CN109847195A - 用于磁共振引导的放疗系统的磁场补偿系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于磁共振引导的放疗系统的磁场补偿系统和方法，上述放疗系统包括磁共振成像装置和放疗装置，磁共振成像装置包括主磁体，放疗装置包括辐射头，辐射头内部设置有光栅叶片和电机，该磁场补偿系统包括补偿控制装置，以及均和电机相连接的磁场强度测试装置和补偿线圈，补偿控制装置用于控制补偿线圈的电流强度，补偿线圈产生的磁感应强度和磁场强度测试装置测得的磁感应强度相同，且电机在补偿线圈所产生的磁场中的磁感应强度的方向和电机在主磁体所产生磁场中的磁感应强度的方向相反。本发明还公开了一种放疗系统的磁场补偿方法。本发明能够动态调整补偿磁场的强度，从而有效保证电机的有效运行。

Description

用于磁共振引导的放疗系统的磁场补偿系统和方法

技术领域

本发明涉及放射治疗设备技术领域，具体涉及一种用于磁共振引导的放疗系统的磁场补偿系统和方法。

背景技术

磁共振引导的放疗系统通过实时的磁共振图像以获得放疗中患者肿瘤的精确位置，然后利用放疗装置的辐射头对肿瘤进行有效剂量的放射又不影响肿瘤附近健康细胞，进而实现更精确的放射治疗。

但是在磁共振引导的放疗设备中，由于磁共振的强磁场的影响，使辐射头在一个磁场环境中工作，导致驱动光栅叶片的电机的扭矩变小，影响辐射头中的光栅叶片的驱动，甚至不能驱动光栅叶片运动，导致辐射头故障。现有技术是直接在辐射头上固定一磁体，以产生反向磁场而减小电机所处位置的磁场强度，进而减小电机的扭矩下降程度。但这种方式存在如下缺陷：当辐射头相对于磁共振的磁场发生运动时，辐射头中的电机在磁共振所产生的磁场中的位置是发生变化的，电机所处位置的磁场强度也会发生变化，电机的扭矩也会随之变化，而上述方法产生的反向磁场的磁场强度是固定的，不便于根据电机位置调整磁场强度，从而还会导致电机的扭矩不足，引发故障；另外当磁共振本身产生的磁场发生变化时，上述方法也无法实现反向磁场强度的调整，从而无法有效消除或减小磁场对电机运行的影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于磁共振引导的放疗系统的磁场补偿系统和方法，能够动态调整补偿磁场的强度，从而有效保证电机的有效运行。

为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：

一种用于磁共振引导的放疗系统的磁场补偿系统，所述放疗系统包括磁共振成像装置和放疗装置，所述磁共振成像装置包括主磁体，所述放疗装置包括辐射头，所述辐射头内部设置有光栅叶片和驱动所述光栅叶片的电机，该磁场补偿系统包括补偿控制装置，以及均和电机相连接的磁场强度测试装置和补偿线圈，所述补偿控制装置用于控制所述补偿线圈的电流强度，所述补偿线圈产生的磁感应强度和所述磁场强度测试装置测得的磁感应强度相同，且所述电机在补偿线圈所产生的磁场中的磁感应强度的方向和所述电机在所述主磁体所产生磁场中的磁感应强度的方向相反。

所述磁共振成像装置还包括机座，所述机座上可转动地连接有所述主磁体，所述放疗装置还包括支架，所述支架上固定有所述辐射头，所述支架可摆动地连接在所述主磁体上。

所述支架相对所述主磁体的摆动角度为-20°～20°。

所述支架为矩形框架。

所述支架和所述主磁体相铰接。

所述补偿控制装置和所述补偿线圈之间通过功率放大器相连接。

所述主磁体内设置有用于容纳病人的磁体孔。

所述放疗装置的等中心点位于所述磁体孔的轴线上。

一种用于磁共振引导的放疗系统的磁场补偿方法，所述放疗系统包括磁共振成像装置和放疗装置，所述磁共振成像装置包括主磁体，所述放疗装置包括辐射头，所述辐射头内部设置有光栅叶片和驱动所述光栅叶片的电机，定义所述主磁体所产生的磁场为主磁场，所述磁场补偿方法包括以下过程：

在电机处设置补偿线圈，定义补偿线圈产生的磁场为补偿磁场，并检测电机在主磁场中的磁感应强度；

根据测得的电机在主磁场中的磁感应强度计算出补偿电流强度，使得补偿线圈的电流达到所述补偿电流强度时，所述补偿磁场的磁感应强度和测得的电机在主磁场中的磁感应强度相同；

