CN107648749B - 放射治疗系统及其束流控制装置和束流准直方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种束流控制装置，用于控制通过加速管的束流，所述束流控制装置包括第一束流位置探测器、第二束流位置探测器、第一导向磁铁以及第二导向磁铁，所述第一束流位置探测器和第二束流位置探测器沿着所述加速管的轴向设置且相隔第一预定距离，所述第一束流位置探测器和第二束流位置探测器用于探测束流位置，所述第一导向磁铁和第二导向磁铁设于所述加速管周围且相隔第二预定距离，所述第一导向磁铁和第二导向磁铁用于根据驱动电流对所述加速管内的电子束进行偏转，其中所述驱动电流是根据所述束流位置适应性地调整。本发明的束流控制装置可以自适应调节束流准直。

Description

放射治疗系统及其束流控制装置和束流准直方法

技术领域

本发明主要涉及放射治疗系统，尤其涉及一种放射治疗系统的束流控制装置和束流准直方法。

背景技术

当前的主流放射治疗系统都是采取高功率微波驱动的加速管来产生用于肿瘤治疗的X射线。图1是放射治疗系统的治疗头示意图，参考图1所示，治疗头100内从上到下设有电子枪101、加速管102、治疗靶(Target)103、初级准直器104、均整器(Flattening Filter)105、电离室106以及多叶准直器107。加速管102可以是驻波加速管。电子枪101产生的电子束流注入加速管102后产生更高能的电子，电子再轰击治疗靶103，产生用于肿瘤治疗的X射线。放射治疗系统还包括其它部件，例如可旋转的机架、微波元件等，这是本领域技术人员所熟知的，不再赘述。

期望治疗头内的电子能够垂直轰击治疗靶103，以产生对称的X射线束流。考虑到主流的治疗计划系统(Treatment Planning System,TPS)都是采用轴对称的束流近似，来进行治疗计划的模拟和计算，就需要校准电子束流轰击治疗靶的方向。通常，在出束时治疗靶103和均整器105在治疗头内的相对位置是不变的，所以需要通过调整加速管102的位置，来调节电子束流的相对出射方向，从而实现校准。

在现有技术中，是采用水箱系统测量X射线束流的对称性、均整性等来完成束流准直。这种束流准直方案总是需要水箱这一外部设备，且调节后就需要通过机械固定来保证束流的准直性。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种束流控制装置和束流准直方法，可以自适应调节束流准直。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种束流控制装置，用于控制通过加速管的束流，所述束流控制装置包括第一束流位置探测器、第二束流位置探测器、第一导向磁铁以及第二导向磁铁，所述第一束流位置探测器和第二束流位置探测器沿着所述加速管的轴向设置且相隔第一预定距离，所述第一束流位置探测器和第二束流位置探测器用于探测束流位置，所述第一导向磁铁和第二导向磁铁设于所述加速管周围且相隔第二预定距离，所述第一导向磁铁和第二导向磁铁用于根据驱动电流对所述加速管内的电子束进行偏转，其中所述驱动电流是根据所述束流位置适应性地调整。

在本发明的一实施例中，所述第一束流位置探测器和所述第二束流位置探测器均是电子束流位置探测器，其设于所述加速管周围。

在本发明的一实施例中，所述第一束流位置探测器是电子束流位置探测器且设于所述加速管周围，所述第二束流位置探测器是X射线剂量分布探测器，其位于束流传播路径上，所述加速管和所述第二束流位置探测器之间设置靶，用于将电子束流转换为X射线。

在本发明的一实施例中，所述电子束流位置探测器具有至少一对收集极以及信号处理单元，每对收集极对称分布于所述加速管周围，所述信号处理单元根据每对收集极收集的电信号，计算所述束流在所述电子束流位置探测器的探测位置所在平面内垂直于该对收集极的对称轴的方向上的位置。

在本发明的一实施例中，所述X射线剂量分布探测器具有信号处理单元以及至少一对分区，每对分区对称分布于所述X射线剂量分布探测器上，所述信号处理单元根据每对分区探测到的剂量，计算X射线在所述X射线剂量分布探测器的探测位置所在平面内垂直于该每对分区的对称轴的方向上的位置。

