Устройство для формирования дозных полей

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

576684

Сон!а Советских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 18.11.74 (21) 2077046/13 с присоединением заявки № (23) Приоритет (51) М. Кл.2 А 61N

5/00

Государственный комите

Совета Министров СССР (43) Опубликовано 30.07.78. Бюллетень ¹ 28 (53) УДК 615.47 (088.8) ло делам изобретений и открытий (45) Дата опубликования описания 25.07.78 (72) Автор изобретения

Ю. В. Зудин (71) Заявитель Научно-исследовательский институт медицинской радиологии (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ФОРМИРОВАНИЯ

ДОЗ НЫХ 1ОЛ ЕЙ

Изобретение относится к области медицинской техники и предпазна !сно для лучевой терапии онкологических больных.

Известно устройство для формирования дозных полей путем перемещения источни- ка излучения по осям ротации и конвергенции, состоящее из источника излучения, следящего привода перемещения источника излучения и управляющего устройства (1).

Однако известное устройство не позволя- !О ет осуществлять запрограммированное пространственноо-временное дозное распределение.

Цель изобретения — создание запрограммированного пространственно-временного дозпого распределения.

Это достигается тем, что управляющее устройство включает программатор трехмерных координат и две расшифровывающие следящие системы, каждая из которых состоит из двух синусно-косинусных вращающихся трансформаторов и исполнительного двигателя, причем выходной вал исполнительного двигателя кинематически связан с роторами трансформаторов, одна из вы- 25 ходных обмоток трансформатора соединена с управляющей обмоткой исполнительного двигателя. Выходы программатора, соответствующие значениям координат горизонтальной плоскости, соединены с обеими ста- 30 тор ымп обмотк;-.:1и одного из трансформаторов первой следящей системы. Выход программатора, соответствующий значению координат, совпада!Ощ!!х с вертикалью, и свободная роторная обмотка одного из трансформаторов первой следящей системы соединены с обеими статорными обмотками ! диого пз трансформаторов второй следящей системы, выход другого трансформатора этой жс сследящей спстсмы, включенного по схеме линейного вращающегося трансформатора, соединен с одной из статорных обмоток другого трансформатора первой следящеи системь!, а выходные роторные обмотки этого трансформатора соединены с соответствующими входами следящих приводов. Программатор включает в себя не менее двух:астей, каждая пз которых содержит два ма!.питопровода, на которых расположены соединенные последовательно обмотки возбуждения и измерительные обмотки, соединеннь е встречно, а в зазоре маги!!топроводов пох1ещен вращающийся диск с изменяемым профилем, по окружности которого расположены лепестки, с возможность!0 ск!ещепия пх Относительно геометрической ней!трали.

На фиг. 1 изображена принципиальная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2— принципиальная электрическая схема для

576684

15

25

65 определения координат х и у по направлениям облучения; на фиг. 3 — программатор.

Устройство содержит управляющее устройство, включающее программатор 1 и две расшифровывающие следящие системы 2 и

3, причем система 2 состоит из двух синусно-косинусных вращающихся трансформаторов 4 и 5 и исполнительного двигателя 6, а система 3 пз трансформаторов 7 и 8 и двигателя 9. Выходной вал двигателя 6 кинематически связан с ротором 10 трансформатора 5, а вал двигателя 9 — с ротором 11 трансформатора 8. Одна из выходных обмоток ротора 13 трансформатора 4 соединена с управляющей обмоткой двигателя б. Выходы программатора 1, соответствующие значениям координат горизонтальной плоскости, соединены с обеими обмотками 12 статора, а выход программатора, соответствующий значению координат, совпадающих с вертикалью, и свободная обмотка ротора

13 трансформатора 4 соединены с обеими обмотками статора 14 трансформатора 7.

Ротор 11 трансформатора 8, включенного по схеме линейного вращающегося трансформатора, соединен с одной из обмоток статора 15 трансформатора 5, а обмотки ротора 16 соединены с соответствующими входами двигателя 9. Причем программатор 1 содержит не менее двух частей, каждая из которых содержит два магнитопровода 17 и 18, на которых расположены соединенные последовательно обмотки возбуждения и измерительные обмотки, соединенные встречно, а в зазоре магнитопроводов помещен вращающийся диск 19 с изменяемым профилем, по окружности которого расположены лепестки 20 с возможпостыо смещения их относительно геометрической нейтр али.

