專利名稱：雙層多葉準直器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種雙層多葉準直器，屬于醫療器械領域，用于腫瘤的適形調強放射治療。
背景技術：
目前開展適形調強放射治療用射束準直裝置有常規電動多葉準直器、氣動開關型多葉準直器、正交雙層多葉準直器。采用常規電動多葉準直器方式，多葉準直器可以快速完成適形射野成形，非常方便。但是調強照射時，如果采用多子野調強模式，需要將不同強度分布進行子野離散處理，一般需要分成70-120個子野；如果采用滑窗照射技術，需要將不同強度分布進行片斷離散 處理，一般需要分成多達177個片斷窄條野，射線利用率低，工作效率不高；近年來，傳統加速器配合多葉準直器實現容積旋轉調強，降低了正常組織的單位體積劑量受量，提高了調強效率，但是無論在理論、算法到實際應用效果上，還沒有能夠達到臨床理想的調強照射結果O美國nomos公司采用氣動開關型多葉準直器，采用斷層和螺旋斷層方式進行調強照射，可以實現臨床理想的調強照射效果，但是由于開關型多葉準直器一次只能照射一個窄條，照射效率較低。斷層步進技術經常會層間出現射野拼接劑量熱點或冷點；螺旋斷層方式，解決了層間射野拼接出現劑量熱點或冷點問題，但為了提高效率，采用了增大葉片照射寬度，廠家推薦采用5cm寬度，這樣不能夠很好的做到軸向“適形”，特別是在照射靶的軸向兩端會出現劑量“冷點”，大大降低調強照射效果。因為多數腫瘤形狀是不規則的，在每一個斷面上腫瘤形狀和位置是不一樣的。正交雙層多葉準直器是以色列的發明，是由兩個電動多葉準直器呈90度正交布局構成，由于兩層的葉片90度交叉，可以降低葉片間射線泄露，同時兩層正交葉片比一層葉片結構在射野邊緣處適形度更高(常規單層多葉準直器射野邊緣處適形度如圖8所示，正交雙層多葉準直器射野邊緣處適形度如圖9所示)。從現有技術看，常規電動多葉準直器和正交雙層多葉準直器，開展適形放療非常方便，但是對射野內的強度缺乏調制能力，只能通過增加照射野數量來提高調強照射時的射束調制能力。氣動開關型多葉準直器配合斷層照射技術，由于葉片具有的瞬時開關能力、結合每一斷層51個機架射束投照角，可以實現斷層面內很好的調強照射效果。但是照射野寬度選擇1cm，工作效率很低，一次照射兩個多小時；照射寬度為5cm，軸向適形度較差。基于此，如何克服現有適形調強放射治療用射束準直裝置的缺點，提供一種安全、高效、優質的適形調強放射治療用射束準直裝置技術解決方案，同時保留現有幾種不同方案的優點，是本發明所要解決的主要問題。

發明內容
根據以上現有技術中的不足，本發明要解決的技術問題是提供一種應用于腫瘤適形調強放射治療裝置的工作效率高、安全性能高且射束準直的雙層多葉準直器。本發明所述的雙層多葉準直器，其特征在于包括上層的開關型多葉準直器和下層的電動多葉準直器，開關型多葉準直器、電動多葉準直器均由相對排列的兩組葉片組成，每片開關型多葉準直器葉片的前端面為直端面，后端連接一個微型電磁驅動機構，每片電動多葉準直器葉片由微型電機驅動，開關型多葉準直器葉片和電動多葉準直器葉片運動同向布局且數量相同。開關型多葉準直器葉片的前端面(即靠近開關型多葉準直器中心線的端面)為直端面，后端連接一個微型電磁驅動機構，在控制系統的操縱下葉片快速進入或反向退出射野，實現射束瞬時打開或關閉，葉片進入射野時，葉片前端與射束主軸對齊。所述的開關型多葉準直器，單側葉片組可獨立形成一個照射區，每個照射區在等中心處最大寬度為5cm，整個開關型多葉準直器可形成IOcm寬的照射區。電動多葉準直器葉片由微型電機驅動，使葉片可以快速定位到規定的任意位置。所述的電動多葉準直器，葉片前移可改變開關型多葉準直器形成的照射區寬度，寬度范圍為O. l-5cm ;需要時，全部或部分葉片可以越過射野主軸，最大過線距離為5cm。利用開關型多葉準直器葉片的瞬時開關功能，按照治療計劃給出的強度分布要求，通過計算機控制葉片停留在射野內的時間，改變葉片打開和關閉時間比例，可以對相應照射區域的射束強度調制；利用電動多葉準直器葉片圍成需要的照射區域，上下兩層準直器的配合可改變開關型多葉準直器每個葉片對應窄條照射區寬度。所述的開關型多葉準直器葉片分兩種，一種是上半部分寬、下半部分窄，另一種是上半部分窄、下半部分寬，兩種葉片交替排列，相鄰的葉片間形成凹凸槽。