CN103537009B - 一种光栅装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种光栅叶片及采用该光栅叶片的光栅装置，所述光栅叶片具有水平方向长度尺寸、水平方向宽度尺寸以及垂直方向厚度尺寸，所述光栅叶片的水平方向上端面设置有特征点，所述光栅装置,用于放射治疗设备，包括微型电机和所述光栅叶片，所述光栅装置还设有反馈防护装置，所述反馈防护装置包括检测装置和PC计算机，所述检测装置检测跟踪所述特征点并且通讯连接所述PC计算机；所述PC计算机通讯连接所述放射治疗设备的微电脑控制装置，当放射治疗过程中出现异常时，能够及时进行报警和纠错，因此可以准确、安全的进行射野适形和放射治疗。

Description

一种光栅装置

技术领域

本发明涉及一种光栅装置。

背景技术

放射治疗设备在对病人进行放射治疗时，需要控制治疗的剂量和射线照射的范围，以达到最佳的治疗效果和将对健康组织的伤害降到最低，因此最新型的放射治疗设备在辐射头即加速器上加装可调整射线通过面积的光栅，光栅设有可调整大小和形状的通孔，射线通过该通孔对病灶进行精确照射，以避免造成对正常组织的伤害。

放射治疗设备光栅装置是专用于放射肿瘤的线性加速器的附件，用来限定辐射的区域，以保护其它重要组织免受辐射，这样就取代了传统的shieldingblocks(防护板)，传统的防护板必须按照每一种肿瘤的要求制作，制造费用昂贵。传统的防护板由于他们是对每一个肿瘤分开单独剔除的，很自然的就要求他们按照肿瘤的形状有很好的调节，因此，生产并使用一种能够进行相应调整的、可重复使用的限定放射区域的装置是值得期待的，使用放射治疗设备光栅装置对于一系列的肿瘤细胞的形状都能适合。

现有的放射治疗设备光栅装置有两套独立的可移动的叶片，两套叶片彼此相对设置；通过移动叶片，使叶片在空间内划出界限，叶片之间所界定出的区域正好与需要被治疗的肿瘤的轮廓相对应。叶片可以通过人工、电子或电动器械进行移动，能够随时进行调整，可重复使用，但是在放射治疗设备不具有反馈防护装置，在设备的运行出现差错时，不能够及时进行反馈和报警，存在一定的安全隐患。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供采用光栅叶片的放射治疗设备光栅装置。

本发明通过以下的技术方案来实现：

一种光栅装置，用于放射治疗设备，包括微型电机和光栅叶片，所述微型电机驱动所述光栅叶片沿所述放射治疗设备的光栅叶片导轨运动；所述放射治疗设备的微电脑控制装置控制连接所述微型电机，所述光栅叶片具有水平方向长度尺寸、水平方向宽度尺寸以及垂直方向厚度尺寸，所述光栅叶片的水平方向上端面设置有特征点；所述光栅装置还设有反馈防护装置，所述反馈防护装置包括检测装置和PC计算机，所述检测装置检测跟踪如权利要求1-3任一所述特征点并且通讯连接所述PC计算机；所述PC计算机通讯连接所述放射治疗设备的微电脑控制装置。

优选的，所述特征点设置为凹槽、孔或凸起。

优选的，所述特征点设置为一个或多个。

优选的，所述微电脑控制装置和PC计算机之间连接有PCI转RS422/485串行卡。

优选的，所述检测装置包括摄像头和摄像头支架，所述摄像头支架包括转轴和设于所述转轴两端的转动支承；所述转动支承固定于所述光栅叶片水平方向上端面一侧的放射治疗设备上；所述转轴平行于所述光栅叶片的运动方向；所述摄像头套设于所述转轴上并且镜头轴线垂直所述光栅叶片的运动方向。

