CN108401422A - 多叶光栅准直器控制方法和系统 - Google Patents

多叶光栅准直器控制方法和系统 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种多叶光栅准直器控制方法和系统，该方法的步骤包括：控制多叶光栅准直器初始化，并运动至零位；接收治疗数据，治疗数据包括N个治疗点的位置信息及N个治疗点的射野形状；治疗头转动至第一个治疗点的适形位置，控制多叶光栅准直器开始适形第一个治疗点的射野形状，以开始第一个治疗点的治疗；治疗头转动至第K‑1个治疗点和第K个治疗点之间的适形位置时，控制多叶光栅准直器开始适形第K个治疗点的射野形状，以开始第K个治疗点的治疗；如此循环，直至完成所有治疗点的治疗。多叶光栅准直器控制方法和系统能够减少治疗过程中因对多叶光栅准直器的适形与治疗头放射控制不当而引起的治疗偏差，避免对患者正常部位的辐射伤害。

Description

多叶光栅准直器控制方法和系统
技术领域
本发明涉及放疗设备领域，特别是涉及一种多叶光栅准直器控制方法和系统。
背景技术
在现代放疗领域，多叶光栅准直器(Multi-leaf Collimator或MLC)是实行精确放疗的重要设备。通过多叶光栅准直器中各叶片的独立运动，可以形成封闭的与患者病灶形状相吻合的形状，当放疗设备发出射束时，多叶光栅准直器行成的封闭形状约束了射野的形状和剂量，精确完成按照治疗计划系统所产生治疗计划的治疗，从而保证病患正常组织免受射线过多的照射，使患者得到更为安全有效的放射治疗。
但是，如果需要对多个治疗点进行连续治疗时，现有技术的方案往往会出现治疗头治疗与多叶光栅准直器适形不同步的状况，即多叶光栅准直器还未完成适形时，治疗头已经开始治疗。上述情形会对病人病灶周围的正常组织造成辐射伤害。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种多叶光栅准直器控制方法和系统，能够减少治疗过程中因对多叶光栅准直器的适形与治疗头放射控制不当而引起的治疗偏差，避免对患者正常部位的辐射伤害。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种多叶光栅准直器控制方法，包括：控制多叶光栅准直器初始化，并运动至零位；接收治疗数据，所述治疗数据包括N个治疗点的位置信息、N个治疗点的适形位置信息及N个治疗点的射野形状；其中N为大于1的正整数；治疗头转动至第一个治疗点的适形位置，控制多叶光栅准直器开始适形第一个治疗点的射野形状，以开始第一个治疗点的治疗；治疗头转动至第K个治疗点的适形位置时，第K-1个治疗点的治疗结束，控制多叶光栅准直器开始适形第K个治疗点的射野形状，以开始第K个治疗点的治疗；其中，2≤K≤N，K为正整数；如此循环，直至完成所有治疗点的治疗；其中，所述第K个治疗点的适形位置位于第K-1个治疗点和第K个治疗点之间。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种多叶光栅准直器控制系统，包括：第一控制器，用于控制多叶光栅准直器初始化，并运动至零位；接收器，用于接收治疗数据，所述治疗数据包括N个治疗点的位置信息、N个治疗点的适形位置信息及N个治疗点的射野形状；其中N为大于1的正整数；第二控制器，用于在治疗头转动至第一个治疗点的适形位置或第第K个治疗点的适形位置时，控制多叶光栅准直器开始适形第一个治疗点或第K个治疗点的射野形状，以开始第一个治疗点或第K个治疗点的治疗；其中，2≤K≤N，K为正整数；其中，所述第K个治疗点的适形位置位于第K-1个治疗点和第K个治疗点之间。
