新型直肠癌放疗固定装置的设计研究

2022-09-15李列刘霄缪炜烈王建文张航马虎

中国设备工程 2022年16期

李列，刘霄，缪炜烈，王建文，张航，马虎

（遵义医科大学第二附属医院/肿瘤放射治疗科/肿瘤学教研室，贵州遵义 563000）

放射治疗在结直肠癌治疗中有着重要的地位。精确放疗与传统放疗相比对其摆位精准度要求更高，因此，需要准确的和重复性好的个体化体位固定装置来提高放疗增益比。目前，肿瘤专科医院及综合医院的肿瘤放疗科在对直肠癌病人进行放射治疗时，只有常用的俯卧位腹板，无法根据病人体形、病灶靶点进行有效的调节，达不到个体化固定要求，且固定流程复杂、费时费力。基于以上因素为了解决现有技术的不足，笔者开拓创新思维设计一种用于结直肠癌患者放射治疗时体位固定的新型装置，现将该装置设计思路介绍如下。

1 材料与方法

新型装置设计的目的是旨在提供一种可根据患者的身体形状进行个体化调整，具备定位精准高、操作简单、使用便捷、工作效率高、成本低、易清洗消毒及收纳等功能特点的新型装置，如图1所示。该装置包括升降平台和支撑于所述升降平台并可沿纵向相对于所述升降平台滑动的放疗床；所述放疗床设有用于使患者腹部暴露出的孔洞；放疗床的两侧边均设有可沿纵向滑动的滑块，所述滑块上固定有边条，两边条之间连接有用于将患者压紧并固定于放疗床的固定热塑网；放疗床中部设有用于钩住所述固定网使固定网紧贴患者裆部的固定钩。放疗床靠近床头处设有支撑患者面部的支撑网；床头处支撑网上方设有2根固定把手，如图2所示。所述升降平台通过剪叉式升降装置驱动其升降；所述剪叉式升降装置包括底板和相互铰接形成X结构的杆Ⅰ和杆Ⅱ；所述杆Ⅰ上端滑动连接于所述升降平台的底面，下端铰接于所述底板，所述杆Ⅱ的上端铰接于所述升降平台的底面，下端滑动连接于所述底板；所述底板固定有用于驱动所述杆Ⅱ下端滑动的气缸，如图3所示。所述剪叉式升降装置外套有篷布；放疗床的两侧边一体成型有燕尾型滑轨，所述滑块设有与所述燕尾型滑轨配合的燕尾槽；所述燕尾型滑轨的侧面设有齿条，所述滑块上设有可卡入所述齿条的销，如图4所示。

图1 新型装置结构示意图

图2 新型装置放疗床的俯视图

图3 剪叉型升降装置的示意图

图4 燕尾型滑轨与滑块之间的配合示意图

图1～4标记说明：1-底座、2-升降器、3-卡销、4-滑块、5-齿条、6-裆部固定钩、7-边条、8-个体化软垫、9-手把柄、10-床活动台面、11-装置平台、12-凹槽、13-固定网、14-头部固定网、15-头部俯卧凹槽、16-燕尾型滑轨、17-杆Ⅰ、18-杆Ⅱ、19-滑动气缸、20-电动推杆、21-滑块、22-滑槽。

2 使用说明

为了使本领域的放疗技术操作人员能更好地理解本新型直肠癌放疗固定装置的使用，如下结合附图1~4和实施例对本新型装置技术方案的设计作进一步说明。

2.1 实施例1

本实施例的一种新型直肠癌放疗固定装置，包括升降平台10（本实施例的升降平台10可采用现有气缸、液压缸等驱动的升降平台）和支撑于所述升降平台10并可沿纵向相对于所述升降平台10滑动的放疗床11（本文中的“纵向”指的是放疗床11的头脚方向）；所述放疗床11的底部固定有滑块Ⅰ，而升降平台10的顶面设有与滑块Ⅰ21相互配合的滑槽Ⅰ22，升降平台10上固定有电动推杆20的伸缩杆固定连接于滑块Ⅰ 21，从而可推动滑块Ⅰ 21和放疗床11沿其纵、横向滑动；所述放疗床11上面设有个体化软垫8，根据患者体型制作模型，使患者俯卧位腹部脏器充分暴露于孔洞12；放疗床11的两侧边均设有可沿纵向滑动的滑块4，所述滑块4上固定有边条7，所述边条7之间连接有用于将患者压紧并固定于放疗床11的固定网13；固定网13为塑料网（可采用TPR、TPV、TPU等高弹性塑料），边条7为塑料条，固定网13的两侧边可通过粘合剂固定于边条7，边条7上设有安装孔，便于通过螺栓将其固定在滑块4上；放疗床11中部设有用于钩住所述固定网13，使固定网13紧贴患者裆部的固定钩6；边条7通过螺栓可拆卸式连接于滑块4；使腹部对准放疗床11上的孔洞12，然后将固定网13压紧患者背部和臀部，将边条7与滑块4相互固定，固定钩6位于患者两腿之间，利用固定钩6钩住固定网13的下边，使固定网13能够裹紧患者的裆部。滑块4可以滑动，从而调节固定网13的位置，以适应不同身高的患者，调节到位后，应固定滑块4防止滑动。

