阅读说明：本技术 放射治疗设备 (Radiotherapy apparatus ) 是由 丹尼·塔米尼奥 于 2019-08-14 设计创作，主要内容包括：一种用于放射治疗设备的可移动支撑框架(7),其中所述可移动支撑框架(7)包括至少一个质量补偿机构(25a,25b),其中所述质量补偿机构(25a,25b)包括至少一个弹性元件。(A movable support frame (7) for a radiotherapy apparatus, wherein the movable support frame (7) comprises at least one mass compensation mechanism (25a, 25b), wherein the mass compensation mechanism (25a, 25b) comprises at least one elastic element.)

放射治疗设备

技术领域

本发明涉及放射治疗设备。更具体地，本发明提供了一种允许方便的维护和修理的放射治疗设备。

背景技术

放射治疗是一种局部治疗，旨在治疗已确定的组织靶标，例如癌性肿瘤，并使周围的正常组织免于接受超过规定耐受性的剂量，从而使损害健康组织的风险最小化。在递送放射治疗之前，可以使用成像系统来提供靶标的三维图像，从所述三维图像可以估计靶标尺寸和质量并确定适宜的治疗计划。

许多因素可以导致治疗计划中确定的剂量分布与递送的剂量分布之间的差异。一个这样的因素是成像阶段的患者位置与放射治疗单元中的患者位置之间的不一致。图像引导放射治疗(IGRT)涉及在放射治疗被输送到靶组织之前或同时使用成像系统来观察靶组织。IGRT引入了治疗计划中的成像坐标，以确保患者在放射治疗装置中正确对准以进行治疗。

申请人先前公布的第PCT/GB02/03339号国际专利申请描述了一种IGRT，其包括放射疗法治疗设备中的MRI装置的功能。MRI是放射治疗过程中在线位置验证的理想选择，因为它能够快速生成软组织的2D图像，其方向沿着并垂直于场轴，允许在治疗计划过程中定义的关键位置成像。MRI还提供了组织类型之间的极好对比度，给出了靶标的清晰图像。

这些组合装置的大规模将被理解，并在申请人先前已授权的英国专利GB2519605和GB2519595中进行了描述。该装置包括大环形台架，线性加速器(LINAC)安装在该台架上并布置成围绕位于环的等中心的靶标运动。MRI位于共用等中心的环形台架的孔中。借助滑台将待治疗的主体引入等中心处的治疗空间。为了将成像部件容纳在放射治疗部件内，这种装置中的台架通常直径为2至3米，重量相当大。

GB2519605和GB2519595描述了运输和操作这种设备的问题。申请人早期公开的专利中提到的“移入移出”机构(SISO)，是在台架内的第一治疗位置和从台架移除的第二非治疗位置之间移动波束成形模块(BSM)。SISO机构是为了方便波束成型模块的检修。检修是通过将带有所有相关模块的SISO移动到维护工程师能够以符合人体工程学的方式访问模块的位置来实现的；即克服访问设备部件进行检修的挑战。移动机构的第二个主要功能是在检修任务完成后重新定位波束成形器和波束生成模块(BGM)。这是为了确保治疗用波束成形器的精确对准。波束成形器是该设备的复杂部件，必须易于维护而不影响治疗的准确性。

然而，SISO机构存在与在检修和治疗位置之间移动一吨质量的要求相关的问题。本发明寻求减轻SISO机构的接口部件由于移动的大质量而快速磨损的可能性。

发明内容

一方面，本发明提供了一种用于放射治疗设备的可移动支撑框架，其中所述可移动支撑框架包括至少一个质量补偿机构，其中所述质量补偿机构包括至少一个弹性元件。

当可移动支撑框架或“移入移出”(SISO)机构在打开/检修和关闭/治疗位置之间移动时，本发明的该质量补偿机构或每个质量补偿机构支撑作用在可移动支撑框架上的大部分力。这确保了放射治疗设备的可移动支撑框架和台架之间的接口部件仅需要提供定位、放置功能，而不需要支撑任何重量。当框架在打开/检修和关闭/治疗位置之间移动时，本发明的可移动支撑框架减少或避免接口部件例如定位销和接收孔上的任何可能的磨损。当可移动支撑框架移动时，所述质量补偿机构或每个质量补偿机构最小化接口部件上的侧向力；特别是当它被移动到放射治疗设备台架内的关闭/治疗位置时。因此，本发明确保了放射治疗等中心的准确性，并且还避免了定位销被迫就位的可能性，其将导致定位销和接收洞的过度磨损。