区别于现有技术，本发明的一种多叶光栅准直器控制方法，包括：控制多叶光栅准直器初始化，并运动至零位；接收治疗数据，所述治疗数据包括N个治疗点的位置信息、N个治疗点的适形位置信息及N个治疗点的射野形状；其中N为大于1的正整数；治疗头转动至第一个治疗点的适形位置，控制多叶光栅准直器开始适形第一个治疗点的射野形状，以开始第一个治疗点的治疗；治疗头转动至第K个治疗点的适形位置时，第K-1个治疗点的治疗结束，控制多叶光栅准直器开始适形第K个治疗点的射野形状，以开始第K个治疗点的治疗；其中，2≤K≤N，K为正整数；如此循环，直至完成所有治疗点的治疗；其中，所述第K个治疗点的适形位置位于第K-1个治疗点和第K个治疗点之间。通过本发明，能够减少治疗过程中因对多叶光栅准直器的适形与治疗头放射控制不当而引起的治疗偏差，避免对患者正常部位的辐射伤害。
附图说明
图1是本发明提供的一种多叶光栅准直器的控制方法的流程示意图；
图2是本发明提供的一种多叶光栅准直器的控制系统的结构示意图；
图3是本发明提供的一种多叶光栅准直器的控制系统中判断单元的原理示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明的技术方案作进一步更详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本发明保护的范围。
参阅图1，图1是本发明提供的一种多叶光栅准直器的控制方法的流程示意图。该方法的步骤包括：
S110：控制多叶光栅准直器初始化，并运动至零位。
在使用放疗设备对患者进行治疗时，首先应对放疗设备的多叶光栅准直器进行检查操作。检查操作包括控制多叶光栅准直器进行初始化、自检，以及控制多叶光栅准直器各叶片运动到零位；其中，零位是多叶光栅准直器的两组叶片处于分离或合并的状态。目前，设备初始化和自检的结果是使叶片和小车处于关闭状态，这样在适形治疗前，既能够提高设备的安全性，也能减小病人的心里压力。
在实际操作过程中，多叶光栅准直器初始化时，叶片可处于闭合状态，也可处于分开状态。若多叶光栅准直器初始化处于分开状态，则自检为检测叶片是否处于分开的位置。相对于多叶光栅准直器初始化处于分开状态，多叶光栅准直器初始化处于闭合状态，在发生辐射外漏的情况下，相当于增加一层辐射屏蔽，放疗设备的安全性能更高。
S120：接收治疗数据，所述治疗数据包括N个治疗点的位置信息及N个治疗点的射野形状；其中N为大于1的正整数。
在完成对多叶光栅准直器的初始化后，接收医生根据患者的病情指定的治疗数据。治疗计划中包括患者的病情情况以及对应的治疗方法，如规定患者的就医时间、放疗次数及每次放疗过程中的治疗点情况。由于放射性治疗过程中，患者的病情随治疗过程可能呈动态变化，需要随患者的病情变化情况而调整预先设定的治疗计划。治疗计划制定完成后将会被上传到医疗文件管理系统的软件中。本发明连接到医疗文件管理系统的软件，获取相应患者的治疗数据。
