CN108211134B - 多叶准直器初始化方法、计算机存储介质及放射治疗系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种多叶准直器初始化方法，包括依次沿打开方向移动所述叶片至触发对应的叶片开关之后反向移动一段距离后停止，在沿闭合方向移动所述叶片的过程中，记录所述叶片在触发对应的叶片开关时所述叶片对应的主编码器值和辅编码器值以及所述叶片停止时所述叶片对应的主编码器值和辅编码器值；利用所述叶片在触发对应的叶片开关时所述叶片对应的主编码器值和辅编码器值以及所述叶片停止时所述叶片对应的主编码器值和辅编码器值，计算所述叶片对应的主编码器的初始值和辅编码器的初始值。本发明提出的方法确定的叶片的零位更为精确。本发明还提供了一种放射治疗系统及计算机可读存储介质。

Description

多叶准直器初始化方法、计算机存储介质及放射治疗系统

技术领域

本发明涉及医疗技术领域，尤其涉及一种多叶准直器的初始化方法、放射治疗系统及计算机可读存储介质。

背景技术

多叶准直器是医用放射治疗仪器的辐射头的重要组成部件。多叶准直器通常包括相对设置的箱体以及设置于箱体内的两组叶片，通过两组叶片的移动形成特定形状的辐射野，从而对肿瘤区域进行放射治疗。因此，叶片位置是否准确对放射治疗影响很大。

叶片在放射治疗系统中的绝对位置取决于箱体在放射治疗系统中的绝对位置以及叶片相对箱体的相对位置。为了保证叶片能准确移动到期望的位置，在控制多叶准直器各部件移动前，需要对多叶准直器进行初始化操作，从而确定箱体的初始起点以及各叶片的初始起点。

在多叶准直器的初始化操作中，当箱体位于初始起点时，将箱体对应的编码器归零，从而箱体在放射治疗系统中的位置可以通过对应的编码器控制；当叶片位于初始起点时，将叶片对应的编码器归零，从而叶片相对箱体的距离可以通过编码器控制。通过箱体的编码器和叶片的编码器可以控制叶片在放射治疗系统中的绝对位置。

传统初始化过程中，所有初始化过程必须串行进行，即一个叶片初始化完成后才能进行下一个叶片初始化，耗时较长。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种耗时较短的多叶准直器的初始化方法、放射治疗系统及计算机可读存储介质。

本申请一方面提出了一种多叶准直器初始化方法，所述多叶准直器包括箱体和并行排列在箱体内的叶片，所述方法包括：

依次沿打开方向移动所述叶片至触发对应的叶片开关之后反向移动一段距离后停止，在沿闭合方向移动所述叶片的过程中，记录所述叶片在触发对应的叶片开关时所述叶片对应的主编码器值和辅编码器值以及所述叶片停止时所述叶片对应的主编码器值和辅编码器值；

利用所述叶片在触发对应的叶片开关时所述叶片对应的主编码器值和辅编码器值以及所述叶片停止时所述叶片对应的主编码器值和辅编码器值，计算所述叶片对应的主编码器的初始值和辅编码器的初始值。

可选的，所述方法还包括沿闭合方向使所述箱体移动一段距离后停止，记录所述箱体在触发对应的箱体开关时所述箱体对应的主编码器值和辅编码器值以及所述箱体停止时所述箱体对应的主编码器值和辅编码器值；

利用所述箱体在触发对应的箱体开关时所述箱体对应的主编码器值和辅编码器值以及所述箱体停止时所述箱体对应的主编码器值和辅编码器值，计算所述箱体对应的主编码器的初始值和辅编码器的初始值。

可选的，所述方法还包括移动所述箱体至对应的第一预设位置，所述箱体位于对应的第一预设位置时，触发对应的箱体开关。

可选的，所述方法还包括移动所述叶片至对应的第一预设位置，所述叶片位于对应的第一预设位置时，不触发对应的叶片开关。

可选的，所述方法还包括调整多叶准直器的位置至水平。

可选的，所述叶片沿打开方向移动的速度大于所述叶片沿闭合方向移动的速度。

可选的，所述箱体和所述叶片并行移动。

可选的，所述方法还包括利用校正开关对叶片位置与对应的主编码器值和辅编码器值之间的转换关系进行校正。

可选的，利用校正开关对叶片位置与对应的主编码器值和辅编码器值之间的转换关系进行校正包括：

依次沿闭合方向移动叶片至触发所述校正开关的位置，记录触发时刻对应的主编码器值和辅编码器值，

根据触发时刻叶片的位置和对应的主编码器值校正叶片位置与对应的主编码器值之间的转换关系，根据触发时刻叶片的位置和对应的辅编码器值校正叶片位置与对应的辅编码器值之间的转换关系。

可选的，所述方法还包括将各叶片和箱体移动至对应的第二预设位置，所述箱体位于对应的第二预设位置时，所述箱体不触发所述校正开关，所述叶片位于对应的第二预设位置时，所述叶片的前端面与所述校正开关的距离小于2cm。

可选的，所述叶片位置为叶片前端面的顶点相对所述箱体前端面沿所述叶片移动方向的距离。

可选的，所述方法还包括在箱体或叶片移动的过程中，根据对应的主编码器值和辅编码器值判断多叶准直器是否异常。

本申请另一方面还提出了一种多叶准直器初始化方法，所述多叶准直器包括箱体和并行排列在箱体内的叶片，所述方法包括：

沿打开方向移动部件至触发对应的开关后继续移动一段距离后停止，记录所述部件在触发对应的开关时所述部件对应的主编码器值和辅编码器值以及所述部件停止时所述部件对应的主编码器值和辅编码器值，所述部件为叶片或箱体；

利用所述部件在触发对应的开关时所述部件对应的主编码器值和辅编码器值以及所述部件停止时所述部件对应的主编码器值和辅编码器值，计算所述部件对应的主编码器的初始值和辅编码器的初始值。

