合作信息
用于旋轉(zhuǎn)放療設(shè)備的快速寬野動態(tài)多葉光柵（MLC）
發(fā)布單位：清華大學(xué)
所屬行業(yè)：醫(yī)藥制造、養(yǎng)生長壽健康
合作信息類型：意向合作
機(jī)構(gòu)類型：高等院校
供求關(guān)系：供應(yīng)
合作信息期限：2016-12
參考價格：面議
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合作信息簡介
1成果簡介
本項目設(shè)計并制備一種用于旋轉(zhuǎn)放療設(shè)備的快速寬野動態(tài)多葉光柵，研究并實現(xiàn)其機(jī)
構(gòu)、傳動和驅(qū)動等關(guān)鍵技術(shù)。研究內(nèi)容主要由以下三個方面組成，包括多葉光柵機(jī)構(gòu)設(shè)計與
分析、快速寬野動態(tài)多葉光柵精密傳動技術(shù)、快速寬野動態(tài)多葉光柵驅(qū)動技術(shù)。
本項目的主要研究內(nèi)容包括：
（1）快速寬野動態(tài)多葉光柵機(jī)構(gòu)設(shè)計與分析
本項目建議開發(fā)的快速寬野動態(tài)多葉光柵，可實現(xiàn)放射線束寬野和劑量的實時動態(tài)調(diào)
節(jié)，使實施的寬野和劑量分布與計劃劑量相適應(yīng)。多葉光柵葉片尺寸形狀以及空間位置排布
設(shè)計，不僅影響多葉光柵整體機(jī)械運(yùn)動性能和多葉光柵使用壽命，而且直接決定多葉光柵適
形度和調(diào)強(qiáng)能力，從而影響放療劑量分布，并最終主導(dǎo)治療效果。多葉光柵葉片的設(shè)計主要
是圍繞著提高適形度、減少透射半影、降低漏射、三維適形、動態(tài)調(diào)強(qiáng)等功能展開。多葉光
柵葉片設(shè)計主要包括葉片對數(shù)、葉片高度、聚焦形式、端面設(shè)計、橫截面設(shè)計等。另外，為
滿足高速高精度運(yùn)動參數(shù)指標(biāo)要求，葉片輕量化設(shè)計意義重大。在葉片的制造方面，如何實
現(xiàn)復(fù)雜外形鎢合金葉片的高精度加工工藝以及異性材料可靠拼接的復(fù)合葉片工藝，將是是本
項目研究的重點之一。
（2）快速寬野動態(tài)多葉光柵精密傳動技術(shù)
本項目建議開發(fā)的快速寬野動態(tài)多葉光柵，采用高精度輕量化傳動設(shè)計，提高葉片運(yùn)動
速度和運(yùn)動精度，滿足復(fù)雜腫瘤的治療需求。該多葉光柵傳動包括直驅(qū)傳動及導(dǎo)軌設(shè)計。直
驅(qū)傳動用于驅(qū)動葉片直線往復(fù)運(yùn)動，導(dǎo)軌用于精確導(dǎo)向。由于多葉光柵運(yùn)動往復(fù)運(yùn)動，需要
頻繁加減速，實現(xiàn)快速切換能力，為了滿足葉片高速精密運(yùn)動，需要高速精密的功能部件、
高剛度的結(jié)構(gòu)件和結(jié)合部以及輕量化的結(jié)構(gòu)件提供保證。
（3）快速寬野動態(tài)多葉光柵驅(qū)動技術(shù)
現(xiàn)有的開關(guān)式多葉光柵采用氣壓驅(qū)動的方式，葉片通過撞擊停止，降低了機(jī)械零件的使
用壽命，并產(chǎn)生很大的噪聲，同時氣路傳輸增加整個醫(yī)療設(shè)備的復(fù)雜度。本項目建議開發(fā)的
快速寬野動態(tài)多葉光柵，采用新型高速直線電機(jī)驅(qū)動單元，可克服氣動驅(qū)動方式的缺點，并
能實現(xiàn)開關(guān)狀態(tài)之外，葉片運(yùn)動過程中的位置和速度的精確控制。在后續(xù)研究開展中，葉片
中間位置和速度的精確控制可應(yīng)用于新型螺旋斷層放射治療算法，提高治療效率和治療精
度。
本項目的創(chuàng)新點主要包括：
（1）提出一種新型快速寬野動態(tài)多葉光柵
