在治疗头的射线束路径上；所述双层多叶光栅包括在射线束方向叠置的上层多叶光栅和下层多叶光栅。
7.在其中一个实施例中，放疗设备还包括驱动装置；所述驱动装置与所述机架和/或所述射源装置连接；
8.所述射源装置固定设置于所述机架，所述驱动装置驱动所述机架旋转，以使所述射源装置在第一平面绕设备等中心旋转；或
9.所述射源装置转动设置于所述机架，所述驱动装置驱动所述射源装置旋转，以使所述射源装置在第一平面绕设备等中心旋转。
10.在其中一个实施例中，放疗设备还包括导轨；
11.所述导轨设置在所述机架内侧，且沿所述机架轴向设置；所述导轨呈弧形，所述导轨的弧心位置为设备等中心位置；所述射源装置设置于所述导轨上；在第二平面绕设备等中心摆动。
12.在其中一个实施例中，所述上层多叶光栅和下层多叶光栅的开合方向相同。
13.在其中一个实施例中，所述上层多叶光栅的叶片尺寸大于下层多叶光栅的叶片尺寸。
14.在其中一个实施例中，所述上层多叶光栅的叶片高度大于下层多叶光栅叶片的高度，上层多叶光栅的叶片长度大于下层多叶光栅的叶片长度。
15.在其中一个实施例中，所述上层多叶光栅包括并排放置的多个叶片，多个所述叶片的宽度由两边叶片至中间叶片依次减小；和/或
16.所述下层多叶光栅包括并排放置的多个叶片，多个所述叶片的宽度由两边叶片至中间叶片依次减小。
17.在其中一个实施例中，所述下层多叶光栅中所述叶片的最大宽度小于所述上层多叶光栅中所述叶片的最小宽度。
18.在其中一个实施例中，所述上层多叶光栅的多个所述叶片，两两之间形成第一缝隙；所述下层多叶光栅的多个所述叶片，两两之间形成第二缝隙；所述第一缝隙和所述第二缝隙在射线束方向交错排布。
19.在其中一个实施例中，放疗设备还包括设置在机架上的影像系统；
20.所述影像系统包括射线源以及探测器，所述射线源与所述探测器在所述机架上相对设置；所述射线源产生射线，所述探测器接受所述射线。
21.上述放疗设备，通过射源装置在第一平面绕设备等中心旋转且在第二平面绕设备等中心摆动实现非共面照射，大大增加射线进入靶区的角度，降低射线对靶区周围健康组织的损害。并且通过设置双层多叶光栅，通过将放疗设备的多叶光栅设置为双层多叶光栅，能够减小半影，进一步地降低射线对靶区周围健康组织的损害，并且能够提高适形精度。
附图说明
22.为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
23.图1是本实用新型结构示意图(等中心旋转面正视)。
24.图2是本实用新型结构示意图(等中心摆动面正视)。
25.图3是本实用新型双层多叶光栅结构示意图(正视图)。
26.图4是本实用新型双层多叶光栅结构示意图(轴测图，初始状态)。
27.图5是本实用新型双层多叶光栅结构示意图(轴测图，适形状态)。
具体实施方式
28.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
29.因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的
实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
30.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
31.在本实用新型的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
32.此外，若出现术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
