CN102163046B - 一种伽玛射线辐射系统的运动控制方法及系统 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种伽玛射线辐射单元的运动控制方法及系统，通过定义坐标，获取运动组件形状参数，构建伽玛射线辐射系统的运动方式，对于多维坐标来说，移动某一维坐标时，以其它维为不变定值进行伽玛射线辐射系统的运动控制，以简单的结构进行精确的定位，防止了各运动组件的干扰。
Description
技术领域
本发明涉及一种运动控制方法及系统，尤其涉及一种伽玛射线辐射系统的运动控制方法及系统。
背景技术
随着医疗技术的发展，伽玛治疗设备越来越被广泛运用。伽玛治疗设备由于涉及复杂的机械、电气设备，治疗装置有着比较复杂的运行方式。由于放射线治疗的治疗位置精度、治疗剂量的大小与治疗效果有着极为重要的关系，同时，治疗位置误差较大也可能给患者带来极为严重的危害。而通常的伽玛治疗设备具有二维、三维甚至四维、五维的坐标系，通常在运行时可能面临相互的干扰产生碰撞，现在技术对治疗位置通常依靠复杂的机构系统，但由于机械结构复杂，不免在复杂的机械的运行中产生较大的相互干涉。
发明内容
本发明解决的技术问题是：构建一种伽玛射线辐射系统的运动控制方法及系统，克服现有技术复杂的机械结构产生误差而影响治疗效果的技术问题。
本发明的技术方案是：提供一种伽玛射线辐射系统的运动控制方法，所述伽玛射线辐射系统包括承载患者的治疗床、释放治疗用伽玛射线的辐射单元，所述运动控制方法的步骤包括：
定义坐标：以治疗床的长宽高方向为三维坐标系统的三维坐标轴向构建三维坐标系，以所述三维坐标轴的交点为所述三维坐标系原点，获取各运动组件在所述三维坐标系中的坐标，所述辐射单元的运动轨迹为辐射单元的运动坐标轴；
获取运动组件形状参数：获取所述治疗床及所述辐射单元的长、宽、高形状参数；
构建空间运动方式：根据构建的三维坐标系、所述治疗床的形状参数及所述辐射单元的形状参数构建伽玛射线辐射系统的空间运动控制方式，所述空间运动控制方式包括治疗床运动的规划以及辐射单元运动的规划，所述治疗床运动的规划为：获取预治疗点在三维坐标系中的三维坐标与坐标原点的在三维上的距离，将所述治疗床在所述三维坐标系中的其中二维的坐标不变，移动所述治疗床另一维的坐标至预治疗点的位置，依次类推将所述治疗床的三维坐标均到达预治疗点的位置；所述辐射单元运动的规划为：将所述治疗床在所述三维坐标轴的位置不变的情况下，以所述辐射单元的运动坐标轴运行所述辐射单元使所述辐射单元的伽玛射线聚焦点汇聚于预定点；
按确定的运动方式运动：根据构建空间运动方式步骤确定的空间运动控制方式运行治疗床。
本发明的进一步技术方案是：还包括所述治疗床整体运动方式的控制：根据患者在所述治疗床的位置以及患者的治疗部位确定所述治疗床整体的移动位置，所述治疗床在所述三维坐标轴位置不变以及辐射单元的运动坐标轴位置不变的情况下，将所述将治疗床整体运行到预定位置。
本发明的进一步技术方案是：还包括所述治疗床整体运动方式的控制：根据患者在所述治疗床的位置以及患者的治疗部位确定所述治疗床整体的移动位置，所述治疗床在三维不运动以及所述辐射单元不运动的情况下将所述将治疗床整体运行到预定位置。
本发明的进一步技术方案是：所述辐射单元的运动包括沿弧形运动和平移运动。
本发明的进一步技术方案是：所述治疗床整体的运动包括直线运动及弧线运动。
本发明的进一步技术方案是：在构建空间运动方式步骤中，还包括对由于患者的重量而的造成治疗床位置变化进行位移补偿。
