CN106693213B - 加速器治疗装置用底座及加速器治疗装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型加速器治疗装置用底座，创造性的使用船形摇臂带动主机架绕X轴旋转，同时加速器跟随主机架绕Z轴自转，从而使得加速器在一球面上运行，实现加速器在三维立体球面空间上的任一方向照射位于等中心的病灶，船形摇臂重心低，并且其为曲面承重，舍去了现有技术中承受主机架及加速器重量的转轴和立柱，稳定度高，安全可靠，对传动设备的要求低，易于实现产业化应用。

Description

加速器治疗装置用底座及加速器治疗装置

技术领域

本发明涉及加速器治疗装置，具体涉及一种新型加速器治疗装置用底座及新型加速器治疗装置。

背景技术

随着肿瘤放射学与材料科学的发展，作为治疗癌症的一种重要手段，放疗逐步迈入精确定位、精确计划、精确治疗的“三精”时代。设定主机架的旋转平面与水平面垂直时，该旋转平面为X平面，此时其转轴定义为Z轴，与Z轴垂直且相交的水平直线为X轴，与Z轴、X轴分别垂直且均相交的直线为Y轴。Z轴和Y轴确立Y平面，Y轴和X轴确立X平面，Z轴和X轴确立水平面(Z平面)。目前的医用直线加速器(放射治疗设备)通过主机架旋转带动加速器在X平面或与其平行的平面上旋转，所述加速器跟随主机架旋转，并且其发射的射线中轴线与主机架的旋转轴线垂直并相交于一点，即等中心点。一般来说，治疗时，将病患的病灶放置于等中心处，旋转主机架，使得加速器在X平面或其平行平面上围绕病灶旋转，从而使射线从不同的方向照射病灶，以更好的杀死患病细胞，但是，病患和病灶都具有三维立体体积，目前的治疗设备仅能从一个平面空间进行360°照射，而不能实现三维球面空间照射。因此，新出现一种所谓的加速器点头装置，其主要是将主机架通过位于X轴上的旋转轴悬挂于两个支柱上，通过驱动装置带动主机架绕X轴旋转，由于主机架及加速器非常沉重，其转轴承受的转矩非常大，因此对传动装置的要求非常高。

发明内容

为解决上述问题，本发明的目的在于提供一种新型加速器治疗装置用底座及新型加速器治疗装置，实现加速器在一球面上立体运行，从而达到在三维空间的任意方向照射病灶(等中心)。

为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种新型加速器治疗装置用底座，用于加速器治疗装置，所述加速器治疗装置包括治疗控制装置、主机架、加速器，所述加速器安装于所述主机架上，所述治疗控制装置控制加速器及主机架，所述新型加速器治疗装置用底座包括：

船形摇臂，所述主机架安装于所述船形摇臂上部，所述船形摇臂下部为一圆弧曲面，所述船形摇臂可绕所述圆弧曲面对应的圆心转动；所述主机架可绕一轴线旋转，所述加速器跟随主机架旋转，并且其发射的射线中轴线与所述轴线垂直并相交于一点，即等中心点；所述船形摇臂的旋转平面与所述主机架的旋转平面垂直；且所述圆心与所述等中心重合；所述船形摇臂的旋转，以及主机架的旋转，共同作用使得加速器运行于一球面上，该球面的球心即所述等中心，所述球心始终位于加速器发射的射线的中轴线上；

驱动装置，与所述船形摇臂传动连接，驱动所述船形摇臂绕所述圆弧曲面对应的圆心转动。

船形摇臂带动主机架绕X轴旋转，同时加速器跟随主机架绕Z轴自转，从而使得加速器在一球面上运行，实现加速器在三维立体球面空间上的任一方向照射位于等中心的病灶，船形摇臂重心低，并且其为曲面承重，舍去了现有技术中承受主机架及加速器重量的转轴和立柱，稳定度高，安全可靠，对传动设备的要求低，易于实现产业化应用。

进一步的，所述驱动装置包括：

若干绕所述圆弧曲面排布的支撑辊轮，所述支撑辊轮用于支撑船形摇臂及其上的主机架、加速器；

支撑架，所述支撑辊轮安装于所述支撑架上，所述支撑架安装于地面上或水平基础上；

驱动组件，包括电机、输入端与电机传动连接的减速装置；所述减速装置的输出端与所述支撑辊轮中的一只或数只传动连接，所述电机经过减速装置驱动所述支撑辊轮中的一只或数只往复旋转，从而带 动所述船形摇臂往复转动；或在船形摇臂底部圆弧曲面上设置传动凸齿，并与一主动齿轮传动啮合，所述主动齿轮与所述减速装置的输出端传动连接，所述电机经过减速装置驱动所述主动齿轮往复旋转，从而带动所述船形摇臂往复转动。