在本发明的一实施例中，束流控制装置还包括信号处理单元，所述信号处理单元根据所述第一束流位置探测器探测的第一束流位置、所述第二束流位置探测器探测的第二束流位置，以及期望束流位置计算所述驱动电流的调整增益。

在本发明的一实施例中，所述束流控制装置还包括：

信号处理单元，所述信号处理单元根据所述第一束流位置探测器探测的第一束流位置、所述第二束流位置探测器探测的第二束流位置，以及期望束流位置计算所述驱动电流的调整增益；

运动控制单元，连接所述信号处理单元、所述靶，所述运动控制单元根据所述期望束流位置调整所述靶的位置。

在本发明的一实施例中，所述驱动电流的调整增益使得第一导向磁铁和第二导向磁铁将所述加速管内的电子束保持为沿着所述加速管的轴向。

本发明还提出一种束流准直方法，用于如上所述的束流控制装置，所述方法包括采集所述第一束流位置探测器和第二束流位置探测器所探测的束流位置，根据所述束流位置调整所述驱动电流，使所述加速管内的电子束偏转到期望的位置。

在本发明的一实施例中，所述第一束流位置探测器和所述第二束流位置探测器均是设于所述加速管周围的电子束流位置探测器，其中所述电子束流位置探测器具有至少一对收集极，每对收集极对称分布于所述加速管周围，所述方法包括根据每对收集极收集的电信号，计算所述束流在所述电子束流位置探测器的探测位置所在平面内垂直于该对收集极的对称轴的方向上的位置。

在本发明的一实施例中，所述第一束流位置探测器是电子束流位置探测器且设于所述加速管周围；所述第二束流位置探测器是X射线剂量分布探测器，其位于束流传播路径上，且位于靶之后；其中所述电子束流位置探测器具有至少一对收集极，每对收集极对称分布于所述加速管周围，所述X射线剂量分布探测器具有至少一对分区，每对分区对称分布于所述X射线剂量分布探测器上，所述方法包括：

根据每对收集极收集的电信号，计算所述束流在所述电子束流位置探测器的探测位置所在平面内垂直于该对收集极的对称轴的方向上的位置；

根据每对分区探测的剂量，计算X射线在所述X射线剂量分布探测器的探测位置所在平面内垂直于该每对分区的对称轴的方向上的位置。

在本发明的一实施例中，束流准直方法还包括：

根据所述第一束流位置探测器探测的第一束流位置、所述第二束流位置探测器探测的第二束流位置，以及期望束流位置计算所述驱动电流的调整增益。

在本发明的一实施例中，束流准直方法还包括：

根据所述第一束流位置探测器探测的第一束流位置、所述第二束流位置探测器探测的第二束流位置，以及期望束流位置计算所述驱动电流的调整增益；

根据所述期望束流位置调整所述靶的位置。

在本发明的一实施例中，所述驱动电流的调整增益使得第一导向磁铁和第二导向磁铁将所述加速管内的电子束保持为沿着所述加速管的轴向。

在本发明的一实施例中，束流准直方法还包括：

根据采集图像确定靶区位置，且将靶区位置作为所述期望束流位置。

本发明还提出一种放射治疗系统，包括如上所述的束流控制装置。

与现有技术相比，本发明束流控制装置和束流准直方法具有以下优点：

本发明通过导向磁铁就可以在线地实时进行束流准直的调节，相比之下，由于放射治疗系统进行出束操作时无法进入治疗室操作，原先的准直操作需要往复的出束-调节-出束验证，操作繁琐、耗费人力和时间；

