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1、(10)申请公布号 CN 101985059 A (43)申请公布日 2011.03.16 CN 101985059 A *CN101985059A* (21)申请号 201010243763.0 (22)申请日 2010.07.28 MI2009A001344 2009.07.28 IT A61N 5/10(2006.01) A61N 5/06(2006.01) (71)申请人 伊特尔电讯有限责任公司 地址 意大利巴里 (72)发明人 L迪亚费里亚 V迪米科利 (74)专利代理机构 中国国际贸易促进委员会专 利商标事务所 11038 代理人 林振波 (54) 发明名称 用于将患者相对于至少一。
2、个粒子束的源定位 的自动化系统 (57) 摘要 存在一种用于将患者相对于至少一个粒子束 的源定位的自动化系统 (1)， 所述系统包括至少 一个源 ； 两个机器人臂 (3、 4) ； 用于患者的治疗床 (5) ； 以及控制并调整所述两个机器人臂的运动 的逻辑单元， 其中， 至少一个源被固定， 用于患者 的治疗床 (5) 的每端连接于两个机器人臂 (3、 4) 中的一个的端部， 由固定的至少一个源发射的至 少一个粒子束通常包含在两个机器人臂 (3、 4) 的 端部之间的空间内。 (30)优先权数据 (51)Int.Cl. (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书 1 。
3、页 说明书 4 页 附图 9 页 CN 101985059 A1/1 页 2 1. 一种用于将患者相对于至少一个粒子束的源定位的自动化系统 (1)， 所述系统包 括 ： 两个机器人臂(3、 4) ； 用于患者的治疗床(5)， 所述治疗床(5)连接于所述机器人臂(3、 4) 的端部 ； 以及逻辑单元， 所述逻辑单元控制并调整所述两个机器人臂 (3、 4) 的运动， 其特 征在于， - 所述两个机器人臂 (3、 4) 的每个能沿着固定于地板 (11) 的相应的线性导轨 (31、 32) 移动至所述自动化系统 (1) 安装在其中的房间的天花板 (10) 或侧壁， - 所述至少一个源被固定并输出粒子束。
4、， 所述粒子束通常被包括在所述两个机器人臂 (3、 4) 的端部之间的空间内， - 所述治疗床 (5) 易于被定位在被包括在所述两个机器人臂 (3、 4) 之间的所述空间的 任何位置中。 2. 根据权利要求 1 所述的自动化系统 (1)， 其特征在于， 所述两个线性导轨 (31、 32) 是 平行的或彼此偏斜。 3. 根据权利要求 1 或 2 所述的自动化系统 (1)， 其特征在于， 所述线性导轨 (31、 32) 中的一个固定于所述自动化系统 (1) 安装在其中的房间的所述地板 (11)， 而所述线性导轨 (31、 32) 中的另一个固定于所述房间的所述天花板 (10)。 4. 根据权利要求。
5、 1 或 2 所述的自动化系统 (1)， 其特征在于， 所述两个线性导轨 (31、 32) 都固定于所述自动化系统 (1) 安装在其中的房间的所述天花板 (10) 或所述地板 (11)。 5.根据权利要求1所述的自动化系统(1)， 其特征在于， 由固定的所述至少一个源产生 的粒子束与所述线性导轨 (31、 32) 平行或正交 ； 或者相对于所述线性导轨偏斜。 6.根据权利要求1所述的自动化系统(1)， 其特征在于， 所述机器人臂中的一个机器人 臂(3、 4)包括平行于线性导轨(32、 31)的、 能沿着线性导轨(31、 32)移动的托架(21)， 所述 机器人臂中的另一个机器人臂 (4、 3)。
6、 沿着所述线性导轨 (31、 32) 滑动并承载支柱 (22)， 接 着， 所述支柱 (22) 承载球窝接头 (23)， 所述治疗床 (5) 的端部连接至所述球窝接头 (23)。 7. 根据权利要求 6 所述的自动化系统 (1)， 其特征在于， 所述托架 (21) 沿其滑动的所 述线性导轨设置在所述自动化系统 (1) 安装在其中的房间的所述地板 (11)、 所述天花板 (10)、 所述侧壁中形成的空间内。 8. 根据权利要求 6 所述的自动化系统 (1)， 其特征在于， 所述治疗床 (5) 能围绕穿过所 述另一个机器人臂 (3、 4) 的端部的轴线 (41) 转动 360， 所述治疗床 (5)。