使用支撑辊轮支撑船形摇臂，支撑辊轮沿船形摇臂下面的圆弧曲面排布，形成多点支撑，支撑辊轮同时具有三个作用，第一是支撑作用，第二减小了船形摇臂转动的阻力，第三无需为船形摇臂设置转轴，以无转轴结构实现船形摇臂围绕固定轴线(等中心点或称为球心)往复转动。支撑辊轮通过各自转轴直接固定安装于地面或基座上，将整个设备的重量通过多个转轴分担，大大降低了对转轴的要求，设备整体重心低，船形摇臂被多个支撑辊轮抱持支撑，更加易于对整个设备的姿态控制，也解决了传统转轴悬挂方案可能的安全风险传统转轴悬挂必须将转轴做得非常粗壮，否则存在断轴倾覆的危险，并且对轴承的要求也非常高，同时制动装置的可靠性、驱动装置的大功率要求，都大大增加了制造成本。

进一步的，所述主机架安装于所述船形摇臂上部的一侧，所述船形摇臂的另一侧装设有用于平衡主机架及加速器重量的配重组件。

船形摇臂的圆弧曲面的两侧端点与等中心(圆心或球心)连线，与圆弧曲线共同构成一个扇形，两侧端点之间的连线构成船形摇臂的上部平台，主机架安装于平台上靠近其中一个端点的一侧，而另一侧的船形摇臂内部或者根据需要在靠近该侧端点的平台上部装设与主机架及加速器等部件重量总和相当的配重组件，使得在无外力干预的情形下，整个装置处于一个平衡状态，此时主机架处于垂直于水平面的状态，加速器发射的射线轴线也与水平面垂直。配重组件的设置，大大降低了对驱动装置的功率要求，以及对锁止及限位装置的要求，大大降低制备成本，为产业化应用提供更好的支持。

进一步的，所述驱动装置包括：

所述支撑架包括：

一个具有多转轴的链形结构，所述支撑辊轮分别安装于所述转轴 上；

支撑板，每个所述转轴都对应安装于一对支撑板之间，所述支撑板安装于支撑座上；

支撑座，所述支撑座安装于地面上或水平基础上。

链形结构使得所有支撑辊轮的转轴之间用连接板(类似链条的连接板)连接起来，等同于增加了横向稳定系统，大大提高了各支撑辊轮的稳定性，降低了单个支撑辊轮的支持组件(如本方案的支撑板及支撑座)在极端情形下变形的风险。

进一步的，所述驱动装置包括：

所述支撑座包括一个中置支撑座和分置于中置支撑座两侧的侧置支撑座，所述侧置支撑座具有一个斜面，使得对应安装于其上面的支撑辊轮接触到船形摇臂的圆弧曲面，其接触点与所述支撑辊轮的转轴连线与所述斜面垂直。

如此设置可以使得每组支撑辊轮及其支撑组件受力与其轴线一致，避免横向力矩对支撑组件造成的变形损害。

进一步的，所述驱动装置包括：

所述侧置支撑座安装于一滑轨上，所述滑轨上还设有两个预紧调节装置，两个预紧调节装置分别位于两个侧置支撑座外侧，调节预紧调节装置可以带动所述侧置支撑座在所述滑轨上来回移动。

本装置可以方便使两侧支撑辊轮与圆弧曲面的接触调整到最佳状态。

进一步的，所述船形摇臂为一个或成对设置。

船形摇臂为一个时，可以设置在主机架的中轴线下，或偏置一侧，偏置一侧时，对整个系统的强度及稳定性要求非常高；也可以采用在中轴线两侧对称设置两个船形摇臂，上述船形摇臂均可以半埋或全埋于工作台基础平面之下，以减少对工作环境的影响。

本发明还提供一种新型加速器治疗装置，所述新型加速器治疗装置包括治疗控制装置、主机架、加速器、新型加速器治疗装置用底座，所述加速器安装于所述主机架上，所述治疗控制装置控制加速器及主 机架，所述新型加速器治疗装置用底座包括：

船形摇臂，所述主机架安装于所述船形摇臂上部，所述船形摇臂下部为一圆弧曲面，所述船形摇臂可绕所述圆弧曲面对应的圆心转动；所述主机架可绕一轴线旋转，所述加速器跟随主机架旋转，并且其发射的射线中轴线与所述轴线垂直并相交于一点，即等中心点；所述船形摇臂的旋转平面与所述主机架的旋转平面垂直；且所述圆心与所述等中心重合；所述船形摇臂的旋转，以及主机架的旋转，共同作用使得加速器运行于一球面上，该球面的球心即所述等中心，所述球心始终位于加速器发射的射线的中轴线上；

