放射治疗系统
专利汇可以提供放射治疗系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种 放射 治疗 医用器械，尤其涉及一种 放射治疗 系统，包括五 自由度 O型臂放射治疗系统和六自由度并联放射治疗床，其中，五自由度O型臂放射治疗系统包括O型臂运动机构、直线 加速 器装置、 辐射 剂量检测装置及双X光机影像 定位 机构，O型臂运动机构包括O型臂、加速器位移装置、旋转位移装置、翻转位移装置、 水 平 横向位移 装置、以及水平纵向位移装置；双X光机影像定位机构包括 X射线 发射器和X射线接收器；六自由度并联放射治疗床包括底座组件、 连杆 组件、以及床板组件；本发明的放射治疗系统实现五自由度控制放射治疗过程、控制 精度 较高且稳定程度较高、放射治疗床空间 位姿 较为灵活且定位精度高。，下面是放射治疗系统专利的具体信息内容。
1.一种放射治疗系统，其特征在于：包括五自由度O型臂放射治疗系统和六自由度并联放射治疗床，其中，
所述五自由度O型臂放射治疗系统，包括O型臂运动机构、直线加速器装置、辐射剂量检测装置及双X光机影像定位机构，所述O型臂运动机构包括O型臂、加速器位移装置、旋转位移装置、翻转位移装置、水平横向位移装置、以及水平纵向位移装置；所述水平纵向位移装置，包括设置在O型臂两侧的第一滑轨、第一滑座、以及驱动第一滑座在第一滑轨上相对滑动的第一动力单元，所述第一滑轨和第一滑座为两组；所述水平横向位移装置，包括设置在第一滑座上的第二滑轨、第二滑座、以及驱动第二滑座在第二滑轨上相对滑动的第二动力单元，所述第二滑轨和第二滑座为两组，所述第二滑座与第一滑座的滑动方向相互垂直；所述翻转位移装置，包括设置在第二滑座上并用于翻转所述旋转位移装置的第三动力单元，所述旋转位移装置的翻转平面与所述第二滑座的滑动方向相互垂直；所述旋转位移装置，包括设置在第三动力单元输出端的翻转座、以及第四动力单元，所述O型臂设置在两组所述翻转座之间，所述第四动力单元用于驱动所述O型臂在所述翻转座上的相对位移；
所述直线加速器装置通过所述加速器位移装置安装在所述O型臂上，所述加速器位移装置用于驱动所述直线加速器装置朝向所述O型臂中心位置的相对位移，所述辐射剂量检测装置设置在O型臂上相对所述直线加速器装置的另一侧；所述双X光机影像定位机构包括设置在O型臂上的X射线发射器、以及设置在O型臂上相对X射线发射器另一侧的X射线接收器，所述X射线发射器和X射线接收器为两组。
所述六自由度并联放射治疗床，包括底座组件、连杆组件、以及床板组件，其中，底座组件，包括底座、并排设置在底座上的多条滑轨、以及固定在底座上的动力单元；连杆组件，包括滑座以及连杆，所述滑座在所述动力单元的驱动下在所述滑轨上相对滑动，所述连杆的底端与所述滑座转动相连；床板组件，包括主床板，所述连杆的顶端与所述主床板转动相连。
2.根据权利要求1所述的放射治疗系统，其特征在于：所述O型臂的侧面设置有多个环形的滑槽，所述翻转座的前后两端的两侧均固定有限位板，所述限位板的内侧设置有卡装在滑槽内并相对滑动的滑块。
3.根据权利要求1所述的放射治疗系统，其特征在于：所述第一动力单元包括第一伺服电机、第一丝杆以及第一丝杆套，所述第一丝杆设置在所述第一伺服电机的输出端、并与所述第一滑轨相互平行，所述第一丝杆套固定在第一滑座的底部，所述第一丝杆套在第一丝杆上相对转动；所述第二动力单元包括第二伺服电机、第二丝杆以及第二丝杆套，所述第二丝杆设置在所述第二伺服电机的输出端、并与所述第二滑轨相互平行，所述第二丝杆套固定在第二滑座的底部，所述第二丝杆套在第二丝杆上相对转动。
4.根据权利要求1所述的放射治疗系统，其特征在于：所述第三动力单元包括固定在第二滑座上的第三伺服电机，所述翻转座固定在所述第三伺服电机的输出端。
5.根据权利要求1所述的放射治疗系统，其特征在于：所述第四动力单元包括固定在翻转座上的第四伺服电机、以及设置在第四伺服电机输出端的主动齿轮，所述O型臂的外侧面设置有同步带，所述第四伺服电机通过主动齿轮与同步带的相互配合、驱动所述O型臂在翻转座上的相对位移。