7、 能够被所述支柱 (22)移动并且能够相对于所述轴线(41)围绕所述球窝接头(23)摆动以便占据顶点在所述 球窝接头 (23) 中的圆锥内的任意位置， 所述圆锥的顶角的范围取决于所述球窝接头 (23) 的特性。 9.根据权利要求8所述的自动化系统(1)， 其中， 所述球窝接头(23)允许具有180的 顶角， 其特征在于， 所述治疗床 (5) 能够占据顶点在所述球窝接头 (23) 中的半球内的任意 位置。 10. 根据前述权利要求中任一项所述的自动化系统 (1)， 其中， 所述患者躺在或坐在所 述治疗床 (5) 上， 或者坐在与所述治疗床 (5) 成一体的座椅上。 权 利 要 求 书 CN 10。
8、1985059 A1/4 页 3 用于将患者相对于至少一个粒子束的源定位的自动化系统 背景技术 0001 本发明涉及用于将患者相对于至少一个粒子束的源 ( 例如， 质子、 青离子、 光子、 电子等 ) 定位的自动化系统， 该系统已经被证明对于疾病 ( 例如癌症 ) 的治疗是有效的。 技术领域 0002 用于通过粒子束治疗疾病的设备是已知的， 该设备， 除了尽可能复杂的用于发射 粒子束的至少一个源 ( 由于实际是已知的， 没有在这里描述 ) 之外， 还包括 ： 由于调整至 少一个粒子束的源的相对位置的设备， 以及治疗床 ； 从而至少一个粒子束准确地撞击目标 ( 即， 要被照射的患者的组织 ) 而。
9、不影响 ( 或尽可能少地影响 ) 周围的健康组织。 0003 用于确定患者体内目标的大小和位置的方法和设备， 以及用于确定强度的步骤， 以及每次提供的粒子束的持续时间， 在这里将不进行讨论， 因为这些方法和设备是实际已 知的。 0004 一旦获得目标的位置， 就必须将患者相对于至少一个源定位， 以便至少一个束能 根据治疗计划按预期地撞击目标， 而不影响 ( 能 ) 被可能的最小粒子严重损坏的组织 ( 例 如生殖腺 ) 并且尽可能少地影响目标周围的健康组织。 0005 为了尽可能多地遵守治疗计划， 患者的身体能相对于至少一个源被移动， 以便目 标在整个持续时间段被至少一个粒子束撞击。 0006 。
10、在目前使用的许多装置中， 至少一个粒子束的源从设备(机架)-通常包括半球形 的金属结构 - 被承载， 该金属结构具有从 3 米到 12 米变化的直径并且足够结实以便承载至 少一个粒子束的源 - 这使得至少一个源按照医生对患者进行治疗所预期地来相对于患者 的身体进行移动。 0007 这些设备价格昂贵、 体积大并且具有 “死区” ( 即， 围绕患者身体的空间的一部分不 能被至少一个粒子束的源达到 )， 这些设备通常不能使至少一个粒子束的源相对于患者的 身体进行最佳定位。 0008 为了克服这些严重的缺陷提出本装置， 在本装置中， 固定于被机器人臂承载的治 疗床的患者相对于至少一个粒子束的源被移动。。
11、 0009 WO 2009/036169 描述了承载治疗床的、 具有五个转动轴线和一个竖直移动轴线的 机器人臂， 如果形成竖直移动的支柱固定于地板而没有被柱支撑， 那么机器人臂就不会有 “死区” ， 但是， 这种机器人臂不能使治疗床位于地板附近并且当完全缩回时绝对不可能处 于低于所述支柱长度的高度， 并且也不能使治疗床轴向转动 360或竖直地定位患者， 或照 射患者的背部。 而且， 通过将治疗床轴向转动360所获得的圆柱形的体积受机械部件或其 他障碍的限制。 0010 WO 2006/124434 描述了这样的装置， 其包括承载治疗床的至少一个机器人臂 ； 承 载粒子束的源的第二机器人臂 ； 。
12、以及控制并调整两个机器人臂以便定位 ( 如果可能， 还控 制和调整患者相对于粒子束的源的位置 ) 的逻辑单元。实际上， 治疗床、 粒子束的源和 / 或 承载它们的机器人臂可能彼此干扰， 形成妨碍患者相对于粒子束的源 ( 或相反 ) 进行最佳 说 明 书 CN 101985059 A2/4 页 4 定位的 “死区” 。这种装置也具有在 WO 2009/036169 中描述的机器人臂的相同缺陷。 0011 DE 202004017881U1 描述了通过对车辆进行竖直的和水平的移动， 从而将车辆移 出生产线并将其移动至另外的工作平台的机器人臂。 0012 US 2004/0133983A1 描述了手。
