[实用新型]一种用于放疗设备的气囊仿生摇篮床

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于放疗设备的气囊仿生摇篮床，该气囊仿生摇篮床可根据呼吸运动的幅度和时相，计算出靶区在X、Y、Z轴上的三维运动，并通过同步多轴控制器的牵引三维方向的直线电机和气囊充气泵的共同运动，实现控制患者机体做与呼吸运动相反方向的摇篮样运动，抵消呼吸运动造成的肿瘤靶区和器官移位，把一个随呼吸运动而不断周期性运动的动态靶区变成一个能够固定在等中心的静态靶区。

背景技术

胸腹部肿瘤精确放疗面临的主要问题是呼吸运动造成的肿瘤和器官移位造成脱靶，即射线照过去的时候，有部分靶区因呼吸运动而跑出照射野内，而不该照射的地方进入照射野内受到了照射。也就是说胸部和上腹部靶区是一个动态的靶区，现在世界上尚无法按需要动态控制呼吸运动，把一个随呼吸运动的靶区变成一个静态靶区。最先进的呼吸门控技术也只能是根据监控呼吸频率和时相，把加速器射野定位于空间肿瘤运动轨迹上的一个点，等待呼吸运动一个周期内肿瘤来到该固定空间时立即出束照射，等肿瘤过去后关机，相当于动态打靶时给一个提前量，使射出的子弹撞到靶区目标，根本无法连续出束照射，把机关枪连续攻击变成了步枪单次打击。这种靠每个周期捕捉一两个点照射的方式浪费了90%的以上射线资源因此及其低效，而且每个周期时相肿瘤经过这个地方的时间和过程很不确定因此精度上也有问题，相当于动态的靶区目标常常容易偏靶，而静态的靶区才容易对准。但世界上目前还没有把一个随呼吸而运动的动态靶区变成一个静态靶区的设备和方法。

实用新型内容

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：用气囊仿生摇篮床代替现在的真空垫或定位板，该气囊仿生摇篮床是在定位板或真空垫的底部床面方向上设置一个或一组气囊，该气囊接受呼吸门控的信号，根据呼吸的频率和时相通过气囊压力和体积的变化反方向调节气囊仿生摇篮床的位置：比如吸气时当肿块受呼吸运动作用上升时，气囊就抽气，气囊内压力下降，整个气囊仿生摇篮床和包括在其中的机体下降，抵消了吸气造成的肿块上升运动。同时设置一个同步多轴控制器，该同步多轴控制器通过软件控制组合电机及其控制开关和气泵引导气囊仿生摇篮床作与靶区相反的周期性运动，抵消呼吸运动造成的靶区移位在水平方向和垂直方向的所有移位，结果使靶区相对固定于空间一个位置不再活动。具体而言，本实用新型提供了以下技术方案：

1、一种用于放疗设备的气囊仿生摇篮床，该气囊仿生摇篮床是在床板的底部床面方向上设置一个或多个气囊，优选不透气、耐高压、弹性小的材料（例如橡胶、聚氨酯材料、聚酰胺材料（尼龙）、聚酯材料等）制做的气囊、和气囊对应的控制开关及双向气泵，该气泵根据呼吸的频率和时相通过对气囊充气或抽气使气囊仿生摇篮床升、降运动。该气囊例如可胶水固定粘接、或粘丝动态粘接在床板背面。

2.根据以上第1项所述的气囊仿生摇篮床，其另外设置一个同步多轴控制器，该同步多轴控制器根据呼吸门控的信号控制组合电机和气囊的运动引导气囊仿生摇篮床同步作与呼吸导致的靶区运动方向相反的摇篮样运动。

3、根据以上第1或2项所述的气囊仿生摇篮床，该气囊仿生摇篮床的床板是纤维板或真空垫，并在床板上设置连接杆和连接关节。

4.根据以上第2项所述的气囊仿生摇篮床，其特征在于，组合电机包括分别实现气囊仿生摇篮床在X、Y、Z轴方向上的运动的三个电机，该三个电机最后的输出端与床板上设置的连接关节连接。

5、根据以上第1-4项的任一项所述的气囊仿生摇篮床，其特征在于：气囊仿生摇篮床的每个气囊有一个通气管道和控制开关，每个控制开关末端接连接双向气泵，气泵都可以根据呼吸幅度和时相对相应的气囊进行定量充气加压或抽气减压。

6、根据以上第2和4项所述的气囊仿生摇篮床，其特征在于：该同步多轴控制器有输入端、输出端和相应的软件组成，输入端能够接受呼吸门控和四维CT传来的信息，并经过软件分析计算，算出当前呼吸周期中靶区在三维空间的X、Y、Z轴上的运动的数学模型，然后再算出各个轴上相反方向运动的数学模型，输出并控制相互垂直的X、Y、Z三个轴上的电机及其气泵和开关的运动，实现气囊仿生摇篮床做与靶区运动相同幅度和时相、相反方向的同步周期性运动。

7、根据以上第2项所述的气囊仿生摇篮床，其特征在于：先用同步多轴控制器控制气泵和气囊的开关进行重量/速度试验，得出不同重量下每升高一定高度时充气的速度和量的数学模型，然后在应用中再根据患者体重选择合适的数学模型控制气泵和气囊的开关，实现气囊的升降与Z轴电机同步的升降运动。