驱动装置，与所述船形摇臂传动连接，驱动所述船形摇臂绕所述圆弧曲面对应的圆心转动。

进一步的，所述主机架安装于所述船形摇臂上部的一侧，所述船形摇臂的另一侧装设有用于平衡主机架及加速器重量的配重组件。

进一步的，所述新型加速器治疗装置用底座为前面任一所述的新型加速器治疗装置用底座。

附图说明

图1到图2是本发明的示意图。

图中数字和字母所表示的相应部件名称：

1.主机架 2.加速器 3.船形摇臂 4.治疗床 31.支撑辊轮 5.等中心 6.旋转轴线32.支撑板 34.支撑座 35.预紧调节装置 33.安全装置

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

本发明的一种实施例，如图1所示，为达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种新型加速器治疗装置用底座，用于加速器治疗装置，所述加速器治疗装置包括治疗控制装置(图中未示出)、主机架1、加速器2， 所述加速器2安装于所述主机架1上，所述治疗控制装置控制加速器2及主机架1，所述新型加速器治疗装置用底座包括：

船形摇臂3，所述主机架1安装于所述船形摇臂3上部，所述船形摇臂3下部为一圆弧曲面，所述船形摇臂3可绕所述圆弧曲面对应的圆心转动；所述主机架1可绕一轴线旋转，所述加速器2跟随主机架旋转，并且其发射的射线中轴线与所述主机架的旋转轴线垂直并相交于一点，该交点即为等中心；所述船形摇臂3的旋转平面与所述主机架1的旋转平面垂直；且所述圆心与所述等中心重合；所述船形摇臂3的旋转，以及主机架1的旋转，共同作用使得加速器2运行于一球面上，该球面的球心即所述等中心，所述球心始终位于加速器发射的射线的中轴线上。

驱动装置，与所述船形摇臂3传动连接，驱动所述船形摇臂3绕所述圆弧曲面对应的圆心转动。

船形摇臂3带动主机架绕X轴(即船形摇臂的旋转轴线)旋转，同时加速器2跟随主机架1绕Z轴(即主机架自身的旋转轴线)自转，具体来讲，船形摇臂的旋转中心和上述等中心重叠，无论是船形摇臂的旋转、还是主机架跟随船形摇臂旋转时，以及主机架自身旋转时，等中心的位置固定不动，从而使得加速器2在一球面上运行，实现加速器2在三维立体球面空间上的任一方向照射位于等中心的病灶，船形摇臂3重心低，并且其为曲面承重，舍去了现有技术中承受主机架1及加速器2重量的转轴和立柱，稳定度高，安全可靠，对传动设备的要求低，易于实现产业化应用。

在实际应用中，为了实现船形摇臂围绕等中心旋转，其中一种实施方式，如图2所示，所述驱动装置包括：

若干绕所述圆弧曲面排布的支撑辊轮31，所述支撑辊轮31用于支撑船形摇臂3及其上的主机架1、加速器2；

支撑架，所述支撑辊轮31安装于所述支撑架上，所述支撑架安装于地面上或水平基础上；

驱动组件，包括电机、输入端与电机传动连接的减速装置；所述 减速装置的输出端与所述支撑辊轮31中的一只或数只传动连接，所述电机经过减速装置驱动所述支撑辊轮31中的一只或数只往复旋转，从而带动所述船形摇臂3往复转动；或在船形摇臂3底部圆弧曲面上设置传动凸齿，并与一主动齿轮传动啮合，所述主动齿轮与所述减速装置的输出端传动连接，所述电机经过减速装置驱动所述主动齿轮往复旋转，从而带动所述船形摇臂3往复转动。此时，支撑辊轮31仅仅是起到支撑和减少阻力的作用。

使用支撑辊轮31支撑船形摇臂3，支撑辊轮沿船形摇臂3下面的圆弧曲面排布，形成多点支撑，支撑辊轮31同时具有三个作用，第一是支撑作用，第二减小了船形摇臂3转动的阻力，第三无需为船形摇臂3设置转轴，以无转轴结构实现船形摇臂围绕固定轴线(船形摇臂的转轴线与主机架1的旋转轴线6垂直相交，这个交点即等中心点5或称为球心)往复转动。支撑辊轮31通过各自转轴直接固定安装于地面或基座上，将整个设备的重量通过多个转轴分担，大大降低了对转轴的要求，设备整体重心低，船形摇臂3被多个支撑辊轮31抱持支撑，更加易于对整个设备的姿态控制，也解决了传统转轴悬挂方案可能的安全风险传统转轴悬挂必须将转轴做得非常粗壮，否则存在断轴倾覆的危险，并且对轴承的要求也非常高，同时制动装置的可靠性、驱动装置的大功率要求，都大大增加了制造成本。

