2.陀螺刀工作原理及结构.pdf

1 公司介绍上海伽玛星科技发展有限公司是专业从事医疗设备研发生产、临床研究和销售服务的高科技医疗设备公司我们拥有一支集核物理、医学、机电、软件、管理专家构成的精英团队，我们拥有十几年的放疗行业经验，和国内外很多高校、医疗机构有良好的合作关系，并有很强的行业资源整合能力公司首席科学家宋世鹏先生， 是中国伽玛刀行业的创始人，被誉为“中国伽玛刀之父” 陀螺刀是他集多年心血，借鉴了前几代伽玛刀的优点，吸收了直线加速器的优点，于 2005 年最新推出的新一代聚焦式精确放疗设备陀螺刀的全称是陀螺旋转式钴60 放射外科治疗系统，其实它的创新性和先进功能以及模块化的升级功能，使其已经超越了直线加速器和伽玛刀目前产品已经在国内大医院获准使用，并出口欧洲该项目已经获得上海市高新技术项目认定，并取得了中国国家食品药品监督管理局的产品注册我们坚持创新精神和严谨的治学态度，保证设备的先进性和质量可靠性，公司已经通过了德国TUV公司严格的 ISO9001 和 ISO13485质量管理体系审查GMX-I 型陀螺旋转式钴60 放射外科治疗系统（商品名“伽玛星I号” ）是本公司最新研制的精确立体定向放射治疗设备它采用创新性的陀螺旋转三次聚焦方式，简称为“陀螺刀”。

它集成了医用直线加速器和伽玛刀的产品技术特点，可以实施精确放疗及调强放射治疗，精确放疗的追求目标就是使放射剂量最大化地施放在肿瘤部位，而使正常组织得到最小的剂量照射而陀螺刀以其更高的放射剂量焦皮比和灵活的治疗方式，将精确聚焦放疗技术推向了一个新的高度遵从规章陀螺旋转式钴60 放射外科治疗系统在研发、设计、生产、销售、使用中遵从下列部门的相关规章和要求：国家食品药品监督管理局令《医疗器械监督管理条例》《医疗器械生产企业监督管理办法》《医疗器械经营企业许可证管理办法》《医疗器械临床试验规定》《医疗器械注册管理办法》中华人民共和国主席令《中华人民共和国放射性污染防治法》中华人民共和国国务院令《放射性同位素与射线装置放射防护条例》《中华人民共和国核材料管理条例》国家核安全局、能源部、国防科学技术工业委员会《核材料管制条例实施细则》中华人民共和国卫生部《放射工作卫生防护管理办法》《放射工作人员健康管理规定》符合或超过下列标准：国际电工协会（IEC）IEC 62083-2000 医用电气设备—放射治疗计划系统的安全要求2 GB 9706.1-1995 医用电气设备第一部分：安全通用要求GB 9706.17-1999 医用电气设备第 2 部分：γ 射束治疗设备安全专用要求GB/T 14710-93 医用电气设备环境要求及试验方法TZB/GMX002-2005 陀螺旋转式钴60 放射外科治疗系统企业内控标准1 治疗头部件GMX-I 的治疗头是一个采用重金属材料屏蔽的铸钢外壳。

治疗头设计可放置活性达7000 居里的钴源并可作为运输包装容器治疗头（放射源的载体）主要由壳体和源开关组成. 准直器以圆周分布在源开关上1.1 结构源开关由屏蔽材料钨和U238 制成，是一圆柱体，一端带有实心轴， 整个被安装于治疗头体内腔关上有四个通孔，分布在同一半径上，互隔一定的角度，分布的半径大小与装源通道和开关孔的距离相等，通孔安装有不同孔径的准直器伺服电机按间隔角度带动开关时源通道与准直器孔对准并且同一轴心治疗时根据需要源开关转动不同的角度来选择不同的准直器孔径，取得不同的焦点剂量和场域源开关运动灵活，开启关闭到位，无故障，源开关运动范围±180°如出现故障，控制台上应有报警显示源开关设有手动机械复位机构. 机械复位时，维修工作部位源开放时剂量率最大不大于600μGy/H手动机械复位时间控制在10 分钟内1.2 运动参数1.2.1 角度治疗头绕轴线自转角度为25°，治疗头随滚筒一起环绕人体旋转（公转）角度为±180°1.2.2 速度●治疗头自转速度为30r/min ●治疗头随滚筒一起环绕人体旋转（公转）速度为 1r/min 1.3 放射参数1.3.1 放射源比活度超过280Ci/g 的钴－ 60 放射源，半衰期 5.27 年，有效经济时间约为5－6 年。