13、术台， 特别是能被设置为用于不同类型的整形外科 手术的手术台。 发明内容 0013 本发明的目的是获得用于将患者相对于固定的至少一个粒子束的源定位的自动 化系统， 该系统不受限制并且不具有已知的定位系统所具有的缺陷。 0014 特别地， 本发明的一个目的是提供机器人臂以便能将患者定位在不受系统的臂之 间的体积限制的空间内的任意位置中。 0015 本发明的另外的目的是提供这种自动化系统， 以便在如上限定的空间内的任意位 置中， 患者能围绕其纵向轴线转动完整的 360。 0016 上述目的通过具有在独立权利要求 1 中说明的特征的自动化系统而实现。 0017 本发明的另外的有利的特征形成从属权利要。
14、求的部分。 0018 根据本发明的自动化系统包括 ： 固定的至少一个粒子束的源， 两个机器人臂， 用于 患者的治疗床， 以及用于控制和调整两个机器人臂的运动的逻辑单元。 0019 治疗床的每端连接至机器人臂的一端， 并且由固定的至少一个源发射的至少一个 粒子束通常被包含在两个机器人臂的端部之间的空间内。 附图说明 0020 现在将参考纯说明性的(因而不是限制性的)在附图中示出的实施例对本发明进 行说明， 附图中 ： 0021 图 1 示意性地示出根据本发明的自动化系统的第一实施例的侧视图， 其中， 用于 患者的治疗床处于第一位置 ； 0022 图 2 示意性地示出图 1 的自动化系统的顶视图 。
15、； 0023 图3和4示出图1的自动化系统的相应的侧视图和顶视图 ； 其中， 用于患者的治疗 床处于第二位置 ； 0024 图 5、 6 和 7 示意性地示出图 1 的自动化系统的侧视图， 其中， 用于患者的治疗床处 于其他可能的位置 ； 0025 图 8 和 9 示意性地示出根据本发明的自动化系统的第二实施例的两个侧视图。 具体实施方式 0026 图 1 示意性地示出根据本发明的自动化系统的第一实施例的侧视图， 自动化系统 包括 ： 被固定的至少一个粒子束的源， 机器人臂 (3、 4)， 治疗床 (5) 以及控制并调整两个机 器人臂(3、 4)的运动的逻辑单元， 机器人臂(3、 4)优选具有。
16、水平移动轴线和六个转动轴线。 0027 治疗床 5 的每端连接至机器人臂 (3、 4) 中的一个的端部， 机器人臂 (3、 4) 相对于 固定的至少一个源放置在相对的侧上， 使得由固定的至少一个源发射的至少一个粒子束通 常被包含在两个机器人臂 (3、 4) 的端部之间的空间中。 说 明 书 CN 101985059 A3/4 页 5 0028 粒子束的固定的至少一个源和逻辑单元在附图中被省略以便简化视图 ； 此外， 逻 辑单元和机器人臂 (3、 4) 没有被描述， 因为它们实质都是已知的， 并且因此能由技术人员 执行， 而不用借助创造性劳动。 0029 在附图中， 患者躺在治疗床 5 上， 但。
17、是， 不背离本发明的范围， 患者可以坐在治疗 床 5 上或坐在与治疗床 5 成一体的座椅上。 0030 如从附图 2 的顶视图中能最好地看出的， 机器人臂 3 能沿着线性导轨 31 移动， 并 且机器人臂 4 能沿平行于线性导轨 31 的线性导轨 32 移动。线性导轨 31 和 32 可以是偏斜 的， 这也没有背离本发明的范围。 0031 通过在图 1-7 中的非限制性实例而描述的实施例中， 线性导轨 31 与自动化系统 1 被安装在其中的房间的地板11(图8)成一体， 并且线性导轨32与所述房间的天花板10(图 8) 成一体 ； 而不背离本发明的范围， 导轨 31 能与自动化系统 1 被安装。
18、在其中的房间的天花 板10成一体， 并且线性导轨32与所述房间的地板11成一体， 或者两个线性导轨(31、 32)能 与自动化系统 1 被安装在其中的房间的天花板 10 或地板 11 成一体， 线性导轨 (31、 32) 可 以放置在房间的侧壁之间或在侧壁和地板或天花板之间。 0032 根据本发明的自动化系统允许治疗床 5( 和被固定于治疗床 5 的患者 ) 被定为在 被包含在两个机器人臂 (3、 4) 之间的空间的任何位置内， 而没有由于机器人臂 (3、 4) 和 / 或由于固定的源而导致的约束、 限制和/或 “死区” 。 治疗床5和患者能围绕与机器人臂(3、 4) 的端部接合的线轴向地转动。