本項目擬開發(fā)的快速寬野動態(tài)多葉光柵，葉片可快速的實現(xiàn)開關(guān)，開或關(guān)時間約30ms，
采用直線電機(jī)驅(qū)動方法以實現(xiàn)每個葉片（共32對）的獨立運(yùn)動，同時要精確控制每個葉片
的速度和位置，以實現(xiàn)放射線束強(qiáng)度和區(qū)域的實時動態(tài)調(diào)節(jié)，以達(dá)到理想的照射劑量分布。
擬開發(fā)的多葉光柵葉片物理厚度不大于3mm，葉片高度不小于100mm，葉片漏射率小于2%。
（2）提出一種快速寬野動態(tài)多葉光柵機(jī)構(gòu)傳動方法
本項目建議開發(fā)的快速寬野動態(tài)多葉光柵，采用直驅(qū)傳動技術(shù)和高精度輕量化傳動設(shè)
21
計，優(yōu)化導(dǎo)軌受力和精度控制，實現(xiàn)葉片機(jī)械到位精度0.1 mm，葉片機(jī)械重復(fù)定位精度0.05
mm。
（3）提出一種快速寬野動態(tài)多葉光柵驅(qū)動方法
本項目建議開發(fā)的快速寬野動態(tài)多葉光柵，采用新型高速直線電機(jī)驅(qū)動單元，葉片不僅
可工作于開關(guān)狀態(tài)，同時，也可實現(xiàn)葉片運(yùn)動過程中的位置和速度的精確控制。葉片最大行
程不小于50 mm，葉片最大運(yùn)動速度大于500 mm/s，葉片加速度大于2 g。在上述高速度高
加速葉片驅(qū)動技術(shù)基礎(chǔ)之上，本項目擬開發(fā)的多葉光柵可實現(xiàn)工作噪聲低于70 db。
2應(yīng)用說明
現(xiàn)階段快速寬野動態(tài)多葉光柵基本成型，處于產(chǎn)業(yè)化前期，本項目提出的快速寬野動態(tài)
多葉光柵，填補(bǔ)了國內(nèi)二元多葉光柵的空白，性能指標(biāo)達(dá)到國外同類產(chǎn)品的技術(shù)水平，且在
射線效率、噪聲和壽命等方面更具有優(yōu)勢。形成的知識產(chǎn)權(quán)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的種類和數(shù)量很多，
獲得國內(nèi)發(fā)明專利和軟件版權(quán)不少于53項。目前泰來1號產(chǎn)品研發(fā)過程中，已經(jīng)申請的發(fā)
明專利有5項：（1）一種多定子多動子陣列式直線電機(jī)驅(qū)動裝置（CN 102195439 A）；（2）
用于醫(yī)療設(shè)備的X射線源在線切換系統(tǒng)及方法（CN 102283666 A）；（3）腫瘤精確靶向放療
設(shè)備的時鐘同步方法（CN 102294082 A）；（4）用于腫瘤治療的擺臺裝置和精確靶向治療設(shè)備（CN 102188779 A）；（5）多驅(qū)動單元組成的進(jìn)給系統(tǒng)（CN 101618517 B）。已經(jīng)申請的軟件版權(quán)有10項，醫(yī)療設(shè)備直線電機(jī)設(shè)計軟件；醫(yī)用多葉光柵調(diào)試軟件；醫(yī)用多葉光柵數(shù)
控加工自動編程軟件；放療多葉準(zhǔn)直器控制軟件；TL2012醫(yī)用環(huán)形加速器出束控制軟件；
環(huán)形醫(yī)用加速器安全聯(lián)鎖軟件；包絡(luò)斷層放療算法軟件；醫(yī)用加速器環(huán)形機(jī)架斷層運(yùn)動控制
軟件；醫(yī)用加速器調(diào)試軟件；醫(yī)用腫瘤3D建模與數(shù)控加工自動編程軟件。
3效益分析
多葉光柵技術(shù)是放療設(shè)備的關(guān)鍵所在，國外設(shè)備由于技術(shù)領(lǐng)先占據(jù)了國內(nèi)外的高端市
場，但這遠(yuǎn)不能滿足市場的需求。據(jù)統(tǒng)計，目前全世界每年對放療設(shè)備的顧客需求量是300
