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前文介绍的“复合准直器”，是本人近期的心爱之作，它以多层叶片准直器为载体，将双层叶片准直器与二进制多叶准直器组合为一体，实现了功能互补，各取所长。好马配好鞍，为这款准直器配上一款最能发挥其功能的机架，是本人的愿望。
一、机架的选择
机架的设计并不是独立的，除要满足加速器出束方式、定位方法等因素外，还要方便调强方法的实现。复合准直器有两个突出特点，一是体部肿瘤治疗采用拉弧调强方法，要求光源旋转有极高的共面度（光源偏离光源旋转平面的程度，以偏离少为精度高）；二是头部肿瘤治疗采用多角度动态调强方法，需要有较大的治疗空间，要超出共面照射，扩大至非共面或球面照射。
先看看现有加速器机架样式能否满足这两项要求。
最早出现的加速器是直臂式加速器和滚筒式加速器，原理上滚筒式加速器的共面度似乎更会好一些，本人不喜欢的是它们的非共面照射方式，治疗过程中，病人还要来回摆动。
新近推出的日本环式加速器，似乎也不喜欢这一点，它在非共面照射时，宁肯让庞大的加速器主体自旋，而保持治疗床不动。但庞大主体自旋的灵活性让人怀疑。另外，它的非共面照射幅度到受限制。
Tomo的机架为螺旋调强而设计，使用了大直径的回旋轴承，共面度绝对不容质疑，但它只能满足共面照射。
早期日本“C”型臂加速器，即能进行共面照射，又能进行球面照射，而且是球面照射空间最大的。它的做法是，在直臂式加速器的直臂上加装了摆动机构，使直臂式加速器难以实现高共面度的缺陷进一步放大。
最近比较亮眼的赛博刀六轴机械手，可以拉弧，也可以在可伸缩的球面上照射，但它只能安装X波段小机头，不能安装S波段大机头，通用性不强。
转了一圈，还得自己想办法，好在早期有些研究，今天拿来现丑。下面要给大家介绍的“双直臂式直线加速器机架”，思路主要来自Tomo和C型臂加速器，共面照射参照Tomo 的技术，球面照射参照C型臂的技术。
二、双支臂式直线加速器机架
“双支臂”的名称从第一感官得来。
以下几张图给大家感觉一下机架的整体概貌。
前视图
左视图
俯视图
西南视图
西北视图
看起来有点奇特，实际上结构很简单，是将一套旋转系统和一套摆动系统组合在一起，实现了共面照射和球面照射。本人从基座开始说起，像搭积木一样，一边搭一边解说。
上图是基座，由于体量太大，担心搬不进机房，采用了拼装的办法。治疗床的基座，由于治疗床五个自由度可调，不必与主机座连接。
上图中，在基座前端安装半圆形的多滚轮安装座，座的半圆上端加工有多个卡口和一个半圆深沟，要求深沟的两个内壁与共面“绝对”平行。基座的后端安装的是回旋驱动轴的安装座。
上图前面，将多个滚轮的轴和垫片紧配合地嵌入到滚轮安装做的卡口当中，然后，一个外侧为半圆导轨的圆环落在多个滚轮之上；后面在安装坐上安装回旋驱动轴，轴心与前面大圆环的旋转轴心重合。放大看，滚轮有四个部分组成，包括外轮、两个轴承、一个转轴和两个垫片，垫片套在转轴上，压紧轴承，然后卡在卡口中，无需再固定，见下图。
为什么用多个小滚轮，而不是用两个大滚轮。理由有二，一、如果大圆环在轴心方向有变形，多个小滚轮接触点多，可以效正过来，如半圆保证不形变，另一半就顺过来了；二、在机头的压力下，大圆环直径会横向加长，向椭圆形变，两侧的小滚轮会把它顶回来，保持为正圆。
上图显示，在大圆环和回旋驱动轴之间安装一个“U”字形双支臂，U字形的底部与回旋驱动轴连接，两个支臂的顶端与大圆环以销和销孔方式连接。双支臂的前部和后部内侧各安装两个回旋轴，前部两个回旋轴与两个斜支臂相连，两个斜支臂再与机头架相连；后部两个回旋轴分别与两个配重架相连，配种架下端为弯曲形状，以与机头架形状配匹，其内侧可调配安装配重块。
在回旋驱动轴的驱动下，双直臂连同机头架和配种架，可绕大圆环轴心旋转。至此旋转系统搭建完成。
回旋驱动轴的底座和电机，与双支臂随动，这样回旋驱动轴安装座内部就不再有驱动系统了，可方便安排各种不动的电器部分。
接下来是摆动系统。
上图是摆动系统的左视图。