2.2 实施例2

本实施例在例1的基础上，在所述放疗床11靠近床头处设有支撑患者面部的支撑网14；放疗床11靠近床头处设有凹槽15，支撑网14可采用环保海绵或棉布等，将其绷紧并固定在凹槽上方；放疗时，患者的面部将支撑在该支撑网14上，提高了患者的舒适性。所述装置11床头处固定有2根把手9；放疗时，患者的双手可紧握2根把手9，更有利于患者体位保持稳定性。

2.3 实施例3

本操作在实施例1、3的基础上，所述升降平台10通过剪叉式升降装置驱动其升降；所述剪叉式升降装置包括底板1和相互铰接形成X结构的杆Ⅰ17和杆Ⅱ18；所述杆Ⅰ17上端滑动连接于所述升降平台10的底面；当然，杆Ⅰ17上端应铰接有滑块Ⅲ，升降平台10的底面设有与滑块Ⅲ配合的滑道Ⅲ；杆Ⅰ17下端铰接于所述底板1，所述杆Ⅱ18的上端铰接于所述升降平台10的底面，下端滑动连接于所述底板1，杆Ⅱ18下端应铰接有滑块IV，底板1的顶面设有与滑块IV配合的滑道IV；所述底板1固定有用于驱动所述杆Ⅱ18下端滑动的气缸19，气缸19伸缩可以驱动杆Ⅱ18下端滑动，从而实现升降平台10的升降。所述剪叉式升降装置外套有篷布；该篷布上边缘连接于升降平台10，下边缘连接于底板1，通过篷布可以遮挡整个剪叉式升降装置。所述放疗床11的两侧边一体成型有燕尾型滑轨16，所述滑块Ⅱ4设有与所述燕尾型滑轨16配合的燕尾槽，侧面设有齿条5、销3，滑块上设有通孔，销3可插入该通孔内，销3的内端一体成型有齿，该齿可与齿条5的齿槽相互配合，形成完整的外观。

3 临床运用

3.1 意义

该装置设计新颖实用，患者采取舒适俯卧位，将腹部多个器官（如膀胱、小肠及周围正常组织）自然下坠于凹槽内，这样有处于更好地保护正常器官，充分暴露病变照射区域，且操作简单、便捷，患者舒适度好、可重复性好，治疗精度高等优势。根据国内外临床研究报道发现，结直肠癌患者在放射治疗中采取俯卧位，并将腹部区域处于具有内凹位置的固定装置中，可有效保护患者膀胱、小肠及周围正常组织，大大减少膀胱、小肠的受照体积，从而显著降低受照剂量。

3.2 趋势

随着人们生活水平不断提升，结直肠癌的发病率已呈逐年上升趋势，并严重影响生命健康。直肠癌手术前、后预防性放射治疗可提高手术切除率及术后复发率。因此，放疗是结直肠癌有效的治疗方法。在放射治疗过程中如何有效提高治疗精准度，同时保护好周围正常组织及器官少受（免受）照射剂量，其主要体现在精确定位、精度计划、精确治疗等关键环节。要想保障放疗的精确性，必须要保障体位固定装置的可重复性固定效果及创新实用功能。在原先传统应用中，所采用的单纯俯卧位摆位方法，造成小肠、膀胱及周围组织得不到很好保护，促使这些器官或组织所受放射剂量较高，对患者造成不必要的放射损伤，甚至有些出现急、慢性小肠、膀胱炎症或肠道不良反应，对治疗效果造成严重影响。目前，市场上虽然有专用盆腔肿瘤俯卧位的摆位腹板，但其价格昂贵，给患者带来经济负担，而且因患者体型差异，很难实现个体化，最终使用效果及利用率并不高。在此情况下，设计一种新型直肠癌放疗固定装置，以弥补现阶段存在的不足，是该技术领域的发展趋势。