可选的，所述多叶准直器初始化方法还包括依次沿所述打开方向移动各叶片触发校正开关，以对叶片位置与对应的主编码器值和辅编码器值之间的转换关系进行校正。

本申请另一方面还提出了一种用于存储处理器可执行指令的计算机可读存储介质，其特征在于，所述指令被处理器执行时用于执行上述任一项所述的方法。

本申请另一方面还提出了一种放射治疗系统，包括：

多叶准直器，包括箱体和并行排列在箱体内的叶片；

多叶准直器驱动组件，包括：

驱动模块，用于驱动所述箱体和所述叶片移动，

位置反馈模块，包括主编码器和辅编码器，用于实时监测所述箱体和所述叶片的位置，

控制模块，用于对所述部件的零位进行初始化，所述部件包括叶片或箱体，其特征在于，所述驱动模块用于依次沿打开方向移动所述部件至触发对应的开关之后反向移动一段距离，在沿闭合方向移动所述部件的过程中，所述控制模块用于记录所述部件在触发对应的叶片开关时所述部件对应的主编码器值和辅编码器值以及所述部件停止时所述部件对应的主编码器值和辅编码器值，并利用所述部件在触发对应的开关时所述部件对应的主编码器值和辅编码器值以及所述部件停止时所述部件对应的主编码器值和辅编码器值，计算所述部件对应的主编码器的初始值和辅编码器的初始值。

本发明另一方面还提出了一种多叶准直器初始化方法，所述多叶准直器包括箱体和并行排列在箱体内的叶片，所述方法包括：

利用校正开关对叶片位置与对应的主编码器值和辅编码器值之间的转换关系进行校正，包括：

依次移动叶片至触发所述校正开关的位置，记录触发时刻对应的主编码器值和辅编码器值，

根据触发时刻叶片的位置和对应的主编码器值校正叶片位置与对应的主编码器值之间的转换关系，根据触发时刻叶片的位置和对应的辅编码器值校正叶片位置与对应的辅编码器值之间的转换关系。

可选的，所述多叶准直器初始化方法不包括对所述叶片的零位进行初始化。

可选的，在利用校正开关对叶片位置与对应的主编码器值和辅编码器值之间的转换关系进行校正之前还包括：获取各叶片相对所述箱体的位置信息。

可选的，在利用校正开关对叶片位置与对应的主编码器值和辅编码器值之间的转换关系进行校正之前还包括：将各叶片移动至机械限位的位置。

可选的，在利用校正开关对叶片位置与对应的主编码器值和辅编码器值之间的转换关系进行校正之前还包括：对所述箱体的零位进行初始化。

可选的，在利用校正开关对叶片位置与对应的主编码器值和辅编码器值之间的转换关系进行校正之前还包括：对所述叶片的零位进行初始化。

本发明的另一方面还提出了一种多叶准直器初始化方法，所述多叶准直器包括箱体和并行排列在箱体内的叶片，包括：

对所述叶片的零位进行初始化，

利用校正开关对叶片位置与对应的主编码器值和辅编码器值之间的转换关系进行校正，

在对所述叶片的零位进行初始化时以及对叶片位置与对应的主编码器值和辅编码器值之间的转换关系进行校正时，所述叶片的移动方向相同。

本申请的另一方面还提出了一种放射治疗系统，包括：

多叶准直器，包括箱体和并行排列在箱体内的叶片；

多叶准直器驱动组件，包括：

驱动模块，用于驱动所述箱体和所述叶片移动，

位置反馈模块，包括主编码器和辅编码器，用于实时监测所述箱体和所述叶片的位置，

控制模块，用于对叶片位置与对应的主编码器值和辅编码器值之间的转换关系进行校正。

可选的，所述多叶准直器包括校正开关，安装于所述多叶准直器的支撑结构，所述控制模块利用所述校正开关校正各叶片位置与对应的主编码器值和辅编码器值之间的转换关系。

可选的，所述驱动模块用于依次移动叶片至触发所述校正开关的位置，所述控制模块用于记录触发时刻对应的主编码器值和辅编码器值，并根据触发时刻叶片的位置和对应的主编码器值校正叶片位置与对应的主编码器值之间的转换关系，根据触发时刻叶片的位置和对应的辅编码器值校正叶片位置与对应的辅编码器值之间的转换关系。

可选的，所述校正开关位于所述多叶准直器坐标系的绝对零位。

可选的，所述多叶准直器包括箱体开关，所述箱体开关安装于所述多叶准直器的支撑结构，所述控制模块还用于对所述箱体的零位进行初始化。

可选的，所述多叶准直器包括叶片开关，所述叶片开关安装于所述箱体上，所述控制模块还用于对所述叶片的零位进行初始化。

可选的，所述多叶准直器不包括用于对所述叶片的零位进行初始化的叶片开关。

相对于现有技术，本发明所提供的一种多叶准直器初始化方法、放射治疗系统及计算机可读存储介质，可同时对多叶准直器的多个叶片和箱体进行初始化，使得初始化时间较短；

在初始化过程中，多叶准直器位于水平位置，从而减小重力的影响；

在初始化过程中，箱体和叶片的运动方向始终朝一个方向，避免引入机械传动间隙带来的误差；

在校正过程中，利用叶片在放射治疗系统中的绝对参考位置对叶片位置与编码器值的关系进行确定时，由于叶片相对箱体的相对位置误差与箱体在放射治疗系统中的绝对位置误差相互抵消，因此无需对箱体在放射治疗系统中的绝对位置误差进行校正，即可得到叶片在放射治疗系统中的精确绝对位置。

