CN103768729A - 一种基于激光定位灯检测医疗设备移动的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于激光定位灯检测医疗设备移动的方法，包括步骤：获取激光定位灯产生的可见的激光线在光电传感阵列上的坐标值P₁(x₁，y₁)，记为初始坐标值；按医疗设备移动的理论值移动医疗设备；当医疗设备完成所述移动后，再次获取所述激光线的在光电传感阵列上的坐标值P₂(x₂，y₂)，记为结束坐标，根据欧氏距离计算公式计算出医疗设备实际移动距离；计算所述理论值与实际移动距离的误差，判断所述误差是否在预设的误差范围内，若是，则结束，若否，则产生移动错误报警信息。本发明还提供一种基于激光定位灯检测医疗设备移动的装置。通过本发明实现自动化检测医疗设备的移动精度，并能精确的检测出医疗设备的移动误差。

Description

一种基于激光定位灯检测医疗设备移动的方法和装置

技术领域

本发明涉及医疗设备运动控制领域，特别是涉及一种基于激光定位灯检测医疗设备移动的方法和装置。

背景技术

在肿瘤放射治疗领域，医用直线加速器治疗床是肿瘤病人放疗时的重要仪器，用于支撑病员，方便医技人员将病员的病灶置于辐射野内进行治疗。治疗床与加速器机架配合，使得加速器的辐射束可以从多个方向对病灶进行照射，精确放射治疗应用机架多角度照射时，治疗床对放疗剂量的影响是不容轻视的问题。治疗床精确性的好坏，直接影响到病灶的照射，可能产生肿瘤局部复发或并发症的增加，从而导致治疗方案的失败。肿瘤领域放射治疗的效果有赖于治疗计划的精确实施，而治疗床自动移动的准确性直接影响治疗效果，需要对治疗床移动的准确性进行验证和采取严格的质量保证措施。现有技术中在治疗床上设置刻度尺，通过目测的方法来检测治疗床的移动位移，因此治疗床的移动控制精度低，移动检测的自动化程度低，无法自动判断治疗床移动是否正确。同样，在医疗设备运动控制领域还有很多医疗设备与上述治疗床一样，存在移动检测精度低，自动化程度低的问题，如医用直线加速器治疗床系统、模拟定位机治疗床系统、CT模拟定位机治疗床系统、伽玛刀治疗床系统、钴60治疗床系统。

发明内容

为解决上述现有技术存在的问题，本发明提供一种精确且自动检测医疗设备移动的方法和装置。

一种基于激光定位灯检测医疗设备移动的方法，包括步骤：S1、获取激光定位灯产生的可见的激光线在光电传感阵列上的坐标值P₁（x₁，y₁），记为初始坐标值，其中，所述光电传感阵列由多个光电传感器矩阵排列组成，光电传感阵列设置于医疗设备上与医疗设备同步移动，所述激光定位灯设置于医疗设备以外的固定位置；S2、按医疗设备移动的理论值移动医疗设备；S3、当医疗设备完成所述移动后，再次获取所述激光线的在光电传感阵列上的坐标值P₂（x₂，y₂），记为结束坐标，将所述初始坐标值P₁（x₁，y₁）与结束坐标值P₂（x₂，y₂）带入欧氏距离计算公式

计算出医疗设备实际移动距离；S4、计算所述理论值与实际移动距离的误差，判断所述误差是否在预设的误差范围内，若是，则结束，若否，则产生移动错误报警信息。

本发明的另一技术方案是：

一种基于激光定位灯检测医疗设备移动的装置，包括激光定位灯、光电传感阵列、坐标获取模块、移动模块、计算模块、判断模块和报警模块；所述光电传感阵列由多个光电传感器矩阵排列组成，光电传感阵列设置于医疗设备上与医疗设备同步移动，所述激光定位灯设置于医疗设备以外的固定位置；所述坐标获取模块用于获取激光定位灯产生的可见的激光线在光电传感阵列上的坐标值P₁（x₁，y₁），记为初始坐标值；所述移动模块用于按医疗设备移动的理论值移动医疗设备；所述坐标获取模块用于当医疗设备完成所述移动后，再次获取所述激光线的在光电传感阵列上的坐标值P₂（x₂，y₂），记为结束坐标；所述计算模块用于将所述初始坐标值P₁（x₁，y₁）与结束坐标值P₂（x₂，y₂）带入欧氏距离计算公式

