專利名稱：用于將患者相對于至少一個粒子束的源定位的自動化系統(tǒng)的制作方法
技術領域：
用于通過粒子束治療疾病的設備是已知的，該設備，除了盡可能復雜的用于發(fā)射 粒子束的至少一個源(由于實際是已知的，沒有在這里描述)之外，還包括由于調(diào)整至 少一個粒子束的源的相對位置的設備，以及治療床；從而至少一個粒子束準確地撞擊目標 (即，要被照射的患者的組織)而不影響(或盡可能少地影響)周圍的健康組織。用于確定患者體內(nèi)目標的大小和位置的方法和設備，以及用于確定強度的步驟， 以及每次提供的粒子束的持續(xù)時間，在這里將不進行討論，因為這些方法和設備是實際已 知的。一旦獲得目標的位置，就必須將患者相對于至少一個源定位，以便至少一個束能 根據(jù)治療計劃按預期地撞擊目標，而不影響(能)被可能的最小粒子嚴重損壞的組織(例 如生殖腺)并且盡可能少地影響目標周圍的健康組織。為了盡可能多地遵守治療計劃，患者的身體能相對于至少一個源被移動，以便目 標在整個持續(xù)時間段被至少一個粒子束撞擊。在目前使用的許多裝置中，至少一個粒子束的源從設備(機架)_通常包括半球形 的金屬結構_被承載，該金屬結構具有從3米到12米變化的直徑并且足夠結實以便承載至 少一個粒子束的源_這使得至少一個源按照醫(yī)生對患者進行治療所預期地來相對于患者 的身體進行移動。這些設備價格昂貴、體積大并且具有“死區(qū)”(即，圍繞患者身體的空間的一部分不 能被至少一個粒子束的源達到)，這些設備通常不能使至少一個粒子束的源相對于患者的 身體進行最佳定位。為了克服這些嚴重的缺陷提出本裝置，在本裝置中，固定于被機器人臂承載的治 療床的患者相對于至少一個粒子束的源被移動。WO 2009/036169描述了承載治療床的、具有五個轉(zhuǎn)動軸線和一個豎直移動軸線的 機器人臂，如果形成豎直移動的支柱固定于地板而沒有被柱支撐，那么機器人臂就不會有 “死區(qū)”，但是，這種機器人臂不能使治療床位于地板附近并且當完全縮回時絕對不可能處 于低于所述支柱長度的高度，并且也不能使治療床軸向轉(zhuǎn)動360°或豎直地定位患者，或照 射患者的背部。而且，通過將治療床軸向轉(zhuǎn)動360°所獲得的圓柱形的體積受機械部件或其 他障礙的限制。WO 2006/124434描述了這樣的裝置，其包括承載治療床的至少一個機器人臂；承 載粒子束的源的第二機器人臂；以及控制并調(diào)整兩個機器人臂以便定位(如果可能，還控 制和調(diào)整患者相對于粒子束的源的位置)的邏輯單元。實際上，治療床、粒子束的源和/或 承載它們的機器人臂可能彼此干擾，形成妨礙患者相對于粒子束的源(或相反)進行最佳定位的“死區(qū)”。這種裝置也具有在WO 2009/036169中描述的機器人臂的相同缺陷。DE 202004017881U1描述了通過對車輛進行豎直的和水平的移動，從而將車輛移 出生產(chǎn)線并將其移動至另外的工作平臺的機器人臂。US 2004/0133983A1描述了手術臺，特別是能被設置為用于不同類型的整形外科 手術的手術臺。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是獲得用于將患者相對于固定的至少一個粒子束的源定位的自動 化系統(tǒng)，該系統(tǒng)不受限制并且不具有已知的定位系統(tǒng)所具有的缺陷。特別地，本發(fā)明的一個目的是提供機器人臂以便能將患者定位在不受系統(tǒng)的臂之 間的體積限制的空間內(nèi)的任意位置中。本發(fā)明的另外的目的是提供這種自動化系統(tǒng)，以便在如上限定的空間內(nèi)的任意位 置中，患者能圍繞其縱向軸線轉(zhuǎn)動完整的360°。上述目的通過具有在獨立權利要求1中說明的特征的自動化系統(tǒng)而實現(xiàn)。本發(fā)明的另外的有利的特征形成從屬權利要求的部分。根據(jù)本發(fā)明的自動化系統(tǒng)包括固定的至少一個粒子束的源，兩個機器人臂，用于 患者的治療床，以及用于控制和調(diào)整兩個機器人臂的運動的邏輯單元。治療床的每端連接至機器人臂的一端，并且由固定的至少一個源發(fā)射的至少一個 粒子束通常被包含在兩個機器人臂的端部之間的空間內(nèi)。