附图说明

图1是本发明一实施例中的放射治疗系统的示意图；

图2是本发明一实施例中多叶准直器的平面示意图；

图3是本发明一实施例中多叶准直器驱动组件的结构框图；

图4是本发明一实施例中控制模块的结构框图；

图5是本发明一实施例中多叶准直器初始化方法的流程图；

图6是本发明一实施例中对各叶片和各箱体的零位进行初始化的流程图；

图7是本发明一实施例中对叶片位置与对应的编码器值之间的转换关系进行校正的流程图；

图8是本发明一实施例中叶片的侧面示意图；

图9是本发明另一实施例中多叶准直器初始化方法的流程图；

图10是本发明另一实施例中多叶准直器的平面示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例对本发明的技术方案进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明的技术方案，并不用于限定本发明的技术方案。

请参阅图1，本发明一个实施例提供一种放射治疗系统100，所述放射治疗系统100包括直线加速器10、床组件20。所述直线加速器10用于产生高能级 (例如兆伏级)的射束(电子束或X射线)从而对靶区(肿瘤区域)进行治疗，其包括机架11及相对设置于机架11上的治疗头12及电子射野影像装置13 (Electronic Portal Imaging Device，简称EPID)。所述机架11可以绕旋转轴A 旋转，从而在不同角度对靶区进行治疗。所述直线加速器10不受本实施例公开的限制，其还可以产生千伏级的射束用于成像。

所述床组件20用于承载患者40，并将患者40移动至直线加速器10。所述床组件20包括基座21和床板22，所述床板22可以相对所述基座21移动，以将靶区移动至直线加速器10的等中心点O。所述等中心点基本上为机架11的旋转轴A与治疗头12发出的射束中心轴(即图1中的B)的交点。所述治疗头 12向患者40发出射束(例如锥形束)，电子射野影像装置13可以接收穿过患者 40的射束以产生有关患者40组织密度信息的投影图像。

由于不同类型肿瘤的形状不同或不同角度照射时肿瘤的形状也不同，为了保护靶区外的正常组织和危及器官免受照射，并尽可能对靶区进行高剂量的照射，所述直线加速器10还包括多叶准直器14，多叶准直器14安装至治疗头12，用于限定辐射范围，使得射束的形状与靶区匹配。所述多叶准直器14可以绕旋转轴B(射束中心轴)旋转，以更好地对靶区适形。

图2是图1所示的实施例中多叶准直器的平面示意图。请参阅图2，多叶准直器14设置于支撑结构15上，且支撑结构15在治疗头内可旋转从而实现多叶准直器14旋转。在本实施例中，不限定支撑结构15的具体形状构造，例如其可以为圆形、方形框架或其它结构，其可以通过电机驱动，也可以通过其它方式进行驱动。多叶准直器14包括箱体141和142以及多片并行排列在箱体141 内的叶片143-i和多片并行排列在箱体142内的叶片144-j，其中i和j均为整数，且1≤i≤N₁，1≤j≤N₂，N₁和N₂分别代表箱体141内的叶片数量和箱体142内的叶片数量。优选的，N₁等于N₂。箱体141和箱体142相对设置，且可以沿叶片的长度方向独立移动，两组叶片143-i和144-j相对设置，且每个叶片均可以沿叶片的长度方向独立移动，从而实现不同靶区的适形。

为了驱动多叶准直器14进行适形，所述放射治疗系统100还包括多叶准直器驱动组件30，用于控制各箱体和各叶片移动，从而为不同靶区适形。图3是本发明一实施例的多叶准直器驱动组件的结构框图。请参阅图3，多叶准直器驱动组件30包括控制模块31、驱动模块32及位置反馈模块33。

控制模块31可接收输入到驱动组件30的目标位置，目标位置的信息通常是由驱动组件30的上位机提供。在其它实施例中，控制模块31可包括输入单元，用于接收用户直接输入的目标位置信息。控制模块31将所述目标位置转换为控制信号并发送至驱动模块32。驱动模块32包括电机，根据上述控制信号驱动各箱体和各叶片移动至目标位置。位置反馈模块33用于监测各箱体和各叶片的当前位置，并反馈至控制模块31。

图4是本发明一实施例的控制模块的结构框图。请参阅图4，所述控制模块 31包括初始化单元311和转换单元312，所述初始化单元311用于对多叶准直器14进行初始化，例如设置各箱体和各叶片的零位、校正各编码器值与对应的叶片位置之间的转换关系，所述转换单元312用于将接收到的箱体或叶片的目标位置转换为对应的主编码器的目标值，控制模块31根据该目标值发送控制信号，驱动模块32接收该控制信号，驱动对应的电机运行，位置反馈模块33监测各箱体和各叶片的当前位置并进行反馈，例如将电机编码器的实际值反馈至控制单元31，当实际值达到该目标值，控制单元31停止驱动箱体或叶片移动。

位置反馈模块33包括主编码器和辅编码器，所述主编码器设置于电机端，所述辅编码器设置于箱体端和叶片端。每个箱体和每个叶片均配置对应的主编码器和辅编码器。

在一实施例中，主编码器是与电机配套的编码器，编码器安装于电机轴端，电机通过联轴器、丝杆等传动机构与箱体或叶片连接。当电机通过联轴器驱动丝杠带动箱体或叶片的运动时，电机编码器可以测得电机的旋转转数，根据电机旋转的转数可以获得运动的位移量。可选的，主编码器是安装在电机轴端的电位器。电位器可以将机械位移转换成与之成确定关系的电阻或电压输出。当电机带动箱体或叶片运动时，电机也带动电位器移动端移动，则电位器的电阻变化。阻值的变化量反映了位移量，阻值的增加还是减小则表明了叶片移动的方向。