计算出医疗设备实际移动距离，以及用于计算所述理论值与实际移动距离的误差；所述判断模块用于判断所述误差是否在预设的误差范围内，若是，则结束；所述报警模块用于当所述判断模块的判断结果为否时，产生移动错误报警信息。

本发明的有益效果为：本发明通过激光定位灯产生的激光线作为参考物体，通过光电传阵列器获取激光线的坐标值，移动医疗设备后，再次获取激光定位灯交点坐标，确定空间两点之间的坐标，通过两点之间欧氏距离，计算出医疗设备运动的实际距离，与理论距离进行对比分析其运动误差，实现自动检测医疗设备移动精度，本发明精确并客观地检测出医疗设备在实际使用过程中的移动距离，为放疗精确治疗提供了质量保证。

附图说明

图1为本发明实施方式基于激光定位灯检测医疗设备移动的装置的结构框图；

图2为本发明实施方式基于激光定位灯检测医疗设备移动的方法的流程图；

主要标号说明：

10-激光定位灯；20-光电传感阵列；30-坐标获取模块；40-报警模块；50-移动模块；60-计算模块；70-判断模块。

具体实施方式

为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

请参阅图1，为本实施方式一种基于激光定位灯10检测医疗设备移动的装置，该装置包括激光定位灯10、光电传感阵列20、坐标获取模块30、移动模块50、计算模块60、判断模块70和报警模块40。

所述光电传感阵列20由多个光电传感器矩阵排列组成，光电传感阵列20设置于医疗设备上与医疗设备同步移动（对于有些医疗设备在其工作过程中只有部分结构产生移动，如机械臂、放射治疗仪的治疗头等，此时，所述光电传感阵列20就设置于此部分，即光电传感阵列20设置于医疗设备中需要检测其移动精度的部分结构上），所述激光定位灯10设置于医疗设备以外的固定位置。

为了提高电光传感的检测精度，采用差分方式排列所述光电传感器，采用差分排列方式可以使光电传感阵列20的精度达到毫米级，通过扫描每个光电传感器的状态来判断激光定位灯10所发出的激光线在光电传感阵列20上的位置，并通过建立坐标系来确定激光线的具体坐标。

所述激光定位灯10可以设置于医疗设备所放置的室内的墙壁上，也可以设置于医疗设备附近固定不动的其他物体上，通过水平传感器调整激光定位灯10的角度，使其所发出的光线垂直射向光电传感阵列20。因此当医疗设备移动时，光电传感阵列20随同医疗设备同步移动，激光线在光电传感阵列20上的坐标也随光电传感阵列20的移动同步改变。因此通过检测光电传感阵列20上的激光线的坐标能够精确的计算出医疗设备移动的距离和移动方向角度。

所述坐标获取模块30用于获取激光定位灯10产生的可见的激光线在光电传感阵列20上的坐标值P₁（x₁，y₁），记为初始坐标值。坐标获取模块30按一定频率扫描光电传感阵列20中每个光电传感器的状态来检测激光线的位置，并通过建立坐标系来确定激光线的具体坐标。

所述移动模块50用于按医疗设备移动的理论值移动医疗设备，在多数情况下，所述移动模块50是医疗设备内部控制并驱动医疗设备移动的装置。

所述坐标获取模块30用于当医疗设备完成所述移动后，再次获取所述激光线的在光电传感阵列20上的坐标值P₂（x₂，y₂），记为结束坐标。

所述计算模块60用于将所述初始坐标值P₁（x₁，y₁）与结束坐标值P₂（x₂，y₂）带入欧氏距离计算公式

算出医疗设备实际移动距离，以及用于计算所述理论值与实际移动距离的误差。

所述判断模块70用于判断所述误差是否在预设的误差范围内，若是，则结束。所述报警模块40用于当所述判断模块70的判断结果为否时，产生移动错误报警信息。

本实施方式通过计算激光线在光电传感阵列20上的坐标变化实现自动检测医疗设备移动，精确并客观地反映出医疗设备在实际使用过程中的移动精度，为放疗精确治疗提供了质量保证，同时，通过报警模块40方便维修人员及时的确定医疗设备的质量问题根源，并根据检测结果调整设备。

由于医疗设备的移动错误包括移动的距离误差（大多数情况下）和移动的方向角度误差（少数情况），因此为了进一步提高医疗设备的移动精度的检测，本实施方式还包括检测医疗设备的移动轨迹的斜率，通过移动轨迹的斜率验证医疗设备的移动准确性。