优选地，该弹性元件或每个弹性元件具有低刚度。

优选地，该质量补偿机构或每个质量补偿机构包括弯曲梁；优选地，其中所述弯曲梁由至少一个弹性元件预加载。

优选地，该质量补偿机构或每个质量补偿机构由预紧螺栓保持在拉伸状态下。

优选地，该质量补偿机构或每个质量补偿机构还包括预紧衬套。

优选地，该质量补偿机构或每个质量补偿机构还包括滚动装置；更优选为凸轮随动件。

优选地，所述凸轮随动件通过凸轮轴连接到控制杆上。更优选地，所述控制杆接到弯曲梁上。

优选地，所述滚动装置或每个滚动装置被配置成沿着斜面移动所述质量补偿机构。

更优选地，所述滚动装置或每个滚动装置被配置成沿着斜面向上移动所述质量补偿机构。

优选地，所述可移动支撑框架包括两个质量补偿机构。

优选地，所述可移动支撑框架包括位于该可移动支撑框架相对侧的两个质量补偿机构。

优选地，所述可移动支撑框架和支撑在其上的部件的重量均匀分布在两个质量补偿机构之间。

优选地，该质量补偿机构或每个质量补偿机构相对于可移动支撑框架和/或支撑在其上的任何部件的重量是可调节的。

优选地，所述可移动支撑框架支撑至少一个波束生成模块。

优选地，移动机构的可移动框架支撑至少一个波束成形模块。

优选地，所述放射治疗设备是图像引导放射治疗设备(IGRT)。

在另一方面，本发明提供了一种图像引导放射治疗(IGRT)设备，其包括如本文所述的可移动支撑框架和/或移动机构。

附图说明

在本说明书中，已经以能够书写清楚和简明的说明书的方式描述了实施方案，但是根据本发明的意图并且应当理解的是，实施方案可以在不脱离本发明的情况下以各种方式组合或拆分。例如，应当理解，本文描述的所有优选特征适用于本文所述的本发明的所有方面，反之亦然。

应当理解，对“一个或多个”的引用包括对“多个”的引用。

现在将参照附图描述本发明的实施例，其中:

图1示出了根据本发明的包括移入移出(SISO)机构的IGRT设备的环形台架的透视图的系统概述，并且示出了用于检修的处于打开的非治疗位置的SISO机构；

图2示出了SISO机构主要组成部分的透视图；

图3示出了由SISO机制支持的波束成形和波束生成组件的概况；

图4示出了SISO可移动支撑框架的组成部分的透视图；

图5示出了根据本发明的质量补偿机构的组成部分的透视图；

图6a、6b和6c示出了根据本发明的IGRT装置的可移动支撑框架的质量补偿机构的移动的侧视图。

具体实施方式

图1示出了图像引导放射治疗(IGRT)设备的动态环形台架1的系统概述。应当理解，本发明用于任何合适的放射治疗设备，并且对可移动支撑框架与IGRT设备一起使用的描述仅是示例性的。动态环形台架1由三个弓形部分2a、2b、2c组成，它们在各自的接口3处连接在一起以形成环。在使用中，放射治疗设备包括安装在台架1上的线性加速器(LINAC)，并且MRI扫描仪(未示出)位于共用等中心的环形台架1的孔中。通过滑台(未示出)将待治疗的主体引入等中心的治疗空间。台架1的直径通常约为2-3米。使用本发明的IGRT装置或其他放射治疗装置还包括波束成形模块4，例如多叶准直仪(MLC)。对于要传送的治疗，辐射波束发射器模块和波束成形模块4通过台架1围绕目标传送。