在一实施例中，辅编码器是与各箱体和各叶片对应的多个光栅尺位移传感器。光栅尺位移传感器包括标尺光栅和光栅读数头两部分。以叶片端为例，标尺光栅设置在叶片的沿叶片长度方向的侧面上，光栅读数头设置在箱体141的内壁上朝向设置有标尺光栅的叶片侧面，且光栅读数头与标尺光栅位置相对应。叶片在运行过程中，会带动标尺光栅一起运动，通过光栅读数头测得叶片运行的位移量。可选的，位置反馈单元13可以是与各箱体和各叶片对应的多个磁位移传感器，磁位移传感器包括多个磁性元件和与上述磁性元件一一对应的读磁元件。以叶片端为例，磁性元件设置在叶片的沿叶片长度方向的侧面上，读磁元件设置在箱体141内壁上朝向设置有磁性元件的叶片侧面。本实施例中的磁性件为条形磁铁，读磁元件为霍尔传感器，当条形磁铁随着叶片相对霍尔传感器沿条形磁铁长度方向运动时，霍尔传感器中的磁场会发生变化，霍尔传感器会根据磁场的变化输出脉冲，一定的磁场变化量对应一个脉冲。由于条形磁铁的磁场分布具有一定规律，磁场变化量和条形磁铁的位移有确定的关系，因此，可以根据霍尔传感器输出脉冲数，获得叶片运动的位移。辅编码器在箱体端的设置方式，请参考叶片端的设置方式，例如光栅尺或磁性元件设置在箱体的侧面，光栅读数头或读磁元件可以设置在支撑结构15上，并与所述光栅尺或磁性元件位置对应，从而监测箱体的位移量。

位置反馈模块13通过主编码器和/或辅编码器监测各箱体和各叶片的位移量。在初始位置已知的情况下，可以得到各箱体和各叶片的当前位置。

在多叶准直器进行适形之前，首先通过初始化单元311对多叶准直器进行初始化。图5示出了本发明一实施例中的多叶准直器初始化方法的流程图。参考图5所示，所述方法包括：

步骤501，对各箱体和各叶片的零位进行初始化。

请参阅图2所示，所述多叶准直器14包括箱体开关1、2以及叶片开关3、 4。在本申请中，箱体开关1、2以及叶片开关3、4可以统称为开关。箱体开关 1、2可以设置于支撑结构15上，叶片开关3、4可以分别设置于箱体141和箱体142上。箱体开关1、2以及叶片开关3、4可以为光电开关，例如每个开关中的每一个均包括发射端和接收端，所述发射端用于发射信号，接收端用于接收信号。本实施例中，发射端和接收端位于叶片(或箱体)移动方向的两侧。可选的，发射端和接收端的连线垂直于叶片(或箱体)的移动方向。在其它实施方式中，发射端和接收端可以设置在叶片(或箱体)移动方向的同一侧。在其它实施方式中，所述箱体开关1、2中的至少一个可以为机械开关。初始化单元311将各箱体触发对应的箱体开关的位置作为箱体的零位，将各叶片触发对应的叶片开关的位置作为叶片的零位。例如，利用叶片(或箱体)触发对应的叶片开关(箱体开关)，根据触发时刻对应的主编码器值和辅编码器值以及停止时对应的主编码器值和辅编码器值对叶片(或箱体)的零位进行初始化。具体过程请参见图6。

在本实施例中，假设箱体开关1、2以及叶片开关3、4被触发时是高电平，将箱体或叶片触发高电平的上升沿和下降沿时刻均称为触发时刻。但并不以此限定本发明的保护范围，例如开关被触发时可以是低电平，上升沿时刻和下降沿时刻可以采用其它的表述方式，均在本发明的保护范围之内。

步骤503，对叶片位置与对应的编码器值之间的转换关系进行校正。

多叶准直器用于对肿瘤区域进行适形，适形准确与否取决于叶片位置是否准确，因此初始化单元311还用于校正叶片位置与对应的编码器值之间的转换关系。

根据IEC(International Electrotechnical Commission，国际电工委员会)标准规定，多叶准直器坐标系是相对多叶准直器静止的坐标系，其X轴、Y轴如图2所示，其中，X轴沿叶片移动方向，Y轴垂直于叶片移动方向，在本申请中，该坐标系简称为IEC坐标系。在放疗系统的操作使用中，用户关心叶片在 IEC坐标系中的位置。

请参阅图2所示，多叶准直器14还包括校正开关5，用于校正各叶片的位置与对应的编码器值之间的转换关系。所述校正开关5位于该IEC坐标系中的固定位置，其位置不随箱体或叶片的移动而发生变化。校正开关5可以设置在支撑结构15上。在本申请中，将该校正开关5的位置称为绝对位置，将该坐标系的原点称为绝对零位。在本实施例中，所述校正开关5位于x＝0的位置，其发射的信号沿Y轴方向传输，即校正开关5位于IEC坐标系中沿X轴方向的绝对零位的位置。

在本实施例中，利用IEC坐标系中的绝对零位校正叶片位置与对应的编码器值之间的转换关系。即，当叶片触发所述校正开关5的时刻，控制模块31记录该叶片对应的主编码器值和辅编码器值。初始化单元311利用该主编码器值与该时刻对应的叶片位置确定两者之间的转换关系，利用该辅编码器值与该时刻对应的叶片位置确定两者之间的转换关系。详细过程请参见图7。

图6是本发明一实施例中对各叶片和各箱体的零位进行初始化的流程图。请参阅图6，对各叶片和各箱体的零位进行初始化的方法包括如下步骤：

601，调整多叶准直器的位置至水平。

旋转机架11或旋转多叶准直器14，使得多叶准直器14位于水平位置，从而减小重力的影响。在本实施例中，叶片沿叶片移动方向的任一侧面平行于水平面均认为多叶准直器14位于水平位置。本实施例中的“平行”可以理解为基本上平行。也就是说，本实施例中的“平行”并不限制为数学意义上的绝对平行，即多叶准直器14和水平面可以具有一较小的角度，在该角度下，可忽略重力的影响。例如根据IEC标准中规定的坐标系，将机架旋转至0°附近或者180°附近，在该状态下，多叶准直器14平行于水平面。可选的，0°附近可以是[-5°，5°]或其它可接受的数值，180°附近可以是[175°，185°]或其它可接受的数值。当机架 11处于90°或270°，多叶准直器14转至90°或270°附近，可认为多叶准直器14 平行于水平面。可选的，90°附近可以是[85°，95°]，270°附近可以是[265°，275°]。