本发明在校准过程中通过根据束流位置适应性地调整驱动电流，使束流保持在期望位置，从而完成自适应的束流准直锁定；

由于本发明进行束流方向的检测，如果发生例如束流位置严重偏离的异常情况，还可以停止出束；

本发明通过图像引导的算法，可以根据采集图像确定靶区位置，且将靶区位置作为期望束流位置，然后通过束流位置的改变来跟随肿瘤靶区的移动，从而实现更精准的治疗。

附图说明

图1是放射治疗系统的治疗头示意图。

图2是根据本发明一实施例的束流控制装置的示意图。

图3是根据本发明另一实施例的束流控制装置的示意图。

图4是根据本发明另一实施例的束流控制装置的束流准直示意图。

图5是根据本发明一实施例的电子束流位置探测器的示意图。

图6是根据本发明一实施例的X射线剂量分布探测器的示意图。

图7是根据本发明一实施例的束流位置确定原理图。

图8是根据本发明一实施例的束流准直模块原理图。

图9是根据本发明一实施例的束流准直模块结构图。

图10是根据本发明另一实施例的束流准直模块结构图。

具体实施方式

为让本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本发明的具体实施方式作详细说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

如本申请和权利要求书中所示，除非上下文明确提示例外情形，“一”、“一个”、“一种”和/或“该”等词并非特指单数，也可包括复数。一般说来，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。

本发明的实施例描述放射治疗系统的束流控制装置和束流准直方法，可以自适应调节束流准直。

图2是根据本发明一实施例的束流控制装置的示意图。参考图2所示，束流控制装置可作为如图1所示的放射治疗系统的一部分，例如治疗头的一部分。治疗头还可包括电子注入器21、电子枪22、加速管23、靶24以及均整器25。束流控制装置20可包括第一束流位置探测器201、第二束流位置探测器202、第一导向磁铁203以及第二导向磁铁204。电子注入器21、电子枪22、加速管23、靶24和均整器25沿着束流传播路径依次设置，在图中为从上到下设置。第一束流位置探测器201和第二束流位置探测器202沿着加速管23的轴向(加速管的轴如图中虚线P)设置且相互相隔第一预定距离，第一束流位置探测器201和第二束流位置探测器202用于探测束流位置。第一导向磁铁203和第二导向磁铁204设于加速管23周围且相互相隔第二预定距离，第一导向磁铁和第二导向磁铁用于根据驱动电流对加速管内的电子束进行偏转，其中驱动电流是根据束流位置适应性地调整。在此，沿着加速管23的轴向设置可以沿与加速管的轴线P平行的方向设置，也可以沿与加速管的轴线P具有一夹角的方向设置。

在本实施例中，第一束流位置探测器201和第二束流位置探测器202均是电子束流位置探测器，其设于加速管23周围。图5是根据本发明一实施例的电子束流位置探测器的示意图。参考图5所示，电子束流位置探测器201具有至少一对收集极201a和201b，每对收集极关于加速管23的横截面上的一对称轴对称分布于加速管23周围。尽管图5中示出一对收集极201a和201b位于加速管23的横截面的直径的两端，但是可以理解，在其他实施例中，收集极201a和201b也可以位于加速管23的横截面的任意弦的两端。电子束流(图中箭头所示)穿过加速管23的金属管道会在管道壁上激发电流，电流的大小与电子距管道的位置相关，通过检测对称的收集极201a和201b上的电流，或者转化的电量，就可以获得束流在这一横截面的垂直于该对收集极的对称轴的方向上的位置。可以在加速管23周围设置两对收集极，它们各自在加速管23的横截面上的对称轴可以相互垂直，每对收集极检测一个方向上的束流位置，这样就可以检测两个正交方向上的束流位置。可以理解，每对收集极布置在加速管23横截面的位置是可以变化的，因此每对收集极的对称轴是可以变化的。图7是根据本发明一实施例的束流位置确定原理图。参考图7所示，s为加速管23的轴线，平面坐标系X1Y1位于第一束流位置探测器的探测位置所在平面。一对收集极的对称轴为X1轴，其可以确定第一束流位置在Y1轴上的坐标y1；另一对收集极的对称轴为Y1轴，其可以确定第一束流位置在X1轴上的坐标x1；坐标x1、y1所确定的点P1可代表第一束流位置探测器201探测的第一束流位置。类似地，平面坐标系X2Y2位于第二束流位置探测器的探测位置所在平面。一对收集极的对称轴为X2轴，其可以确定第一束流位置在Y2轴上的坐标y2；另一对收集极的对称轴为Y2轴，其可以确定第一束流位置在X2轴上的坐标x2；坐标x2、y2所确定的点P2可代表第二束流位置探测器202探测的第二束流位置。可以理解，两对收集极的对称轴也可以不相互垂直，而是成一个其他角度，这样在计算束流位置时会更加复杂。可以理解，当束流能够被限定在沿着一条直线移动时或者当需要时，也可以只设置一对收集极。