臺/年，以多葉光柵每臺30萬美元計算，且僅占據(jù)1/3市場，則能夠產(chǎn)生的效益巨大。
4合作方式
技術(shù)轉(zhuǎn)讓或合作開發(fā)，商談。
5項目所屬行業(yè)領(lǐng)域
醫(yī)療健康領(lǐng)域。
本項目設(shè)計并制備一種用于旋轉(zhuǎn)放療設(shè)備的快速寬野動態(tài)多葉光柵，研究并實現(xiàn)其機(jī)
構(gòu)、傳動和驅(qū)動等關(guān)鍵技術(shù)。研究內(nèi)容主要由以下三個方面組成，包括多葉光柵機(jī)構(gòu)設(shè)計與
分析、快速寬野動態(tài)多葉光柵精密傳動技術(shù)、快速寬野動態(tài)多葉光柵驅(qū)動技術(shù)。
本項目的主要研究內(nèi)容包括：
（1）快速寬野動態(tài)多葉光柵機(jī)構(gòu)設(shè)計與分析
本項目建議開發(fā)的快速寬野動態(tài)多葉光柵，可實現(xiàn)放射線束寬野和劑量的實時動態(tài)調(diào)
節(jié)，使實施的寬野和劑量分布與計劃劑量相適應(yīng)。多葉光柵葉片尺寸形狀以及空間位置排布
設(shè)計，不僅影響多葉光柵整體機(jī)械運(yùn)動性能和多葉光柵使用壽命，而且直接決定多葉光柵適
形度和調(diào)強(qiáng)能力，從而影響放療劑量分布，并最終主導(dǎo)治療效果。多葉光柵葉片的設(shè)計主要
是圍繞著提高適形度、減少透射半影、降低漏射、三維適形、動態(tài)調(diào)強(qiáng)等功能展開。多葉光
柵葉片設(shè)計主要包括葉片對數(shù)、葉片高度、聚焦形式、端面設(shè)計、橫截面設(shè)計等。另外，為
滿足高速高精度運(yùn)動參數(shù)指標(biāo)要求，葉片輕量化設(shè)計意義重大。在葉片的制造方面，如何實
現(xiàn)復(fù)雜外形鎢合金葉片的高精度加工工藝以及異性材料可靠拼接的復(fù)合葉片工藝，將是是本
項目研究的重點之一。
（2）快速寬野動態(tài)多葉光柵精密傳動技術(shù)
本項目建議開發(fā)的快速寬野動態(tài)多葉光柵，采用高精度輕量化傳動設(shè)計，提高葉片運(yùn)動
速度和運(yùn)動精度，滿足復(fù)雜腫瘤的治療需求。該多葉光柵傳動包括直驅(qū)傳動及導(dǎo)軌設(shè)計。直
驅(qū)傳動用于驅(qū)動葉片直線往復(fù)運(yùn)動，導(dǎo)軌用于精確導(dǎo)向。由于多葉光柵運(yùn)動往復(fù)運(yùn)動，需要
頻繁加減速，實現(xiàn)快速切換能力，為了滿足葉片高速精密運(yùn)動，需要高速精密的功能部件、
高剛度的結(jié)構(gòu)件和結(jié)合部以及輕量化的結(jié)構(gòu)件提供保證。
（3）快速寬野動態(tài)多葉光柵驅(qū)動技術(shù)
現(xiàn)有的開關(guān)式多葉光柵采用氣壓驅(qū)動的方式，葉片通過撞擊停止，降低了機(jī)械零件的使
用壽命，并產(chǎn)生很大的噪聲，同時氣路傳輸增加整個醫(yī)療設(shè)備的復(fù)雜度。本項目建議開發(fā)的
快速寬野動態(tài)多葉光柵，采用新型高速直線電機(jī)驅(qū)動單元，可克服氣動驅(qū)動方式的缺點，并
能實現(xiàn)開關(guān)狀態(tài)之外，葉片運(yùn)動過程中的位置和速度的精確控制。在后續(xù)研究開展中，葉片
中間位置和速度的精確控制可應(yīng)用于新型螺旋斷層放射治療算法，提高治療效率和治療精
度。
本項目的創(chuàng)新點主要包括：
（1）提出一種新型快速寬野動態(tài)多葉光柵
本項目擬開發(fā)的快速寬野動態(tài)多葉光柵，葉片可快速的實現(xiàn)開關(guān)，開或關(guān)時間約30ms，
采用直線電機(jī)驅(qū)動方法以實現(xiàn)每個葉片（共32對）的獨立運(yùn)動，同時要精確控制每個葉片