603，将各叶片和箱体移动至对应的第一预设位置。

为了缩短叶片和箱体的初始化时间，可以先将各箱体和各叶片分别移动至对应的第一预设位置，所述第一预设位置为靠近对应开关的位置，例如沿箱体或叶片移动方向，所述第一预设位置与对应开关之间的距离小于2cm、1cm、5mm、 3mm、2mm或1mm。将叶片和箱体相向运动的方向称为闭合方向，背向运动的方向称为打开方向。

例如，当箱体位于第一预设位置时，箱体141和142分别触发对应的箱体开关1、2。如果根据图2中箱体141的左端面(或箱体142的右端面)沿箱体移动方向与箱体开关1(或箱体开关2)的距离判断箱体141(或142)是否移动至第一预设位置，该距离小于2cm、1cm、5mm、3mm、2mm或1mm时可认为箱体141(或142)移动至第一预设位置。通过设置箱体对应的第一预设位置，可以避免在初始化过程中两组叶片在移动时发生碰撞。

例如，当叶片位于第一预设位置时，任一叶片均没有触发叶片开关3和4。如果根据图2中叶片143-i的左端面(叶片144-j的右端面)沿叶片移动方向与叶片开关3(或叶片开关4)的距离判断叶片143-i(或144-j)是否移动至第一预设位置，该距离小于2cm、1cm、5mm、3mm、2mm或1mm时可认为叶片143-i (或144-j)移动至第一预设位置。

可利用机械限位将各叶片移动至对应的第一预设位置。例如各叶片同时往打开方向移动，当叶片撞到机械限位后，电机堵转，电流增大，控制模块31检测电机电流，如果电流超过预设阈值，且持续时间超过预设时间，则认为叶片撞到机械限位。机械限位可以为箱体，也可以为其它相对箱体位置固定的机构。在所有叶片撞到机械限位之后，控制所有叶片沿闭合方向移动一指定距离到达第一预设位置。例如，所有叶片沿闭合方向移动距离D_laser到达第一预设位置。在本实施例中，机械限位的位置为箱体141的内侧面141IN和箱体142的内侧面142IN。

可利用辅传感器将各叶片移动至对应的第一预设位置。例如各叶片同时往闭合方向移动，直至到达辅传感器测量范围的最大值或最小值，然后将各叶片往反方向(即打开方向)运动至第一预设位置。

以上示例仅作为参考，但并不以此限定本发明中将箱体或叶片移动至第一预设位置的方式。在本实施例中，箱体对应的第一预设位置与叶片对应的第一预设位置不同。

605，对各叶片和各箱体的零位进行初始化。

由于各箱体和各叶片均可独立移动，因此分别对各箱体和各叶片的零位进行初始化。以沿闭合方向进行初始化为例进行介绍，但并不以此限定本发明的保护范围。

以叶片143-1初始化为例，叶片143-1以第一叶片速度沿打开方向移动至触发叶片开关3的位置后，停止移动，然后叶片143-1以第二叶片速度沿闭合方向移动，当叶片143-1恰好不阻挡叶片开关3发射的信号时，即叶片143-1触发叶片开关3时，控制模块31记录叶片143-1在该时刻对应的主编码器值 E_{143-1_latched_primary}和辅编码器值E_{143-1_latched_secondary}，叶片143-1继续移动一段距离，控制模块31记录在叶片143-1停止之后对应的主编码器值E_{143-1_current_primary}和辅编码器值E_{143-1_current_secondary}，从而确定主编码器和辅编码器的初始值分别如下：

利用上述公式(1)可以对叶片143-1的零位进行初始化，即将当前的主编码器和辅编码器的数值分别用E_{143-1_init_primary}和E_{143-1_init_secondary}进行更新，从而使得当叶片143-1位于零位时，对应的主编码器和辅编码器值为零。

各叶片均可以按照上述方式依次进行初始化。为了尽量缩短叶片的初始化时间，优选的，上述第一叶片速度大于所述第二叶片速度，从而在缩短叶片移动时间的基础上保证零位初始化的精确性；任一叶片143-i和任一叶片144-j可以同时进行初始化，以进一步缩短初始化时间。

箱体的初始化过程与叶片的初始化过程类似。以箱体141初始化为例，箱体141以一速度沿闭合方向移动，当箱体141触发箱体开关1时，即当箱体开关1为光电开关，箱体141恰好不阻挡箱体开关1发射的信号时或当箱体开关1 为机械开关，箱体141恰好脱离箱体开关1时，控制模块31记录箱体141在该时刻对应的主编码器值E_{141_latched_primary}和辅编码器值E_{143_latched_secondary}，箱体141继续移动一段距离，初始化单元311接收在箱体141停止之后对应的主编码器值E_{141_current_primary}和辅编码器值E_{141_current_secondary}，从而确定主编码器和辅编码器的初始值分别如下：

利用上述公式(2)可以对箱体141的零位进行初始化，即将当前的主编码器和辅编码器的数值分别用E_{141_init_primary}和E_{141_init_secondary}进行更新，从而使得当箱体141位于零位时，对应的主编码器值和辅编码器值为零。

在对叶片和箱体的零位分别进行初始化过程中，箱体141和箱体142可以同时进行初始化，箱体141、箱体142和任一叶片可以同时进行初始化；任一叶片143-i和任一叶片144-j可以同时初始化，以进一步缩短零位初始化时间；当叶片或箱体恰好不阻挡对应的开关发射的信号时，叶片或箱体继续移动一段距离，可以防止叶片开关或箱体开关处于临界状态，增加测量的准确性，进一步保证零位初始化的精确性。