Устройство работает следующим образом.

Напряжения, снимаемые с преобразователей 21 и 22 программатора 1, пропорциональные заданным х =f(i) и у(= — f(i), подаются на обе статорные обмотки трансформатора 4 и с его синусной обмотки поступают на управляющую обмотку исполнительного двигателя 6, выходной вал которого механически связан с роторами 10 и 13.

Напряжение, снимаемое с синусной обмотки трансформатора 4, выражено формулой

U,(„= U,„(õ sin <р — у cos ср), (1) где х = f (/), у = f (/);

U „— масштаб выходных величин; ср — текущее значение углов поворота роторов 13 и 10.

Аргумент <р определяется в результате автоматического решения уравнения (1) следящей системой, состоящей из трансформатора 4, усилителя 23 и двигателя б.

Напряжение, снимаемое с косинусной обмотки этого трансформатора, с09 = 4ок х $1п +f (, 2 — у*соя (— 4-у)) = U,„(х сосу+у у оу) {2(1, 2 пропорционально геометрической сумме заданных координат.

Данное напряжение подается на обмотку статора 14, а на другую обмотку подается напряжение преобразователя 24, пропорциональное z" = f (t) .

Выходная синусная обмотка трансформатора 7 через усилитель 25 соединяется с управляющей обмоткой исполнительного двигателя 9, выходной вал которого кинематически связан с роторами 16 и 11.

Напряжение, снимаемое с синусной обмотки трансформатора 7, выражено формулой

Us(è — U„jz* $1п E — d cos Е), где z = f (t), d = х -1- у ;

U<Ä вЂ” масштаб выходных величин;

Š— текущее значение угла поворота роторов 16 и 11.

Аргумент Е определяется в результате автоматического решения уравнения (3) следящей системой, состоящей из трансформатора 7, усилителя 25 и двигателя 9.

Напряжение, снимаемое с его косинусной обмотки, U„, = U„, z» sin (— +Š— d*cos ><

Х (— +Е)) =U,,(Рсоу +s*sin — L((4( 2 пропорционально геометрической сумме координат х +g +я

После поворота роторов 11 на угол Е и

45 15 на угол ср напряжения, снимаемые с выходных роторных обмоток трансформатора

5, будут пропорциональны соответствующим законам изменения скоростей ротации и конвергенции.

50 На фиг. 2 представлена схема, позволяющая определить координаты х и у по направлениям облучения, заданным углами .места Е и азимута ср. Выходную косинусную обмотку трансформатора 26 и выход преобразователя 24, воспроизводящего условия облучения, совпадающие с вертикалью, подключают к обоим входам усилителя 27, выход которого подключен к управляющей обмотке исполнительного двигателя 28, регулирующего напряжение на статорной обмотке трансформатора 26, и поворачивают его ротор на угол E. Двигатель будет поворачивать ротор регулятора 29 напряжения до тех пор, пока напряжение на выходе усилителя не станет равным нулю.

576684

В этот момент напряжение, снимаемое с косинусной обмотки трансформатора 1

U„„= У«cosE будет равно напряжению, снимаемому с выхода преобразователя 24, т. е. пропорционально z, где U« — масштаб выходных величин.

Очевидно, что напряжение на входной статорной обмотке 1 будет пропорционально

R= =х+у+г

cos H

U«, = Uz = Ud sin E + Уг cos E, где

Uz=z;

Ud:d=х+у;

Ud = d, Uz = z .

d, z — проекции вектора в повернутой системе координат, будут пропорциональны проекциям вектора в повернутой системе координат, совпадающего с направлением 60 расположения критических органов.

Выходную синусную обмотку трансформатора 7 подключают к одной из входных статорных обмоток трансформатора 5 следящей системы 2. 65 геометрической сумме координат. Напряжение, снимаемое с синусной обмотки U>i> —— 15

R sin E< = d= х+у будет пропорционально геометрической сумме координат, расположенных в горизонтальной плоскости, и поступает на статорную обмотку трансформатора 30.

После поворота его ротора на угол р напряжения, снимаемые с выходных роторных обмоток, будут пропорциональны координатам х и у, расположенным в горизонтальной плоскости.

По условиям облучения строят х=/(1), e=f(i), которые воспроизводятся функциональными преобразователями 21 и 22.