通过第一束流位置探测器201和第二束流位置探测器202分别确定的束流位置，还可以确定束流的方向。例如结合参考图7和4所示，点P1和P2在三维空间中沿加速管23轴向上(图中为竖直方向)的坐标可由第一束流位置探测器201和第二束流位置探测器202在加速管23上的探测位置确定，从而与前述的XY坐标一起构成点P1和P2的三维空间坐标。通过点P1和P2的空间坐标可以确定经过两点的直线l，束流S的方向由通过点P1和P2的直线l确定。第一束流位置探测器201和第二束流位置探测器202之间的第一预定距离使二者所探测的位置足够远，从而更准确地调节束流准直。作为举例，第一导向磁铁203主要位于加速管23沿轴向的一端(如图2中上端)，如电子枪22和加速管23的接口处或加速管周围且靠近电子枪22的位置；第二导向磁铁204主要位于加速管23沿轴向的另一端(如图2中下端)，例如加速管23和靶24之间并靠近靶24的位置。上述第一束流位置探测器201和第二束流位置探测器202所检测的束流位置，可被用来确定第一导向磁铁203和第二导向磁铁204的驱动电流。第一导向磁铁203和第二导向磁铁204可以分别根据其驱动电流对加速管23内的电子束进行偏转，通过偏转，可以让束流处在期望的位置。

在本发明的一实施例中，可以将第一束流位置探测器201和第二束流位置探测器202所检测的束流位置，呈现给用户，由用户手动调整第一导向磁铁203和第二导向磁铁204的驱动电流。在本发明的另一实施例中，可以根据第一束流位置探测器201和第二束流位置探测器202所检测的束流位置，自动地调整第一导向磁铁203和第二导向磁铁204的驱动电流。

在本发明的一实施例中，期望的束流位置可以是位于束流传播路径上某一截面的位置，例如位于患者身体上的靶区位置。根据这一期望的束流位置可以计算出第一导向磁铁203和第二导向磁铁204至少其中之一的驱动电流的调整增益，控制第一导向磁铁203和第二导向磁铁204至少其中之一对电子束进行偏转，从而让电子束经过靶24后的束流到达靶区位置。

在本发明的另一实施例中，期望的束流位置可以分解成在第一束流位置探测器201处的第一期望束流位置和在第二束流位置探测器202处的第二期望束流位置。通过将第一束流位置和第一期望束流位置比较，将其差值转换为驱动电流的调整增益，控制第一导向磁铁203对电子束进行偏转。第二束流位置和第二期望束流位置也是如此。

有利的是，通过第一导向磁铁203和第二导向磁铁204的驱动电流的调整增益，可以决定束流的方向，使得第一导向磁铁和第二导向磁铁将加速管内的电子束保持为沿着加速管的轴向。当然可以理解，当需要时，电子束可以不沿着加速管的轴向，而是保持一个角度，例如较小的锐角。

在本发明的实施例中，靶24可以是治疗靶，也可以是成像靶。

图3是根据本发明另一实施例的束流控制装置的示意图。参考图3所示，束流控制装置可作为如图1所示的治疗头的一部分，例如治疗头的一部分。治疗头可包括电子注入器21、电子枪22、加速管23、靶24、以及均整器25。束流控制装置可包括第一束流位置探测器201、第二束流位置探测器202’、第一导向磁铁203以及第二导向磁铁204。电子注入器21、电子枪22、加速管23、靶24和均整器25沿着束流传播路径依次设置，在图中为从上到下设置。第一束流位置探测器201和第二束流位置探测器202’设于束流传播路径上且相互相隔第一预定距离，第一束流位置探测器201和第二束流位置探测器202’用于探测束流位置。第一导向磁铁203和第二导向磁铁204设于加速管周围且相互相隔第二预定距离，第一导向磁铁和导向磁铁用于根据驱动电流对加速管内的电子束进行偏转，其中驱动电流是根据束流位置适应性地调整。