为了进一步优化上述方案，所述主机架安装于所述船形摇臂3上部的一侧，所述船形摇臂3的另一侧装设有用于平衡主机架1及加速器2重量的配重组件。这样，对驱动组件的功率要求就可以大大降低，节约了制造成本和运行成本，节能环保。

具体来讲，船形摇臂3的圆弧曲面的两侧端点与等中心5(圆心或球心)连线，与圆弧曲线共同构成一个扇形，两侧端点之间的连线构成船形摇臂3的上部平台，主机架1安装于平台上靠近其中一个端点的一侧，而另一侧的船形摇臂3内部或者根据需要在靠近该侧端点的平台上部装设与主机架1及加速器2等部件重量总和相当的配重组件，使得在无外力干预的情形下，整个装置处于一个平衡状态，此时 主机架1处于垂直于水平面的状态，加速器2发射的射线轴线也与水平面垂直。配重组件的设置，大大降低了对驱动装置的功率要求，以及对锁止及限位装置的要求，大大降低制备成本，为产业化应用提供更好的支持。

在另外一些实施例中，进一步对驱动装置进行优化，所述驱动装置包括：

所述支撑架包括：

一个具有多转轴的链形结构，相邻转轴之间设有连接板连接，所述支撑辊轮分别安装于对应的转轴上；和链条相仿。

支撑板32，每个所述转轴都对应安装于一对支撑板之间，所述支撑板安装于支撑座上；

支撑座34，所述支撑座安装于地面上或水平基础上。

链形结构使得所有支撑辊轮的转轴之间用连接板(类似链条的连接板)连接起来，等同于增加了横向稳定系统，大大提高了各支撑辊轮的稳定性，降低了单个支撑辊轮的支持组件(如本方案的支撑板及支撑座)在极端情形下变形的风险。

在具体是实施方案中，可对支撑座34做进一步优化，所述驱动装置包括：

所述支撑座包括一个中置支撑座34和分置于中置支撑座两侧的侧置支撑座，所述侧置支撑座具有一个斜面，使得对应安装于其上面的支撑辊轮接触到船形摇臂的圆弧曲面，其接触点与所述支撑辊轮的转轴连线与所述斜面垂直。

如此设置可以使得每组支撑辊轮及其支撑组件受力与其轴线一致，避免横向力矩对支撑组件造成的变形损害。

进一步的，所述驱动装置包括：

所述侧置支撑座安装于一滑轨上，所述滑轨上还设有两个预紧调节装置35，两个预紧调节装置35分别位于两个侧置支撑座外侧，调节预紧调节装置可以带动所述侧置支撑座在所述滑轨上来回移动。

本装置可以方便使两侧支撑辊轮31与圆弧曲面的接触调整到最 佳状态。

在实际应用中，为了使得船形摇臂3运行更加安全可靠，设置一个安全装置33，船形摇臂3的圆弧曲面向两侧延伸(或者内凹)形成一个圆弧形的上曲面，安装装置33设置一组辊轮压在这个上曲面上，和支撑辊轮形成对船形摇臂的夹持，使其不会晃动、震动、也方便在船形摇臂处于任一位置时锁止。安全装置33设有的悬臂与支撑座或地面基础固定连接。

进一步的，所述船形摇臂为一个或成对设置。

船形摇臂为一个时，可以设置在主机架的中轴线下，或偏置一侧，偏置一侧时，对整个系统的强度及稳定性要求非常高；此时治疗床4可以采用悬空机械臂支撑，以规避干涉。也可以采用在中轴线两侧对称设置两个船形摇臂，上述船形摇臂均可以半埋或全埋于工作台基础平面之下，以减少对工作环境的影响。此时治疗床4安置在两个船形摇臂之间的位置，也可以采用机械臂的形式。

本发明还提供一种新型加速器治疗装置，所述新型加速器治疗装置包括治疗控制装置、主机架、加速器、以及前述新型加速器治疗装置用底座。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种加速器治疗装置用底座，用于加速器治疗装置，所述加速器治疗装置包括治疗控制装置、主机架、加速器，所述加速器安装于所述主机架上，所述治疗控制装置控制加速器及主机架，其特征在于，所述加速器治疗装置用底座包括：