1.3.2 焦点剂量率源开放状态时，经过三重聚焦，在焦点处形成的水吸收剂量率超过2.8Gy/min 1.3.3 辐射野剂量场分布4组不同的准直器形成4 组不同半高宽的剂量场分布：●φ5 mm ±1mm ●φ15 mm ±3mm ●φ25 mm ±5mm ●φ50 mm ±5mm 半影分布为0.5mm-10mm 四组准直器自动更换转换时间小于2 秒1.3.4辐射等中心与机械等中心偏差辐射等中心与机械等中心偏差小于1mm 用于头部治疗时小于0.5mm 1.3.5 安全防护源关闭状态时，距设备表面5cm 处的空气比释动能率不大于200μGy，距放射源1 米处的空气 比 释 动 能 率 不 大 于20 μ Gy 符 合 《 GB 9706.17-1999 》 2 机械系统3 机械系统主要由主机和三维治疗床组成，主机主要是一陀螺旋转机构2.1 陀螺机构放射源置于一屏蔽体内装于陀螺机构上，陀螺机构由于其旋转中心的稳定性使得放射源在随陀螺机构旋转时，对靶心进行一次回旋聚焦陀螺机构在自转的同时又随滚筒做公转，使放射源在自转的同时又沿着人体不断变换入射角度，达到二次聚焦的作用而单源包壳内装154 束放射源的排列方式又使其完成了第三次静态聚焦。

三次聚焦的结果是放射路径在人体表皮上不断变化而焦点处的放射剂量不断积累而达到放射治疗时医生所要求的剂量率；相应的体表处所接受的放射剂量是分散的，均匀的，正常的组织受到的放射剂量可达最小陀螺机构自转和公转的速度、角度可调，可满足医生所提出的不同治疗计划方案. 2.2 旋转盘旋转盘整个结构呈陀螺形，带动整个治疗头（射源装置）做旋转运动，陀螺旋转式γ射线放射外科治疗系统也由此得名底部安装一大齿圈，由安装于滚筒上的电机通过直齿带动齿圈旋转，旋转盘转动时使放射源对靶心进行一次圆锥回旋聚焦，使射线途经人体正常组织时只受到瞬时、几乎无伤害的照射2.3 三维治疗床由三组伺服电机驱动滚珠丝杠带动三维治疗床作 X、Y、Z 三个方向运动采用精密的机械传动方法，可以使床沿三个方向做出精确的位移可将病灶位置精确地送到聚焦靶点上运动参数重复定位精度为±0.05mm 三维治疗床最大运动距离分别为●X轴： （宽度方向）±200mm ●Y轴： （高度方向）±150mm ●Z 轴： （长度方向）1200mm 三维治疗床运动速度分别为●X轴： （宽度方向）8 m/min ●Y轴： （高度方向）1.5 m/min ●Z 轴： （长度方向）8 m/min 2.4 滚筒滚筒是由伺服电机通过齿轮减速机经齿轮的两级传动带动滚筒端面的齿圈进行旋转的，滚筒的两端面分别由两个径向与轴向压轮控制其窜动。

滚筒带动整个旋转盘作公转，由两端面的法兰与型钢通过行架结构焊接成型，通过安装在底座平台上的四个滚轮支撑滚筒回转灵活，匀速，无爬行，如出 现 故 障 必 须 有 报 警 显 示 大 滚 桶 外 径 为 φ1800mm ，旋转的速度为1r/min 3 立体定位系统利用放射线聚集资料疾病，就必须将病灶准确地置于放射聚集中心GMX-I 型陀螺刀采用在立体定位床上的立体定位框架，用负压袋将病人固定，用立体定位框架和病人相对位置固定的方式确定三维立体坐标，以将CT/MRI 图像中病灶的坐标转换到辐射装置的坐标系中，这套定位装置就称为立体定位系统头部定位系统是采用头钉式头框设计，可以满足头部精确定位立体定位床采用激光测距，自动校正不同体型患者对床体形成的变形补偿3.1 结构4 立体定位系统包括体部定位系统和头部定位系统，体部定位系统由立体定位床和负压袋组成，头部定位系统由一个头框，四条立柱，四条头钉及头部二片N线板组成3.2 部件3.2.1 头部定位系统头部定位时头钉顶在头部的颅骨上，并固定紧，头部的肿瘤相对N线板的 N线就有相对位置，通过机器识别N线的空间位置，间接识别肿瘤在机器上的空间位置N线框的尺寸为：117×117×203 3.2.2 立体定位床立体定位床是确定靶点的三维坐标基准。

