一种多叶准直器的制作方法

1.本技术涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种多叶准直器。


背景技术：

2.多叶准直器(multi-leaf collimator，简称mlc，俗称多叶光栅、多叶光阑等)是一种用于肿瘤放射治疗的射野成形设备。
3.多叶准直器可以由若干重金属例如钨合金制作的叶片排列组成，每个叶片都可以由对应的电机控制以实现单独运动，通过控制各叶片到达的位置可使多叶准直器产生多种规格的辐射野。
4.叶片的厚度是多叶准直器的重要参数之一。叶片的厚度可以决定辐射野边界的精细程度，例如，叶片越薄，分辨率越高。然而，叶片越薄也会导致相同数量的叶片形成的辐射野尺寸缩小，这会限制多叶准直器的使用范围，例如无法适形尺寸比较大的肿瘤。此外，叶片越薄也会导致同等范围内叶片间隙总和增大，进而导致漏射增加，这加大了对正常组织的射线伤害。当叶片比较薄时，虽然可以通过增加叶片的数量来提高多叶准直器的辐射野尺寸，但这会明显增加多叶准直器的系统复杂性，导致多叶准直器的故障率大幅上升且成本大幅增加，因此并不实用。


技术实现要素：

5.本技术的目的是提供一种多叶准直器，其辐射野的整体尺寸大且局部辐射野分辨率高且漏射小，可以准确、安全地执行适形作业。
6.为实现上述目的，本技术提供一种多叶准直器，包括若干叶片和用于驱动任一叶片运动的驱动机构；全部叶片沿辐射束的垂向并排分布；全部叶片沿辐射束轴方向的尺寸自全部叶片的并排分布方向的中部向两端递减，全部叶片在等中心平面处的投影宽度自并排分布方向的中部向两端递增。
7.在一些实施例中，全部叶片包括位于并排分布方向的中间的第一组叶片和位于第一组叶片的两侧的第二组叶片。
8.在一些实施例中，全部叶片还包括第三组叶片；第一组叶片和任一第二组叶片之间设有第三组叶片；第三组叶片沿辐射束轴方向的尺寸等于第一组叶片沿辐射束轴方向的尺寸，第一组叶片、第三组叶片和第二组叶片三者在等中心平面处的投影宽度依次递增。
9.在一些实施例中，第一组叶片、第三组叶片和第二组叶片三者在等中心平面处的投影宽度均为2.5mm的整数倍。
10.在一些实施例中，第一组叶片、第三组叶片和第二组叶片三者在等中心平面处的投影宽度依次为2.5mm、5mm、10mm；第一组叶片的叶片数量比第三组叶片和第二组叶片任意一者的叶片数量多。
11.在一些实施例中，全部叶片分设于两个叶片箱；两个叶片箱以辐射源产生的辐射束的中心线为轴对称分布。
12.在一些实施例中，全部叶片自等中心平面朝辐射源聚集，全部叶片沿辐射束轴方向的延长线的交点重合于聚焦点；聚焦点位于辐射源产生的辐射束的中心线上，而且聚焦点重合或者紧邻于辐射源。
13.在一些实施例中，聚焦点与辐射源二者紧邻且间距不大于30mm。
14.在一些实施例中，驱动机构包括多个直线驱动器，全部直线驱动器一一对应连接全部叶片。
15.在一些实施例中，任意直线驱动器包括丝杠组件；丝杠组件的丝杠连接叶片。
16.相对于上述背景技术，本技术所提供的多叶准直器包括若干叶片和驱动机构；前述驱动机构可用于驱动任意一个叶片沿辐射束轴方向运动；前述多个叶片沿辐射束的垂向并排分布，与此同时，全部叶片沿辐射束轴方向的尺寸自全部叶片的并排分布方向的中部向两端递减，全部叶片在等中心平面处的投影宽度自并排分布方向的中部向两端递增。
17.该多叶准直器对不同的叶片设计新的排列，越靠近并排分布方向的中部，叶片越薄但沿辐射束轴方向的尺寸越大，既可以保障局部辐射野的高分辨率，又可以有效遮挡射线，避免在相同范围内因叶片过薄而导致漏射增加，与此同时，越靠近并排分布方向的两端，叶片渐宽但沿辐射束轴方向的尺寸越小，虽然分辨率相对较低，但足以满足大尺寸的肿瘤的适形要求，而且由于能够形成比较大的辐射野，因此可以保障对不同尺寸的目标物例如肿瘤的适形效果。
18.综上，本技术所提供的多叶准直器兼顾高分辨率和大射野，在提高多叶准直器分辨率的同时降低其漏射率，具有低成本、大射野、高分辨率等特点。
附图说明