四个短厚中空的圆环分别与两个斜支臂和两个配重架相连，并伸出到双支臂的外侧；每侧两个圆盘分别与短厚的圆环相连；两个直拉板分别与两侧的两个圆盘相连，连接处采用轴承机构；两套直线驱动机构置于两个支臂当中，经轮毂和皮带相连，可左右推拉两侧直拉板，用于推拉的拨块和拨杆之间也安有轴承机构，便于拨杆上下串动，直线驱动系统的底座与双支臂外侧的上下平板相连。
摆动系统安装完成并重量配准后，各连接点是吃力的地方，左右推拉其实很轻松的，不需要很大的力。原本想每侧安两个直拉板，留了安装位，或许不需要。
接下来是影像定位系统。
上图是影像体统，为视觉清晰，隐藏了其它无关的部分。
球管安装在左支臂上，光源至等中心为1340㎜（可根据需要调整）。
影像增强器安装在右侧，不知增强器的细部结构，用一个蓝色方体代替，外侧白色是包装；增强器的右侧是增强器的直线驱动系统，增强器右侧装有四个法兰（绿色），其中装有四根导向轴（绿色）；增强器右侧还装有一个中空大约与导向轴等长的长筒，长筒右侧装有与丝杆配套的螺母（黄色）；在右侧支臂的外侧安装一个朝向左侧的圆筒，圆筒左侧安装有四个与导向轴配套的直线轴承（粉色），直线轴承右侧依次是旋转轴承（绿色）和电机（黄色），电机驱动穿过旋转轴承和螺母的丝杆（粉色），丝杆的左侧没有支撑，悬空。
丝杆转动，带动螺母，推拉增强器左右移动，导向轴和直线轴承保证其作直线移动。
增强器的初始位置是，其前表面距等中心平面670㎜，为光源至等中心距离的一半。增强器全部伸出后，前表面据等中心平面的距离为300㎜。
影像系统支持两种定位方式，一种是正交拍片定位方式，一种是容积CT定位方式。
下面是正交拍片定位方式。
上两图显示，该影像系统将采用正侧位拍片的正交拍片方式。假设影像增强器的最大接受面积为400㎜×400㎜，正向（光源在上）拍片时，增强器前表面推进到距等中心平面300㎜处，这时光束在等中心平面上的覆盖宽度是323㎜；侧向拍片时，增强器前表面推进到距等中心平面400㎜处，这时光束在等中心平面上的覆盖宽度是308㎜。
实际拍片得到的两张X-光片，与治疗计划同等条件下得到的DRR图配比实现定位，称为影像引导下的定位。所谓DRR图就是由CT片合成的“X-光片”，图片中突出骨骼，骨骼配比清晰准确。
下面是容积CT定位。
容积CT定位时，增强器前表面据等中心的距离可任意确定，本图为500㎜。
扫描一圈后，快速三维重建，用即时得到的肿瘤立体图像，与此前治疗计划从CT片合成的肿瘤立体图像配比定位。
两种定位方法所说的定位，就是找到配比图形或图象之间的位置坐标，通知承载人体及肿瘤的治疗床，将肿瘤靶心送到等中心（光源旋转中心。
接下来是治疗床。
上三图是治疗床的左视图、俯视图和西南视图。
该治疗床是一个五轴系统，一个直线轴、两个轴心垂直的回旋轴和两个轴心水平的回旋轴，直线轴负责床板的前进与后退；两个轴心垂直的回旋轴反方向同角度旋转，可使床板左右移动；两个轴心水平的回旋轴反方向同角度旋转，可使床板上下移动。
床板是加长的床板，总长2600㎜，其中，前出700㎜，中间固定部分400㎜，后出部分1500㎜。床板加宽至500㎜，加厚至90㎜，为增加床板强度，采用了澳沃伽玛刀床的船式结构，中间凹陷，底面两侧倒角。
该治疗床的床板不怕弯曲，因为它可通过两个轴心水平回旋轴将弯曲调整过来，保证肿瘤所在区域的床板处于水平状态。
四个回旋轴均采用了回旋驱动轴设计。回旋驱动轴的特征是，回旋轴和涡轮蜗杆驱动系统组合为一体，有自锁功能，简单可靠。
该五轴治疗床还有一个重要功能，它可以支持核磁定位，见下图。
床板主要材料是碳纤维，为非金属材料，不会影响到磁场。
至此，双支臂直线加速器机架的主要结构和功能介绍完毕，接下来贴两张旋转与摆动状态下的效果图。
机头向后摆动60度，配重也向前摆动60度。
在机头向后摆动60度的情况下，双支臂连同机头配重再旋转45度。
这也是年终之作。
祝大家新年快乐！心想事成！
2017.12.31
连卫东
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