波束发射器模块和波束成形模块4可在台架1内的治疗位置和从台架1移除的非治疗位置之间移动，如图1所示。为了检修IGRT设备，希望将金属的波束成形模块4与IGRT设备的MRI部件产生的非常强的磁场隔开。图1所示的非治疗/打开位置允许容易地接近暴露的波束成形模块4，以便检修，特别是MLC的检修。在非治疗/检修位置，波束成形模块4完全移出台架1，从而可以从所有侧面接近。设备的波束成形模块4和波束发射模块由“移入移出”(SISO)移动机构5移动。波束成形模块4的移动与辐射波束发射器部件的移动同时进行，因为这两个模块都由SISO 5支撑。这使得这两个部件之间的严格定位公差得以保持。

参考图2，示出了SISO机构5的主要部件，没有波束成形模块4和连接到其上的波束发射模块。在使用中，SISO移动机构5将波束成形和波束发射模块(图2中未示出)牢固地保持在适当的位置。SISO机构5包括驱动组件6；SISO可移动支撑框架7和SISO安全机构15。安全机构15被构造成使得如果SISO机构5的移动存在问题，则防止打开。

参考图3，由SISO可移动支撑框架7支撑的部件被单独示出，包括波束成形MLC驱动盒8和波束成形准直器头9。由SISO框架7支撑的波束生成部件是波束产生波导屏蔽10，其通过柔性耦合器11连接到波束产生磁控管循环器12、波束生成磁控管循环器和初级准直器，图3中未示出，但是其总***置由箭头13指示。

参考图1和3，在使用中，为了方便和有效地检修波束成形部件8、9，SISO机构5将所有波束生成和成形部件8、9、10、12、13从台架1上移开，使得它们易于接近。当检修完成时，所有波束生成和成形部件8、9、10、12、13返回到台架1内的治疗位置。在本发明的一个优选实施例中，SISO机构5被铰接以旋转进出机架1。

设想本发明的SISO机构5安装在任何台架1上，并且当SISO可移动支撑框架7移动到关闭/治疗位置时，治疗波束的指向精度得以恢复。因此，设想SISO接口与X光波束光轴具有精确的位置关系，并且在台架1上与台架等中心具有精确的位置关系。

在本发明的优选实施例中，SISO机构5使用台架外部的起重机或台架上的绞盘在检修/打开位置和治疗/关闭位置之间移动。例如，在一个优选实施例中，绞盘位于MLC下方。绞盘在打开和关闭位置之间降低和提升SISO可移动支撑框架7。

参考图4，更详细地示出了SISO框架7的组件。如参照图3所述，SISO框架7支撑生成和成形X光束的模块。在使用中，SISO框架7在治疗和检修位置之间移入和移出台架，当SISO机构5打开时，作用在SISO框架7上的力最高。除了支撑波束产生模块和波束成形模块4的重量，SISO框架7还保持模块相对于彼此精确定位。SISO框架7还保持和引导形成SISO驱动组件6的运动机构的电缆和管道。驱动组件6包括绞盘和垫片，它们在SISO机构5和它在台架1上的支撑架之间提供精确的接口。SISO机构5还包括安全机构15和引导机构，该引导机构允许SISO机构轻轻地和精确地落在它与IGRT装置的台架的接口上。

参考图4，更详细地示出了SISO框架7的主要部件，包括两个相对的拉入框架接口20；SISO接口板21；两个支撑腿22；四个锁定螺栓23；至少两个铰链24；左质量补偿机构(MCM)25a和右质量补偿机构(MCM)25b。SISO框架7还包括用于连接绞盘的接口26，其允许SISO机构5在打开和关闭位置之间移动。在使用中，初级准直器、波导器和波束成形头安装在SISO接口板21上。SISO接口板21的加工精度将确保支撑在其上的三个部件之间的定位精度(图4中未示出)。在SISO接口板21上，初级准直器接口将是将SISO组件5定位到台架1上的参考。