19、 360。 0033 地板 11 和天花板 10 在图 1-7 中被省略以便简化视图。 0034 由固定的至少一个源产生的至少一个粒子束有利地平行于线性导轨 31 和 32， 而 不背离本发明的范围， 至少一个粒子束能垂直于线性导轨 31 和 32 或相对于导轨自身而倾 斜。 0035 图 3 和 4 分别示出图 1 的自动化系统的侧视图和顶视图， 其中， 治疗床在第二位 置 ； 图 5、 6 和 7 示意性地示出图 1 的自动化系统的侧视图， 其中， 治疗床 5 在其他可能的位 置。 0036 图 8 和 9 示意性地示出根据本发明的自动化系统 1 的第二实施例的侧视图， 其与 以上示出的系。
20、统不同， 因为机器人臂之一， 例如机器人臂 3， 包括托架 21 并承载支柱 22， 托 架 21 能沿平行于线性导轨 32 的线性导轨 31 移动， 另一个机器人臂 4 沿着线性导轨 32 滑 动， 接着， 支柱 22 承载球窝接头 23， 治疗床 5 的端部连接至球窝接头 23。 0037 线性导轨 31 放置在自动化系统 1 安装在其中的房间的地板 11 中形成的开口中。 0038 在图 8 和 9 中， 机器人臂 3 沿着其移动的线性导轨 20 平行于导轨 32， 导轨 32 固定 于自动化系统 1 安装在其中的房间的天花板 10， 机器人臂 4 沿着导轨 32 运动 ； 但是， 不背。
21、 离本发明的范围， 导轨 32 能固定于自动化系统 1 安装在其中的房间的地板 11， 并且导轨 31 能固定于所述房间的天花板 10。 0039 球窝接头 23 的存在使得自动化系统 1 的成本降低， 但是限制了治疗床 5 的运动， 在图 8 和 9 所示的实施例中， 治疗床 5 通常保持在基本竖直的位置。 0040 实际上， 治疗床 5 能围绕穿过另一个所述机器人臂 (4、 3) 的端部的轴线 41 转动 360， 治疗床 5 能够被支柱 22 竖直地移动并且能够相对于轴线 41 围绕球窝接头 23 摆动。 0041 因此， 治疗床 5 能够占据顶点在球窝接头 23 中并由虚线 42 和 。
22、43 限定的圆锥内的 说 明 书 CN 101985059 A4/4 页 6 任意位置。 0042 在圆锥的顶点处的角度的范围取决于球窝接头 23 的特性 ； 如果球窝接头 23 允许 顶角为 180， 那么圆锥变为半球。 0043 不背离本发明的范围， 承载托架 21 的线性导轨 31 可以放置在自动化系统 1 被安 装在其中的房间的侧壁中形成的开口内， 在这种情况下， 治疗床 5 处于基本水平的位置并 且能围绕穿过另一个机器人臂(4、 3)的端部的轴线(41)转动360， 还能被支柱22水平地 移动并且能相对于在圆锥 ( 顶点在球窝接头 23 中并由虚线 42 和 43 限定 ) 内的轴线。
23、 41 摆 动。 0044 该圆锥的顶点处的角度的范围取决于所述球窝接头 23 的特性 ； 如果球窝接头 23 允许顶角为 180， 那么圆锥变为半球。 0045 不背离本发明的范围， 熟练的技术人员通过一般经验和 / 或本领域的自然发展能 对用于将患者相对于之前所述的粒子束的源定位的自动化系统进行改变和改进。 说 明 书 CN 101985059 A1/9 页 7 图 1 说 明 书 附 图 CN 101985059 A2/9 页 8 图 2 说 明 书 附 图 CN 101985059 A3/9 页 9 图 3 说 明 书 附 图 CN 101985059 A4/9 页 10 图 4 说 明 书 附 图 CN 101985059 A5/9 页 11 图 5 说 明 书 附 图 CN 101985059 A6/9 页 12 图 6 说 明 书 附 图 CN 101985059 A7/9 页 13 图 7 说 明 书 附 图 CN 101985059 A8/9 页 14 图 8 说 明 书 附 图 CN 101985059 A9/9 页 15 图 9 说 明 书 附 图 。