19.为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
20.图1为本技术实施例所提供的多叶准直器的结构示意图；
21.图2为本技术实施例所提供的多叶准直器的叶片与辐射束的位置示意图；
22.图3为图2在b处的局部放大图；
23.图4为图2在a-a处的剖视图；
24.图5为本技术实施例所提供的多叶准直器的叶片在肿瘤周围产生辐射野时的位置示意图。
25.其中，100-等中心平面、200-辐射源、300-聚焦点、1-第一组叶片、2-第二组叶片、3-第三组叶片、4-丝杠、5-叶片箱。
具体实施方式
26.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
27.为了使本技术领域的技术人员更好地理解本技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步的详细说明。
28.请参考图1至图5，图1为本技术实施例所提供的多叶准直器的结构示意图；图2为本技术实施例所提供的多叶准直器的叶片与辐射束的位置示意图；图3为图2在b处的局部放大图；图4为图2在a-a处的剖视图；图5为本技术实施例所提供的多叶准直器的叶片在肿瘤周围产生辐射野时的位置示意图。其中，图1均仅仅示出了多叶准直器的部分零部件。
29.请参考图1和图2，本技术提供一种多叶准直器，包括多个叶片和可驱动任意一个叶片沿辐射束轴方向运动的驱动机构；其中，全部叶片沿辐射束的垂向并排分布，全部叶片沿辐射束轴方向的尺寸自全部叶片的并排分布方向的中部向两端递减，全部叶片在等中心平面100处的投影宽度自并排分布方向的中部向两端递增。
30.在该多叶准直器中，辐射束轴方向可以理解为辐射束的中心对称轴线；并排分布方向垂直于辐射束轴方向。至于辐射束和等中心平面100在该实施例中的定义，可以参考图2，也可参照相关现有技术。此外，在该多叶准直器中，叶片的运动方向、并排分布方向和射线束方向三者往往两两相互垂直，由此可见，驱动机构带动任意一个叶片做直线运动。当然，驱动机构也可以带动叶片沿其他方向运动，只要能够令该多叶准直器围绕目标物体产生合适的辐射野即可。
31.在该实施例中，全部叶片在辐射束轴方向、辐射束的垂向和等中心平面100这三种不同的方向/位置上分别存在特殊设计。
32.全部叶片沿辐射束的垂向并排分布，并且在驱动机构的驱动下运动，这是多叶准直器在辐射束下产生辐射野的基本要素。
33.全部叶片在并排分布方向的尺寸设计与全部叶片在等中心平面100处的投影宽度设计相互关联。若将叶片沿辐射束轴方向的尺寸定义为叶片的长度，那么，沿全部叶片的并排分布方向来看，越靠近并排分布方向的中间，叶片的长度越大，反之，越靠近并排分布方向的两端，叶片的长度越小，这也就是说，全部叶片的长度自全部叶片的并排分布方向的中部向两端递减。全部叶片在等中心平面100处的投影宽度自并排分布方向的中部向两端递增，可见，越靠近并排分布方向的中间，叶片的在等中心平面100处的投影宽度越小，越靠近并排分布方向的两端，叶片的在等中心平面100处的投影宽度越大。由于靠近并排分布方向的中间的叶片在等中心平面100处的投影宽度比较小，虽然能够提高分辨率，但是也容易导致漏射增加，为此，增大靠近并排分布方向的中间的叶片的长度，可以有效降低漏射；反之，靠近并排分布方向的中间的叶片在等中心平面100处的投影宽度比较大，漏射比较小，则叶片的长度可以相对较小。
34.在该实施例中，驱动机构带动任意一个叶片做直线运动，通常，驱动机构带动全部叶片独立运动，换言之，驱动机构单独驱动各个叶片运动。当然，驱动机构也可以驱动多个叶片同步运动，以满足多叶准直器对其工作性能的特殊要求。
35.综上，本技术所提供的多叶准直器调整了沿多个叶片的并排分布方向调整了这些叶片的形状和尺寸，既能够保障辐射野的中部区域的高分辨率，减少漏射，又能够兼顾辐射野的射野尺寸，保障对不同尺寸的目标物例如肿瘤的适形效果。
36.此处需要说明的是，适形指的是针对待照射的观测物例如肿瘤产生与肿瘤形状相适应的辐射野，此辐射野所在区域既可以覆盖肿瘤所在区域，又不会对肿瘤所在区域以外
