[发明专利]基于超声电机驱动的六边形可变野准直器及其工作方法

说明书

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，具体涉及一种基于直线超声电机驱动的六边形可变野准直器及其工作方法。

背景技术

放射治疗是治疗肿瘤的一种重要手段，其目标是最大限度地将放射线集中照射到肿瘤（靶区），而周围的正常组织及器官应受到最小剂量的辐射。准直器是放射治疗设备的关键组件之一，安装在射线源加速器前端，通过准直器的扩缩控制射野的形状和大小，以更好地分开靶区和周围正常组织的剂量，达到靶区内剂量的均一照射，实现强调适形放射治疗的目的。

美国专利公开号为US4450578公开了一种准直器结构，该结构采用四个挡块并且挡块边缘关联，在中心形成方形准直器射野。在外围利用齿轮驱动同步机构中的链条部分，通过与链条相连的皮带驱动两个相对挡块沿着对角线运动，即可迫使另外两个挡块运动形成可变的方形射野。转动手柄即可带动同步带驱动上下相对的挡块运动，并迫使左右相对的挡块上下运动，以构成可变方形射野。由于皮带、链条等的柔性，并且只驱动其中两块挡块，另外两个挡块需要利用摩擦力来驱动，会造成射野精度调整不高、驱动功率较大、效率较低、磨损严重等问题。

在现有的准直器结构中，除了多叶准直器，比较典型的是采用圆形射野进行放射治疗，而六边形射野最接近圆形射野，靶区被准直器子野覆盖时，子野的边缘接触，过渡性好，有利于治疗计划制定。中国专利申请号为CN 200680001372.X，名称为“辐射装置和瞄准仪”公开的可变野准直器采用两排六边形准直器空间相错30°，构成一个12边形射野来近似圆形射野进行放射治疗。由于该准直器采用齿轮盘和凸轮相结合的方式，通过凸轮上的曲线槽驱动挡块运动，传动部件增多且齿轮传动精度低，曲线槽磨损后会存在回程间隙，从而造成结构复杂化，射野调整精度降低的问题。

现有技术中大多准直器均是以旋转电机作为驱动，通过齿轮盘配合链条或者凸轮间接获得驱动遮挡射野组件的直线运动，实现射野的扩缩。它们存在结构相对复杂，射野调整精度低的缺陷。

直线超声电机是一种新型作动器，利用压电材料的逆压电效应使弹性体产生超声频段内的振动，通过弹性体和动子之间的摩擦作用，直接输出动子的宏观运动。与传统电磁电机相比，直线超声电机具有结构简单紧凑、能直接输出低速大推力、响应迅速、不产生磁场、定位精度高和断电自锁等独特优点，已被广泛应用于航空航天、生物医疗和光学精密仪器等领域。

发明内容

针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于超声电机驱动的六边形可变野准直器及其工作方法，以解决现有技术中可变野准直器结构相对复杂、射野调整精度低的问题，本发明采用直线超声电机驱动和同步钢带传动的方式，提供一种结构简单，在放射治疗过程中射野大小可实时改变的六边形可变野准直器。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明的一种基于超声电机驱动的六边形可变野准直器，包括基座、六边形导轨、第一至第六挡块、钢带、张紧轮和直线超声电机定子；

六边形导轨为正六边形框架结构，固定安装在基座上；

第一至第六挡块的一端上分别设有直线的滑槽，并分别通过所述滑槽安装在六边形导轨的六条边上，第一至第六挡块沿六边形导轨上对应的边自由滑动；所述第一至第六挡块的另一端具有一对60°和120°的内角；两内角的公共边作为挡块的腰，60°内角的另一边作为挡块的底边；

所述各挡块的另一端的腰与相邻挡块的底边接触配合，二者相对滑动；

第一至第六挡块通过所述的腰和底边顺次连接，在六边形导轨的中心围成一个六边形的准直器射野；任意一个挡块沿所在六边形导轨上的边滑动，均带动其余挡块沿各自所在六边形导轨上的边同方向滑动，使得准直器射野收缩或扩大；

所述六边形导轨的六个拐角处各设置一个张紧轮安装基座上，钢带通过张紧轮张紧，围绕在六边形导轨外周；第二至第六挡块的一端通过伸出六边形导轨外的部分连接在所述钢带上；钢带的首尾两端连接在第一挡块伸出六边形导轨外的凸块上，所述凸块上设有一个与所在六边形导轨上的边平行的挡块外端面，其上涂镀一层摩擦材料，并与固定在基座上的直线超声电机定子接触。

优选地，所述的六边形导轨表面涂镀一层Si₃N₄陶瓷，以提高滑槽和六边形导轨的耐磨性。

优选地，所述的基座上设有供射线通过的通孔。