33.需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例中的特征可以相互结合。
34.本实用新型为一种放疗设备，通过产生射线照射肿瘤细胞，从而杀死肿瘤细胞，常见放疗设备如伽玛刀、直线加速器、中子刀以及质子刀等，分别可产生不同的射线类型。以伽玛刀为例，其使用钴-60产生的具有穿透力的伽玛射线进行一次性大剂量的聚焦照射，将焦点作用于病变区域，准确摧毁病灶。而直线加速器则是利用电磁场加速粒子使其运动轨迹为直线，对病人体内的肿瘤进行直接照射，从而达到消除或减小肿瘤的目的。质子刀则是用带正电荷的质子在电场中持续加速，达到一定速度和能量之后，对位瞄准患者肿瘤位置射入体内，将大量能量释放于肿瘤，以达到破坏肿瘤中癌细胞而不破坏肿瘤外其他正常细胞，乃至最后消除肿瘤之目的。
35.参考图1和图2，放疗设备的主要部件包括机架1以及耦合设置于机架1上的射源装置2，射源装置2被配置为在第一平面绕设备等中心旋转，且在第二平面绕设备等中心摆动，由此实现非共面照射，以增加射线进入患者体内的角度。射源装置2包括治疗头以及双层多叶光栅，双层多叶光栅设置在治疗头的射线束路径上；参考图3、图4和图5，双层多叶光栅包括在射线束方向叠置的上层多叶光栅81和下层多叶光栅82。
36.在其中一个实施例中，机架1可为环形机架(例如滚筒)、c形臂机架或机械臂机架等。根据放疗设备的不同种类，射源装置2可以采用的治疗头也随之不同，主要是射线源的不同，射线由放射源发出，从不同角度穿过人体表皮照射肿瘤细胞。
37.设备等中心即放疗设备的机械等中心，设备等中心由放疗设备在制造时确定，并在使用中调整。
38.目前的传统技术中，机架1带动治疗头绕设备等中心旋转，通过旋转使射线从不同的角度入射靶区。但目前的传统技术中由于机架1只能带动治疗头在某一固定方向顺时针或逆时针旋转，因此，射线的入射角度少。这样会导致在实际使用放疗设备时，由于射线在同一角度入射的射线剂量大，使各入射角度对应的健康组织受到大量的剂量辐射。本实施例通过机架1带动治疗头在一个方向上绕设备等中心旋转的同时，治疗头还能在另一个方向上摆动；当两种运动方式相结合时，能够大大增加射线的入射角度，也就减小了同一个角度上接收的辐射剂量，进一步地使健康组织受到的辐射剂量减小。例如在采用环形机架时，治疗头在环形机架上绕设备等中心旋转的同时，治疗头还能够在环形机架的轴向摆动从而实现非共面旋转聚焦。在采用c形臂机架时，c形臂机架带着治疗头沿机架旋转轴旋转形成
治疗头旋转平面，并且c形臂机架可以进行翻转，从而使治疗头在另一个平面内摆动，实现非共面旋转聚焦。在采用机械臂机架时，由于机械臂的运动自由度高，机械臂可带动治疗头在空间范围内的任意位置停留，因此，机械臂可以直接带动治疗头在一个平面内旋转，并且在另一个平面内摆动。以下均以机架1为环形机架或滚筒为例，进行举例说明。
39.在其中一个实施例中，第一平面为环形机架或滚筒周向所形成的过设备等中心的平面。射源装置2被配置为在第一平面绕设备等中心旋转，示例的可以为：射源装置2可以在第一平面内360
°
旋转，可以理解的，上述描述只是说明，本技术中的射源装置2可以在第一平面内360
°
旋转，但是在实际使用过程中，不是必须要进行360
°
旋转，也可以在一定的角度内进行往复摆动。第二平面为过设备等中心，且与第一平面不同，且不平行的另一平面。摆动在本实用新型中指在第二平面内以设备等中心为中心的往复运动，示例的，往复运动可以为以放疗设备的最高点为往复运动的0
°
位置，在顺时针方向可以往复运动90