6.根据权利要求1所述的放射治疗系统，其特征在于：所述加速器位移装置包括固定在O型臂上的座板、固定在座板上的第五伺服电机、垂直固定在座板底部的多个第三丝杆、以及固定在直线加速器装置上的多个第三丝杆套，所述第三丝杆套在第三丝杆上相对转动。
7.根据权利要求1所述的放射治疗系统，其特征在于：所述滑轨为六条，其中三条滑轨平行设置在所述底座的前侧顶面，另外三条滑轨平行设置在所述底座的后侧顶面，所述连杆组件为六组，并且六组所述连杆组件的滑座在相应的滑轨上相对滑动；所述底座组件还包括设置在底座前侧与后侧顶面的轴承支座以及与滑轨平行设置的丝杆，所述底座的顶面中部并位于所述滑轨端部之间设置所述动力单元，所述丝杆的一端通过轴承设置在所述轴承支座上，所述丝杆的另一端与所述动力单元传动相连；所述滑座的底部设置有丝母套，所述丝母套与所述丝杆相对转动。
8.根据权利要求1所述的放射治疗系统，其特征在于：所述连杆的底部通过第一十字轴与所述滑座转动相连，所述连杆的底部通过第二十字轴与所述主床板底部的虎克铰转动相连。
9.根据权利要求1所述的放射治疗系统，其特征在于：所述连杆包括上连杆和下连杆，所述下连杆的顶端与上连杆底端之间设置有推力轴承，并且所述下连杆的底端还设置有用于限制上连杆与下连杆相对位置的端盖，所述下连杆顶端外侧还设置有与上连杆底部相配合的铜套。
10.根据权利要求1所述的放射治疗系统，其特征在于：所述床板组件还包括中间床板和附加床板，所述中间床板与所述主床板固定相连，所述附加床板通过悬挂固定件固定在所述中间床板的端部，所述主床板为金属主床板，所述中间床板为碳纤维中间床板。
放射治疗系统
技术领域
背景技术
组织报告有45％的肿瘤可以治愈，其中放射治疗可以治愈的肿瘤达到18％。为此使用了利
用高能电磁辐射(X辐射、伽马辐射)或粒子辐射(电子、质子、碳离子)的设备。在放射治
疗的过程中，要求对患者精确定位以保证使待照射的身体区域特别是待照射的肿瘤受到足
够高的辐射剂量，但同时尽可能少地损害患者的健康组织，这一般地通过X射线成像方法
使用在千伏(kV)能量范围内的辐射来进行，特别地通过计算机断层成像进行，随后放射治
疗中使用的辐射则典型地位于兆伏(MV)的能量范围。
备控制器的控制下照射治疗放射线，该治疗放射线能够利用移动和旋转从任一方向照射到
等中心；翻转驱动单元在基底支撑上支撑O环，使O环能绕着旋转轴进行旋转，放射治疗设
备还包括移动驱动单元，该移动驱动单元在放射治疗设备控制器的控制下围绕旋转轴旋转
移动构台；然而这种放射治疗系统，其放射治疗过程的可控自由度较多，但是O环的质量
通常较大，用于支撑O环的翻转驱动单元难以准确控制O环的旋转，再加上移动构台的旋
转将导致O环左右侧的质量分布不均，控制精度难以得到有效的保证。中国专利申请号为
CN201310115139.6的发明专利，公开了一种机器人无创放射治疗系统，六自由度G形臂实
时影像系统由G形臂、G臂滑轨、G臂转轴、G臂俯仰轴和G臂滑座依次连接，X射线源和X
射线动态平板探测器为一组，两组对应安装在G形臂上，G臂滑座安装在轨道中，轨道安装
在治疗室天花板上的天轨或地面上，G形臂可做升降运动，G臂滑轨可引导两组X射线源和
X射线动态平板探测器做大于90度的运动，G形臂可绕G臂转轴±90°转动，可绕G臂俯
仰轴前后摆动±15°；然而这种放射治疗系统中，G形臂实时影像系统质量通常较大却安装
在天花板上，不仅对天花板的支撑能力提出较高要求、且安装拆卸较为不便，同时，上部支
撑的方式使得G形臂在旋转过程中容易出现较大程度上的晃动，影响放射治疗的精度。
能，中国专利公告号为CN202876109U的发明专利，即公开了一种这样的放射治疗系统的治
疗床，包括纵向滑动床板、纵向滑动导轨、纵向滑动滑块、横向滑动床板、检测探头、升降床
板、基座，纵向滑动床板位于纵向滑动滑块的上方，纵向滑动导轨与纵向滑动滑块滑动连
接，横向滑动床板位于纵向滑动导轨的下方，检测探头固定在横向滑动床板的一端，升降床
板位于横向滑动床板的下方，基座位于升降床板的下方；然而现有的放射治疗床在使用过
