一種伽瑪射線輻射單元的運動控制方法及系統的製作方法
2023-05-19 14:58:41
專利名稱：一種伽瑪射線輻射單元的運動控制方法及系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種運動控制方法及系統，尤其涉及一種伽瑪射線輻射單元的運動控制方法及系統。
背景技術：
隨著醫療技術的發展，伽瑪治療設備越來越被廣泛運用。伽瑪治療設備由於涉及複雜的機械、電氣設備，治療裝置有著比較複雜的運行方式。由於放射線治療的治療位置精度、治療劑量的大小與治療效果有著極為重要的關係，同時，治療位置誤差較大也可能給患者帶來極為嚴重的危害。而通常的伽瑪治療設備具有二維、三維甚至四維、五維的坐標系，通常在運行時可能面臨相互的幹擾產生碰撞，現在技術對治療位置通常依靠複雜的機構系統，但由於機械結構複雜，不免在複雜的機械的運行中產生較大的相互幹涉。
發明內容
本發明解決的技術問題是構建一種伽瑪射線輻射單元的運動控制方法及系統， 克服現有技術複雜的機械結構產生誤差而影響治療效果的技術問題。本發明的技術方案是提供一種伽瑪射線輻射單元的運動控制方法，所述伽瑪射線輻射單元包括承載患者的治療床、釋放治療用伽瑪射線的輻射單元，所述運動控制方法的步驟包括
定義坐標以治療床的長寬高方向為三維坐標系統的三維坐標軸向構建三維坐標系， 以所述三維坐標軸的交點為所述三維坐標系原點，獲取各運動組件在所述三維坐標系中的坐標，所述輻射單元的運動軌跡為輻射單元的運動坐標軸；
獲取運動組件形狀參數獲取所述治療床及所述輻射單元的長、寬、高形狀參數； 構建空間運動方式根據構建的三維坐標系、所述治療床的形狀參數及所述輻射單元的形狀參數構建伽瑪射線輻射系統的空間運動控制方式，所述空間運動控制方式包括治療床運動的規劃以及輻射單元運動的規劃，所述治療床運動的規劃為獲取預治療點在三維坐標系中的三維坐標與坐標原點的在三維上的距離，將所述治療床在所述三維坐標系中的其中二維的坐標不變，移動所述治療床另一維的坐標至預治療點的位置，依次類推將所述治療床的三維坐標均到達預治療點的位置；所述輻射單元運動的規劃為將所述治療床在所述三維坐標軸的位置不變的情況下，以所述輻射單元的運動坐標軸運行所述輻射單元使所述輻射單元的伽瑪射線聚焦點匯聚於預定點；
按確定的運動方式運動根據構建空間運動方式步驟確定的空間運動控制方式運行治療床。本發明的進一步技術方案是還包括所述治療床整體運動方式的控制根據患者在所述治療床的位置以及患者的治療部位確定所述治療床整體的移動位置，所述治療床在所述三維坐標軸位置不變以及輻射單元的運動坐標軸位置不變的情況下，將所述將治療床整體運行到預定位置。本發明的進一步技術方案是還包括所述治療床整體運動方式的控制根據患者在所述治療床的位置以及患者的治療部位確定所述治療床整體的移動位置，所述治療床在三維不運動以及所述輻射單元不運動的情況下將所述將治療床整體運行到預定位置。本發明的進一步技術方案是所述輻射單元的運動包括沿弧形運動和平移運動。本發明的進一步技術方案是所述治療床整體的運動包括直線運動及弧線運動。本發明的進一步技術方案是在構建空間運動方式步驟中，還包括對由於患者的重量而的造成治療床位置變化進行位移補償。