治疗数据至少包括N个治疗点的位置信息及N个治疗点的射野形状。在其他实施方式中，治疗数据还包括N个治疗点的适形数据和治疗数据。其中，适形数据是多叶光栅准直器在进行治疗时通过控制电机转动从而使叶片到达设定位置适形形成设定形状的数据，即使多叶光栅准直器的叶片到达特定位置实现特定适形形状时的控制数据。此外，治疗数据中还包括治疗点的治疗顺序、对该治疗点进行治疗时滚筒的位置角度及对相应治疗点进行治疗的治疗时间。解析到的治疗数据可设为T1～Tm，总共m个治疗点，每个治疗点的数据包括(Tn，An，Sn)，其中Tn表示第n个治疗点；An表示第n个治疗点对应的滚筒位置角度；其中，滚筒位置角度是对所述治疗点进行放射性治疗时治疗头所在位置相对于初始位置的角度，即放射性治疗头当前位置与滚筒圆心连线和在初始位置与滚筒圆心连线形成的角度；Sn表示第n个治疗点对应的治疗时间。在本实施方式中，当滚筒发生滚动时，带动固定设置于滚筒内壁的放射性治疗头一起移动，放射性治疗头在初始位置和终了位置时与滚筒圆心连线形成的夹角即为治疗点对应的滚筒位置角度。
在本实施方式中，设定治疗点的数量N为5，接收到的治疗数据中，至少包括5个治疗点的位置信息和5个治疗点对应的射野形状。
S130：治疗头转动至第一个治疗点的适形位置，控制多叶光栅准直器开始适形第一个治疗点的射野形状，以开始第一个治疗点的治疗。
获取到治疗数据后，控制放疗设备的滚筒开始转动，滚筒在转动的同时，带动治疗头一同转动。当治疗头根据治疗数据转到第一个治疗点的适形位置时，控制多叶光栅准直器根据治疗数据中的第一治疗点的射野形状，在多叶光栅准直器完成对第一个治疗点的射野形状的适形后，控制治疗头开始对第一个治疗点进行放射治疗。治疗过程中，可根据上述治疗数据对第一个治疗点进行治疗。第一个治疗点的适形位置为第一个治疗点的位置或第一个治疗点与最后一个治疗点之间的适形位置。
S140：治疗头转动至第K-1个治疗点和第K个治疗点之间的适形位置时，控制多叶光栅准直器开始适形第K个治疗点的射野形状，以开始第K个治疗点的治疗；其中，2≤K≤N，K为正整数。
在步骤S130中，治疗头完成对第一个治疗点的治疗后，治疗头会移动到离开第一治疗点的位置。需要说明的是，各个治疗点的治疗顺序可根据治疗数据中各治疗点对应的滚筒位置角度来确定。设定滚筒开始移动时，治疗头所在位置为0°，则在治疗头随滚筒移动过程中，滚筒转过的角度等于某一治疗点的滚筒位置角度时，即到达相应治疗点的适形位置。当治疗头到达第一个治疗点和第二个治疗点之间的位置时，完成对第一个治疗点的治疗。此时开始控制多叶光栅准直器开始适形第二个治疗点的射野形状。
进一步，当治疗头转动到第K-1个治疗点和第K个治疗点之间时，完成对第K-1个治疗点的治疗，此时控制多叶光栅准直器开始适形第K个治疗点的射野形状，以开始第K个治疗点的治疗；其中，2≤K≤N，K为正整数。同时需确保在治疗头到达第K治疗点的适形位置之前或到达的同时，多叶光栅准直器完成对第K治疗点的射野形状的适形。在治疗头完成对第K个治疗点的治疗后，执行本步骤的操作，直至完成对所有治疗点的治疗。在多叶光栅准直器适形至第K个治疗点的射野形状后，控制多叶光栅准直器的叶片保持静止或运动。其中，控制多叶光栅准直器的叶片保持运动是为了进行治疗点的剂量调节，使得射线最大程度照射肿瘤，最小程度伤害肿瘤附近的正常组织。
进一步，实时检测治疗头的位置，只有当治疗头到达治疗点的适形位置时，控制治疗头开始对当前的治疗点进行治疗。同时，在治疗头到达第K个治疗点的适形位置时，判断第K个治疗点是否为最后一个治疗点，如果第K个治疗点为最后一个治疗点，则完成该治疗点的治疗后，停止治疗；否则，完成该治疗点的治疗后，继续下一个治疗点的治疗。