臨床應用要求每個葉片獨立運動靈活，磨擦力小，相鄰葉片之間不能擠靠太緊，但貼得太松又容易引起射線泄露，通過設置本結構形式的葉片，能夠使相鄰葉片之間形成凹凸槽，利用射線只能直線傳播的特點，減少漏射線。其中，葉片是由重金屬制成的薄片。所述的電動多葉準直器的框架上通過螺栓固定導軌，開關型多葉準直器的框架由左、右兩框架體組成，左、右兩框架體分別安裝在與導軌配合的左、右兩滑塊上，左、右兩框架體上均連接驅動裝置。開關型多葉準直器葉片處于全部打開狀態，并通過驅動裝置使兩組葉片整體后移，可提供更大的射束開口，僅使用電動多葉準直器可以完成常規加速器的照射功能。上述的驅動裝置有多種形式，本發明中采用如下優選方案驅動裝置包括電機和絲杠傳動機構，絲杠傳動機構包括絲杠和安裝在絲杠上的絲杠螺母、移動塊，移動塊與滑塊固定連接，電機驅動絲杠，電機安裝在電動多葉準直器的框架上。通過電機帶動絲杠轉動，使絲杠螺母產生位移，移動塊隨絲杠螺母移動，從而帶動滑塊以及滑塊上的框架體沿電動多葉準直器框架上的導軌移動。本發明與現有技術相比所具有的有益效果是I、工作效率高。該技術方案一次可照射兩個照射區，每個照射區最大寬度為5cm，總的照射寬度為10cm，可以提供現有氣動開關型多葉準直器兩倍的照射區域，工作效率提高一倍。現氣動開關型多葉準直器一次只能照射一個5cm窄條照射區。2、調強分辨率高。雙層多葉準直器配合，兼顧了兩種多葉準直器的優點，即電動多葉準直器在葉片運動方向分辨率高，提供很好的射野形狀適形效果，開關型多葉準直器具·有射束順時開關調制能力。與單一電動或開關型多葉準直器相比，增加了射束調制參數，可改善靶區邊緣劑量，提高軸向調制能力。每個開關型多葉準直器葉片對應的窄條長度，可由電動多葉準直器位置任意改變，寬度范圍為O. l-5cm。不僅對體積較小的腫瘤可以開展精細的調強照射，而且對體積較大的腫瘤可以實現高效、精細的調強照射。3、安全性高。由于充分發揮了上、下兩層多葉準直器技術的優點，可以更好實現照射腫瘤、保護正常組織和器官的目的，提高了放療的安全性，有利于提高療效，減少并發癥。4、結構簡單。電磁驅動技術相比較美國的氣動技術，省去了氣源、管路、氣動控制等附屬裝置，結構可大大簡化。


圖I是雙層多葉準直器葉片排布端面示意圖；
圖2是圖I的A-A剖面圖；圖3是開關型多葉準直器的驅動裝置機構示意圖；圖4是等中心平面照射孔徑排布示意圖；圖5是等中心平面照射孔徑關閉時示意圖；圖6是等中心平面電動多葉準直器整體內移時，照射孔徑變小示意圖；圖7是等中心平面電動多葉準直器葉片形成不規則照射區示意圖；圖8是常規單層多葉準直器射野邊緣處的適形度示意 圖9是正交雙層多葉準直器射野邊緣處的適形度示意圖。圖中1、開關型多葉準直器；2、開關型多葉準直器葉片；3、電動多葉準直器；4、電動多葉準直器葉片；5、導軌；6、微型電磁驅動機構；7、微型電機；8、電機；9、絲杠；10、移動塊；11、絲杠螺母；12、滑塊；13、導軌；14、螺栓。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的實施例做進一步描述如圖1、2所示，雙層多葉準直器，包括上層的開關型多葉準直器I和下層的電動多葉準直器3，開關型多葉準直器、電動多葉準直器均由相對排列的兩組葉片組成，每片開關型多葉準直器葉片2的前端面為直端面，后端連接一個微型電磁驅動機構6，可實現射束瞬時打開或關閉，每片電動多葉準直器葉片4由微型電機7驅動，可以快速定位到規定的任意位置，并且葉片4可以越過射野主軸。開關型多葉準直器葉片2和電動多葉準直器葉片4數量相同，并且在等中心處的投影寬度相等，并且兩兩對齊(如圖I所示)。利用開關型多葉準直器葉片2的瞬時開關功能，控制葉片2打開和關閉時間比例，可以對相應區域(見圖示4-5)的射束強度調制；利用電動多葉準直器葉片4包圍的區域的變化可以進一步限制照射區域，起到射野“適形”功能(見圖示6-7)。圖2左側表示的是開關型多葉準直器葉片2處于關閉狀態，右側表示的是開關型多葉準直器葉片2處于打開狀態，電動多葉準直器葉片4均處于射野外邊緣，該裝置用于醫用放療設備的適形調強照射準直，具有較好的射束調制能力。其中，開關型多葉準直器葉片2是由重金屬制成的薄片，具體分兩種，一種是上半部分寬、下半部分窄，另一種是上半部分窄、下半部分寬，這兩種葉片交替排列，相鄰的葉片間形成凹凸槽，以減少漏射線。開關型多葉準直器葉片2的前端面為直端面，后端連接一個微型電磁驅動機構6，在控制系統的操縱下，使葉片2快速進入或反向退出射野，實現射束瞬時打開或關閉。開關型多葉準直器I處于關閉狀態時，開關型多葉準直器葉片2前端與射束中心軸對齊，兩側的葉片在等中心處形成兩個相鄰的照射區(見圖示2-4)，每個照射區最大寬度為5cm，每個葉片對應的窄條射野為Icm (葉片投影寬度)X 5cm。如果葉片更薄，窄條射野寬度則更小。