调整所述补偿线圈的电流强度，使得所述补偿线圈的电流强度等于补偿电流强度，并使得电机在补偿磁场中的磁感应强度方向和所述电机在主磁场中的磁感应强度方向相反。

本发明具有以下有益效果：本发明的磁共振引导的放疗系统的磁场补偿系统和方法，能够根据电机位置改变补偿线圈的电流大小而实时调整补偿磁场的强度和方向，从而有效实现补偿磁场的动态调整，有效消除或减小磁场对电机运行的影响，保证电机的有效运行；结构简单、便于加工和操作，灵活性好，调整效率高，节约调整时间。

附图说明

图1是本发明补偿装置的原理示意图；

图2是本发明的放疗系统的结构示意图；

图3是图2的侧视结构示意图；

图中：1、主磁体， 2、支架，3、辐射头。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

如图1、图2和图3所示，本实施例公开了一种用于磁共振引导的放疗系统的磁场补偿系统，放疗系统包括磁共振成像装置和放疗装置，磁共振成像装置包括主磁体1，放疗装置包括辐射头3，辐射头3内部设置有光栅叶片和驱动光栅叶片的电机；

其中，磁共振成像装置用于采集磁共振图像以获得放疗中患者肿瘤的精确位置；放疗装置用于对肿瘤进行放射治疗，辐射头3用于发出辐射的射线源，以针对磁共振成像装置获得肿瘤的位置进行放射治疗；电机驱动光栅叶片运动以改变辐射头3射出的射线束的形状和尺寸，以适应肿瘤的形状、大小和位置。。

上述磁场补偿系统包括补偿控制装置，以及均和电机相连接的磁场强度测试装置和补偿线圈，补偿控制装置用于控制补偿线圈的电流强度大小，通过调整补偿线圈的电流强度可以改变补偿线圈所产生的磁场的大小，补偿线圈产生的磁感应强度和磁场强度测试装置测得的磁感应强度相同，且电机在补偿线圈所产生的磁场中的磁感应强度的方向和电机在主磁体1所产生磁场中的磁感应强度的方向相反，以抵消主磁体1所产生磁场对电机的影响。

其中，磁场强度测试装置用于检测电机在主磁体1所产生的磁场中的磁感应强度；

进一步地，磁场强度测试装置采用特斯拉计。

在其中一个实施方式中，磁共振成像装置还包括机座，机座上可转动地连接有主磁体1，也即主磁体1本身可相对机座发生转动；如图2-图3所示，放疗装置还包括支架2，支架2上固定有辐射头3，支架2可摆动地连接在主磁体1上。通过支架2的摆动而带动辐射头3的摆动，可以增加辐射头3射出的射线束方向的调整范围，从而可以从更多的方向照射肿瘤，该设置结构简单、便于操作，也可节约空间。另外当辐射头3摆动时，电机位置也会随之改变，因此配合以上述补偿控制装置，可以更好地消除主磁体1所产生磁场对电机的影响，保证电机的正常运行。

通过主磁体1的转动以及支架2的摆动，使得辐射头3具有以下两种运动，一种是随主磁体1的转动，一种是相对主磁体1的摆动，从而更利于辐射角度的调整。

在其中一个实施方式中，支架2相对主磁体1的摆动角度为-20°～20°，更利于对肿瘤部位进行有效照射，保证照射的强度和有效剂量。

在其中一个实施方式中,支架2上连接有用于检测支架2的位移的编码器,以更好地确定辐射头3的位置，确保射线束的放射位置。

在其中一个实施方式中，补偿控制装置和补偿线圈之间通过功率放大器相连接。也即补偿控制装置通过功率放大器调整补偿线圈的电流大小。功率放大器能够放大电流,降低输出阻抗,提高输出电流的能力，从而可更好地保证补偿线圈电流改变时的传输可靠性和平稳性。

在其中一个实施方式中，支架2为矩形框架，便于加工布置和辐射头3的安装。支架2并不限于上述形状，也可采用圆形或其他形状。

在其中一个实施方式中，支架2和主磁体1相铰接，或者支架2和主磁体1通过轴承相连接，以更好地实现辐射头3的摆动。

在其中一个实施方式中，辐射头3呈圆锥形，以更便于光栅叶片的安装，以及便于辐射头3和支架2的安装。辐射头3并不限于上述形状，也可采用圆形或其他形状。

其中，主磁体1内设置有用于容纳病人的磁体孔。

进一步地，放疗装置的等中心点位于磁体孔的轴线上。

按照国际标准IEC对等中心（ISOCENTRE）的定义：在放射学设备中，各种运动的基准轴线围绕一个公共中心点运动，辐射轴以此点为中心的最小球体内通过，此点为等中心点。也即只要将患者的肿瘤中心置于等中心点上，无论机架、辐射头和治疗床处于什么角度，或作任何旋转，辐射中心始终与肿瘤中心重合。

如图1所示，本实施例还公开了一种用于磁共振引导的放疗系统的磁场补偿方法，定义上述主磁体1产生的磁场为主磁场，也即磁共振成像装置所产生的磁场为主磁场，上述磁场补偿方法包括以下过程：