优选的，所述光栅装置还设有照明板，所述照明板安装于所述放射治疗设备的防护板下方并且与所述光栅叶片的水平方向上端面平行设置。

优选的，所述照明板包括平行设置的导光板和垂直设于所述导光板之间的LED导光柱。

优选的，所述导光板的中心位置设有允许放射射线通过的通孔。

优选的，所述导光板的外缘为双耳形状或矩形形状或方形形状。

采用以上技术方案的有益效果是：通过检测装置检测跟踪特征点，能够通过像素坐标数据精确获得光栅叶片的物理坐标数据，将之与保存在放射治疗设备的微电脑中央控制装置存储器中放射治疗设备将检测到的病灶的形状、尺寸等信息进行对比，当出现异常时，能够及时进行报警和纠错，因此可以准确、安全的进行射野适形和放射治疗。

附图说明

图1为本发明中放射治疗设备光栅装置的示意图；

图2是本发明实施例1中光栅叶片的示意图；

图3是本发明实施例1中检测装置的示意图；

图4是本发明实施例1中照明光板的示意图；

图5是本发明实施例2中光栅叶片的示意图；

图6是本发明实施例2中照明光板的示意图；

图7是本发明实施例3中光栅叶片的示意图；

图8是本发明实施例3中照明光板的示意图。

其中，1.放射治疗设备11.放射治疗头2.光栅叶片21.单凹槽22.单凸起23.双凹槽31.微型电机32.推动丝杆33.传动连接部41.摄像头42.摄像头支架421.转轴422.转动支承5.照明板51.矩形导光板52.1#LED导光柱53.1#放射光线通孔54.方形导光板55.双耳形导光板。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。

实施例1

参见图1、图2、图3以及图4，如其中的图例所示，一种光栅叶片，所述光栅叶片2具有水平方向长度尺寸、水平方向宽度尺寸以及垂直方向厚度尺寸，所述光栅叶片的水平方向上端面设置有单凹槽21。

一种光栅装置，用于放射治疗设备1，包括一微型电机31和两组共八十二片所述光栅叶片2，所述微型电机31通过推动丝杆32和传动连接部33驱动所述光栅叶片2沿所述放射治疗设备的光栅叶片导轨运动；所述放射治疗设备的微电脑控制装置控制连接所述微型电机31，所述光栅装置还设有反馈防护装置，所述反馈防护装置包括一检测装置和一PC计算机，所述检测装置包括一摄像头41、一摄像头支架42以及一PC机算计，所述摄像头支架42包括一转轴421和设于所述转轴421两端的两个转动支承422；所述转动支承422固定于所述光栅叶片水平方向上端面一侧的放射治疗设备上；所述转轴421平行于所述光栅叶片的运动方向；所述摄像头41套设于所述转轴421上并且镜头轴线垂直所述光栅叶片的运动方向，所述摄像头41检测跟踪所述单凹槽21并且通讯连接所述PC计算机；所述PC计算机通过PCI转RS422/485串行卡通讯连接所述放射治疗设备的微电脑控制装置。

所述光栅装置还设有一照明板5，所述照明板5安装于所述放射治疗设备的放射治疗头11防护板下方并且与所述光栅叶片2的水平方向上端面平行设置，所述照明板5提供的光照稳定、均匀，且使所有叶片纹理清晰。照明板5需光栅IO扩展板供应5V电源，且照明板在工作过程中处于常开状态。