区别于现有技术，本发明的一种多叶光栅准直器控制方法，包括：控制多叶光栅准直器初始化，并运动至零位；接收治疗数据，治疗数据包括N个治疗点的位置信息、N个治疗点的适形位置信息及N个治疗点的射野形状；其中N为大于1的正整数；治疗头转动至第一个治疗点的适形位置，控制多叶光栅准直器开始适形第一个治疗点的射野形状，以开始第一个治疗点的治疗；治疗头转动至第K个治疗点的适形位置时，第K-1个治疗点的治疗结束，控制多叶光栅准直器开始适形第K个治疗点的射野形状，以开始第K个治疗点的治疗；其中，2≤K≤N，K为正整数；如此循环，直至完成所有治疗点的治疗；其中，第K个治疗点的适形位置位于第K-1个治疗点和第K个治疗点之间。通过本发明，能够减少治疗过程中因对多叶光栅准直器的适形与治疗头放射控制不当而引起的治疗偏差，避免对患者正常部位的辐射伤害。
参阅图2，图2是本发明提供的一种多叶光栅准直器的控制系统的结构示意图。该系统200包括：第一控制器210、接收器220及第二控制器230。
第一控制器210用于控制多叶光栅准直器初始化，并运动至零位。其中，零位是多叶光栅准直器的两组叶片处于分离或合并的状态。目前，设备初始化和自检的结果是使叶片和小车处于关闭状态，这样在适形治疗前，既能够提高设备的安全性，也能减小病人的心里压力。
在实际操作过程中，多叶光栅准直器初始化时，叶片可处于闭合状态，也可处于分开状态。若多叶光栅准直器初始化处于分开状态，则自检为检测叶片是否处于分开的位置。相对于多叶光栅准直器初始化处于分开状态，多叶光栅准直器初始化处于闭合状态，在发生辐射外漏的情况下，相当于增加一层辐射屏蔽，放疗设备的安全性能更高。
接收器220用于接收治疗数据，治疗数据包括N个治疗点的位置信息及N个治疗点的射野形状；其中N为大于1的正整数。在完成对多叶光栅准直器的初始化后，接收医生根据患者的病情指定的治疗数据。治疗计划中包括患者的病情情况以及对应的治疗方法，如规定患者的就医时间、放疗次数及每次放疗过程中的治疗点情况。由于放射性治疗过程中，患者的病情随治疗过程可能呈动态变化，需要随患者的病情变化情况而调整预先设定的治疗计划。治疗计划制定完成后将会被上传到医疗文件管理系统的软件中。本发明连接到医疗文件管理系统的软件，获取相应患者的治疗数据。
治疗数据至少包括N个治疗点的位置信息及N个治疗点的射野形状。在其他实施方式中，治疗数据还包括N个治疗点的适形数据和治疗数据。其中，适形数据是多叶光栅准直器在进行治疗时通过控制电机转动从而使叶片到达设定位置适形形成设定形状的数据，即使多叶光栅准直器的叶片到达特定位置实现特定适形形状时的控制数据。此外，治疗数据中还包括治疗点的治疗顺序、对该治疗点进行治疗时滚筒的位置角度及对相应治疗点进行治疗的治疗时间。解析到的治疗数据可设为T1～Tm，总共m个治疗点，每个治疗点的数据包括(Tn，An，Sn)，其中Tn表示第n个治疗点；An表示第n个治疗点对应的滚筒位置角度；其中，滚筒位置角度是对所述治疗点进行放射性治疗时治疗头所在位置相对于初始位置的角度，即放射性治疗头当前位置与滚筒圆心连线和在初始位置与滚筒圆心连线形成的角度；Sn表示第n个治疗点对应的治疗时间。在本实施方式中，当滚筒发生滚动时，带动固定设置于滚筒内壁的放射性治疗头一起移动，放射性治疗头在初始位置和终了位置时与滚筒圆心连线形成的夹角即为治疗点对应的滚筒位置角度。
在本实施方式中，设定治疗点的数量N为5，接收到的治疗数据中，至少包括5个治疗点的位置信息和5个治疗点对应的射野形状。
第二控制器230用于在治疗头转动至第一个治疗点的适形位置之前或到达同时，控制多叶光栅准直器开始适形第一个治疗点的射野形状，以开始第一个治疗点的治疗；其中，第二控制器230的控制原理与第一控制器210相似甚至相同，在本发明的其他实施方式中，可使用同一控制器或分别使用不同的第一控制器210和第二控制器230。