在本实施例中，第一束流位置探测器201是电子束流位置探测器且设于加速管201周围；第二束流位置探测器202’是X射线剂量分布探测器，其位于束流传播路径上且位于靶24之后，靶24用于将电子束流转换为X射线。在本实施例中位于靶24的下方。第一束流位置探测器201的示意图和原理可参考图5和前一实施例的描述。图6是根据本发明一实施例的X射线剂量分布探测器的示意图。参考图6所示，X射线剂量分布探测器具有两对分区A、B和A’、B’，每对分区对称分布于X射线剂量分布探测器上，其对称轴分别是Y和X。可以根据每对分区探测到的剂量，计算X射线在X射线剂量分布探测器的探测位置所在平面内垂直于对称轴的方向上的分布，从而反推电子束流的位置。在此，两对分区的对称轴X、Y相互垂直，每对分区检测一个方向上的X射线束流位置，这样就可以检测两个正交方向上的X射线束流位置。图7是根据本发明一实施例的束流位置确定原理图。参考图7所示，s为加速管23的轴线，平面坐标系X1Y1位于第一束流位置探测器的探测位置所在平面。一对收集极的对称轴为X1轴，其可以确定第一束流位置在Y1轴上的坐标y1；另一对收集极的对称轴为Y1轴，其可以确定第一束流位置在X1轴上的坐标x1；坐标x1、y1所确定的点P1可代表第一束流位置探测器201探测的第一束流位置。类似地，平面坐标系X2Y2位于第二束流位置探测器的探测位置所在平面。一对分区的对称轴为X2轴，其可以确定第一束流位置在Y2轴上的坐标y2；另一对分区的对称轴为Y2轴，其可以确定第一束流位置在X2轴上的坐标x2；坐标x2、y2所确定的点P2可代表第二束流位置探测器202’的探测位置的第二束流位置。可以理解，两对收集极或分区的对称轴也可以不相互垂直，而是成一个其他角度，这样在计算束流位置时会更加复杂。可以理解，当束流能够被限定在沿着一条直线移动时或者当需要时，也可以只设置一对分区。

通过第一束流位置探测器201和第二束流位置探测器202’分别确定的束流位置，还可以确定束流的方向，如前一实施例所描述。

图8是根据本发明一实施例的束流准直模块原理图。参考图8所示，束流准直模块具有信号处理单元801和增益控制单元802。此束流准直模块可以结合到图2或图3所示的束流控制装置中，用于调整束流位置，实现束流准直。

先以图2为例，信号处理单元801可以连接第一束流位置探测器201和第二束流位置探测器202。信号处理单元801可以根据每对收集极收集的电信号，计算束流在束流位置探测器201或202的探测位置所在平面上垂直于收集极的对称轴的方向上的位置。信号处理单元801计算束流位置的原理可以参考图5和图7所示。当确定束流位置后，信号处理单元801根据实际束流位置和期望束流位置的差异确定期望偏移量，根据此期望偏移量确定增益控制单元802的增益。增益控制单元802从信号处理单元801得到增益控制单元802的增益，根据增益调整原始驱动电流，得到调整后驱动电流。调整后驱动电流提供给第一导向磁铁203以及第二导向磁铁204，使加速管内的电子束偏转到期望的位置。作为另一种实施方式，可以比较相对设置的每对收集极的电信号强度，如果不满足期望关系，则调整导向磁铁的电流，直至相对设置的收集极的电信号满足期望关系。所述期望关系与束流的位置一一对应，因此可以根据期望束流位置确定期望关系。图4是根据图3所示本发明另一实施例的束流控制装置的束流准直示意图。参考图4所示，电子束流S从电子枪22出射到加速管23后，偏离其轴线，经过束流准直模块的调整后，可以使加速管内的电子运动方向准直到加速管23的轴线。通过束流准直模块的持续工作，就可以完成自适应的束流准直锁定。