本發明的技術方案是構建一種伽瑪射線輻射單元的運動控制系統，所述伽瑪射線輻射單元包括承載患者的治療床、釋放治療用伽瑪射線的輻射單元，所述運動控制系統包括構建坐標系的坐標構建單元、獲取運動組件形狀參數的參數獲取單元、構建空間運動方式的運動構建單元、執行運動構建單元構建的空間運動方式的執行單元，所述坐標構建單元以治療床的長寬高方向為三維坐標系統的三維坐標軸向構建三維坐標系，以三維坐標軸的交點為以三維坐標軸的交點為坐標系原點，所述輻射單元的運動軌跡為輻射單元的運動坐標軸，所述運動構建單元根據構建的三維坐標系、所述治療床的形狀參數及所述輻射單元的形狀參數構建伽瑪射線輻射系統的空間運動控制方式，所述空間運動控制方式包括治療床運動的規劃以及輻射單元運動的規劃，所述治療床運動的規劃為獲取預治療點在三維坐標系中的三維坐標與坐標原點的在三維上的距離，將所述治療床在三維坐標系中的二維不運動，另一維運動至預治療點的坐標位置，依次類推移動所述治療床的患者三維均到達預治療點的位置；所述輻射單元運動的規劃為在所述治療床整體不運動及所述治療床在三維不運動的情況下，運行所述輻射單元以使所述輻射單元的伽瑪射線聚焦點匯聚於預定點，所述執行單元執行運動構建單元構建的空間運動方式。本發明的進一步技術方案是還包括所述治療床整體運動方式的控制根據患者在所述治療床的位置以及患者的治療部位確定所述治療床整體的移動位置，所述治療床在三維不運動以及所述輻射單元不運動的情況下將所述將治療床整體以直線運動及弧線運動運行到預定位置。本發明的進一步技術方案是所述輻射單元還包括設置防止運動幹擾的防幹擾模塊，所述防幹擾模塊通過所述輻射單元的運動與治療床上患者的距離判斷運動的幹擾，在幹擾時終止所述伽瑪射線輻射單元的運行。本發明的進一步技術方案是所述伽瑪射線輻射單元還包括監控所述伽瑪射線輻射單元運行幹擾情況的監控單元，所述監控單元在監控到所述伽瑪射線輻射單元運行存在幹擾時所述運動控制系統終止所述伽瑪射線輻射單元的運行。本發明的進一步技術方案是所述運動控制系統還包括復位單元，所述復位單元在所述防幹擾模塊在觸發時，所述運動控制系統終止所述伽瑪射線輻射單元的運行後進行復位或所述監控單元監控到伽瑪輻射單元存在幹擾時，所述運動控制系統終止所述伽瑪射線輻射單元的運行後進行復位，所述復位單元將所述輻射單元、所述治療床復位到初始位置。本發明的技術效果是本發明一種伽瑪射線輻射單元的運動控制方法及系統，通過定義坐標，獲取運動組件形狀參數，構建伽瑪射線輻射系統的運動方式，對於多維坐標來說，移動某一維坐標時，以其它維為不變定值進行伽瑪射線輻射系統的運動控制，以簡單的結構進行精確的定位，防止了各運動組件的幹擾。
圖1為本發明的流程圖。圖2為本發明的結構示意圖。圖3為本發明運動控制系統的結構框圖。
具體實施例方式
下面結合具體實施例，對本發明技術方案進一步說明。如圖1所示，本發明的具體實施方式
如下提供一種伽瑪射線輻射單元的運動控制方法，所述伽瑪射線輻射單元包括承載患者的治療床、釋放治療用伽瑪射線的輻射單元， 所述運動控制方法的步驟包括
步驟100 定義坐標，即以治療床的長寬高方向為三維坐標系統的三維坐標軸向構建三維坐標系，以所述三維坐標軸的交點為所述三維坐標系原點，獲取各運動組件在所述三維坐標系中的坐標，所述輻射單元的運動軌跡為輻射單元的運動坐標軸。具體本發明實施例中，過等中心點背向設備機架的水平坐標軸為Y，過等中心點垂直向上的坐標軸為Z，面向機架時指向觀察者右方並垂直於Z軸、Y軸的坐標軸為X，等中心為坐標原點，其坐標值為 (0，0，0)，所述輻射單元的運動軌跡為輻射單元的運動坐標軸。步驟200 獲取運動組件形狀參數，即獲取治療床和治療頭的長、寬、高形狀參數。由於在運動控制過程中，運動方式的設計避免各組件發生幹擾，各運動組件的形狀參數必須考慮進運動方式的設計中，本發明中，需要獲取治療床和治療頭的長、寬、高形狀參數。