的速度和位置，以實現(xiàn)放射線束強(qiáng)度和區(qū)域的實時動態(tài)調(diào)節(jié)，以達(dá)到理想的照射劑量分布。
擬開發(fā)的多葉光柵葉片物理厚度不大于3mm，葉片高度不小于100mm，葉片漏射率小于2%。
（2）提出一種快速寬野動態(tài)多葉光柵機(jī)構(gòu)傳動方法
本項目建議開發(fā)的快速寬野動態(tài)多葉光柵，采用直驅(qū)傳動技術(shù)和高精度輕量化傳動設(shè)
21
計，優(yōu)化導(dǎo)軌受力和精度控制，實現(xiàn)葉片機(jī)械到位精度0.1 mm，葉片機(jī)械重復(fù)定位精度0.05
mm。
（3）提出一種快速寬野動態(tài)多葉光柵驅(qū)動方法
本項目建議開發(fā)的快速寬野動態(tài)多葉光柵，采用新型高速直線電機(jī)驅(qū)動單元，葉片不僅
可工作于開關(guān)狀態(tài)，同時，也可實現(xiàn)葉片運(yùn)動過程中的位置和速度的精確控制。葉片最大行
程不小于50 mm，葉片最大運(yùn)動速度大于500 mm/s，葉片加速度大于2 g。在上述高速度高
加速葉片驅(qū)動技術(shù)基礎(chǔ)之上，本項目擬開發(fā)的多葉光柵可實現(xiàn)工作噪聲低于70 db。
2應(yīng)用說明
現(xiàn)階段快速寬野動態(tài)多葉光柵基本成型，處于產(chǎn)業(yè)化前期，本項目提出的快速寬野動態(tài)
多葉光柵，填補(bǔ)了國內(nèi)二元多葉光柵的空白，性能指標(biāo)達(dá)到國外同類產(chǎn)品的技術(shù)水平，且在
射線效率、噪聲和壽命等方面更具有優(yōu)勢。形成的知識產(chǎn)權(quán)、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)的種類和數(shù)量很多，
獲得國內(nèi)發(fā)明專利和軟件版權(quán)不少于53項。目前泰來1號產(chǎn)品研發(fā)過程中，已經(jīng)申請的發(fā)
明專利有5項：（1）一種多定子多動子陣列式直線電機(jī)驅(qū)動裝置（CN 102195439 A）；（2）
用于醫(yī)療設(shè)備的X射線源在線切換系統(tǒng)及方法（CN 102283666 A）；（3）腫瘤精確靶向放療
設(shè)備的時鐘同步方法（CN 102294082 A）；（4）用于腫瘤治療的擺臺裝置和精確靶向治療設(shè)備（CN 102188779 A）；（5）多驅(qū)動單元組成的進(jìn)給系統(tǒng)（CN 101618517 B）。已經(jīng)申請的軟件版權(quán)有10項，醫(yī)療設(shè)備直線電機(jī)設(shè)計軟件；醫(yī)用多葉光柵調(diào)試軟件；醫(yī)用多葉光柵數(shù)
控加工自動編程軟件；放療多葉準(zhǔn)直器控制軟件；TL2012醫(yī)用環(huán)形加速器出束控制軟件；
環(huán)形醫(yī)用加速器安全聯(lián)鎖軟件；包絡(luò)斷層放療算法軟件；醫(yī)用加速器環(huán)形機(jī)架斷層運(yùn)動控制
軟件；醫(yī)用加速器調(diào)試軟件；醫(yī)用腫瘤3D建模與數(shù)控加工自動編程軟件。
3效益分析
多葉光柵技術(shù)是放療設(shè)備的關(guān)鍵所在，國外設(shè)備由于技術(shù)領(lǐng)先占據(jù)了國內(nèi)外的高端市
場，但這遠(yuǎn)不能滿足市場的需求。據(jù)統(tǒng)計，目前全世界每年對放療設(shè)備的顧客需求量是300
臺/年，以多葉光柵每臺30萬美元計算，且僅占據(jù)1/3市場，則能夠產(chǎn)生的效益巨大。
4合作方式
技術(shù)轉(zhuǎn)讓或合作開發(fā)，商談。
5項目所屬行業(yè)領(lǐng)域
醫(yī)療健康領(lǐng)域。