上述对各箱体和各叶片的零位进行初始化的过程可以并行，即箱体和叶片可以并行移动。在上述实施例中，步骤603可以省略。

图6的实施例介绍了一种对叶片和箱体的零位进行初始化的方法。但本发明不限于此，其它对零位进行初始化的方法也可用于替代图6的实施例，例如为了简单起见，可以直接在叶片(或箱体)开关的状态发生变化的时刻停止移动叶片(或箱体)，并将此时叶片(或箱体)对应的主编码器和辅编码器值更新为零，从而实现对多叶准直器的初始化。再例如，叶片开关可以设置在两组叶片的中间以进行初始化或者利用校正开关5对叶片的零位进行初始化。

在对各叶片和各箱体的零位进行初始化之后，可以根据主编码器值与叶片位置或箱体位置之间的关系控制箱体和叶片分别移动至期望的位置，从而形成期望的射野。

例如，以电机编码器代替主编码器为例进行介绍，设部件k代表叶片或箱体，则部件k对应的电机编码器值和部件k的位置之间的关系为：

Enc_k＝Pos_k×Gain_k+Offset_k (3)

其中，Enc_k代表部件k对应的电机编码器的值，Gain_k代表部件k对应的电机增益，其与电机编码器的线数、机械传动比、部件k安装高度到等中心平面的投影比例有关，Pos_k为部件k的位置，Offset_k为常数。所述等中心平面为过等中心点且与射束中心轴垂直的平面。

根据公式(3)可将各叶片及箱体移动至期望的位置，从而形成期望的射野。叶片形成的射野形状与叶片的前端面在放射治疗系统中的绝对位置有关，其取决于箱体在放射治疗系统中的绝对位置以及叶片相对箱体的相对位置，如果箱体位置存在误差和/或叶片相对箱体的位置也存在误差，则会影响叶片的位置精度，因此本申请还对叶片位置与对应的编码器值之间的转换关系进行校正，以提高叶片位置的精度。

叶片在放射治疗系统中的绝对位置可以用叶片的前端面所在位置进行表示。为了计算方便而且避免多次位置换算引入误差，本实施例中箱体位置指箱体的前端面相对IEC坐标系的Y轴沿所述箱体移动方向的距离，所述叶片位置为叶片前端面相对所述箱体前端面沿所述叶片移动方向的距离。所述前端面为箱体或叶片靠近校正开关5的端面，例如图2中叶片143-i的右端面143-iR，叶片144-j 的左端面144-jL，箱体141的右端面141R，箱体142的左端面142L。直接对叶片前端面的位置进行校正，可以确保叶片形成的射野的精确性。在其它实施例中，箱体位置可以为箱体任意部位相对IEC坐标系的Y轴的距离，叶片位置可以为叶片任意部位相对叶片零点或其它参考点的距离，均在本发明的保护范围内。

图7是本发明一实施例中对叶片位置与对应的编码器值之间的转换关系进行校正的流程图。参考图7所示，对叶片位置与对应的编码器值之间的转换关系进行校正的方法包括：

701，将各叶片和箱体移动至对应的第二预设位置。

移动箱体141和142分别至对应的第二预设位置，在后续进行校正的过程中，箱体141和142可以保持位置不动。例如，移动箱体141使其前端面位于 IEC坐标系中y＝-dcm的位置，移动箱体142使其前端面位于IEC坐标系中 y＝dcm的位置。

分别相对箱体141移动叶片143-i及相对箱体142移动叶片144-j至对应的第二预设位置，使得叶片143-i和144-j的前端面位于靠近校正开关5的位置。所述第二预设位置与校正开关5沿Y轴方向的距离可以小于2cm、1cm、5mm、3mm、2mm。

在该步骤中，箱体和叶片可以同步移动。

703，依次沿闭合方向以第三速度移动叶片至触发校正开关的位置，记录触发时刻对应的主编码器值和辅编码器值。

在本实施例中，利用同一个校正开关5对多个叶片对应的转换关系进行校正，因此同一时刻只能有一个叶片触发校正开关5。以叶片143-1为例，叶片143-1 以第三速度沿闭合方向移动至触发校正开关5的位置后，停止移动。当叶片143-1 触发校正开关5的时刻，控制模块31记录该叶片对应的主编码器值 E_{143-1_cali_latched_pramary}和辅编码器值E_{143-1_cali_latched_secondary}。然后叶片 143-1沿打开方向以第四速度退至不阻挡校正开关5的位置，同时另一叶片144-j 或143-i(i≠1)以第三速度移动至触发校正开关5的位置，控制模块31记录触发时刻主编码器值和辅编码器值，以此类推，依次沿闭合方向移动各叶片至触发所述校正开关5的位置，控制模块31记录各叶片沿闭合方向移动时在触发校正开关5的时刻对应的主编码器值和辅编码器值，初始化单元311根据所记录的触发时刻对应的主编码器值和辅编码器值以及触发时刻对应的叶片位置校正叶片位置与对应的主编码器值和辅编码器值之间的转换关系。

将叶片k触发校正开关5的时刻对应的各参数带入公式(3)得到下式：

根据公式(4)可以计算得到各叶片对应的Offset_{k_primary}和 Offset_{k_secondary}，其中Offset_{k_primary}为主编码器对应的常数， Offset_{k_secondary}为辅编码器对应的常数，从而完成校正叶片位置与对应的主编码器值和辅编码器值之间的关系。在本实施例中，利用绝对零位对Offset_k进行校正，得到的Offset_k中消除了箱体位置误差和叶片相对箱体的相对位置误差的影响，根据该Offset_k移动叶片可以提高叶片位置的精确度。

在其它实施例中，可以利用放射治疗系统中沿X轴方向的其它绝对位置对各叶片对应的Offset_k进行校正。例如将校正开关5安装至x≠0的位置。在其它实施例中，校正开关5发射的信号可以与Y轴具有一夹角，只要叶片触发校正开关5的位置是精确已知的即可。

在上述移动过程中，各叶片的移动速度可以相同，也可以不相同。优选的，所述第四速度大于所述第三速度，从而减少叶片运行的时间，同时保证校正的精确性。上述各叶片的校正过程是同步进行。在图7的实施例中，步骤701可以省略。