所述计算模块60还用于将所述初始坐标值P₁（x₁，y₁）与结束坐标值P₂（x₂，y₂）带入斜率计算公式计算出医疗设备实际移动轨迹的斜率K，以及用于算所述医疗设备实际移动轨迹的斜率K与理论移动轨迹的斜率的误差；

所述判断模块70还用于判断所述斜率的误差是否在预设的误差范围内，若是，则结束，若否，则产生移动错误报警信息。

由于在实际治疗中需要沿水平横向、纵向以及垂直方向移动医疗设备，因此需要检测不同方向医疗设备移动的准确性，因此所述移动模块50包括横向移动装置、纵向移动装置和垂直方向移动装置，用于横向、纵向或垂直方向移动医疗设备。同时在横向、纵向和垂直方向上均设置有激光定位灯10，与所述激光定位灯10对应的在医疗设备上设置有横向光电传感阵列20、纵向光电传感阵列20和垂直光电传感阵列20。通过检测所述横向光电传感阵列20、纵向光电传感阵列20和垂直光电传感阵列20上激光线的初始坐标值与结束坐标值，计算医疗设备在横向、纵向以及垂直方向上的移动的距离与方向，以及计算出医疗设备在三维空间中的移动（不仅限于平面内的移动距离）。

在本实施方式中，所述激光定位灯10所产生的激光线为圆点形激光线，为了进提高光电传感阵列20对激光线检测的精确度，所述激光定位灯10产生的激光线为“+”形可见激光线，坐标获取模块30通过计算激光线的横竖交点来确定激光线的具体位置。

为了能够同步显示医疗设备移动的检测结果与移动错误信息，所述基于激光定位灯10检测医疗设备移动的装置还包括显示模块，所述显示模块可以是CRT显示屏或液晶显示屏，所述显示模块用于显示医疗设备的理论移动距离、实际移动距离、理论移动轨迹斜率和实际移动轨迹斜率。

本发明的另一实施方式为一种基于激光定位灯检测医疗设备移动的方法，图2为该方法的流程图，该方法包括步骤：

S1、获取激光定位灯产生的可见的激光线在光电传感阵列上的坐标值P₁（x₁，y₁），记为初始坐标值，其中，所述光电传感阵列由多个光电传感器矩阵排列组成，光电传感阵列设置于医疗设备上与医疗设备同步移动，所述激光定位灯设置于医疗设备以外的固定位置；

S2、按医疗设备移动的理论值移动医疗设备；

S3、当医疗设备完成所述移动后，再次获取所述激光线的在光电传感阵列上的坐标值P₂（x₂，y₂），记为结束坐标，将所述初始坐标值P₁（x₁，y₁）与结束坐标值P₂（x₂，y₂）带入欧氏距离计算公式

计算出医疗设备实际移动距离；

S4、计算所述理论值与实际移动距离的误差，判断所述误差是否在预设的误差范围内，若是，则结束，若否，则产生移动错误报警信息。

其中，述步骤S3还包括将所述初始坐标值P₁（x₁，y₁）与结束坐标值P₂（x₂，y₂）带入斜率计算公式

计算出医疗设备实际移动轨迹的斜率K。

所述步骤S4还包括计算所述医疗设备实际移动轨迹的斜率K与理论移动轨迹的斜率的误差，判断所述斜率的误差是否在预设的误差范围内，若是，则结束，若否，则产生移动错误报警信息。

其中，所述步骤S2中医疗设备的移动方向包括横向移动、纵向移动或垂直方向移动。

其中，所述激光定位灯产生的激光线为“+”形可见激光线。

其中，所述步骤S3还包括显示医疗设备的理论移动距离、实际移动距离、理论移动轨迹斜率和实际移动轨迹斜率。

本发明通过激光定位灯产生的激光线作为参考物体，通过光电传阵列器获取激光线的坐标值，横向、纵向、垂直三个方向移动医疗设备指定的理论固定距离后，再次获取激光定位灯交点坐标，确定空间两点之间的坐标，通过两点之间欧氏距离，计算出医疗设备运动的实际距离，并与理论距离进行对比分析其运动误差，精确并客观地检测出医疗设备在实际使用过程中的移动距离，为放疗精确治疗提供了质量保证。进一步地，通过点斜式求出直线方程式，获取直线的几何特征，自动计算出医疗设备移动轨迹斜率和倾角，通过比较医疗设备移动轨迹的斜率进一步地检测医疗设备的移动精度。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于激光定位灯检测医疗设备移动的方法，其特征在于，包括步骤：