SISO接口板21通过位于SISO框架7的三个V形槽中的三个销定位在SISO框架7上。SISO接口板21包含用于将SISO框架7定位在台架1上的精确接口。

参考图5和图6a、6b和6c，为了在SISO机构5的寿命期间减少SISO机构5和台架1之间的接口部件上可能的磨损，SISO可移动支撑框架7还包括两个相对的质量补偿机构(MCM)25a、25b。左侧和右侧的MCM 25a、25b各自位于SISO框架7的相应相对侧。

每个MCM 25a的组成部分如图5所示。每个MCM 25a包括弯曲梁30。弯曲梁30用作弹性/弹簧元件，并由预紧螺栓31和弯曲梁30一端的预紧衬套32预加载。每个MCM 25a、25b的预加载弯曲梁30具有相对低的刚度。

在使用中，每一组相对的MCM 25a、25b中的的弯曲梁30用于在进出台架1的移动期间悬挂SISO机构5并支撑在其上的部件的全部重量。由预紧螺栓31预紧的每个预加载弯曲梁30可根据SISO机构5的任何重量变化进行调节；例如，如果辐射屏蔽被添加到由SISO可移动支撑框架7支撑的波束相关模块。每个MCM 25a、25b支撑着支撑在SISO框架7上的部件的重量，使得SISO框架7和台架之间的接口部件不支撑重量，而仅用于当SISO框架7在检修和治疗位置之间移动时正确定位该框架。

参考图6a、6b和6c，每个MCM 25a、25b的弹性元件根据预紧螺栓31的预加载是可调节的，使得每个MCM 25a、25b补偿SISO框架7和支撑在其上的部件的精确重量。在本发明的另一个实施例中，提供了一种调节工具，用于调节预紧螺栓的张力。弹性元件的较大张力/预加载将增加SISO框架7相对于接口，定位销的高度。弹性元件的较小张力/预加载将降低SISO框架7相对于接口，定位销的高度。

参照图5，邻近预紧螺栓31的端块33还包括穿过弯曲梁30的第一固定销34。在弯曲梁30的相对端，具有凸轮轴36的凸轮随动件35位于控制杆37的一端。控制杆37通过轴承、轴和锁定板38连接到弯曲梁30。控制杆还包括冲程终止(EOS)销39和穿过弯曲梁30的第二固定销40。当SISO框架7移动到打开/检修位置时，EOS销39将被压到它在SISO框架7中的座上。

参考图5、图6a、图6b和图6c，在使用中，每个MCM 25a、25b的凸轮随动件35充当滚轮，使得就在定位销***之前，凸轮随动件35将被拉到支撑斜面35a(图6c)上，从而提升SISO框架7以将定位销(未示出)与相应的台架洞(未示出)对准。支撑坡道35a位于台架1上。在所示的实施例中，其中SISO框架7包括左侧和右侧的MCM 25a、25b，有两个支撑斜面35a与每个MCM 25a、25b的相应凸轮随动件35对准。已经发现，只要SISO框架7及其部件的负载不被凸轮随动件/滚轮35支撑，EOS销39就限制控制杆37的最大向下运动，以确保滚轮35总是处于用于定位MCM销和台架洞(未示出)的正确位置。

当SISO框架7在台架内移动到关闭/治疗位置时，凸轮随动件/滚轮35相对于SISO框架7作出大约1mm的冲程。这将MCM控制杆37从EOS销39上抬起，这样使得所有的力都作用在凸轮随动件35上。在本发明的优选实施例中，在SISO机构5关闭到台架内的关闭/治疗位置期间，MCM 25a、25b将SISO框架7提升大约1mm。MCM 25a、25b最小化销上的侧向力，同时允许在z方向上容易移动；即允许销***相应的台架洞中，并允许SISO可移动支撑框架7在打开和关闭位置之间移动。

参考图6a、6b和6c，已经计算出，通过使用本发明的质量补偿机构25a、25b，当针对平坦表面上的平面进行计算时，对准销的磨损显著降低。可以预见，销入洞接口的改善将更加显著。发现使用上述MCM的销的磨损高度约为不使用MCM的2.6％。

在不脱离所附权利要求限定的本发明权利要求的真实范围的情况下，本领域技术人员将毫无疑问地想到另外的实施方案和本文公开的实施方案的简单的设计变型。