船形摇臂，所述主机架安装于所述船形摇臂上部，所述船形摇臂下部为一圆弧曲面，所述船形摇臂可绕所述圆弧曲面对应的圆心转动；所述主机架可绕一轴线旋转，所述加速器跟随主机架旋转，并且其发射的射线中轴线与所述轴线垂直并相交于一点，即等中心点；所述船形摇臂的旋转平面与所述主机架的旋转平面垂直；且所述圆心与所述等中心重合；所述船形摇臂的旋转，以及主机架的旋转，共同作用使得加速器运行于一球面上，该球面的球心即所述等中心，所述球心始终位于加速器发射的射线的中轴线上；

驱动装置，与所述船形摇臂传动连接，驱动所述船形摇臂绕所述圆弧曲面对应的圆心转动。

2.根据权利要求1所述的加速器治疗装置用底座，其特征在于，所述驱动装置包括：

若干绕所述圆弧曲面排布的支撑辊轮，所述支撑辊轮用于支撑船形摇臂及其上的主机架、加速器；

支撑架，所述支撑辊轮安装于所述支撑架上，所述支撑架安装于地面上或水平基础上；

驱动组件，包括电机、输入端与电机传动连接的减速装置；所述减速装置的输出端与所述支撑辊轮中的一只或数只传动连接，所述电机经过减速装置驱动所述支撑辊轮中的一只或数只往复旋转，从而带动所述船形摇臂往复转动；或在船形摇臂底部圆弧曲面上设置传动凸齿，并与一主动齿轮传动啮合，所述主动齿轮与所述减速装置的输出端传动连接，所述电机经过减速装置驱动所述主动齿轮往复旋转，从而带动所述船形摇臂往复转动。

3.根据权利要求1所述的加速器治疗装置用底座，其特征在于，所述主机架安装于所述船形摇臂上部的一侧，所述船形摇臂的另一侧装设有用于平衡主机架及加速器重量的配重组件。

4.根据权利要求2所述的加速器治疗装置用底座，其特征在于，所述驱动装置包括：

所述支撑架包括：

一个具有多转轴的链形结构，所述支撑辊轮分别安装于所述转轴上；

支撑板，每个所述转轴都对应安装于一对支撑板之间，所述支撑板安装于支撑座上；

支撑座，所述支撑座安装于地面上或水平基础上。

5.根据权利要求4所述的加速器治疗装置用底座，其特征在于，所述驱动装置包括：

所述支撑座包括一个中置支撑座和分置于中置支撑座两侧的侧置支撑座，所述侧置支撑座具有一个斜面，使得对应安装于其上面的支撑辊轮接触到船形摇臂的圆弧曲面，其接触点与所述支撑辊轮的转轴连线与所述斜面垂直。

6.根据权利要求5所述的加速器治疗装置用底座，其特征在于，所述驱动装置包括：

所述侧置支撑座安装于一滑轨上，所述滑轨上还设有两个预紧调节装置，两个预紧调节装置分别位于两个侧置支撑座外侧，调节预紧调节装置可以带动所述侧置支撑座在所述滑轨上来回移动。

7.根据权利要求1所述的加速器治疗装置用底座，其特征在于，所述船形摇臂为一个或成对设置。

8.一种新型加速器治疗装置，所述新型加速器治疗装置包括治疗控制装置、主机架、加速器、加速器治疗装置用底座，所述加速器安装于所述主机架上，所述治疗控制装置控制加速器及主机架，其特征在于，所述加速器治疗装置用底座包括：

船形摇臂，所述主机架安装于所述船形摇臂上部，所述船形摇臂下部为一圆弧曲面，所述船形摇臂可绕所述圆弧曲面对应的圆心转动；所述主机架可绕一轴线旋转，所述加速器跟随主机架旋转，并且其发射的射线中轴线与所述轴线垂直并相交于一点，即等中心点；所述船形摇臂的旋转平面与所述主机架的旋转平面垂直；且所述圆心与所述等中心重合；所述船形摇臂的旋转，以及主机架的旋转，共同作用使得加速器运行于一球面上，该球面的球心即所述等中心，所述球心始终位于加速器发射的射线的中轴线上；

驱动装置，与所述船形摇臂传动连接，驱动所述船形摇臂绕所述圆弧曲面对应的圆心转动。

9.根据权利要求8所述的新型加速器治疗装置，其特征在于，所述主机架安装于所述船形摇臂上部的一侧，所述船形摇臂的另一侧装设有用于平衡主机架及加速器重量的配重组件。

10.根据权利要求8所述的新型加速器治疗装置，其特征在于，所述加速器治疗装置用底座为权利要求2、4、5、6、7任一所述的加速器治疗装置用底座。