在另一实施例中，叶片的前端面为弧形。参考图8所示，叶片143-i的前端面为弧形，触发校正开关5的部位并非叶片143-i弧形端面的顶点V1，而是距离顶点一定距离的点V2。因此需要补充V1和V2沿X轴方向的距离差e_k。因此，用距离e_k修正公式(4)可得下式：

根据公式(5)计算得到的Offset_k更为精确，可以有效保证叶片可以移动至期望的位置。

在本申请的初始化过程中，根据箱体开关1、2和叶片开关3、4对箱体或叶片的零位进行初始化时以及根据校正开关5对叶片位置与编码器值之间的转换关系进行校正时，箱体和叶片均沿闭合方向移动，即箱体和叶片的运动始终朝一个方向，所以在初始化过程中未引入机械传动间隙带来的误差。

在本申请的初始化过程中，利用绝对位置对叶片位置和主编码器值之间的转换关系进行校正，可以使得叶片可以移动至准确位置，减小误差；叶片在放射治疗系统中的绝对位置取决于箱体在放射治疗系统中的绝对位置以及叶片相对箱体的相对位置，对叶片的绝对位置进行校正，则无需对箱体在放射治疗系统中的绝对位置进行校正，简化操作，减少计算量。

在上述初始化的过程中，辅编码器值用于验证两套编码器的值是否有异常。

例如，用部件k代表叶片或箱体，部件k移动的过程中，位置反馈模块33实时反馈每个部件的主编码器值和辅编码器值，分别记为E_{k_current_primary}和 E_{k_current_secondary}，两套编码器对应的增益分别为Gain_{k_primary}和 Gain_{k_secondary}，则两套编码器反馈的位置差PosDiff_k为：

PosDiff_k＝(E_{k_current_primary}-E_{k_init_primary})/Gain_{k_primary}-

(E_{k_current_secondary}-E_{k_init_secondary})/Gain_{k_secondary} (6)

如果PosDiff_k大于预设阈值，则控制模块31发出报错信号，通知用户多叶准直器的移动出现异常。因此，本申请的实施方式中，可以实时监控多叶准直器是否可以正常工作。

在上述实施例中，首先对箱体和叶片的零位进行初始化，然后对叶片位置与主编码器值和辅编码器值之间的转换关系进行校正。在另一实施例中，无需对叶片的零位进行初始化，可以直接校正叶片位置与主编码器值和辅编码器值之间的转换关系，参考图9。

图9是本发明另一实施例中多叶准直器初始化方法的流程图。图10是本发明另一实施例中多叶准直器的平面示意图。参考图9所示，所述方法包括：

步骤901，对各箱体的零位进行初始化。

请参阅图10，图10与图2的区别仅在于，图10中可以不包括叶片开关3、 4。移动各箱体，将各箱体触发对应的箱体开关的位置作为箱体的零位。具体过程可参考图5和图6的描述，在此不再赘述。

903，将各箱体和各叶片移动至对应的第二预设位置。

利用公式(3)分别将各箱体和各叶片移动至第二预设位置，以缩短叶片的行程，节约时间。所述第二预设位置可以参考步骤701的相关表述。

905，依次沿闭合方向以第三速度移动叶片至触发校正开关的位置，记录触发时刻对应的主编码器值和辅编码器值。

在本实施例中，利用校正开关5对各叶片位置与对应的主编码器值和辅编码器值之间的初始关系进行校正，具体描述可参考图7和图8的描述。

在图9的实施例中，在步骤903之前，可以利用绝对编码器(例如电位计等)获取各叶片相对箱体的位置信息，根据该位置信息并利用公式(3)将叶片移动至所述第二预设位置；或者在步骤903之前，可以通过将各叶片移动至参考位置，该参考位置可以为机械限位的位置，例如可以为箱体的内侧面，根据位于参考位置时叶片的位置信息并利用公式(3)将叶片移动至所述第二预设位置。图9的实施例的相关细节请参考前述任一实施例的描述。在上述实施例中，省去叶片开关3、4，简化多叶准直器的初始化流程，而且保证叶片位置的准确性，有助于提高治疗的有效性。

在图6-9的实施例中，多叶准直器沿闭合方向进行初始化。但在其它实施例中，多叶准直器可以沿打开方向进行初始化。

例如沿打开方向进行零位初始化，仅以叶片为例，驱动模块32依次驱动各叶片以一叶片速度沿打开方向移动至触发叶片开关后继续移动一段距离，控制模块31记录触发时刻对应的主编码器值和辅编码器值以及在叶片停止之后的主编码器值和辅编码器值，从而确定主编码器和辅编码器的初始值，进而完成零位初始化。在叶片完成移动之后，可以快速(相对初始化时的移动速度快)退至不影响其它叶片进行初始化的位置。箱体的零位初始化与上述过程相同。

还可以沿打开方向移动叶片从而对叶片位置与对应的编码器值之间的转换关系进行校正。同样利用各叶片触发校正开关5的时刻对应的主编码器值和辅编码器值进行校正。具体细节可参考图6-9的描述。

在本发明任一实施例中的预设位置(例如第一预设位置、第二预设位置) 主要是为了缩短叶片在初始化过程中的移动距离，从而缩短初始化过程的时间。该位置可以根据需要进行设置，甚至可以不设置。

本发明的一实施例中还提供一种存储处理器可执行指令的计算机可读存储介质，所述指令被处理器执行时用于执行如前述任一实施例所述的方法的步骤。

在本发明所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的相关装置和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的装置实施例仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述程序可存储于一计算机可读取存储介质中，如本发明实施例中，所述程序可存储于计算机系统的存储介质中，并被所述计算机系统中的至少一个处理器执行，以实现包括如上述各方法的实施例的流程。其中，所述存储介质可为磁碟、光盘、只读存储记忆体 (Read-Only Memory，ROM)或随机存储记忆体(RandomAccess Memory，RAM) 等。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (16)