并在完成第一个治疗点的治疗后，在后续的治疗过程中，当治疗头转动至第K-1个治疗点和第K个治疗点之间的适形位置时，控制多叶光栅准直器开始适形第K个治疗点的射野形状，并在治疗头到达第K个治疗点时开始第K个治疗点的治疗；其中，2≤K≤N，K为正整数。
控制放疗设备的滚筒开始转动，滚筒在转动的同时，带动治疗头一同转动。当治疗头根据治疗数据转到第一个治疗点的适形位置时，第二控制器230控制多叶光栅准直器根据治疗数据中的第一治疗点的射野形状，在多叶光栅准直器完成对第一个治疗点的射野形状的适形后，控制治疗头开始对第一个治疗点进行放射治疗。治疗过程中，可根据上述治疗数据对第一个治疗点进行治疗。第一个治疗点的适形位置为第一个治疗点的位置或第一个治疗点与最后一个治疗点之间的适形位置。
在完成对第一个治疗点的治疗操作后，控制治疗头移动到离开第一治疗点的位置。需要说明的是，各个治疗点的治疗顺序可根据治疗数据中各治疗点对应的滚筒位置角度来确定。设定滚筒开始移动时，治疗头所在位置为0°，则在治疗头随滚筒移动过程中，滚筒转过的角度等于某一治疗点的滚筒位置角度时，即治疗头到达相应治疗点的适形位置。当治疗头完成对第一个治疗点的治疗时，治疗头继续转动，到达第一个治疗头和第二个治疗头之间的位置。此时开始控制多叶光栅准直器开始适形第二个治疗点的射野形状。同时需确保在治疗头到达第二治疗点的适形位置之前或到达同时，多叶光栅准直器完成对第二治疗点的射野形状的适形。
进一步，当治疗头转动到第K-1个治疗点和第K个治疗点之间时，第二控制器230控制多叶光栅准直器开始适形第K个治疗点的射野形状，以开始第K个治疗点的治疗；其中，2≤K≤N，K为正整数。同时需确保在治疗头到达第K治疗点的适形位置之前或到达的同时，多叶光栅准直器完成对第K治疗点的射野形状的适形。在治疗头完成对第K个治疗点的治疗后，执行本步骤的操作，直至完成对所有治疗点的治疗。在多叶光栅准直器适形至第K个治疗点的射野形状后，控制多叶光栅准直器的叶片保持静止或运动。其中，控制多叶光栅准直器的叶片保持运动是为了进行治疗点的剂量调节，使得射线最大程度照射肿瘤，最小程度伤害肿瘤附近的正常组织。
进一步，还包括治疗头位置检测单元240，用于实时检测治疗头的位置，只有当治疗头到达治疗点的适形位置时，控制治疗头开始对当前的治疗点进行治疗。同时，还包括判断单元250，用于在治疗头到达第K个治疗点的适形位置时，判断第K个治疗点是否为最后一个治疗点，如果第K个治疗点为最后一个治疗点，则完成该治疗点的治疗后，停止治疗；否则，完成该治疗点的治疗后，继续下一个治疗点的治疗。
区别于现有技术，本发明的一种多叶光栅准直器控制系统，包括：第一控制器，用于控制多叶光栅准直器初始化，并运动至零位；接收器，用于接收治疗数据，所述治疗数据包括N个治疗点的位置信息、N个治疗点的适形位置信息及N个治疗点的射野形状；其中N为大于1的正整数；第二控制器，用于在治疗头转动至第一个治疗点的适形位置或第第K个治疗点的适形位置时，控制多叶光栅准直器开始适形第一个治疗点或第K个治疗点的射野形状，以开始第一个治疗点或第K个治疗点的治疗；其中，2≤K≤N，K为正整数；其中，所述第K个治疗点的适形位置位于第K-1个治疗点和第K个治疗点之间。通过本发明，能够减少治疗过程中因对多叶光栅准直器的适形与治疗头放射控制不当而引起的治疗偏差，避免对患者正常部位的辐射伤害。
以上所述仅为本发明的实施方式，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)