本发明的技术方案是：构建一种伽玛射线辐射系统的运动控制系统，所述伽玛射线辐射系统包括承载患者的治疗床、释放治疗用伽玛射线的辐射单元，所述运动控制系统包括构建坐标系的坐标构建单元、获取运动组件形状参数的参数获取单元、构建空间运动方式的运动构建单元、执行运动构建单元构建的空间运动方式的执行单元，所述坐标构建单元以治疗床的长宽高方向为三维坐标系统的三维坐标轴向构建三维坐标系，以三维坐标轴的交点为坐标系原点，所述辐射单元的运动轨迹为辐射单元的运动坐标轴，所述运动构建单元根据构建的三维坐标系、所述治疗床的形状参数及所述辐射单元的形状参数构建伽玛射线辐射系统的空间运动控制方式，所述空间运动控制方式包括治疗床运动的规划以及辐射单元运动的规划，所述治疗床运动的规划为：获取预治疗点在三维坐标系中的三维坐标与坐标原点的在三维上的距离，将所述治疗床在三维坐标系中的二维不运动，另一维运动至预治疗点的坐标位置，依次类推移动所述治疗床的患者三维均到达预治疗点的位置；所述辐射单元运动的规划为：在所述治疗床整体不运动及所述治疗床在三维不运动的情况下，运行所述辐射单元以使所述辐射单元的伽玛射线聚焦点汇聚于预定点，所述执行单元执行运动构建单元构建的空间运动方式。
本发明的进一步技术方案是：还包括所述治疗床整体运动方式的控制：根据患者在所述治疗床的位置以及患者的治疗部位确定所述治疗床整体的移动位置，所述治疗床在三维不运动以及所述辐射单元不运动的情况下将所述将治疗床整体以直线运动及弧线运动运行到预定位置。
本发明的进一步技术方案是：所述辐射单元还包括设置防止运动干扰的防干扰模块，所述防干扰模块通过所述辐射单元的运动与治疗床上患者的距离判断运动的干扰，在干扰时终止所述伽玛射线辐射系统的运行。
本发明的进一步技术方案是：所述伽玛射线辐射系统还包括监控所述伽玛射线辐射系统运行干扰情况的监控单元，所述监控单元在监控到所述伽玛射线辐射系统运行存在干扰时所述运动控制系统终止所述伽玛射线辐射系统的运行。
本发明的进一步技术方案是：所述运动控制系统还包括复位单元，所述复位单元在所述防干扰模块在触发时，所述运动控制系统终止所述伽玛射线辐射系统的运行后进行复位或所述监控单元监控到伽玛辐射单元存在干扰时，所述运动控制系统终止所述伽玛射线辐射系统的运行后进行复位，所述复位单元将所述辐射单元、所述治疗床复位到初始位置。
本发明的技术效果是：本发明一种伽玛射线辐射系统的运动控制方法及系统，通过定义坐标，获取运动组件形状参数，构建伽玛射线辐射系统的运动方式，对于多维坐标来说，移动某一维坐标时，以其它维为不变定值进行伽玛射线辐射系统的运动控制，以简单的结构进行精确的定位，防止了各运动组件的干扰。
附图说明
图1为本发明的流程图。
图2为本发明的结构示意图。
图3为本发明运动控制系统的结构框图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明技术方案进一步说明。
如图1所示，本发明的具体实施方式如下：提供一种伽玛射线辐射系统的运动控制方法，所述伽玛射线辐射系统包括承载患者的治疗床、释放治疗用伽玛射线的辐射单元，所述运动控制方法的步骤包括：
步骤100：定义坐标，即：以治疗床的长宽高方向为三维坐标系统的三维坐标轴向构建三维坐标系，以所述三维坐标轴的交点为所述三维坐标系原点，获取各运动组件在所述三维坐标系中的坐标，所述辐射单元的运动轨迹为辐射单元的运动坐标轴。具体本发明实施例中，过等中心点背向设备机架的水平坐标轴为Y，过等中心点垂直向上的坐标轴为Z,面向机架时指向观察者右方并垂直于Z轴、Y轴的坐标轴为X，等中心为坐标原点，其坐标值为（0，0，0），所述辐射单元的运动轨迹为辐射单元的运动坐标轴。