°
，在逆时针方向可以往复运动90
°
。从而在-90
°
至90
°
内进行往复运动。在其中一个实施例中，第一平面和第二平面垂直。进一步地，若以设备等中心为坐标中心，治疗床4的床体长度方向为x向，宽度方向为y向，高度方向为z向，则第一平面为yz面，第二平面为xz面。
40.多叶光栅是用来产生适形辐射野的机械运动部件，一般由多个叶片并排组成，多个叶片分为两组相对设置，通过叶片的开合可形成相应的射野。具体地，通过驱动叶片运动到设定的位置，使得多个叶片能组成各种不同形状的孔隙，以使得经过该孔隙的射线适形成与需要进行照射的肿瘤部位的形状相适应的治疗射野。射线束路径是治疗头输出射线束的中心线形成的直线，射线束需经过多叶光栅完成适形。叠置，则指的是沿射线束中心线方向，上层多叶光栅81靠近治疗头，下层多叶光栅82远离治疗头。每层的两个叶片组均可形成特定形状的放射野。与单层多叶光栅结构相比，双层多叶光栅能够减小叶片形成的半影，进一步降低健康组织器官收到辐射的剂量，并且能够提高适形精度。
41.在其中一个实施例中，放疗设备还包括驱动装置；所述驱动装置与所述机架1和/或所述射源装置2连接；所述射源装置2固定设置于所述机架1，所述驱动装置驱动所述机架1旋转，以使所述射源装置2在第一平面绕设备等中心旋转；或所述射源装置2转动设置于所述机架1，所述驱动装置驱动所述射源装置2旋转，以使所述射源装置2在第一平面绕设备等中心旋转。
42.示例地，该驱动装置为射源装置2在第一平面绕设备等中心旋转的驱动装置。其中，驱动装置可以单独与机架1连接；驱动装置也可以单独与射源装置2连接；驱动装置还可以分别和机架1以及射源装置2连接。当驱动装置与机架1连接时，该驱动装置可以为电机，电机的输出端固定有传动齿轮，环形机架或滚筒的一端设置有齿圈，传动齿轮与齿圈相啮合。通过电机驱动齿轮，齿轮进一步带动齿圈，齿圈带动环形机架或滚筒旋转，进而带动射源装置2在第一平面绕设备等中心旋转。当驱动装置与射源装置2连接时，驱动装置固定设置在射源装置2上，驱动装置包括电机，电机的输出端固定有传动齿轮，射源装置2通过滑轨或导轨设置在机架1上，通过电机驱动齿轮，齿轮带动射源装置2在滑轨或导轨上旋转。
43.在其中一个实施例中，为实现射源装置2绕设备等中心摆动，放疗设备还包括导轨3，导轨3设置在机架1内侧，且沿机架1轴向设置；导轨3呈弧形，弧心位置设置为设备等中心位置；可将射源装置2设置于导轨3上，由独立的驱动装置带动沿导轨3在第二平面绕设备等中心摆动。
44.示例地，导轨3的一侧与机架1固定连接，相对的另一侧固定设置有射源装置2。其中，导轨3所在的平面与环形机架或滚筒所在的平面存在夹角，示例的，该夹角可以为90
°
。弧心为该弧所属圆的圆心，也就是该弧所属圆的圆心为设备等中心。该弧形导轨对应的圆心角可以为180
°
也可以为90
°
，具体的可以根据实际需要自行选用，本实施例不做具体限定。
45.本技术实施例，在保证射源装置2进行旋转的同时，能够使射源装置2在一定的角度范围内摆动。在实际使用时，射源装置2在摆动平面可以停留在导轨的任意位置，在任意位置，射源装置2都能够在旋转平面绕设备等中心旋转，这样大大的增加了射线的入射角度，使射线能够从多个方向入射到达靶区，进一步的减少健康组织器官受到的辐射剂量。
46.在其中一个实施例中，上层多叶光栅81和下层多叶光栅82的开合方向相同。