在电机处连接补偿线圈，定义补偿线圈产生的磁场为补偿磁场，并通过磁场强度测试装置检测出电机在主磁场中的磁感应强度；

补偿控制装置根据测得的电机在主磁场中的磁感应强度计算出补偿电流强度，使得补偿线圈的电流达到补偿电流强度时，补偿磁场的磁感应强度和之前测得的电机在主磁场中的磁感应强度相同；

计算出补偿电流强度后，补偿控制装置调整补偿线圈的电流强度，使得补偿线圈的电流强度等于补偿电流强度以实现补偿磁场中的磁感应强度和电机在主磁场中的磁感应强度相同，并使得电机在补偿磁场中的磁感应强度方向和电机在主磁场中的磁感应强度方向相反，例如可通过调整补偿线圈的电流方向来改变补偿磁场的方向，从而使得电机在补偿磁场中的磁感应强度方向和电机在主磁场中的磁感应强度方向相反。

通过上述过程可实时抵消主磁场对电机的影响，有效保证电机的正常运行。

其中，电机在主磁场中的磁感应强度方向可直接利用磁场方向传感器测量得到；也可以根据电机位置和主磁场的磁场分布来确定电机在主磁场中的磁感应强度方向。

本实施例的磁共振引导的放疗系统的磁场补偿系统和方法，能够有效实现电机处磁场的实时测量，并根据测量结果改变补偿线圈的电流大小而实时调整补偿磁场的强度，以及调整补偿磁场的方向，从而有效实现补偿磁场的动态调整，有效消除或减小磁场对电机运行的影响，保证电机的有效运行；该补偿装置结构简单、便于加工和操作，灵活性好，调整效率高，节约调整时间。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (9)

1.一种用于磁共振引导的放疗系统的磁场补偿系统，所述放疗系统包括磁共振成像装置和放疗装置，所述磁共振成像装置包括主磁体，所述放疗装置包括辐射头，所述辐射头内部设置有光栅叶片和驱动所述光栅叶片的电机，其特征是，该磁场补偿系统包括补偿控制装置，以及均和电机相连接的磁场强度测试装置和补偿线圈，所述补偿控制装置用于控制所述补偿线圈的电流强度，所述补偿线圈产生的磁感应强度和所述磁场强度测试装置测得的磁感应强度相同，且所述电机在补偿线圈所产生的磁场中的磁感应强度的方向和所述电机在所述主磁体所产生磁场中的磁感应强度的方向相反。

2.如权利要求1所述的用于磁共振引导的放疗系统的磁场补偿系统，其特征是，所述磁共振成像装置还包括机座，所述机座上可转动地连接有所述主磁体，所述放疗装置还包括支架，所述支架上固定有所述辐射头，所述支架可摆动地连接在所述主磁体上。

3.如权利要求2所述的用于磁共振引导的放疗系统的磁场补偿系统，其特征是，所述支架相对所述主磁体的摆动角度为-20°～20°。

4.如权利要求2所述的用于磁共振引导的放疗系统的磁场补偿系统，其特征是，所述支架为矩形框架。

5.如权利要求2所述的用于磁共振引导的放疗系统的磁场补偿系统，其特征是，所述支架和所述主磁体相铰接。

6.如权利要求1所述的用于磁共振引导的放疗系统的磁场补偿系统，其特征是，所述补偿控制装置和所述补偿线圈之间通过功率放大器相连接。

7.如权利要求1所述的用于磁共振引导的放疗系统的磁场补偿系统，其特征是，所述主磁体内设置有用于容纳病人的磁体孔。

8.如权利要求7所述的用于磁共振引导的放疗系统的磁场补偿系统，其特征是，所述放疗装置的等中心点位于所述磁体孔的轴线上。

9.一种用于磁共振引导的放疗系统的磁场补偿方法，所述放疗系统包括磁共振成像装置和放疗装置，所述磁共振成像装置包括主磁体，所述放疗装置包括辐射头，所述辐射头内部设置有光栅叶片和驱动所述光栅叶片的电机，其特征是，定义所述主磁体所产生的磁场为主磁场，所述磁场补偿方法包括以下过程：

在电机处设置补偿线圈，定义补偿线圈产生的磁场为补偿磁场，并检测电机在主磁场中的磁感应强度；

根据测得的电机在主磁场中的磁感应强度计算出补偿电流强度，使得补偿线圈的电流达到所述补偿电流强度时，所述补偿磁场的磁感应强度和测得的电机在主磁场中的磁感应强度相同；

调整所述补偿线圈的电流强度，使得所述补偿线圈的电流强度等于补偿电流强度，并使得电机在补偿磁场中的磁感应强度方向和所述电机在主磁场中的磁感应强度方向相反。