程中存在多种问题：1)临床常规放疗装置如X线机、钻—60治疗机、电子感应加速器、电子
直线加速器、回旋加速器等，其射野范围有限，最大射野范围通常为40cm，实际有些病人需
要放疗的病变区域呈长条形，长度可达60cm(如脊髓癌)，对于超出设备最大射野范围的病
变区域虽然能用射野分段的方法逐段治疗，但不可避免地会有射野区域重叠或有些病变区
域未能受到照射的现象，影响疗效，而且效率很低，现有的放射治疗床难以实现大范围位移
的调节，以满足射野范围的要求；2)肿瘤所在的位置随机分布，极有可能被其他的器官所
遮挡，需要通过调整治疗床的位姿以配合治疗头治疗来达到最佳的治疗效果，避免健康组
织受到破坏，而现有的放射治疗床难以实现大范围角度、位姿的调节。
发明内容
疗系统。
置、旋转位移装置、翻转位移装置、水平横向位移装置、以及水平纵向位移装置；所述水平纵
向位移装置，包括设置在O型臂两侧的第一滑轨、第一滑座、以及驱动第一滑座在第一滑轨
上相对滑动的第一动力单元，所述第一滑轨和第一滑座为两组；所述水平横向位移装置，包
括设置在第一滑座上的第二滑轨、第二滑座、以及驱动第二滑座在第二滑轨上相对滑动的
第二动力单元，所述第二滑轨和第二滑座为两组，所述第二滑座与第一滑座的滑动方向相
互垂直；所述翻转位移装置，包括设置在第二滑座上并用于翻转所述旋转位移装置的第三
动力单元，所述旋转位移装置的翻转平面与所述第二滑座的滑动方向相互垂直；所述旋转
位移装置，包括设置在第三动力单元输出端的翻转座、以及第四动力单元，所述O型臂设置
在两组所述翻转座之间，所述第四动力单元用于驱动所述O型臂在所述翻转座上的相对位
移；所述直线加速器装置通过所述加速器位移装置安装在所述O型臂上，所述加速器位移
装置用于驱动所述直线加速器装置朝向所述O型臂中心位置的相对位移，所述辐射剂量检
测装置设置在O型臂上相对所述直线加速器装置的另一侧；所述双X光机影像定位机构包
括设置在O型臂上的X射线发射器、以及设置在O型臂上相对X射线发射器另一侧的X射
线接收器，所述X射线发射器和X射线接收器为两组。
件，包括滑座以及连杆，所述滑座在所述动力单元的驱动下在所述滑轨上相对滑动，所述连
杆的底端与所述滑座转动相连；床板组件，包括主床板，所述连杆的顶端与所述主床板转动
相连。
套固定在第一滑座的底部，所述第一丝杆套在第一丝杆上相对转动。
套固定在第二滑座的底部，所述第二丝杆套在第二丝杆上相对转动。
通过主动齿轮与同步带的相互配合、驱动所述O型臂在翻转座上的相对位移。
第三丝杆套，所述第三丝杆套在第三丝杆上相对转动。
的滑座在相应的滑轨上相对滑动。
述丝杆的一端通过轴承设置在所述轴承支座上，所述丝杆的另一端与所述动力单元传动相
连；所述滑座的底部设置有丝母套，所述丝母套与所述丝杆相对转动。
盖，所述下连杆顶端外侧还设置有与上连杆底部相配合的铜套。
位移，第三动力单元驱动O型臂实现翻转运动，第四动力单元驱动O型臂实现沿中心位置
的转动，加速器位移装置驱动直线加速器装置沿朝向O型臂中心位置的相对移动，这样，通
过五自由度的调节，可以实现全方位多角度的放射治疗过程，控制精度较高且稳定程度较
高；双X光机影像定位机构，通过X射线成像方法使用在千伏(kV)能量范围内的辐射来进
行，直线加速器装置和辐射剂量检测装置在放射治疗中使用的辐射位于兆伏(MV)的能量
范围。与此同时，六自由度并联放射治疗床克服现有放射治疗床空间位姿不灵活、定位精度
低、承载能力差的缺陷，本发明的放射治疗系统，位姿灵活、定位精度高、承载能力强，能够
满足精确放射治疗的要求。
附图说明
具体实施方式
定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以
上，除非另有明确具体的限定。
部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情
况理解上述术语在本发明中的具体含义。
们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一