所述照明板5包括平行设置的两导光板51和垂直设于所述导光板51之间的四根LED导光柱52。

所述导光板51的中心位置设有允许放射射线通过的一放射光线通孔53。

所述导光板51的外缘为矩形形状。

所述摄像头41的安装过程如下：

(1)摄像头41安装在垂直叶片运动方向的一侧中心位置处的摄像头支架42上，通过观察视频确定；

(2)调整摄像头41光轴与叶片运动方向垂直，通过观察视频屏幕确定；

(3)摄像头41镜头中心到叶片上端面的垂直距离调整到恰当位置，通过观察视频屏幕确定；

(4)摄像头41镜头中心到离摄像头最近一片叶片的水平距离调整到恰当位置，通过观察视频屏幕确定；

(5)在垂直于叶片上端面的平面内旋转摄像头41，使摄像头视场能完全包含所有叶片运动区域，同时叶片运动区域处在近视场区域，通过观察视频屏幕确定；

(6)调整摄像头41焦距，使整个叶片运动区域最清晰，通过观察视频屏幕确定。

(7)紧固摄像头41及摄像头支架42。

下面介绍本实施例的工作流程。

一、光栅进行初始化，初始化完毕后，调整区域处理框，确保左右八十二片叶片都能利用基点搜索算法搜寻到恰当基点(以所有叶片都能搜寻到凹槽点为准)；

二、控制光栅叶片运动，使右边所有叶片运动至最大行程处，左边叶片处于初始化位置(左右两边叶片处于初始化位置)；

三、利用单凹槽跟踪算法识别凹槽点，记录当前跟踪识别的八十二片叶片凹槽点像素坐标数据，以及由光栅传递给微电脑中央控制装置八十二片叶片对应的物理位置数据；

四、控制光栅所有叶片以特定步长Step(以2mm-5mm为宜)同步由左向右运动；

五、判断左边叶片是否处于最大行程处，如否则返回上一步，如是进入下一步骤；

六、将八十片叶片对应的凹槽点的像素坐标数据及物理坐标数据对应关系保存为标定文件(正常状态下利用单凹槽像素坐标与物理坐标转换算法和标定文件将捕捉的凹槽像素点转换为实时的物理坐标数据)；

七、通过放射治疗设备的微电脑控制装置下传设定的存储器中的放射治疗设备检测到的病灶的形状、尺寸等信息，并控制微型电机31通过推动丝杆32和传动连接部33驱动所述光栅叶片2进行运动；

八、摄像头41跟踪监测所述八十二个凹槽点21，并获取所述八十二个凹槽点21所对应的像素坐标数据，传递到PC计算机中，并根据所述标定文件转化为物理坐标数据，然后将所述物理坐标数据传送到微电脑控制装置中并与所下传的存储器中的放射治疗设备检测到的病灶的形状、尺寸等信息进行对比，如出现偏差，即反馈给所述PC计算机，所述PC计算机即进行报警，并及时进行纠错。

实施例2

参见图1、图5以及图6，其余与所述实施例1相同，不同之处在于，所述所述光栅叶片的水平方向上端面设置有单凸起22，且所述导光板为方形导光板54。

实施例3

参见图1、图7以及图8，其余与所述实施例1相同，不同之处在于，所述所述光栅叶片的水平方向上端面设置有双凹槽23，且所述导光板为双耳形导光板55。

同时本实施例的工作流程：

一、光栅进行初始化，初始化完毕后，调整区域处理框，确保左右八十二片叶片都能利用基点搜索算法搜寻到恰当基点(以所有叶片都能利用双凹槽叶片的上端面端头凹槽)；

二、记录左边或右边四十一片叶片在初始化位置时的叶片端头凹槽像素坐标，并将此时左边或右边四十一片叶片对应的物理坐标设为逻辑0点，记入标定文件；

三、控制左边或右边叶片运动，使得左边或右边所有叶片同步运行至对应端头凹槽后端恰好越过初始化时叶片端头凹槽所处位置(使得双凹槽恰好能观察的到)；

四、利用标定状态双凹槽跟踪算法识别凹槽点，记录此时左边或右边四十一片叶片对应的八十二个凹槽的像素坐标(一个叶片对应两个凹槽)；

五、利用上一个点的物理坐标和像素坐标以及当前两个凹槽点对应的像素坐标和双凹槽之间的绝对物理间距，由双凹槽像素坐标和物理坐标转换算法计算出当前两个凹槽点对应物理坐标；