1.一种多叶准直器初始化方法，所述多叶准直器包括箱体和并行排列在箱体内的叶片，所述方法包括：

依次沿打开方向移动所述叶片至触发对应的叶片开关之后反向移动一段距离后停止，在沿闭合方向移动所述叶片的过程中，记录所述叶片在触发对应的叶片开关时所述叶片对应的主编码器值和辅编码器值以及所述叶片停止时所述叶片对应的主编码器值和辅编码器值；

利用所述叶片在触发对应的叶片开关时所述叶片对应的主编码器值和所述叶片停止时所述叶片对应的主编码器值的差值计算所述叶片对应的主编码器的初始值以及利用所述叶片在触发对应的叶片开关时所述叶片对应的辅编码器值和所述叶片停止时所述叶片对应的辅编码器值的差值，计算所述叶片对应的辅编码器的初始值。

2.如权利要求1所述的多叶准直器初始化方法，还包括：

沿闭合方向使所述箱体移动一段距离后停止，记录所述箱体在触发对应的箱体开关时所述箱体对应的主编码器值和辅编码器值以及所述箱体停止时所述箱体对应的主编码器值和辅编码器值；

利用所述箱体在触发对应的箱体开关时所述箱体对应的主编码器值和辅编码器值以及所述箱体停止时所述箱体对应的主编码器值和辅编码器值，计算所述箱体对应的主编码器的初始值和辅编码器的初始值。

3.如权利要求2所述的多叶准直器初始化方法，其特征在于，还包括移动所述箱体至对应的第一预设位置，所述箱体位于对应的第一预设位置时，触发对应的箱体开关。

4.如权利要求1所述的多叶准直器初始化方法，其特征在于，还包括移动所述叶片至对应的第一预设位置，所述叶片位于对应的第一预设位置时，不触发对应的叶片开关。

5.如权利要求1所述的多叶准直器初始化方法，其特征在于，还包括调整多叶准直器的位置至水平。

6.如权利要求1所述的多叶准直器初始化方法，其特征在于，所述叶片沿打开方向移动的速度大于所述叶片沿闭合方向移动的速度。

7.如权利要求2所述的多叶准直器初始化方法，其特征在于，所述箱体和所述叶片并行移动。

8.如权利要求1所述的多叶准直器初始化方法，其特征在于，还包括利用校正开关对叶片位置与对应的主编码器值和辅编码器值之间的转换关系进行校正。

9.如权利要求8所述的多叶准直器初始化方法，其特征在于，利用校正开关对叶片位置与对应的主编码器值和辅编码器值之间的转换关系进行校正包括：

依次沿闭合方向移动叶片至触发所述校正开关的位置，记录触发时刻对应的主编码器值和辅编码器值；

根据触发时刻叶片的位置和对应的主编码器值校正叶片位置与对应的主编码器值之间的转换关系，根据触发时刻叶片的位置和对应的辅编码器值校正叶片位置与对应的辅编码器值之间的转换关系。

10.如权利要求9所述的多叶准直器初始化方法，其特征在于，将各叶片和箱体移动至对应的第二预设位置，所述箱体位于对应的第二预设位置时，所述箱体不触发所述校正开关，所述叶片位于对应的第二预设位置时，所述叶片的前端面与所述校正开关的距离小于2cm。

11.如权利要求8所述的多叶准直器初始化方法，其特征在于，所述叶片位置为叶片前端面的顶点相对所述箱体前端面沿所述叶片移动方向的距离。

12.如权利要求1-11任一项所述的多叶准直器初始化方法，其特征在于，还包括在箱体或叶片移动的过程中，根据对应的主编码器值和辅编码器值判断多叶准直器是否异常。

13.一种多叶准直器初始化方法，所述多叶准直器包括箱体和并行排列在箱体内的叶片，所述方法包括：

沿打开方向移动部件至触发对应的开关后继续移动一段距离后停止，记录所述部件在触发对应的开关时所述部件对应的主编码器值和辅编码器值以及所述部件停止时所述部件对应的主编码器值和辅编码器值，所述部件为叶片或箱体；

利用所述部件在触发对应的开关时所述部件对应的主编码器值和所述部件停止时所述部件对应的主编码器值的差值计算所述部件对应的主编码器的初始值以及利用所述部件在触发对应的开关时所述部件对应的辅编码器值和所述部件停止时所述部件对应的辅编码器值的差值，计算所述部件对应的辅编码器的初始值。

14.如权利要求13所述的多叶准直器初始化方法，其特征在于，还包括依次沿所述打开方向移动各叶片触发校正开关，以对叶片位置与对应的主编码器值和辅编码器值之间的转换关系进行校正。

15.一种用于存储处理器可执行指令的计算机可读存储介质，其特征在于，所述指令被处理器执行时用于执行如权利要求1-14中任一项所述的方法。

16.一种放射治疗系统，包括：

多叶准直器，包括箱体和并行排列在箱体内的叶片；

多叶准直器驱动组件，包括：

驱动模块，用于驱动所述箱体和所述叶片移动，

位置反馈模块，包括主编码器和辅编码器，用于实时监测所述箱体和所述叶片的位置，

控制模块，用于对部件的零位进行初始化，所述部件包括叶片或箱体，其特征在于，所述驱动模块用于依次沿打开方向移动所述部件至触发对应的开关之后反向移动一段距离，在沿闭合方向移动所述部件的过程中，所述控制模块用于记录所述部件在触发对应的叶片开关时所述部件对应的主编码器值和辅编码器值以及所述部件停止时所述部件对应的主编码器值和辅编码器值，并利用所述部件在触发对应的开关时所述部件对应的主编码器值和所述部件停止时所述部件对应的主编码器值的差值计算所述部件对应的主编码器的初始值以及利用所述部件在触发对应的开关时所述部件对应的辅编码器值和所述部件停止时所述部件对应的辅编码器值的差值，计算所述部件对应的辅编码器的初始值。

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