47.示例地，上层多叶光栅81和下层多叶光栅82的材质均可以包括：钨、铅、金、铜、铁、聚甲基丙烯酸甲酯等屏蔽材料，也可以是具有屏蔽作用的合金。上层多叶光栅81开合形成第一区域；下层多叶光栅82开合形成第二区域。通过上层多叶光栅81和下层多叶光栅82在同一方向开合，以保证第一区域和第二区域的形状相同，并且第二区域在射束路径方向的参考面上的正投影位于第一区域在所述参考面上的正投影内。通过下层多叶光栅82对半影区中的射线进行遮挡，使得半影区内射线的衰减程度提高，进而减少健康组织器官受到的辐射剂量，进一步提高治疗精度。其中，开合方向既可以在x方向，也可以在y方向，还可以在任意方向，只需满足上层多叶光栅81和下层多叶光栅82的开和方向相同即可。可以理解的，在一些实施例中，上层多叶光栅81和下层多叶光栅82的开合方向也可以不相同。
48.在其中一个实施例中，治疗头的射线束路径上还可以设置x钨门和y钨门，x钨门、y钨门以及双层多叶光栅三者可以以任意顺序放置。例如：顺着射线束路径方向，依次为双层多叶光栅、x钨门以及y钨门；或者依次为x钨门、双层多叶光栅以及y钨门，本技术实施例不对x钨门、y钨门以及双层多叶光栅的放置顺序做具体限定。钨门包括两块在射线两侧可以相对移动的钨块，x钨门和y钨门位于不同层，x钨门在x方向进行射线束形，y钨门在y方向进行射线束形，从而由四块钨块产生矩形射野。在x钨门、y钨门和多叶光栅组合使用时，通过x钨门和y钨门的屏蔽散射射线，再通过多叶光栅两组叶片的移动，进一步的对射野进行束形，调整射线形成的射野形状。其中，x钨门和y钨门也可只采用一个。
49.在其中一个实施例中，上层多叶光栅81和下层多叶光栅82的叶片前端可设置为弧形，从而减少射野半影，进一步的减少健康组织器官受到的辐射剂量。
50.在其中一个实施例中，上层多叶光栅81的叶片尺寸大于下层多叶光栅82的叶片尺寸。示例的，上层多叶光栅81叶片的长宽高均大于下层多叶光栅82叶片的长宽高。以双层多叶光栅在x方向开合为例进行说明：叶片的长度方向为x方向，叶片的高度方向为z方向，叶片的宽度方向为y方向。这样既节省了成本，又能够使得下层多叶光栅82的叶片运动速度大于上层多叶光栅81的叶片运动速度，能够更快速、灵敏地完成最终的适形。例如，上层多叶光栅81的叶片宽度可以为5mm，下层多叶光栅82的叶片宽度可以为3.5mm，甚至更小，以使下层多叶光栅82对肿瘤束形的精确度更高。
51.在其中一个实施例中，上层多叶光栅81的叶片高度可大于下层多叶光栅82叶片的高度。
52.在其中一个实施例中，上层多叶光栅81的叶片长度可大于下层多叶光栅82的叶片
长度。
53.在其中一个实施例中，上层多叶光栅81的多个叶片的宽度由两边叶片至中间叶片依次减小，多叶光栅中间位置的叶片多用于适形，而多叶光栅两边的叶片多用于闭合屏蔽，因此将中间位置的叶片宽度做小，既能够节省多叶光栅的制作成本，又能够提高适形的分辨率，进一步的提高适形精度。在其中一个实施例中，下层多叶光栅82的多个叶片的宽度由两边叶片至中间叶片依次减小，可在保证适形效果的前提下，相对减少叶片的数量，从而降低制造成本。
54.在其中一个实施例中，上层多叶光栅81的多个叶片的宽度由两边叶片至中间叶片依次减小；并且下层多叶光栅82的多个叶片的宽度也可由两边叶片至中间叶片依次减小。
55.在其中一个实施例中，下层多叶光栅82中叶片的最大宽度小于上层多叶光栅81中叶片的最小宽度，以使下层多叶光栅82对肿瘤适形的精确度更高。
56.示例的，上层多叶光栅81中宽度最小的叶片为中间位置的叶片，下层多叶光栅82中宽度最大的叶片为两边位置的叶片，也就是说，下层多叶光栅82中两边位置叶片的宽度小于上层多叶光栅81中中间位置的叶片宽度。这样能够进一步的使下层多叶光栅82的叶片宽度整体变小，进而能够使多叶光栅的适形分辨率更高，进一步的提高适形精度。