步骤200：获取运动组件形状参数，即：获取治疗床和治疗头的长、宽、高形状参数。由于在运动控制过程中，运动方式的设计避免各组件发生干扰，各运动组件的形状参数必须考虑进运动方式的设计中，本发明中，需要获取治疗床和治疗头的长、宽、高形状参数。
步骤300：构建空间运动方式，即：根据构建的三维坐标系、所述治疗床的形状参数及所述辐射单元的形状参数构建伽玛射线辐射系统的空间运动控制方式，所述空间运动控制方式包括治疗床运动的规划以及辐射单元运动的规划，所述治疗床运动的规划为：获取预治疗点在三维坐标系中的三维坐标与坐标原点的在三维上的距离，将所述治疗床在所述三维坐标系中的其中二维的坐标不变，移动所述治疗床另一维的坐标至预治疗点的位置，依次类推将所述治疗床的三维坐标均到达预治疗点的位置；所述辐射单元运动的规划为：将所述治疗床在所述三维坐标轴的位置不变的情况下，以所述辐射单元的运动坐标轴运行所述辐射单元使所述辐射单元的伽玛射线聚焦点汇聚于预定点。
步骤400：按确定的运动方式运动，即：根据构建空间运动方式步骤确定的空间运动控制方式运行治疗床。
本发明的优选实施方式是：所述伽玛射线辐射系统的运动控制方法还包括所述治疗床整体运动方式的控制：根据患者在所述治疗床的位置以及患者的治疗部位确定所述治疗床整体的移动位置，所述治疗床在所述三维坐标轴位置不变以及辐射单元的运动坐标轴位置不变的情况下，将所述将治疗床整体运行到预定位置。具体实施方式中，所述治疗床整体的运动包括直线运动及弧线运动，特别对于头部伽玛射线辐射系统治疗系统，只需将患者头部送入到辐射单元中治疗的情况，通常采用直线运动的方式；对于治疗床根据情况还可以采用使治疗床做弧线运动，具体在运行时，以治疗床做弧线运动的角度为坐标进行旋转，其旋转轴为坐标轴。
本发明的优选实施方式是：所述辐射单元的运动包括沿弧形运动和平移运动。对于治疗过程中所述辐射单元旋转运动的，通常所述辐射单元采用平移运动进行位置调整，具体辐射单元运行时，进行旋转运动，其运动轨迹为圆形；对于治疗过程中所述辐射单元沿弧线做往复运动的，直接进行沿弧线运动进行位置调整。本发明的具体实施例中，以所述辐射单元沿“C” 形轨道3运动进行位置调整，其运行时的运动轨迹为沿“C” 形轨道3运行。
本发明的优选实施方式是：在构建空间运动方式步骤中，还包括对由于患者的重量而的造成治疗床位置变化进行位移补偿。由于人体有重量，将人放上去后，床会压下去一些，甚至左右也会有些变形，通过检测装置检测出形变，然后将治疗床的在上下、左右、前后的形变进行补偿，以使治疗床的运行调整更加精确。
如图2、图3所示，本发明的具体实施方式是：构建一种伽玛射线辐射系统的运动控制系统，所述伽玛射线辐射系统包括承载患者的治疗床1、释放治疗用伽玛射线的辐射单元2，所述运动控制系统包括构建坐标系的坐标构建单元4、获取运动组件形状参数的参数获取单元5、构建空间运动方式的运动构建单元6、执行运动构建单元6构建的空间运动方式的执行单元7，所述坐标构建单元4以治疗床1的长宽高方向为三维坐标系统的三维坐标轴向构建三维坐标系，以三维坐标轴的交点为坐标系原点，所述辐射单元2的运动轨迹为所述辐射单元2的运动坐标轴，所述运动构建单元5根据构建的三维坐标系、所述治疗床1的形状参数及所述辐射单元的形状参数构建伽玛射线辐射系统的空间运动控制方式，所述空间运动控制方式包括治疗床1运动的规划以及辐射单元运动的规划，所述治疗床1运动的规划为：获取预治疗点在三维坐标系中的三维坐标与坐标原点的在三维上的距离，将所述治疗床1在三维坐标系中的二维不运动，另一维运动至预治疗点的坐标位置，依次类推移动所述治疗床1的三维坐标均到达预治疗点的位置；所述辐射单元运动的规划为：在所述治疗床1整体不运动及所述治疗床1在三维不运动的情况下，运行所述辐射单元以使所述辐射单元的伽玛射线聚焦点汇聚于预定点，所述执行单元7执行运动构建单元构建的空间运动方式。