再以图3为例，信号处理单元801可以连接第一束流位置探测器201和第二束流位置探测器202’。对于第一束流位置探测器201，信号处理单元801可以根据每对收集极收集的电信号，计算束流在束流位置探测器201或202’的探测位置所在平面上垂直于对收集极的对称轴的方向上的位置。对于第二束流位置探测器202’，信号处理单元801根据每对分区收集的电信号，计算X射线在垂直于每对分区的轴线的方向上的位置。信号处理单元801的其余部分以及增益控制单元802的操作可以参考前一示例。

根据本发明的一个实施例，如果靶和均整器在出束过程中在治疗头内的位置相对固定，可以通过两个束流位置探测器实时地反馈电子束流的运动方向，自适应地完成束流准直和锁定。图9是根据本发明一实施例的束流准直模块示意图。参考图9所示，对于束流位置探测器和导向磁铁的组合，电子束流在其横截面内的两个正交的方向上的位置可以被独立反馈调节。结合参考图4所示，电信号BPM_A来自收集极A，电信号BPM_B来自收集极B。BPM_A_gain为放大器1的增益，BPM_B_gain为放大器2的增益，Gain为放大器3的增益。在校准环节，需要调节增益BPM_A_gain,BPM_B_gain和Gain的值，使得当束流从加速管的轴线通过束流位置探测器时，比较器1输出的电流为0，且经过放大器3和加法器后，导向磁铁的驱动电流不变。如果束流偏向收集极A，则电信号BPM_A会变大，比较器1输出的电流为正，则通过调节增益Gain，可以使得加法器后的导向磁铁的驱动电流使BPM_A信号变小，从而使束流远离收集极A，实现校准。偏置Offset用来设定期望束流位置，其通常可以设置为0，即期望束流位置位于加速管的轴线上。电信号BPM_A与BPM_B相等则满足这一条件。可选地，当不希望将束流的位置锁定在加速管的轴线时，可以设置非零的偏置Offset，让比较器1的输出在比较器2处与Offset比较。当存在多对收集极时，每对收集极的电路都可以按图9所示方式配置。

根据本发明的另一实施例，如果考虑靶和均整器可以小幅平移和/或旋转，配合图像引导，可以在一定程度上实现肿瘤靶区的运动补偿，实现对肿瘤的实时跟踪以及精确治疗。图10是根据本发明另一实施例的束流准直模块示意图。结合参考图4和图10所示，采样单元1001可以采集原始驱动电流以及束流位置探测器的第一束流位置和第二束流位置。每个束流位置可包括一对或多对信号，对应于收集极或分区的对数。信号处理单元1002可以根据第一束流位置探测器201探测的第一束流位置、第二束流位置探测器202’探测的第二束流位置以及期望束流位置计算第一导向磁铁203的第一驱动电流和第二导向磁铁204的第二驱动电流的调整增益。此调整增益被驱动单元1003用来对原始驱动电流进行调整，得到调整后驱动电流。信号处理单元1002还获得期望束流位置，且传输给运动控制单元1004，运动控制单元1004连接信号处理单元1002、靶24和均整器25，且根据期望束流位置调整靶24和均整器25的位置。

如前文所述，通过第一导向磁铁203和第二导向磁铁204的驱动电流的调整增益，可以决定束流的方向，使得第一导向磁铁和第二导向磁铁将加速管内的电子束保持为沿着加速管的轴向。而当需要时，电子束可以不沿着加速管的轴向，而是保持一个角度，例如较小的锐角。因此信号处理单元1002可以获得期望束流方向，且传输给运动控制单元1004，运动控制单元1004连接信号处理单元1001、靶24和均整器25，且根据期望束流位置调整靶24和均整器25的方向。

在实施例中，靶24的运动自由度可包括移动和旋转。均整器25的运动自由度可包括移动和旋转。

在本发明的一实施例中，可以根据采集图像确定靶区位置，据此计算上述的期望束流位置和/或方向。例如在治疗过程中，通过采集的图像发现肿瘤靶区有微小移动，根据采集图像确定靶区位置，且将靶区位置作为期望束流位置。另外，可将采集图像与计划图像对比，计算束流所需的期望偏移量，代替期望束流位置进行驱动电流增益的调整。由此在不需要改变计划的条件下，通过束流位置的改变来跟随肿瘤靶区的移动。在本发明的实施例中，采集图像来监测肿瘤位置的方式可以包括但不限于：利用外置摄像头拍摄、医学成像(例如射线成像、磁共振成像)等。