S1、获取激光定位灯产生的可见的激光线在光电传感阵列上的坐标值P₁（x₁，y₁），记为初始坐标值，其中，所述光电传感阵列由多个光电传感器矩阵排列组成，光电传感阵列设置于医疗设备上与医疗设备同步移动，所述激光定位灯设置于医疗设备以外的固定位置；

S2、按医疗设备移动的理论值移动医疗设备；

S3、当医疗设备完成所述移动后，再次获取所述激光线的在光电传感阵列上的坐标值P₂（x₂，y₂），记为结束坐标，将所述初始坐标值P₁（x₁，y₁）与结束坐标值P₂（x₂，y₂）带入欧氏距离计算公式

计算出医疗设备实际移动距离；

S4、计算所述理论值与实际移动距离的误差，判断所述误差是否在预设的误差范围内，若是，则结束，若否，则产生移动错误报警信息。

2.根据权利要求1所述的基于激光定位灯检测医疗设备移动的方法，其特征在于，

述步骤S3还包括将所述初始坐标值P₁（x₁，y₁）与结束坐标值P₂（x₂，y₂）带入斜率计算公式

计算出医疗设备实际移动轨迹的斜率K；

所述步骤S4还包括计算所述医疗设备实际移动轨迹的斜率K与理论移动轨迹的斜率的误差，判断所述斜率的误差是否在预设的误差范围内，若是，则结束，若否，则产生移动错误报警信息。

3.根据权利要求1或2任意一项所述的基于激光定位灯检测医疗设备移动的方法，其特征在于，所述步骤S2中医疗设备的移动方向包括横向移动、纵向移动或垂直方向移动。

4.根据权利要求3所述的基于激光定位灯检测医疗设备移动的方法，其特征在于，所述激光定位灯产生的激光线为“+”形可见激光线。

5.根据权利要求3所述的基于激光定位灯检测医疗设备移动的方法，其特征在于，所述步骤S3还包括显示医疗设备的理论移动距离、实际移动距离、理论移动轨迹斜率和实际移动轨迹斜率。

6.一种基于激光定位灯检测医疗设备移动的装置，其特征在于，包括激光定位灯、光电传感阵列、坐标获取模块、移动模块、计算模块、判断模块和报警模块；

所述光电传感阵列由多个光电传感器矩阵排列组成，光电传感阵列设置于医疗设备上与医疗设备同步移动，所述激光定位灯设置于医疗设备以外的固定位置；

所述坐标获取模块用于获取激光定位灯产生的可见的激光线在光电传感阵列上的坐标值P₁（x₁，y₁），记为初始坐标值；

所述移动模块用于按医疗设备移动的理论值移动医疗设备；

所述坐标获取模块用于当医疗设备完成所述移动后，再次获取所述激光线的在光电传感阵列上的坐标值P₂（x₂，y₂），记为结束坐标；

所述计算模块用于将所述初始坐标值P₁（x₁，y₁）与结束坐标值P₂（x₂，y₂）带入欧氏距离计算公式

计算出医疗设备实际移动距离，以及用于计算所述理论值与实际移动距离的误差；

所述判断模块用于判断所述误差是否在预设的误差范围内，若是，则结束；所述报警模块用于当所述判断模块的判断结果为否时，产生移动错误报警信息。

7.根据权利要求6所述的基于激光定位灯检测医疗设备移动的装置，其特征在于，所述计算模块还用于将所述初始坐标值P₁（x₁，y₁）与结束坐标值P₂（x₂，y₂）带入斜率计算公式

计算出医疗设备实际移动轨迹的斜率K，以及用于算所述医疗设备实际移动轨迹的斜率K与理论移动轨迹的斜率的误差；

所述判断模块还用于判断所述斜率的误差是否在预设的误差范围内，若是，则结束，若否，则产生移动错误报警信息。

8.根据权利要求6或7任意一项所述的基于激光定位灯检测医疗设备移动的装置，其特征在于，所述移动模块用于横向、纵向或垂直方向移动医疗设备。

9.根据权利要求8所述的基于激光定位灯检测医疗设备移动的装置，其特征在于，所述激光定位灯产生的激光线为“+”形可见激光线。

10.根据权利要求8所述的基于激光定位灯检测医疗设备移动的装置，其特征在于，还包括显示模块，所述显示模块用于显示医疗设备的理论移动距离、实际移动距离、理论移动轨迹斜率和实际移动轨迹斜率。

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