57.在其中一个实施例中，上层多叶光栅81同一组的多个叶片，两两之间形成第一缝隙；下层多叶光栅82同一组的多个叶片，两两之间形成第二缝隙；第一缝隙和第二缝隙在射线束方向交错排布。如此，通过上层多叶光栅81和下层多叶光栅82上下两层交错分布，能够使适形区域边缘的分辨率进一步的提高，使得双层多叶光栅的适形区域更加接近患者的肿瘤形状。并且，还能够降低射线束从任意两个相邻的上层多叶光栅81叶片之间漏射的概率。示例的，若射线束从上层多叶光栅81中任意两个相邻的叶片之间的第一缝隙出射后，该射线束会被下层多叶光栅82中的相应的一个叶片所阻挡，有效的降低了射线束出射漏射的概率，可进一步提高束形精确度。
58.双层多叶光栅在实际使用时，可以同时利用两层多叶光栅进行适形；也可已单独使用上层多叶光栅81或单独使用下层多叶光栅82进行适形。使用单层多叶光栅时，另一层多叶光栅可以退出治疗空间。
59.在其中一个实施例中，上层多叶光栅81和下层多叶光栅82分别由丝杆驱动其叶片进入或退出治疗空间。具体地，上层多叶光栅81和下层多叶光栅82的各个叶片均设置有独立的叶片驱动电机，各叶片驱动电机利用丝杠机构驱动各叶片移动不同的距离进入适形，也可将上层多叶光栅81或下层多叶光栅82的所有叶片全部退出至射线束之外，不参与适形，也即退出治疗空间。
60.在其中一个实施例中，上层多叶光栅81和下层多叶光栅82分别设置在上下贯通的独立箱体内，也即，上层多叶光栅81设置在第一箱体内，下层多叶光栅82设置在第二箱体内，每个箱体由小车拉动投入或退出治疗空间。即，此时，在参与适形时，独立箱体位于射线束路径上，上层多叶光栅81或下层多叶光栅82的各个叶片由独立的叶片驱动电机控制移动不同的距离进入适形。在需要将一层多叶光栅退出时，直接控制小车拉动相应箱体向外移动退出治疗空间即可。
61.本实用新型双层多叶光栅(上层常规mlc和下层高分辨率mlc)既可以进行常规治疗也可以进行立体定向放射外科治疗(srs)，放在下方的高分辨率mlc可以提供更小的射野
半影，适用于srs治疗。
62.在其中一个实施例中，还包括电子射野影像装置(epid)，电子射野影像装置的射线探测部分设置在加速器治疗头产生的射线束路径上，用于接收射源装置2产生的穿过患者和治疗床4的射线，以进行射源成像或剂量验证。
63.射野成像例如可以是在治疗中根据辐射束获得图像数据，以确定实际治疗的辐射野是否与治疗计划中的辐射野一致。剂量验证例如可以是在治疗中根据辐射束获取图像数据，得到剂量参数，以确定实际治疗的剂量是否与治疗计划中的剂量一致。
64.在其中一个实施例中，放疗设备还包括设置在机架1上的影像系统，影像系统包括射线源以及探测器，射线源可为kv级的x射线源，射线源与探测器在机架1上相对设置，射线源产生射线，探测器接受射线。射线源由机架1带动旋转，在旋转的过程中射线源向患者发射射线，射线从不同的角度穿过人体后被探测器接受，探测器根据接收到的数据，生成ct图像，从而在治疗的同时为患者提供诊断影像。
65.在合理范围内，以上实施例可组合为相应技术方案。示例地，机架1采用滚筒，设备等中心位于滚筒中轴线上，导轨3固定在滚筒内壁，射源装置2设置在导轨3上，滚筒带动射源装置2绕滚筒中轴旋转，同时射源装置2在导轨3摆动，由此实现非共面照射。同时，射源装置2采用了双层多叶光栅，叠加两层不同的射野，提高了最终形成射野的适形能力。配合非共面照射，可大大减小半影，提高适形精度，降低作用于健康组织的辐射剂量。
66.以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。