步驟300 構建空間運動方式，即根據構建的三維坐標系、所述治療床的形狀參數及所述輻射單元的形狀參數構建伽瑪射線輻射系統的空間運動控制方式，所述空間運動控制方式包括治療床運動的規劃以及輻射單元運動的規劃，所述治療床運動的規劃為獲取預治療點在三維坐標系中的三維坐標與坐標原點的在三維上的距離，將所述治療床在所述三維坐標系中的其中二維的坐標不變，移動所述治療床另一維的坐標至預治療點的位置，依次類推將所述治療床的三維坐標均到達預治療點的位置；所述輻射單元運動的規劃為將所述治療床在所述三維坐標軸的位置不變的情況下，以所述輻射單元的運動坐標軸運行所述輻射單元使所述輻射單元的伽瑪射線聚焦點匯聚於預定點。步驟400 按確定的運動方式運動，即根據構建空間運動方式步驟確定的空間運動控制方式運行治療床。本發明的優選實施方式是所述伽瑪射線輻射單元的運動控制方法還包括所述治療床整體運動方式的控制根據患者在所述治療床的位置以及患者的治療部位確定所述治療床整體的移動位置，所述治療床在所述三維坐標軸位置不變以及輻射單元的運動坐標軸位置不變的情況下，將所述將治療床整體運行到預定位置。
具體實施方式
中，所述治療床整體的運動包括直線運動及弧線運動，特別對於頭部伽瑪射線輻射單元治療系統，只需將患者頭部送入到輻射單元中治療的情況，通常採用直線運動的方式；對於治療床根據情況還可以採用使治療床做弧線運動，具體在運行時，以治療床做弧線運動的角度為坐標進行旋轉，其旋轉軸為坐標軸。本發明的優選實施方式是所述輻射單元的運動包括沿弧形運動和平移運動。對於治療過程中所述輻射單元旋轉運動的，通常所述輻射單元採用平移運動進行位置調整， 具體輻射單元運行時，進行旋轉運動，其運動軌跡為圓形；對於治療過程中所述輻射單元沿弧線做往復運動的，直接進行沿弧線運動進行位置調整。本發明的具體實施例中，以所述輻射單元沿「C」形軌道3運動進行位置調整，其運行時的運動軌跡為沿「C」形軌道3運行。本發明的優選實施方式是在構建空間運動方式步驟中，還包括對由於患者的重量而的造成治療床位置變化進行位移補償。由於人體有重量，將人放上去後，床會壓下去一些，甚至左右也會有些變形，通過檢測裝置檢測出形變，然後將治療床的在上下、左右、前後的形變進行補償，以使治療床的運行調整更加精確。如圖2、圖3所示，本發明的具體實施方式
是構建一種伽瑪射線輻射單元的運動控制系統，所述伽瑪射線輻射單元包括承載患者的治療床1、釋放治療用伽瑪射線的輻射單元2，所述運動控制系統包括構建坐標系的坐標構建單元4、獲取運動組件形狀參數的參數獲取單元5、構建空間運動方式的運動構建單元6、執行運動構建單元6構建的空間運動方式的執行單元7，所述坐標構建單元4以治療床1的長寬高方向為三維坐標系統的三維坐標軸向構建三維坐標系，以三維坐標軸的交點為以三維坐標軸的交點為坐標系原點，所述輻射單元2的運動軌跡為所述輻射單元2的運動坐標軸，所述運動構建單元5根據構建的三維坐標系、所述治療床1的形狀參數及所述輻射單元的形狀參數構建伽瑪射線輻射系統的空間運動控制方式，所述空間運動控制方式包括治療床1運動的規劃以及輻射單元運動的規劃，所述治療床1運動的規劃為獲取預治療點在三維坐標系中的三維坐標與坐標原點的在三維上的距離，將所述治療床1在三維坐標系中的二維不運動，另一維運動至預治療點的坐標位置，依次類推移動所述治療床1的患者三維均到達預治療點的位置；所述輻射單元運動的規劃為在所述治療床1整體不運動及所述治療床1在三維不運動的情況下，運行所述輻射單元以使所述輻射單元的伽瑪射線聚焦點匯聚於預定點，所述執行單元7執行運動構建單元構建的空間運動方式。如圖2所示，本發明的優選實施方式是還包括所述治療床1整體運動方式的控制根據患者在所述治療床1的位置以及患者的治療部位確定所述治療床1整體的移動位置，所述治療床1在三維不運動以及所述輻射單元2不運動的情況下將所述將治療床1整體以直線運動及弧線運動運行到預定位置。