从另一角度看，本发明提供一种束流准直方法，用于如图2、图3或其变化例的束流控制装置。方法包括采集第一束流位置探测器和第二束流位置探测器所探测的束流位置，根据束流位置调整第一导向磁铁和第二导向磁铁的驱动电流，使加速管内的电子束偏转到期望的位置。

当第一束流位置探测器和第二束流位置探测器均是设于加速管周围的电子束流位置探测器，电子束流位置探测器具有至少一对收集极，每对收集极对称分布于加速管周围时(如图2所示)，方法包括根据每对收集极收集的电信号，计算束流在电子束流位置探测器的探测位置所在平面内垂直于该对收集极的对称轴的方向上的位置。

当第一束流位置探测器是电子束流位置探测器且设于加速管周围，第二束流位置探测器是X射线剂量分布探测器、设于束流传播路径且位于靶之后，电子束流位置探测器具有至少一对收集极，每对收集极对称分布于加速管周围，X射线剂量分布探测器具有至少一对分区，每对分区对称分布于X射线剂量分布探测器上(如图6所示)，方法包括：根据每对收集极收集的电信号，计算束流在电子束流位置探测器的探测位置所在平面内垂直于该对收集极的对称轴的方向上的位置；且根据每对分区收集的剂量，计算X射线在所述X射线剂量分布探测器的探测位置所在平面内垂直于该每对分区的对称轴的方向上的位置。

根据本发明的一实施例，上述方法还包括根据第一束流位置探测器探测的第一束流位置、第二束流位置探测器探测的第二束流位置以及期望束流位置计算驱动电流的调整增益。

根据本发明的一实施例，上述方法还包括根据期望束流位置和/或方向调整靶和均整器(如有的话)的位置和/或方向。

根据本发明的一实施例，上述驱动电流的调整增益使得第一导向磁铁和第二导向磁铁将加速管内的电子束保持为沿着加速管的轴向。

根据本发明的一实施例，根据采集图像确定靶区位置，且将靶区位置作为期望束流位置。

本发明的束流照射装置和束流准直方法可以应用在各种放射治疗系统中。本发明的束流控制装置可在使用前事先校准，即当束流通过加速管中心轴的时候，使得相对设置的束流位置探测器得到的信号相等。在该过程中，可以使用水箱或其它方式测量射束是否在加速管的中心轴，在校准完成之后，水箱系统被移走。

本发明的束流照射装置和束流准直方法的一个优势在于，在校准后，通过导向磁铁就可以在线地实时进行束流准直的调节，相比之下，由于放射治疗系统进行出束操作时无法进入治疗室操作，原先的准直操作需要往复的出束-调节-出束验证；并且，在校准过程中通过会根据束流位置适应性地调整驱动电流，使束流保持在期望位置，从而完成自适应的束流准直锁定；再者，由于本发明进行束流方向的检测，如果发生例如束流位置严重偏离的异常情况，还可以停止出束；最后，本发明通过图像引导的算法，可以根据采集图像确定靶区位置，且将靶区位置作为期望束流位置，然后通过束流位置的改变来跟随肿瘤靶区的移动，从而实现更精准的治疗。

虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化或替换，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本申请的权利要求书的范围内。

Claims (5)

1.一种束流控制装置，用于控制通过加速管的束流，所述束流控制装置包括第一束流位置探测器、第二束流位置探测器、第一导向磁铁以及第二导向磁铁、第一信号处理单元和运动控制单元，所述第一束流位置探测器和第二束流位置探测器沿着所述加速管的轴向设置且相隔第一预定距离，所述第一束流位置探测器和第二束流位置探测器用于探测束流位置，所述第一导向磁铁和第二导向磁铁设于所述加速管周围且相隔第二预定距离，所述第一导向磁铁和第二导向磁铁用于根据驱动电流对所述加速管内的电子束进行偏转，其中所述驱动电流是根据所述束流位置适应性地调整；其中，所述第一束流位置探测器和所述第二束流位置探测器均是电子束流位置探测器，其设于所述加速管周围；或者，所述第一束流位置探测器是电子束流位置探测器且设于所述加速管周围，所述第二束流位置探测器是X射线剂量分布探测器，其位于束流传播路径上，所述加速管和所述第二束流位置探测器之间设置靶，用于将电子束流转换为X射线；