所述的開關型多葉準直器1，按照治療計劃給出的強度分布要求，通過計算機控制開關型多葉準直器葉片2停留在射野內的時間，改變開關型多葉準直器葉片2打開和關閉時間比例，可以對相應區域的射束強度調制。所述的開關型多葉準直器1，單側葉片組可獨立形成一個照射區，每個照射區在等中心處最大寬度為5cm，整個開關型多葉準直器可形成IOcm寬的照射區。電動多葉準直器葉片4的移動可以改變開關型多葉準直器I形成的照射區寬度，寬度范圍為O. l-5cm ;需要時，全部或部分電動多葉準直器葉片4可以越過射野主軸，最大過線距離為5cm ;通過上、下兩層準直器的配合可改變每個開關型多葉準直器葉片2對應窄條照射區長度，起到提高調制能力，也可進一步避讓關鍵器官照射的作用。如圖3所示，電動多葉準直器3的框架上通過螺栓14固定導軌13，開關型多葉準直器I的框架由左、右兩框架體組成，左、右兩框架體分別安裝在與導軌配合的左、右兩滑塊12上，左、右兩框架體上均連接驅動裝置，驅動裝置包括電機8和絲杠傳動機構，電機8安裝在電動多葉準直器的框架上，絲杠傳動機構包括絲杠9和安裝在絲杠上的移動塊10、絲杠螺母11，移動塊10能夠沿絲杠9移動，滑塊12與移動塊10固定連接，電機8驅動絲杠9。開關型多葉準直器2的運動由電機8用絲杠9拖動，開關型多葉準直器葉片2處于全部打開狀態，并通過驅動裝置使兩組開關型多葉準直器葉片2整體后移，可提供更大的射束開口，僅使用電動多葉準直器3可以完成常規加速器的照射功能。
權利要求
1.一種雙層多葉準直器，其特征在于包括上層的開關型多葉準直器(I)和下層的電動多葉準直器(3)，開關型多葉準直器、電動多葉準直器均由相對排列的兩組葉片組成，每片開關型多葉準直器葉片(2)的前端面為直端面，后端連接一個微型電磁驅動機構(6)，每片電動多葉準直器葉片(4 )由微型電機(7 )驅動，開關型多葉準直器葉片(2 )和電動多葉準直器葉片(4)運動同向布局且數量相同。
2.根據權利要求I所述的雙層多葉準直器，其特征在于所述的開關型多葉準直器葉片(2)分兩種，一種是上半部分寬、下半部分窄，另一種是上半部分窄、下半部分寬，兩種葉片交替排列，相鄰的葉片間形成凹凸槽。
3.根據權利要求I所述的雙層多葉準直器，其特征在于所述的電動多葉準直器(3)的框架上通過螺栓(14)固定導軌(5)，開關型多葉準直器(I)的框架由左、右兩框架體組成，左、右兩框架體分別安裝在與導軌(5)配合的左、右兩滑塊(12)上，左、右兩框架體上均連接驅動裝置。
4.根據權利要求3所述的雙層多葉準直器，其特征在于所述的驅動裝置包括電機(8)和絲杠傳動機構，絲杠傳動機構包括絲杠(9 )和安裝在絲杠(9 )上的絲杠螺母(11)、移動塊(10),移動塊(10)與滑塊(12)固定連接，電機(8)驅動絲杠(9)，電機(8)安裝在電動多葉準直器(3)的框架上。
全文摘要
本發明屬于醫療器械領域，用于腫瘤的適形調強放射治療，具體涉及一種雙層多葉準直器，包括上層的開關型多葉準直器和下層的電動多葉準直器，開關型多葉準直器、電動多葉準直器均由相對排列的兩組葉片組成，每片開關型多葉準直器葉片的前端面為直端面，后端連接一個微型電磁驅動機構，每片電動多葉準直器葉片由微型電機驅動，開關型多葉準直器葉片和電動多葉準直器葉片運動同向布局且數量相同。本發明應用于腫瘤適形調強放射治療裝置，具有結構簡單、射束準直、工作效率高、調頻分辨率高且安全性高的優點。
文檔編號A61N5/00GK102915784SQ20121030754
公開日2013年2月6日 申請日期2012年8月24日 優先權日2012年8月24日
發明者成希革, 李興成 申請人:山東新華醫療器械股份有限公司