具體實施方式
中，所述治療床1整體的運動包括直線運動及弧線運動，特別對於頭部伽瑪射線輻射單元治療系統，只需將患者頭部送入到輻射單元中治療的情況，通常採用直線運動的方式；對於治療床1根據情況還可以採用使治療床1做弧線運動，具體在運行時，以治療床1做弧線運動的角度為坐標進行旋轉，其旋轉軸為坐標軸。如圖2所示，本發明的優選實施方式是所述輻射單元還包括設置防止運動幹擾的防幹擾模塊21，所述防幹擾模塊21通過所述輻射單元2的運動與治療床1上患者的距離判斷運動的幹擾，在幹擾時終止所述伽瑪射線輻射單元的運行。如圖3所示，本發明的優選實施方式是所述運動控制系統還包括監控所述伽瑪射線輻射單元運行幹擾情況的監控單元(圖中未示出)，所述監控單元在監控到所述伽瑪射線輻射單元運行存在幹擾時所述運動控制系統終止所述伽瑪射線輻射單元的運行。具體實施過程中，通過攝像或目測的方式進行監控，操作員監控到所述伽瑪射線輻射單元運行存在幹擾時，指令所述運動控制系統向所述伽瑪射線輻射單元發出終止指令，終止所述伽瑪射線輻射單元的運行。如圖3所示，本發明的優選實施方式是所述運動控制系統還包括復位單元(圖中未示出)，所述復位單元在所述防幹擾模塊21在觸發時，所述運動控制系統終止所述伽瑪射線輻射單元的運行後進行復位或所述監控單元監控到伽瑪輻射單元存在幹擾時，所述運動控制系統終止所述伽瑪射線輻射單元的運行後進行復位，所述復位單元將所述輻射單元、 所述治療床1復位到初始位置。本發明的技術效果是本發明一種伽瑪射線輻射單元的運動控制方法及系統，通過定義坐標，獲取運動組件形狀參數，構建伽瑪射線輻射系統的運動方式，對於多維坐標來說，移動某一維坐標時，以其它維為不變定值進行伽瑪射線輻射系統的運動控制，以簡單的結構進行精確的定位，防止了各運動組件的幹擾。以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施只局限於這些說明。對於本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換，都應當視為屬於本發明的保護範圍。
權利要求
1.一種伽瑪射線輻射單元的運動控制方法，其特徵在於，所述伽瑪射線輻射單元包括承載患者的治療床、釋放治療用伽瑪射線的輻射單元，所述運動控制方法的步驟包括定義坐標以治療床的長寬高方向為三維坐標系統的三維坐標軸向構建三維坐標系， 以所述三維坐標軸的交點為所述三維坐標系原點，獲取各運動組件在所述三維坐標系中的坐標，所述輻射單元的運動軌跡為輻射單元的運動坐標軸；獲取運動組件形狀參數獲取所述治療床及所述輻射單元的長、寬、高形狀參數；構建空間運動方式根據構建的三維坐標系、所述治療床的形狀參數及所述輻射單元的形狀參數構建伽瑪射線輻射系統的空間運動控制方式，所述空間運動控制方式包括治療床運動的規劃以及輻射單元運動的規劃，所述治療床運動的規劃為獲取預治療點在三維坐標系中的三維坐標與坐標原點的在三維上的距離，將所述治療床在所述三維坐標系中的其中二維的坐標不變，移動所述治療床另一維的坐標至預治療點的位置，依次類推將所述治療床的三維坐標均到達預治療點的位置；所述輻射單元運動的規劃為將所述治療床在所述三維坐標軸的位置不變的情況下，以所述輻射單元的運動坐標軸運行所述輻射單元使所述輻射單元的伽瑪射線聚焦點匯聚於預定點；按確定的運動方式運動根據構建空間運動方式步驟確定的空間運動控制方式運行治療床。
2.根據權利要求1所述伽瑪射線輻射單元的運動控制方法，其特徵在於，還包括所述治療床整體運動方式的控制根據患者在所述治療床的位置以及患者的治療部位確定所述治療床整體的移動位置，所述治療床在所述三維坐標軸位置不變以及輻射單元的運動坐標軸位置不變的情況下，將所述將治療床整體運行到預定位置。