特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征
在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表
示第一特征水平高度小于第二特征。
速器装置101、辐射剂量检测装置102及双X光机影像定位机构，O型臂运动机构包括O型
臂201、加速器位移装置、旋转位移装置、翻转位移装置、水平横向位移装置、以及水平纵向
位移装置。
212为两组；第一动力单元的实现方式多种，例如，1)采用液压油缸推动的方式，第一动力
单元为液压油缸，第一滑座设置在液压油缸的输出端，通过液压油缸推动第一滑座的相对
滑动；2)采用齿牙咬合的方式，第一动力单元为电机，电机的输出端设置有齿轮，第一滑座
上设置有与齿轮相配合的齿牙，通过齿轮的转动带动第一滑座的相对滑动；3)采用丝杆的
方式，第一动力单元包括第一伺服电机、第一丝杆214以及第一丝杆套(未示出)，第一丝杆
214设置在第一伺服电机的输出端、并与第一滑轨211相互平行，第一丝杆套固定在第一滑
座212的底部，第一丝杆套在第一丝杆214上相对转动。以上仅为第一动力单元的优选实
施方式，并不用于限制本发明，应当指出的是，凡是能够实现驱动第一滑座在第一滑轨上相
对滑动的第一动力单元，均应落入本发明的保护范围。另外，由于O型臂其中一侧的水平纵
向位移装置，设置第一动力单元即可实现上述功能，因而第一动力单元设置为一组或两组。
滑座222为两组，第二滑座222与第二滑座212的滑动方向相互垂直；第二动力单元的实现
方式多种，例如，1)采用液压油缸推动的方式，第二动力单元为液压油缸，第二滑座设置在
液压油缸的输出端，通过液压油缸推动第二滑座的相对滑动；2)采用齿牙咬合的方式，第
二动力单元为电机，电机的输出端设置有齿轮，第二滑座上设置有与齿轮相配合的齿牙，通
过齿轮的转动带动第二滑座的相对滑动；3)采用丝杆的方式，第二动力单元包括第二伺服
电机、第二丝杆224以及第二丝杆套(未示出)，第二丝杆224设置在第二伺服电机的输出
端、并与第二滑轨221相互平行，第二丝杆套固定在第二滑座222的底部，第二丝杆套在第
二丝杆224上相对转动。以上仅为第二动力单元的优选实施方式，并不用于限制本发明，应
当指出的是，凡是能够实现驱动第一滑座在第一滑轨上相对滑动的第一动力单元，均应落
入本发明的保护范围。另外，由于O型臂其中一侧的水平横向位移装置，设置第二动力单元
即可实现上述功能，因而第二动力单元设置为一组或两组。
的实现方式多种，例如，在旋转位移装置上连接从动齿轮，并在第三动力单元的输出端设置
主动齿轮，通过齿轮啮合的方式进行控制；较为简单的，通过电机转动的方式进行控制，即，
第三动力单元包括固定在第二滑座上的第三伺服电机，翻转座固定在第三伺服电机的输出
端。以上仅为翻转位移装置的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出的是，凡是能
够实现驱动翻转旋转位移装置的翻转位移装置，均应落入本发明的保护范围。另外，由于O
型臂其中一侧的翻转位移装置，设置第三动力单元即可实现上述功能，因而第三动力单元
设置为一组或两组。
在翻转座241上的相对位移；旋转位移装置对于O型臂的旋转驱动，实现方式具有多种，较
为简单稳定的，第四动力单元包括固定在翻转座241上的第四伺服电机、以及设置在第四
伺服电机输出端的主动齿轮243，O型臂201的外侧面设置有同步带244，第四伺服电机通过
主动齿轮243与同步带244的相互配合、驱动O型臂201在翻转座241上的相对位移。以
上仅为旋转位移装置的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出的是，凡是能够实现
驱动O型臂旋转的旋转位移装置，均应落入本发明的保护范围。为了有效稳定O型臂201
在翻转座241上的滑动、以便准确控制，本发明的五自由度O型臂放射治疗系统，O型臂201
的侧面设置有多个环形的滑槽245，翻转座241的前后两端的两侧均固定有限位板246，限