3.2.2.1成分由碳纤维及发泡颗粒制成，由于碳纤维及发泡颗粒的比重非常小，对射线的影响几乎没有，同时又具有非常高的强度，使病人的体重对其产生的变形非常小3.2.2.2 结构立体定位床分为●测试架●床身、●头托●保护罩3.2.2.3 外观尺寸●定位床外径：φ500 ●定位床内径：φ470 ●最大承载重量：120Kg ●N线尺寸： 1080*300 ●定位床长度：2250 3.2.2.4 负压袋负压袋是用来定位病人在立体定位床中位置的真空袋，由复合高分子材料制成，通过专门的工具将其抽成真空，可以形成与病人体形吻合的固化模型4 电气控制系统4.1组成●控制台●计算机控制系统●电气控制柜●驱动装置●电源以及连接电缆4.2 控制台操作控制台与伽玛刀治疗机主体、电气控制柜、彩色监视系统、对讲系统通过内部电缆连接为一体4.2.1组成●按钮开关●指示灯●计算机控制系统●对讲系统●彩色监视器4.2.1控制功能●总电源开关●系统电源指示灯●关束指示灯●出束指示灯●故障报警指示灯●紧急操作按钮4.3 计算机控制系统从计算机控制系统上可以控制和了解以下信息：5 ●屏蔽门开关信息●滚筒位置（角度）信息●治疗头自转速度●源开关信息●治疗床位置信息●报警信息4.4 电气控制柜包括有可编程控制器、驱动装置、变压器组、空气开关接触器、接线排以及交直流电压变换装置等等。

电柜外部的环境条件●室温：运行时：0～ 40℃●存储或运输中：-20 ～60℃●相对湿度：≤75% ●振动：≤ 0.5G 4.5 驱动装置包括三维治疗床定位驱动伺服电机、大滚筒驱动变频电机、源开关旋转变频电机、源开关控制步进电机以及高精度旋转编码器4.5.1治疗床 Y 轴伺服电机 ( 带制动器) ●额定功率： 0.9KW ●额定扭矩： 8.62Nm ●额定转速： 1000r/min ●编码器分辨率：2500p/rev ●自带刹车4.5.2治疗床 Z 轴伺服电机●额定功率： 0.9KW ●额定扭矩： 8.62Nm ●额定转速： 1000r/min ●编码器分辨率：2500p/rev 4.5.3治疗床 X 轴伺服电机●额定功率： 0.9KW ●额定扭矩： 8.62Nm ●额定转速： 1000r/min ●编码器分辨率：2500p/rev 4.5.4源开关电机●三相异步电机●相电流： 6A ●静力矩： 6.6 Nm 4.5.5旋转盘旋转电机●额定功率： 1.5KW ●额定扭矩： 2Nm ●额定转速： 1400r/min 4.5.6滚筒旋转电机●额定功率： 1.5KW ●额定扭矩： 7.15Nm ●额定转速： 2000r/min ●编码器分辨率：2500p/rev 4.5 电源4.6.1输入电源●电压：三相380VAC ±10% ●频率： 50HZ ± 1HZ ●额定电流： 40A/ 相4.6.2 备用电源（ UPS ）●功率： 3KVA ●连续工作时间≥ 10 分钟●容量：保证源开关可靠关闭，治疗床回到零位。

●切换时间： 0 4.7 其他4.7.1设备的保护接地阻抗●端子与金属部件间阻抗不超过0.1 Ω；●接地脚金属部件间阻抗不超过0.2 Ω6 4.7.2正常工作温度下的连续漏电流在正常状态下不超过5 mA，在单一故障状态下不超过 10 mA5 治疗系统5.1 治疗操作流程●治疗前准备●病人定位●医学影像诊断设备（如CT）扫描●TPS软件作治疗计划●运行设备治疗病人●治疗结束5.2 治疗计划系统（TPS ）5.2.1 任务●根据输入的带有定位标记点的CT/MRI 图象，重建出包括体表轮廓在内的及病变和重要器官与组织结构的治疗部位的三维立体图象；●规划入射方向、大小及剂量权重以及靶点位置，。