六、控制光栅左边或右边所有叶片以特定步长Step(以2mm-5mm为宜)同步由左向右或由右向左运行；

七、判断左边或右边叶片是否处于最大行程，如不在最大行程，则返回上一步骤，如达到最大行程，继续进入下一步骤；

八、左边或右边叶片标定结束，将左边或右边所有叶片退回至初始化位置，开始标定右边或左边叶片，从步骤二开始，运用相同的方法对右边或左边叶片进行标定；

九、通过放射治疗设备的微电脑控制装置下传设定的存储器中的放射治疗设备检测到的病灶的形状、尺寸等信息，并控制微型电机31通过推动丝杆32和传动连接部33驱动所述光栅叶片2进行运动；

十、摄像头41跟踪监测所述八十二个凹槽点21，并获取所述八十二个凹槽点21所对应的像素坐标数据，传递到PC计算机中，并根据所述标定文件转化为物理坐标数据，然后将所述物理坐标数据传送到微电脑控制装置中并与所下传的存储器中的放射治疗设备检测到的病灶的形状、尺寸等信息进行对比，如出现偏差，即反馈给所述PC计算机，所述PC计算机即进行报警，并及时进行纠错。

实施例4

其余与所述实施例1相同，不同之处在于，所述光栅叶片的水平方向上端面设置有单圆孔。

实施例5

其余与所述实施例3相同，不同之处在于，所述述光栅叶片的水平方向上端面设置有双凸起。

实施例6

其余与所述实施例3相同，不同之处在于，所述述光栅叶片的水平方向上端面设置有双圆孔。

采用以上技术方案的有益效果是：通过检测装置检测跟踪特征点，能够通过像素坐标数据精确获得光栅叶片的物理坐标数据，将之与保存在放射治疗设备的微电脑中央控制装置存储器中放射治疗设备将检测到的病灶的形状、尺寸等信息进行对比，当出现异常时，能够及时进行报警和纠错，因此可以准确、安全的进行射野适形和放射治疗。

以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种光栅装置，用于放射治疗设备，包括微型电机和光栅叶片，所述微型电机驱动所述光栅叶片沿所述放射治疗设备的光栅叶片导轨运动；所述放射治疗设备的微电脑控制装置控制连接所述微型电机，其特征在于，所述光栅叶片具有水平方向长度尺寸、水平方向宽度尺寸以及垂直方向厚度尺寸，所述光栅叶片的水平方向上端面设置有特征点；所述光栅装置还设有反馈防护装置，所述反馈防护装置包括检测装置和PC计算机，所述检测装置检测跟踪所述特征点并且通讯连接所述PC计算机；所述PC计算机通讯连接所述放射治疗设备的微电脑控制装置。

2.根据权利要求1所述的光栅装置，其特征在于，所述特征点设置为凹槽、孔或凸起。

3.根据权利要求1所述的光栅装置，其特征在于，所述特征点设置为一个或多个。

4.根据权利要求1所述的光栅装置，其特征在于，所述微电脑控制装置和PC计算机之间连接有PCI转RS422/485串行卡。

5.根据权利要求2所述的光栅装置，其特征在于，所述检测装置包括摄像头和摄像头支架，所述摄像头支架包括转轴和设于所述转轴两端的转动支承；所述转动支承固定于所述光栅叶片水平方向上端面一侧的放射治疗设备上；所述转轴平行于所述光栅叶片的运动方向；所述摄像头套设于所述转轴上并且镜头轴线垂直所述光栅叶片的运动方向。

6.根据权利要求5所述的光栅装置，其特征在于，所述光栅装置还设有照明板，所述照明板安装于所述放射治疗设备的防护板下方并且与所述光栅叶片的水平方向上端面平行设置。

7.根据权利要求6所述的光栅装置，其特征在于，所述照明板包括平行设置的导光板和垂直设于所述导光板之间的LED导光柱。

8.根据权利要求7所述的光栅装置，其特征在于，所述导光板的中心位置设有允许放射射线通过的通孔。

9.根据权利要求8所述的光栅装置，其特征在于，所述导光板的外缘为双耳形状或矩形形状或方形形状。