[发明专利]多叶准直器中或与其有关的改进

说明书

技术领域

本发明涉及多叶准直器。

背景技术

放射治疗设备包括产生离子化辐射束，通常是X射线或电子束或其它亚原子微粒。该辐射束对准病人的癌变区，并对肿瘤细胞产生不利影响，从而减轻病人的症状。通常，它优选的是如此给辐射束定界，以便在病人的肿瘤细胞中剂量最大，而在健康细胞中剂量最小，因为这改善了治疗的效率，并减少病人所经受的副作用。已经研究出了各种各样这样做的方法。

在界定辐射剂量时一个主要部件是所谓的“多叶准直器”（MLC）。这是由大量细长的薄叶片组成的准直器，所述大量细长的薄叶片并排安装成一阵列。每个叶片都可在纵向上移动，以便能将它的尖头伸入辐射场或从辐射场中退出。因此，叶片尖头的阵列能如此定位，以便限定可变边缘对准准直器。所有叶片都能退出以便打开辐射场，或者所有叶片都能伸展以便封闭辐射场。可供选择地，在操作范围内，能使某些叶片退出和使某些叶片伸展，以便限定任何所需的形状。多叶准直器通常包括两组这样的阵列，每组阵列都从准直器的相对侧伸入辐射场。

在MLC叶片组上的叶片必须用某种方式驱动。通常，这是通过一系列导螺杆进行，所述导螺杆连接到齿轮传动的电动机上。叶片装配有小卡式螺母（captive nut），导螺杆装配在该卡式螺母中，而电动机直接固定在叶片后面的安装板上。因此导螺杆通过电机的旋转产生叶片的线性运动。叶片驱动电机不可避免地比单个叶片厚度宽，因此为了能驱动每个叶片，电机必须以特定的形式安装，如图1所示。该图1示出外壳10，所述外壳10用于一列相邻的MLC叶片12。在阵列后面，电动机座14通过螺栓16在合适位置处固定到外壳10上，以便它位于叶片12后面。供每个叶片12用的电机18固定到电机座14上。

每个电机18一般是管状，因此从其一端（如图1中所示）看显示其是圆形。各电机都比单个叶片宽，并因此用交错的形式排列。在这个实施例中，各电机18排列成4个偏置的排，以使一个电机的中心与每个叶片对准。由于这样的结果，因此导螺杆螺母必须固定到叶片上各样位置的其中一个位置中，这意味着（在这种情况下）必须制造4种不同的叶片形状。

在一可供选择的系统中，该系统被称之为“射束调制器”并在图2中示出，叶片由齿条齿轮系统驱动。齿条20被机加工到叶片22的顶部或底部中，并由电机24驱动，所述电机24固定到叶片组的侧面上。电机小齿轮26安装到一合适长度的延伸轴28上，以便能运送传动装置跨过待驱动的合适叶片。

在我们的较早专利申请GB-A-2423909中，我们说明了一种类似于射束调制器驱动系统的定型设计。申请说明一种设计，此处将小型齿轮齿条系统加到可拆卸的组件中。线性运动通过齿条中有槽的部件（feature）传送到叶片，并接合在装配有“尾部”的叶片中。

驱动系统的选择受叶片组中叶片的数量和厚度影响。例如，MLC叶片组每边有40个叶片，且平均叶片厚度为3.6 mm。叶片的这种厚度和数量可供常规把电机直接放在叶片的后面并通过导螺杆驱动它们的解决方案用，所述导螺杆穿过叶片的中心。

在该设计中导螺杆的直径限于2.5 mm，因为这是在不干扰相邻叶片情况下能进入叶片的最大直径。按常规，它也是标准的ISO螺纹尺寸。导螺杆必须驱动重约800 g的叶片，而在某些头部/门架角(head/grantry angle)处叶片的全部重量单独通过螺纹悬挂。由于螺纹的接合面积小，因此导螺杆经受高摩擦荷载，并需要定期润滑以保持满意的使用期限。导螺杆的性能也被抖动运动不利地影响，该抖动运动能在叶片螺母接近电机时产生，其中导螺杆的长自由端能随着其旋转而振动。此外，当把叶片推到导螺杆的远端时，导螺杆经受一弯曲载荷。由于导螺杆的这种运动，还有某种程度的噪音。

射束调制器设计应用更薄的叶片，以便增加叶片组的分辨率。该叶片厚度仅为1.75 mm，影响驱动系统的选择。如在MLC上所用的导螺杆系统不是适用的解决方案，因为它要求1.5 mm直径的导螺杆；随着叶片行程更长，导螺杆将遭受增加的抖动和弯曲。具有高长度直径比的导螺杆制造也极为困难且成本高，且如果它们不被足够地支承则易于断裂。此外，由于它们的尺寸，所需的电机数量（每边40个电机）不能装配在叶片的后面。

因此，用于射束调制器的驱动系统包括齿条齿轮系统，而电机设在叶片组的其中一侧顶部和底部上。电机固定到叶片组的侧面，而小齿轮在要求10个不同长度的延伸轴上由电机驱动，此外，加入交错式的轴承体，延伸轴在所述轴承体中运转。需要8个这样的轴承体供叶片组用。