的其他区域覆盖太多面积，避免辐射野以外的正常人体组织受到射线伤害。
37.下面结合附图和实施方式，对本技术所提供的多叶准直器做更进一步的说明。
38.在一些实施例中，该多叶准直器的全部叶片包括第一组叶片1和第二组叶片2，第一组叶片1位于全部叶片的并排分布方向的中间，第二组叶片2位于全部叶片的并排分布方向的两端，显然第二组叶片2也处于第一组叶片1的两侧。结合前文可知，第一组叶片1沿辐射束轴方向的尺寸大于第二组叶片2沿辐射束轴方向的尺寸，而且第一组叶片1在等中心平面100处的投影宽度小于第二组叶片2在等中心平面100处的投影宽度。
39.在上述实施例中，该多叶准直器的全部叶片至少分为第一组叶片1和第二组叶片2这两组，由于第二组叶片2位于第一组叶片1的两侧，因此可理解为第一组叶片1的组数为1而第二组叶片2的组数为2，两组第二组叶片2分设于第一组叶片1的两侧。
40.在上述实施例中，第一组叶片1的叶片数量可以等于第二组叶片2的叶片数量，也可以大于或者小于第二组叶片2的叶片数量。
41.全部叶片不仅可以分为第一组叶片1和第二组叶片2，还可以分为更多组数，例如，全部叶片包括第一组叶片1、第二组叶片2和第三组叶片3。第三组叶片3设于任意相邻的第一组叶片1和任一第二组叶片2之间，换句话说，第三组叶片3设于第一组叶片1的两侧，第二组叶片2设于第三组叶片3的两侧，因此，沿全部叶片的并排分布方向来看，第二组叶片2、第三组叶片3、第一组叶片1、第三组叶片3和第二组叶片2此五者依次排开。
42.已知全部叶片沿辐射束轴方向的尺寸自全部叶片的并排分布方向的中部向两端递减，而且全部叶片在等中心平面100处的投影宽度自并排分布方向的中部向两端递增，当全部叶片分为第一组叶片1、第二组叶片2和第三组叶片3时，第一组叶片1、第二组叶片2和第三组叶片3三者沿辐射束轴方向的尺寸可以依次递减，此外，也可以令第二组叶片2沿辐射束轴方向的尺寸小于第一组叶片1沿辐射束轴方向的尺寸，至于第三组叶片3沿辐射束轴方向的尺寸，其可以等于第一组叶片1沿辐射束轴方向的尺寸，也可以等于第二组叶片2沿辐射束轴方向的尺寸。同理，第一组叶片1、第二组叶片2和第三组叶片3三者在等中心平面100处的投影宽度可以依次递增，也可以令第二组叶片2在等中心平面100处的投影宽度大于第一组叶片1在等中心平面100处的投影宽度，至于第三组叶片3在等中心平面100处的投影宽度，其可以等于第一组叶片1在等中心平面100处的投影宽度，也可以等于第二组叶片2在等中心平面100处的投影宽度。
43.以第一组叶片1、第二组叶片2和第三组叶片3三者在等中心平面100处的投影宽度可以依次递增为例，第一组叶片1、第三组叶片3和第二组叶片2三者在等中心平面100处的投影宽度可以依次为2.5mm、5mm、10mm。以第二组叶片2沿辐射束轴方向的尺寸小于第一组叶片1沿辐射束轴方向的尺寸、且第三组叶片3沿辐射束轴方向的尺寸等于第一组叶片1沿辐射束轴方向的尺寸为例，第一组叶片1、第三组叶片3和第二组叶片2三者沿辐射束轴方向的尺寸依次为95mm、95mm、75mm。
44.如上述示例的记载，考虑到多叶准直器的实际工艺水平和行业标准，第一组叶片1、第三组叶片3和第二组叶片2三者在等中心平面100处的投影宽度均为2.5mm的整数倍，上述示例仅给出了2.5mm、5mm、10mm这一种数值关系，显然多叶准直器的叶片也可以设置为其他满足技术要求的尺寸参数。
45.本技术所提供的多叶准直器具有射野范围大且局部射野分辨率高的特点，举例来
说，第一组叶片1、第三组叶片3和第二组叶片2三者在等中心平面100处的投影宽度可以依次为2.5mm、5mm、10mm，与此同时，第一组叶片1、第三组叶片3和第二组叶片2三者的叶片数量依次为32对、12对、16对，则第一组叶片1、第三组叶片3和第二组叶片2三者所形成的射野区域分别为：
46.2.5mm
×
32＝80mm；
47.5mm
×
12＝60mm；
48.10mm
×
16＝160mm；