如图2所示，本发明的优选实施方式是：还包括所述治疗床1整体运动方式的控制：根据患者在所述治疗床1的位置以及患者的治疗部位确定所述治疗床1整体的移动位置，所述治疗床1在三维不运动以及所述辐射单元2不运动的情况下将所述将治疗床1整体以直线运动及弧线运动运行到预定位置。具体实施方式中，所述治疗床1整体的运动包括直线运动及弧线运动，特别对于头部伽玛射线辐射系统治疗系统，只需将患者头部送入到辐射单元中治疗的情况，通常采用直线运动的方式；对于治疗床1根据情况还可以采用使治疗床1做弧线运动，具体在运行时，以治疗床1做弧线运动的角度为坐标进行旋转，其旋转轴为坐标轴。
如图2所示，本发明的优选实施方式是：所述辐射单元还包括设置防止运动干扰的防干扰模块21，所述防干扰模块21通过所述辐射单元2的运动与治疗床1上患者的距离判断运动的干扰，在干扰时终止所述伽玛射线辐射系统的运行。
如图3所示，本发明的优选实施方式是：所述运动控制系统还包括监控所述伽玛射线辐射系统运行干扰情况的监控单元（图中未示出），所述监控单元在监控到所述伽玛射线辐射系统运行存在干扰时所述运动控制系统终止所述伽玛射线辐射系统的运行。具体实施过程中，通过摄像或目测的方式进行监控，操作员监控到所述伽玛射线辐射系统运行存在干扰时，指令所述运动控制系统向所述伽玛射线辐射系统发出终止指令，终止所述伽玛射线辐射系统的运行。
如图3所示，本发明的优选实施方式是：所述运动控制系统还包括复位单元（图中未示出），所述复位单元在所述防干扰模块21在触发时，所述运动控制系统终止所述伽玛射线辐射系统的运行后进行复位或所述监控单元监控到伽玛辐射单元存在干扰时，所述运动控制系统终止所述伽玛射线辐射系统的运行后进行复位，所述复位单元将所述辐射单元、所述治疗床1复位到初始位置。
本发明的技术效果是：本发明一种伽玛射线辐射系统的运动控制方法及系统，通过定义坐标，获取运动组件形状参数，构建伽玛射线辐射系统的运动方式，对于多维坐标来说，移动某一维坐标时，以其它维为不变定值进行伽玛射线辐射系统的运动控制，以简单的结构进行精确的定位，防止了各运动组件的干扰。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种伽玛射线辐射系统的运动控制方法，其特征在于，所述伽玛射线辐射系统包括承载患者的治疗床、释放治疗用伽玛射线的辐射单元，所述运动控制方法的步骤包括：
定义坐标：以治疗床的长宽高方向为三维坐标系统的三维坐标轴向构建三维坐标系，以所述三维坐标轴的交点为所述三维坐标系原点，获取各运动组件在所述三维坐标系中的坐标，所述辐射单元的运动轨迹为辐射单元的运动坐标轴；
获取运动组件形状参数：获取所述治疗床及所述辐射单元的长、宽、高形状参数；
构建空间运动方式：根据构建的三维坐标系、所述治疗床的形状参数及所述辐射单元的形状参数构建所述伽玛射线辐射系统的空间运动控制方式，所述空间运动控制方式包括所述治疗床运动的规划以及所述辐射单元运动的规划，所述治疗床运动的规划为：获取预治疗点在三维坐标系中的三维坐标与坐标原点的在三维上的距离，将所述治疗床在所述三维坐标系中的其中二维的坐标不变，移动所述治疗床另一维的坐标至预治疗点的位置，依次类推将所述治疗床的三维坐标均到达预治疗点的位置；所述辐射单元运动的规划为：将所述治疗床在所述三维坐标轴的位置不变的情况下，以所述辐射单元的运动坐标轴运行所述辐射单元使所述辐射单元的伽玛射线聚焦点汇聚于预定点；