1.一种多叶光栅准直器控制方法，应用于放疗设备，所述放疗设备包括治疗头，所述治疗头包括射线源及多叶光栅准直器，所述治疗头可绕靶点转动；其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：
控制多叶光栅准直器初始化，并运动至零位；
接收治疗数据，所述治疗数据包括N个治疗点的位置信息、N个治疗点的适形位置信息及N个治疗点的射野形状；其中N为大于1的正整数；
治疗头转动至第一个治疗点的适形位置，控制多叶光栅准直器开始适形第一个治疗点的射野形状，以开始第一个治疗点的治疗；
治疗头转动至第K个治疗点的适形位置时，第K-1个治疗点的治疗结束，控制多叶光栅准直器开始适形第K个治疗点的射野形状，以开始第K个治疗点的治疗；其中，2≤K≤N，K为正整数；如此循环，直至完成所有治疗点的治疗；
其中，所述第K个治疗点的适形位置位于第K-1个治疗点和第K个治疗点之间。
2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述治疗头转动至第K个治疗点的适形位置时，第K-1个治疗点的治疗结束，控制多叶光栅准直器开始适形第K个治疗点的射野形状，包括：
所述治疗头转动至第K个治疗点的适形位置时，第K-1个治疗点的治疗结束，控制多叶光栅准直器适形至第K个治疗点的射野形状；或者，
所述治疗头转动至第K个治疗点的适形位置时，第K-1个治疗点的治疗结束，控制多叶光栅准直器开始适形第K个治疗点的射野形状，且在治疗头旋转至第K个治疗点之前，适形至第K个治疗点的射野形状。
3.根据权利要求1或2所述的控制方法，其特征在于，还包括：判断第K个治疗点是否为最后一个治疗点的步骤。
4.根据权利要求1或2所述的多叶光栅准直器控制方法，其特征在于，还包括检测所述治疗头是否到达适形位置的步骤。
5.根据权利要求1所述的多叶光栅准直器控制方法，其特征在于，在所述多叶光栅准直器适形至第K个治疗点的射野形状后，控制多叶光栅准直器的叶片保持静止或运动。
6.根据权利要求1所述的多叶光栅准直器控制方法，其特征在于，所述多叶光栅准直器的零位为多叶光栅准直器叶片完全闭合的位置或多叶光栅准直器叶片完全分离的位置。
7.一种多叶光栅准直器控制系统，其特征在于，包括：
第一控制器，用于控制多叶光栅准直器初始化，并运动至零位；
接收器，用于接收治疗数据，所述治疗数据包括N个治疗点的位置信息、N个治疗点的适形位置信息及N个治疗点的射野形状；其中N为大于1的正整数；
第二控制器，用于在治疗头转动至第一个治疗点的适形位置或第第K个治疗点的适形位置时，控制多叶光栅准直器开始适形第一个治疗点或第K个治疗点的射野形状，以开始第一个治疗点或第K个治疗点的治疗；其中，2≤K≤N，K为正整数；
其中，所述第K个治疗点的适形位置位于第K-1个治疗点和第K个治疗点之间。
8.根据权利要求7所述的多叶光栅准直器控制系统，其特征在于，所述第二控制器还用于在所述治疗头转动至第K个治疗点的适形位置时，控制多叶光栅准直器适形至第K个治疗点的射野形状；或者，
在所述治疗头转动至第K个治疗点的适形位置时，控制多叶光栅准直器开始适形第K个治疗点的射野形状，且在治疗头旋转至第K个治疗点之前，适形至第K个治疗点的射野形状。
9.根据权利要求7或8所述的多叶光栅准直器控制系统，其特征在于，还包括治疗头位置检测单元，用于检测治疗头的位置信息。
10.根据权利要求7或8所述的多叶光栅准直器控制系统，其特征在于，还包括判断单元，用于判断第K个治疗点是否为最后一个治疗点。
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