現(xiàn)在將參考純說明性的(因而不是限制性的)在附圖中示出的實施例對本發(fā)明進 行說明，附圖中圖1示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的自動化系統(tǒng)的第一實施例的側視圖，其中，用于 患者的治療床處于第一位置；圖2示意性地示出圖1的自動化系統(tǒng)的頂視圖；圖3和4示出圖1的自動化系統(tǒng)的相應的側視圖和頂視圖；其中，用于患者的治療 床處于第二位置；圖5、6和7示意性地示出圖1的自動化系統(tǒng)的側視圖，其中，用于患者的治療床處 于其他可能的位置；圖8和9示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的自動化系統(tǒng)的第二實施例的兩個側視圖。
具體實施例方式圖1示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的自動化系統(tǒng)的第一實施例的側視圖，自動化系統(tǒng) 包括被固定的至少一個粒子束的源，機器人臂(3、4)，治療床(5)以及控制并調(diào)整兩個機 器人臂(3、4)的運動的邏輯單元，機器人臂(3、4)優(yōu)選具有水平移動軸線和六個轉(zhuǎn)動軸線。治療床5的每端連接至機器人臂(3、4)中的一個的端部，機器人臂(3、4)相對于 固定的至少一個源放置在相對的側上，使得由固定的至少一個源發(fā)射的至少一個粒子束通 常被包含在兩個機器人臂(3、4)的端部之間的空間中。
粒子束的固定的至少一個源和邏輯單元在附圖中被省略以便簡化視圖；此外，邏 輯單元和機器人臂(3、4)沒有被描述，因為它們實質(zhì)都是已知的，并且因此能由技術人員 執(zhí)行，而不用借助創(chuàng)造性勞動。在附圖中，患者躺在治療床5上，但是，不背離本發(fā)明的范圍，患者可以坐在治療 床5上或坐在與治療床5成一體的座椅上。如從附圖2的頂視圖中能最好地看出的，機器人臂3能沿著線性導軌31移動，并 且機器人臂4能沿平行于線性導軌31的線性導軌32移動。線性導軌31和32可以是偏斜 的，這也沒有背離本發(fā)明的范圍。通過在圖1-7中的非限制性實例而描述的實施例中，線性導軌31與自動化系統(tǒng)1 被安裝在其中的房間的地板11 (圖8)成一體，并且線性導軌32與所述房間的天花板10 (圖 8)成一體；而不背離本發(fā)明的范圍，導軌31能與自動化系統(tǒng)1被安裝在其中的房間的天花 板10成一體，并且線性導軌32與所述房間的地板11成一體，或者兩個線性導軌(31、32)能 與自動化系統(tǒng)1被安裝在其中的房間的天花板10或地板11成一體，線性導軌(31、32)可 以放置在房間的側壁之間或在側壁和地板或天花板之間。根據(jù)本發(fā)明的自動化系統(tǒng)允許治療床5(和被固定于治療床5的患者)被定為在 被包含在兩個機器人臂(3、4)之間的空間的任何位置內(nèi)，而沒有由于機器人臂(3、4)和/ 或由于固定的源而導致的約束、限制和/或“死區(qū)”。治療床5和患者能圍繞與機器人臂(3、 4)的端部接合的線軸向地轉(zhuǎn)動360°。