按确定的运动方式运动：根据构建空间运动方式步骤确定的空间运动控制方式运行所述治疗床。
2.根据权利要求1所述伽玛射线辐射系统的运动控制方法，其特征在于，还包括所述治疗床整体运动方式的控制：根据患者在所述治疗床的位置以及患者的治疗部位确定所述治疗床整体的移动位置，所述治疗床在所述三维坐标轴位置不变以及所述辐射单元的运动坐标轴位置不变的情况下，将所述治疗床整体运行到预定位置。
3.根据权利要求1或2所述伽玛射线辐射系统的运动控制方法，其特征在于，所述辐射单元的运动包括沿弧形运动和平移运动。
4.根据权利要求2所述伽玛射线辐射系统的运动控制方法，其特征在于，所述治疗床整体的运动包括直线运动及弧线运动。
5.根据权利要求1或2所述伽玛射线辐射系统的运动控制方法，其特征在于，在构建空间运动方式步骤中，还包括对由于患者的重量而造成的治疗床位置变化进行位移补偿。
6.一种伽玛射线辐射系统的运动控制系统，其特征在于，所述伽玛射线辐射系统包括承载患者的治疗床、释放治疗用伽玛射线的辐射单元，所述运动控制系统包括构建坐标系的坐标构建单元、获取运动组件形状参数的参数获取单元、构建空间运动方式的运动构建单元、执行运动构建单元构建的空间运动方式的执行单元，所述坐标构建单元以治疗床的长宽高方向为三维坐标系统的三维坐标轴向构建三维坐标系，以三维坐标轴的交点为坐标系原点，所述辐射单元的运动轨迹为辐射单元的运动坐标轴，所述运动构建单元根据构建的三维坐标系、所述治疗床的形状参数及所述辐射单元的形状参数构建所述伽玛射线辐射系统的空间运动控制方式，所述空间运动控制方式包括治疗床运动的规划以及所述辐射单元运动的规划，所述治疗床运动的规划为：获取预治疗点在三维坐标系中的三维坐标与坐标原点的在三维上的距离，将所述治疗床在三维坐标系中的二维不运动，另一维运动至预治疗点的坐标位置，依次类推移动所述治疗床的三维坐标均到达预治疗点的位置；所述辐射单元运动的规划为：在所述治疗床整体不运动及所述治疗床在三维不运动的情况下，运行所述辐射单元以使所述辐射单元的伽玛射线聚焦点汇聚于预定点，所述执行单元执行运动构建单元构建的空间运动方式。
7.根据权利要求6所述伽玛射线辐射系统的运动控制系统，其特征在于，还包括所述治疗床整体运动方式的控制：根据患者在所述治疗床的位置以及患者的治疗部位确定所述治疗床整体的移动位置，所述治疗床在三维坐标轴不运动以及所述辐射单元坐标轴不运动的情况下将所述治疗床整体以直线运动及弧线运动运行到预定位置。
8.根据权利要求6所述伽玛射线辐射系统的运动控制系统，其特征在于，所述辐射单元还包括设置防止运动干扰的防干扰模块，所述防干扰模块通过所述辐射单元的运动与治疗床上患者的距离判断运动的干扰，在干扰时终止所述伽玛射线辐射系统的运行。
9.根据权利要求6所述伽玛射线辐射系统的运动控制系统，其特征在于，所述伽玛射线辐射系统还包括监控所述伽玛射线辐射系统运行干扰情况的监控单元，所述监控单元在监控到所述伽玛射线辐射系统运行存在干扰时所述运动控制系统终止所述伽玛射线辐射系统的运行。
10.根据权利要求8或9所述伽玛射线辐射系统的运动控制系统，其特征在于，所述运动控制系统还包括复位单元，所述复位单元在所述防干扰模块在触发时，所述运动控制系统终止所述伽玛射线辐射系统的运行后进行复位或所述监控单元监控到伽玛辐射单元存在干扰时，所述运动控制系统终止所述伽玛射线辐射系统的运行后进行复位，所述复位单元将所述辐射单元、所述治疗床复位到初始位置。
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