С целью лучшего представления создаваемого объемного дозного распределения, З0 контроля обхода критических органов, перед началом лучевого лечения необходимо представление и контроль формы создаваемой изодозной кривой в плоскостях, повернутых на углы Е и ср, совпадающих с критическими направлениями облучения. Выходную косинусную обмотку трансформатора 4 следящей системы 2 и выход преобразователя 24 подключают к обоим входам трансформатора 7 следящей системы 3 и 40 поворачивают ее на угол Е, составленный с вертикалью. Тогда напряжения, снимаемые с выходных роторных обмоток трансформатора 7, 45

U,i„— Ud = Udcos Š— Уг sin Е;

После поворота ротора 15 на угол q> с его выходных обмоток снимутся напряжения

U, .— Od зш ;

U« =UdÃсоз р, где Ud = — d ; d =õ +у, пропорциональные проекциям вектора в новой системе координат.

В соответствии с вышеизложенным способом регистрируют дозное распределение в каждой из трех взаимно перпендикулярных плоскостей и форму изодозной кривой в каждой из двух взаимно перпендикулярных плоскостей, совпадающих с направлением расположения критических органов.

Если при укладке больного по каким-либо причинам невозможно совместить координаты залегания опухоли с точкой пересечения осей ротации и конвергенции, напряжения, снимаемые с преобразователей 2i и

22, подаются также на вход следящих систем продольного и поперечного перемещения стола.

С целью запроса аппаратуры перед началом лучевого лечения и регистрации формы, создаваемой изодозной кривой, например в плоскости ротации, на входы следящей системы 2 подают напряжения, снимаемые с преобразователей 21 и 24, пропорциональные заданным условиям облучения х" = f (i) и z"=f(I).

Аналогично вышеизложенному, в результате автоматического решения уравнения

U.i„— U,„(z* sin яр — х" cos ар), где х " = f (t) z = j (t), следящей системой будет определен аргумент р. Одновременно через трансформатор

5 пропускают напряжение, обратно пропорциональное создаваемому в этом направлении градиенту дозы, а выходные роторные обмотки подключают к соответствующим входам двухкоординатного регистрирующего прибора (на чертеже не показан).

Формул а изобретения

1. Устройство для формирования дозных полей, состоящее из источника излучения, следящего привода перемещения источника излучения и управляющего устройства, о тл и ч а ю гц е е с я тем, что, с целью создания запрограммированного пространственновременного дозного распределения, управляющее устройство включает программатор трехмерных координат и две расшифровывающие следящие системы, каждая из которых состоит из двух синусно-косинусных вращающихся трансформаторов и исполнительного двигателя, причем выходной вал исполнительного двигателя кинематически связан с роторами трансформаторов, одна из выходных обмоток трансформатора соединена с управляющей обмоткой исполни576684

Ясг. 2

Уиг. Р

Заказ 1354/20

1 !зд. № 566

Подписное

Тираж 734

Типография, пр. Сапунова, 2

7 тельного двигателя, выходы программатора, соответствующие значениям координат горизонтальной плоскости, соединены с обеими статорными обмотками одного из трансформаторов первой следящей системы, выход программатора, соответствующий значению координат, совпадающих с вертикалью, и свободная роторная обмотка одного из трансформаторов первой следящей системы соединены с обеими статорными 10 обмотками одного из трансформаторов второй следящей системы, выход другого трансформатора этой же следящей системы, включенного по схеме линейного вращающегося трансформатора, соединен с одной 15 из статорных обмоток другого трансформатора первой следящей системы, а выходные роторные обмотки этого трансформатора соединены с соответствующими входами следящих приводов. 20

2. Устройство по и. 1, о тл и ч а ю щ ее с я тем, что программатор включает в себя не менее двух частей, каждая из которых содержит магнитопроводы, на которых расположены соединенные последовательно обмотки возбуждения и измерительные обмотки, соединенные встречно, а в зазоре магнитопроводов помещен вращающийся диск с изменяемым профилем.

3. Устройство по пп. 1 н 2, о т л и ч а ющ е е с я тем, что по окружности диска расположены лепестки с возможностью смещения их относительно геометрической нейтрали.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Рокус М вЂ” гамма-терапевтический аппарат. Проспект Всесоюзного объединения

«Изотоп», 1972.