地板11和天花板10在圖1-7中被省略以便簡化視圖。由固定的至少一個源產(chǎn)生的至少一個粒子束有利地平行于線性導軌31和32，而 不背離本發(fā)明的范圍，至少一個粒子束能垂直于線性導軌31和32或相對于導軌自身而傾 斜。圖3和4分別示出圖1的自動化系統(tǒng)的側視圖和頂視圖，其中，治療床在第二位 置；圖5、6和7示意性地示出圖1的自動化系統(tǒng)的側視圖，其中，治療床5在其他可能的位置。圖8和9示意性地示出根據(jù)本發(fā)明的自動化系統(tǒng)1的第二實施例的側視圖，其與 以上示出的系統(tǒng)不同，因為機器人臂之一，例如機器人臂3，包括托架21并承載支柱22，托 架21能沿平行于線性導軌32的線性導軌31移動，另一個機器人臂4沿著線性導軌32滑 動，接著，支柱22承載球窩接頭23，治療床5的端部連接至球窩接頭23。線性導軌31放置在自動化系統(tǒng)1安裝在其中的房間的地板11中形成的開口中。在圖8和9中，機器人臂3沿著其移動的線性導軌20平行于導軌32，導軌32固定 于自動化系統(tǒng)1安裝在其中的房間的天花板10，機器人臂4沿著導軌32運動；但是，不背 離本發(fā)明的范圍，導軌32能固定于自動化系統(tǒng)1安裝在其中的房間的地板11，并且導軌31 能固定于所述房間的天花板10。球窩接頭23的存在使得自動化系統(tǒng)1的成本降低，但是限制了治療床5的運動， 在圖8和9所示的實施例中，治療床5通常保持在基本豎直的位置。實際上，治療床5能圍繞穿過另一個所述機器人臂(4、3)的端部的軸線41轉(zhuǎn)動 360°，治療床5能夠被支柱22豎直地移動并且能夠相對于軸線41圍繞球窩接頭23擺動。因此，治療床5能夠占據(jù)頂點在球窩接頭23中并由虛線42和43限定的圓錐內(nèi)的任意位置。在圓錐的頂點處的角度的范圍取決于球窩接頭23的特性；如果球窩接頭23允許 頂角為180°，那么圓錐變?yōu)榘肭?。不背離本發(fā)明的范圍，承載托架21的線性導軌31可以放置在自動化系統(tǒng)1被安 裝在其中的房間的側壁中形成的開口內(nèi)，在這種情況下，治療床5處于基本水平的位置并 且能圍繞穿過另一個機器人臂(4、3)的端部的軸線(41)轉(zhuǎn)動360°，還能被支柱22水平地 移動并且能相對于在圓錐(頂點在球窩接頭23中并由虛線42和43限定)內(nèi)的軸線41擺動。該圓錐的頂點處的角度的范圍取決于所述球窩接頭23的特性；如果球窩接頭23 允許頂角為180°，那么圓錐變?yōu)榘肭?。不背離本發(fā)明的范圍，熟練的技術人員通過一般經(jīng)驗和/或本領域的自然發(fā)展能 對用于將患者相對于之前所述的粒子束的源定位的自動化系統(tǒng)進行改變和改進。
權利要求
一種用于將患者相對于至少一個粒子束的源定位的自動化系統(tǒng)(1)，所述系統(tǒng)包括兩個機器人臂(3、4)；用于患者的治療床(5)，所述治療床(5)連接于所述機器人臂(3、4)的端部；以及邏輯單元，所述邏輯單元控制并調(diào)整所述兩個機器人臂(3、4)的運動，其特征在于， 所述兩個機器人臂(3、4)的每個能沿著固定于地板(11)的相應的線性導軌(31、32)移動至所述自動化系統(tǒng)(1)安裝在其中的房間的天花板(10)或側壁， 所述至少一個源被固定并輸出粒子束，所述粒子束通常被包括在所述兩個機器人臂(3、4)的端部之間的空間內(nèi)， 所述治療床(5)易于被定位在被包括在所述兩個機器人臂(3、4)之間的所述空間的任何位置中。