49.对于上述辐射野而言，由第一组叶片1所形成的辐射野范围虽小但分辨率高，由第二组叶片2所形成的辐射野分辨率虽低但范围大，第三组叶片3在辐射野范围和分辨率这两方面居中。第一组叶片1所形成的辐射野处于该多叶准直器的辐射野的中心，适形小尺寸肿瘤时，操作人员可以令小尺寸肿瘤处于该多叶准直器的辐射野的中心，此时操作人员可以清楚准确高效地适形小尺寸肿瘤。第二组叶片2所形成的辐射野处于该多叶准直器的辐射野的边缘，适形大尺寸肿瘤时，操作人员可以令该多叶准直器的辐射野覆盖大尺寸肿瘤的全部轮廓，由于大尺寸肿瘤的适形精度要求低于小尺寸肿瘤，因此无需高分辨率就可以达到大尺寸肿瘤的目标适形效果。
50.可参考图5，图5为本技术实施例所提供的多叶准直器的叶片在肿瘤周围产生辐射野时的位置示意图。在图5中，矩形条表示叶片，椭圆表示需要照射的恶性肿瘤的实际形状，图5的空白区域则表示目标辐射野，可见，图5展示了该多叶准直器所形成的辐射野对恶性肿瘤的适形效果，因此也可以说图5为本技术实施例所提供的多叶准直器适形肿瘤时全部叶片的位置示意图。至于多叶准直器如何调整叶片来适形恶性肿瘤，具体操作方式可参考现有技术，本文不做说明。
51.在一些实施例中，本技术所提供的多叶准直器还包括叶片箱5；该多叶准直器的全部叶片分设于两个叶片箱5，这两个叶片箱5以辐射源200产生的辐射束的中心线为轴对称分布。可参考图2和图4，图片省略了叶片箱5。
52.此外，在一些实施例中，多叶准直器的全部叶片自等中心平面100朝辐射源200聚集，因此，几乎全部叶片均沿各自所在的射线倾斜分布，导致全部叶片沿辐射束轴方向的延长线的交点重合于聚焦点300；其中，聚焦点300位于辐射源200产生的辐射束的中心线上，而且聚焦点300重合或者紧邻于辐射源200。
53.在上述实施例的基础上，聚焦点300与辐射源200此二者彼此紧邻且间距不大于30mm，例如，聚焦点300与辐射源200相距18mm。
54.在上述实施例中，辐射源200指的是电子打靶产生射线的源点；对患者进行放射治疗时，患者的恶性肿瘤应位于治疗设备各旋转轴的等中心点处，与照射到此点的射线垂直的平面即为等中心平面；穿过多叶准直器的射线剂量称为泄漏辐射。
55.可参考图2和图3，在上述实施例中，叶片按照特定的倾斜角度排列，全部叶片倾斜角度的延长线相较于该多叶准直器的聚焦点300，导致聚焦点300与辐射源200紧邻但不重合，例如，如图2所示，聚焦点300可以位于辐射源200的上方18mm处，这种设计使得从辐射源200发出的射线不会直射叶片间的缝隙，因而可以降低片间泄露。
56.在本技术所提供的另外一些实施例中，驱动机构可以包括多个直线驱动器，这些直线驱动器一一对应连接全部叶片，也就是说，每个叶片均由对应的直线驱动器独立驱动。
57.通常，直线驱动器可设置为丝杠组件，叶片与丝杠组件的丝杠4连接，例如，丝杠组件的丝杠4连接于叶片。由此可见，驱动机构利用若干丝杠组件分别控制全部叶片运动，通过调整叶片和叶片箱5的位置可以形成需要的射野形状。
58.在本技术所提供的多叶准直器中，越靠近并排分布方向的中部，叶片越薄但沿辐射束轴方向的尺寸越大，因此既可以保障局部辐射野的高分辨率，又可以有效遮挡射线，避免因叶片过薄而导致漏射增大。对于现有技术而言，随着叶片厚度变薄，在同等范围下以相同间隙排列的若干叶片的间隙数量增多，换言之，在同等范围内，如果叶片以相同间隙排列，叶片越薄则叶片的数量越多，导致叶片的间隙数量随之增加，进而导致这些叶片的间隙总和增大，最终造成漏射增加。相较之下，本技术没有从间隙数量和间隙总和的角度来限制漏射，而是通过增大叶片沿辐射束轴方向的尺寸来限制漏射，这就能够起到既缩小漏射量又避免增加叶片数量还保障高分辨率的效果。
59.在本技术所提供的多叶准直器中，由于靠近并排分布方向的中部的叶片更薄，因此辐射野的局部分辨率高指的是辐射野的中间区域的分辨率高，这恰好能够满足小尺寸肿瘤的适形要求，相较之下，辐射野的边缘的分辨率低，但足以满足大尺寸肿瘤的适形要求。
60.此外，在本技术所提供的多叶准直器中，聚焦点300和辐射源200不重合，使得射线与叶片缝隙之间存在一定的夹角，可以减小漏射。
