开放式全身伽玛刀控制系统

    1 引言

    伽玛刀利用均匀分布在球冠状源体上的钻印作为放射源产生的经准直体准直的多束伽玛射线，相交与一点，得到高密度能量照射病灶区，在使好组织受到尽量小的辐射的基础上，杀死病变组织，达到治疗的目的。旋转式伽玛刀通过对伽玛射线的旋转，使得伽玛射线均匀分布在好组织上，以减少单位好组织上的平均辐射量，其治疗效果显然优于传统的伽玛刀。

    旋转式头部伽玛刀利用定位框架固定头部，建立伽玛射线焦点和病灶之间的位置关系。病灶的定位精度由医生手动操作定位框架决定，也就是不管病灶在头部的什么位置，伽玛刀机电系统的定位都在同一点上，保证定位框架和伽玛射线焦点的相对位置为预设值。这个位置对于一台伽玛刀是固定的，不随病灶的位置而改变，因此，头部伽玛刀的控制系统较为简单。但头部伽玛刀只能对头部的一些疾病进行治疗，对身体的其他部位的疾病无能为力。

    为了克服头部伽玛刀这一缺陷，解除千万病人的痛苦，深圳奥沃医疗设备有限公司和华中理工大学等单位合作，在成功开发旋转式头部伽玛刀的基础上，研制成功了世界上第一台可以治疗全身疾病的全身伽玛刀，并经过了大量的临床实验和国家医管局的认证，取得了MDA。

    本文从全身伽玛刀的需求出发，结合头部伽玛刀和全身伽玛刀的共性和个性，讨论开放式的全身伽玛刀机电控制系统的组成、特点和安全保护。鉴于头部伽玛刀和全身伽玛刀在治疗原理等方面有很大的相似性(采用相同的聚焦原理，相似的源体、准直体驱动、控制方法，相同的剂量控制方法(以时间为基准)，相似的安全保障需求)，按模块化设计的开放式全身伽玛刀控制系统，也可用于旋转式头部伽玛刀的控制。

    2  全身伽玛刀的组成

    由于全身伽玛刀的治疗对象是体部疾病，所以全身伽玛刀采用三维运动治疗床实现对病灶的定位。它由如图1所示的射源装置(源体、准直体)，三维治疗床(X轴、Y轴、Z轴)，屏蔽门月TS，O以MRI等几部分组成。

    源体/准直体控制射源的开关和治疗辐射强度的选择通过选择直径不同的准直器来实现。由于旋转式伽玛刀的源体和准直体需要同步旋转，且精度要求很高，加上源体、准直体的惯量都很大，且存在由于准直体的分布造成的不平衡，所以，对射源装置的驱动系统要求很高。

    三维治疗床控制病灶在x、Y、Z3个方向运动，对病灶进行定位。其定位精度是决定最终治疗精度的关键之一。为了实现沿病灶轮廓的适型治疗，在治疗过程中，治疗床在水平方向上必须联动。为了防止系统故障引起飞车造成对病人的伤害，且治疗过程对三维床的动态特性要求不是很高，所以，三维床采用步进电机驱动。通过光码盘反馈，实现对失步等误差的补偿，可以得到好的性徘犷价格比。