3.根據權利要求1或2所述伽瑪射線輻射單元的運動控制方法，其特徵在於，所述輻射單元的運動包括沿弧形運動和平移運動。
4.根據權利要求2所述伽瑪射線輻射單元的運動控制方法，其特徵在於，所述治療床整體的運動包括直線運動及弧線運動。
5.根據權利要求1或2所述伽瑪射線輻射單元的運動控制方法，其特徵在於，在構建空間運動方式步驟中，還包括對由於患者的重量而的造成治療床位置變化進行位移補償。
6.一種伽瑪射線輻射單元的運動控制系統，其特徵在於，所述伽瑪射線輻射單元包括承載患者的治療床、釋放治療用伽瑪射線的輻射單元，所述運動控制系統包括構建坐標系的坐標構建單元、獲取運動組件形狀參數的參數獲取單元、構建空間運動方式的運動構建單元、執行運動構建單元構建的空間運動方式的執行單元，所述坐標構建單元以治療床的長寬高方向為三維坐標系統的三維坐標軸向構建三維坐標系，以三維坐標軸的交點為以三維坐標軸的交點為坐標系原點，所述輻射單元的運動軌跡為輻射單元的運動坐標軸，所述運動構建單元根據構建的三維坐標系、所述治療床的形狀參數及所述輻射單元的形狀參數構建伽瑪射線輻射系統的空間運動控制方式，所述空間運動控制方式包括治療床運動的規劃以及輻射單元運動的規劃，所述治療床運動的規劃為獲取預治療點在三維坐標系中的三維坐標與坐標原點的在三維上的距離，將所述治療床在三維坐標系中的二維不運動，另一維運動至預治療點的坐標位置，依次類推移動所述治療床的患者三維均到達預治療點的位置；所述輻射單元運動的規劃為在所述治療床整體不運動及所述治療床在三維不運動的情況下，運行所述輻射單元以使所述輻射單元的伽瑪射線聚焦點匯聚於預定點，所述執行單元執行運動構建單元構建的空間運動方式。
7.根據權利要求6所述伽瑪射線輻射單元的運動控制系統，其特徵在於，還包括所述治療床整體運動方式的控制根據患者在所述治療床的位置以及患者的治療部位確定所述治療床整體的移動位置，所述治療床在三維坐標軸不運動以及所述輻射單元坐標軸不運動的情況下將所述將治療床整體以直線運動及弧線運動運行到預定位置。
8.根據權利要求6所述伽瑪射線輻射單元的運動控制系統，其特徵在於，所述輻射單元還包括設置防止運動幹擾的防幹擾模塊，所述防幹擾模塊通過所述輻射單元的運動與治療床上患者的距離判斷運動的幹擾，在幹擾時終止所述伽瑪射線輻射單元的運行。
9.根據權利要求6所述伽瑪射線輻射單元的運動控制系統，其特徵在於，所述伽瑪射線輻射單元還包括監控所述伽瑪射線輻射單元運行幹擾情況的監控單元，所述監控單元在監控到所述伽瑪射線輻射單元運行存在幹擾時所述運動控制系統終止所述伽瑪射線輻射單元的運行。
10.根據權利要求8或9所述伽瑪射線輻射單元的運動控制系統，其特徵在於，所述運動控制系統還包括復位單元，所述復位單元在所述防幹擾模塊在觸發時，所述運動控制系統終止所述伽瑪射線輻射單元的運行後進行復位或所述監控單元監控到伽瑪輻射單元存在幹擾時，所述運動控制系統終止所述伽瑪射線輻射單元的運行後進行復位，所述復位單元將所述輻射單元、所述治療床復位到初始位置。
全文摘要
本發明涉及一種伽瑪射線輻射單元的運動控制方法及系統，通過定義坐標，獲取運動組件形狀參數，構建伽瑪射線輻射系統的運動方式，對於多維坐標來說，移動某一維坐標時，以其它維為不變定值進行伽瑪射線輻射系統的運動控制，以簡單的結構進行精確的定位，防止了各運動組件的幹擾。
文檔編號G05B19/19GK102163046SQ201110048798
公開日2011年8月24日 申請日期2011年3月1日 優先權日2011年3月1日
發明者楊海, 校強兵 申請人:深圳市一體醫療科技股份有限公司