质子治疗装置旋转机架滚轮支撑结构及本体稳定性分析

2022-10-21张午权程义悦沈俊松

科学技术创新 2022年28期

张午权，程义悦，沈俊松，李明

（1.中科院合肥物质科学院等离子体物理研究所，安徽合肥 230031；2.合肥中科离子医学技术装备有限公司，安徽合肥 230000）

引言

质子治疗目前作为癌症肿瘤治疗的前沿科技和热点，质子其独特的布拉格峰特性，与传统的放疗手段相比有较大的优势[1-2]。质子治疗装置中，旋转机架作为重要的组成部件，其尺寸大、重量大、惯量大，且作为三类医疗器械要求具备整体结构稳定性高，运动定位精度高等特点。

一种质子治疗装置旋转机架见图1，其整体是一个圆筒结构，在前端伺服电机的驱动下沿中心线转动（圆桶结构的优点：圆筒结构使得旋转机架受力更加均匀，在保证治疗空间以及机架刚度的前提下，最大限度地减小旋转机架的重量）。旋转机架整体重量由前后两组自定心滚轮支撑系统支撑。由于旋转机架整体重量均施加在滚轮支撑结构上，且旋转机架本体旋转环的尺寸影响到旋转机架旋转部分整体重量十分明显的部分，还是保障整个旋转机架结构稳定性的重要部分，为保证旋转机架整体结构的稳定可靠且控制机架整体重量，有必要对滚轮支撑结构进行结构分析。本研究主要运用Ansysworkbench 对不同接触宽度的支撑结构进行了应力分析[6]，在减小支撑尺寸的同时，保证支撑系统足够的安全裕度。