61.综上可见，本技术所提供的多叶准直器对不同的叶片设计新的排列，兼顾高分辨率和大射野，令聚焦点300和辐射源200不重合，在提高多叶准直器分辨率的同时降低其漏射率，因此具有低成本、大射野、高分辨率等特点。
62.以上对本技术所提供的多叶准直器进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术原理的前提下，还可以对本技术进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本技术权利要求的保护范围内。

技术特征：
1.一种多叶准直器，其特征在于，包括若干叶片和用于驱动任一所述叶片运动的驱动机构；全部所述叶片沿辐射束的垂向并排分布；全部所述叶片沿辐射束轴方向的尺寸自全部所述叶片的并排分布方向的中部向两端递减，全部所述叶片在等中心平面(100)处的投影宽度自所述并排分布方向的中部向两端递增。2.根据权利要求1所述的多叶准直器，其特征在于，全部所述叶片包括位于所述并排分布方向的中间的第一组叶片(1)和位于所述第一组叶片(1)的两侧的第二组叶片(2)。3.根据权利要求2所述的多叶准直器，其特征在于，全部所述叶片(1)还包括第三组叶片(3)；所述第一组叶片(1)和任一所述第二组叶片(2)之间设有所述第三组叶片(3)；所述第三组叶片(3)沿所述辐射束轴方向的尺寸等于所述第一组叶片(1)沿所述辐射束轴方向的尺寸，所述第一组叶片(1)、所述第三组叶片(3)和所述第二组叶片(2)三者在所述等中心平面(100)处的投影宽度依次递增。4.根据权利要求3所述的多叶准直器，其特征在于，所述第一组叶片(1)、所述第三组叶片(3)和所述第二组叶片(2)三者在所述等中心平面(100)处的投影宽度均为2.5mm的整数倍。5.根据权利要求4所述的多叶准直器，其特征在于，所述第一组叶片(1)、所述第三组叶片(3)和所述第二组叶片(2)三者在所述等中心平面(100)处的投影宽度依次为2.5mm、5mm、10mm；所述第一组叶片(1)的叶片数量比所述第三组叶片(3)和所述第二组叶片(2)任意一者的叶片数量多。6.根据权利要求1所述的多叶准直器，其特征在于，全部所述叶片分设于两个叶片箱(5)；两个所述叶片箱(5)以辐射源(200)产生的辐射束为轴对称分布。7.根据权利要求1至6任一项所述的多叶准直器，其特征在于，全部所述叶片自所述等中心平面(100)朝辐射源(200)聚集，全部所述叶片沿所述辐射束轴方向的延长线的交点重合于聚焦点(300)；所述聚焦点(300)位于辐射源(200)产生的辐射束的中心线上，而且所述聚焦点(300)重合或者紧邻于辐射源(200)。8.根据权利要求7所述的多叶准直器，其特征在于，所述聚焦点(300)与辐射源(200)二者紧邻且间距不大于30mm。9.根据权利要求1至6任一项所述的多叶准直器，其特征在于，所述驱动机构包括多个直线驱动器，全部所述直线驱动器一一对应连接全部所述叶片。10.根据权利要求9所述的多叶准直器，其特征在于，任意所述直线驱动器包括丝杠组件；所述丝杠组件的丝杠(4)连接所述叶片。

技术总结
本申请公开了一种多叶准直器，包括若干叶片和用于驱动任一叶片运动的驱动机构；全部叶片沿辐射束的垂向并排分布；全部叶片沿辐射束轴方向的尺寸自全部叶片的并排分布方向的中部向两端递减，全部叶片在等中心平面处的投影宽度自并排分布方向的中部向两端递增。在该多叶准直器中，越靠近并排分布方向的中部，叶片越薄且叶片沿辐射束轴方向的尺寸越大，越靠近并排分布方向的两端，叶片越宽且叶片沿辐射束轴方向的尺寸越小，这种叶片排布方式可以确保辐射野的整体尺寸大且局部辐射野的分辨率高，既能够很好地适用小尺寸肿瘤的适形要求，也能够满足大尺寸肿瘤的适形要求。够满足大尺寸肿瘤的适形要求。够满足大尺寸肿瘤的适形要求。


技术研发人员：李凯 车永新 纪东泽 王军 姚海涛 颜廷晋 相昌旭
受保护的技术使用者：山东新华医疗器械股份有限公司
技术研发日：2023.03.14
技术公布日：2023/7/12