位板246的内侧设置有卡装在滑槽内并相对滑动的滑块。另外，由于O型臂其中一侧的旋
转位移装置，设置第四动力单元即可实现上述功能，因而第四动力单元设置为一组或两组。
设置在O型臂201上相对直线加速器装置101的另一侧；双X光机影像定位机构包括设置
在O型臂201上的X射线发射器103、以及设置在O型臂201上相对X射线发射器103另一
侧的X射线接收器104，X射线发射器103和X射线接收器104为两组。加速器位移装置的
实现方式具有多种，较为简单稳定的，加速器位移装置包括固定在O型臂上的座板251、固
定在座板上的第五伺服电机252、垂直固定在座板底部的多个第三丝杆253、以及固定在直
线加速器装置上的多个第三丝杆套254，第三丝杆套254在第三丝杆253上相对转动。以上
仅为加速器位移装置的优选实施方式，并不用于限制本发明，应当指出的是，凡是能够实现
驱动直线加速器装置相对位移的加速器位移装置，均应落入本发明的保护范围。
多条滑轨302、以及固定在底座上的动力单元303；连杆组件4包括滑座401以及连杆402，
滑座401在动力单元303的驱动下在滑轨302上相对滑动，连杆402的底端与滑座401转
动相连；床板组件5包括主床板501，连杆402的顶端与主床板501转动相连；为了实现六
自由度、多位姿灵活调整，滑轨302为六条，其中三条滑轨302平行设置在底座301的前侧
顶面，另外三条滑轨302平行设置在底座的后侧顶面，连杆组件4为六组，并且六组连杆组
件4的滑座401在相应的滑轨302上相对滑动。
将气缸与液压油缸的输出端与滑座相连；为了控制的稳定性和精确度，本发明的放射治疗
系统，底座组件3还包括设置在底座301前侧与后侧顶面的轴承支座304以及与滑轨302平
行设置的丝杆305，滑轨302和轴承支座304安装在底座301顶面的凸台上，底座301的顶
面中部并位于滑轨302端部之间设置动力单元303，丝杆305的一端通过轴承设置在轴承支
座上，丝杆305的另一端与动力单元303传动相连，动力单元较为简单的设置为伺服电机；
滑座401的底部设置有丝母套(未示出)，丝母套与丝杆305相对转动，通过计算机系统控
制不同的伺服电机正转或反转，控制丝杆的转动，进而移动连杆的升降运动。
主床板501底部的虎克铰407转动相连；同时，在第一十字轴403与连杆402底部之间、第
一十字轴403与滑座401之间、第二十字轴404与连杆402顶部之间、以及第二十字轴404
与主床板501底部虎克铰之间均设置有轴承408。
上连杆405与下连杆406相对位置的端盖410，下连杆405顶端外侧还设置有与上连杆405
底部相配合的铜套411；利用铜套实现上连杆的周向定位，利用推力轴承实现上连杆的轴
向定位，利用端盖实现上连杆、下连杆的紧固。
床板，中间床板为碳纤维中间床板；在治疗头进行放射治疗时，治疗头与其下面的接收器之
间不能有金属材料，金属材料会影响在接收器内的成像，为了节省碳纤维材料，将床板设计
为三段结构。主床板为金属材料，中间床板为碳纤维材料，前两段床板通过螺钉连接在一
起，当治疗头部时，只需要这两段床板即可。当需要治疗胸腹部时，将附加床板安装时，由于
不能采用金属材料，故通过类似卡扣结构连接两者，安装和拆卸均旋转一定的角度即可完
成。
度，进行放射治疗系统物理剂量参数的采集；2)放射治疗前的预处理：将多模图像和数学
模型进行多模图像的配准，再与坐标系结合建立模型和三维动态显示，然后结合放射治疗
系统物理剂量参数设计制定放疗方案，根据放疗方案和三维动态显示来动态模拟治疗全过
程；3)放射治疗中的处理：调整O型臂，再与模型和三维动态显示、实时剂量验证的结果相
结合得到治疗中靶区三维图像定位与配准，进行治疗过程中的干预与修正，并将修正情况
返回放疗方案设计制定步骤；治疗过程中的干预与修正与动态模拟治疗全过程共同控制进
行自动跟踪定位照射。
变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。
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