2.根據(jù)權利要求1所述的自動化系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述兩個線性導軌(31、32)是 平行的或彼此偏斜。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的自動化系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述線性導軌(31、32) 中的一個固定于所述自動化系統(tǒng)(1)安裝在其中的房間的所述地板(11)，而所述線性導軌 (31,32)中的另一個固定于所述房間的所述天花板(10)。
4.根據(jù)權利要求1或2所述的自動化系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述兩個線性導軌(31、 32)都固定于所述自動化系統(tǒng)(1)安裝在其中的房間的所述天花板(10)或所述地板(11)。
5.根據(jù)權利要求1所述的自動化系統(tǒng)(1)，其特征在于，由固定的所述至少一個源產(chǎn)生 的粒子束與所述線性導軌(31、32)平行或正交；或者相對于所述線性導軌偏斜。
6.根據(jù)權利要求1所述的自動化系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述機器人臂中的一個機器人 臂(3、4)包括平行于線性導軌(32、31)的、能沿著線性導軌(31、32)移動的托架(21)，所述 機器人臂中的另一個機器人臂(4、3)沿著所述線性導軌(31、32)滑動并承載支柱(22)，接 著，所述支柱(22)承載球窩接頭(23)，所述治療床(5)的端部連接至所述球窩接頭(23)。
7.根據(jù)權利要求6所述的自動化系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述托架(21)沿其滑動的所 述線性導軌設置在所述自動化系統(tǒng)(1)安裝在其中的房間的所述地板(11)、所述天花板 (10)、所述側壁中形成的空間內(nèi)。
8.根據(jù)權利要求6所述的自動化系統(tǒng)(1)，其特征在于，所述治療床(5)能圍繞穿過所 述另一個機器人臂(3、4)的端部的軸線(41)轉(zhuǎn)動360°，所述治療床(5)能夠被所述支柱 (22)移動并且能夠相對于所述軸線(41)圍繞所述球窩接頭(23)擺動以便占據(jù)頂點在所述 球窩接頭(23)中的圓錐內(nèi)的任意位置，所述圓錐的頂角的范圍取決于所述球窩接頭(23) 的特性。
9.根據(jù)權利要求8所述的自動化系統(tǒng)(1)，其中，所述球窩接頭(23)允許具有180°的 頂角，其特征在于，所述治療床(5)能夠占據(jù)頂點在所述球窩接頭(23)中的半球內(nèi)的任意位置。
10.根據(jù)前述權利要求中任一項所述的自動化系統(tǒng)(1)，其中，所述患者躺在或坐在所 述治療床(5)上，或者坐在與所述治療床(5)成一體的座椅上。
全文摘要
存在一種用于將患者相對于至少一個粒子束的源定位的自動化系統(tǒng)(1)，所述系統(tǒng)包括至少一個源；兩個機器人臂(3、4)；用于患者的治療床(5)；以及控制并調(diào)整所述兩個機器人臂的運動的邏輯單元，其中，至少一個源被固定，用于患者的治療床(5)的每端連接于兩個機器人臂(3、4)中的一個的端部，由固定的至少一個源發(fā)射的至少一個粒子束通常包含在兩個機器人臂(3、4)的端部之間的空間內(nèi)。
文檔編號A61N5/10GK101985059SQ20101024376
公開日2011年3月16日 申請日期2010年7月28日 優(yōu)先權日2009年7月28日
發(fā)明者L·迪亞費里亞, V·迪米科利 申請人:伊特爾電訊有限責任公司