所述电子束流位置探测器具有至少一对收集极以及第二信号处理单元，每对收集极对称分布于所述加速管周围，所述第二信号处理单元根据每对收集极收集的电信号，计算所述束流在所述电子束流位置探测器的探测位置所在平面内垂直于/非垂直于该对收集极的对称轴的方向上的所述第一束流位置和所述第二束流位置；

所述X射线剂量分布探测器具有第三信号处理单元以及至少一对分区，每对分区对称分布于所述X射线剂量分布探测器上，所述第三信号处理单元根据每对分区探测到的剂量，计算X射线在所述X射线剂量分布探测器的探测位置所在平面内垂直于/非垂直于该每对分区的对称轴的方向上的所述第一束流位置和所述第二束流位置；

所述第一信号处理单元将期望的束流位置分解成在第一束流位置探测器处的第一期望束流位置和在第二束流位置探测器处的第二期望束流位置，将所述第一束流位置和所述第一期望束流位置的差值转换为控制第一导向磁铁对电子束进行偏转的驱动电流的调整增益；将所述第二束流位置和所述第二期望束流位置的差值转换为控制第二导向磁铁对电子束进行偏转的驱动电流的调整增益；

所述运动控制单元，连接所述信号处理单元、所述靶，所述运动控制单元根据所述期望束流位置调整所述靶的位置。

2.根据权利要求1所述的束流控制装置，其特征在于，所述驱动电流的调整增益使得第一导向磁铁和第二导向磁铁将所述加速管内的电子束保持为沿着所述加速管的轴向。

3.一种束流准直方法，用于如权利要求1所述的束流控制装置，所述方法包括采集所述第一束流位置探测器和第二束流位置探测器所探测的束流位置，根据所述束流位置调整所述驱动电流，使所述加速管内的电子束偏转到期望的位置；其中，所述第一束流位置探测器和所述第二束流位置探测器均是设于所述加速管周围的电子束流位置探测器；

相应的，所述采集所述第一束流位置探测器和第二束流位置探测器所探测的束流位置，包括：

根据每对收集极收集的电信号，计算所述束流在所述电子束流位置探测器的探测位置所在平面内垂直于/非垂直于该对收集极的对称轴的方向上的位置；

或者，

所述第一束流位置探测器是电子束流位置探测器且设于所述加速管周围；所述第二束流位置探测器是X射线剂量分布探测器，其位于束流传播路径上，所述加速管和所述第二束流位置探测器之间设置靶，用于将电子束流转换为X射线；

相应的，所述采集所述第一束流位置探测器和第二束流位置探测器所探测的束流位置，包括：

根据每对收集极收集的电信号，计算所述束流在所述电子束流位置探测器的探测位置所在平面内垂直于/非垂直于每对收集极的对称轴的方向上的位置；

根据每对分区探测的剂量，计算X射线在所述X射线剂量分布探测器的探测位置所在平面内垂直于/非垂直于每对分区的对称轴的方向上的位置；

其中，所述根据所述束流位置调整所述驱动电流包括：

将期望的束流位置分解成在第一束流位置探测器处的第一期望束流位置和在第二束流位置探测器处的第二期望束流位置，将所述第一束流位置和所述第一期望束流位置的差值转换为控制第一导向磁铁对电子束进行偏转的驱动电流的调整增益；将所述第二束流位置和所述第二期望束流位置的差值转换为控制第二导向磁铁对电子束进行偏转的驱动电流的调整增益。

4.如权利要求3所述的束流准直方法，其特征在于，还包括：

根据采集图像确定靶区位置，且将靶区位置作为所述期望束流位置。

5.一种放射治疗系统，包括如权利要求1-2任一项所述的束流控制装置。

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