CN111388881A - 一种限束装置的控制方法以及系统 - Google Patents

一种限束装置的控制方法以及系统 Download PDF

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Abstract

本说明书一个或多个实施例涉及到一种限束装置的控制方法以及系统，限束装置包括多个可独立运动的组件，方法包括：获取限束装置沿射束主光轴方向的第一目标位置以及限束装置的一个或多个组件在与射束主光轴垂直的正交平面内的一个或多个第二目标位置；一个或多个第二目标位置与一个或多个组件一一对应；控制一个或多个组件以沿射束主光轴方向运动的同时在正交平面内运动的方式，到达第一目标位置以及第二目标位置。本说明书提供的限束装置的控制方法可以控制叶片在沿射束主光轴方向运动的同时在与主光轴垂直的正交平面内运动，使得叶片的合运动为沿束流方向运动，从而实现在需要调整限束装置时保证治疗计划不变，提高治疗效率。

Description

一种限束装置的控制方法以及系统
技术领域
本申请涉及医疗设备领域，特别涉及一种限束装置的控制方法以及系统。
背景技术
在现有的医疗技术中，放射治疗技术广泛应用于癌症治疗。限束装置在放射治疗中可以起到形成辐射野的功能，使得照射光束通过限束装置的辐射野照射到病灶的指定区域，避免照射其他健康区域给病患带来的损伤。其中，限束装置的高度以及限束装置中的叶片位置对于放射治疗计划是否能够达到治疗目的有直接的影响。
因此，为了保证治疗计划的效率，需要提供一种限束装置的控制方法以及系统。
发明内容
本说明书实施例之一提供一种限束装置的控制方法，所述限束装置包括多个可独立运动的组件，包括：获取限束装置沿射束主光轴的第一目标位置以及限束装置的一个或多个组件在与射束主光轴垂直的正交平面内的一个或多个第二目标位置；所述一个或多个第二目标位置与所述一个或多个组件一一对应；控制所述一个或多个组件以沿射束主光轴方向运动的同时在所述正交平面内运动的方式，到达所述第一目标位置以及所述第二目标位置。
本说明书实施例之一还提供一种限束装置的控制系统，包括：目标位置获取模块，用于获取限束装置沿射束主光轴的第一目标位置以及限束装置的一个或多个组件在与射束主光轴垂直的正交平面内的一个或多个第二目标位置；所述一个或多个第二目标位置与所述一个或多个组件一一对应；运动控制模块，用于控制所述一个或多个组件以沿射束主光轴方向运动的同时在所述正交平面内运动的方式，到达所述第一目标位置以及所述第二目标位置。
本说明书实施例之一还提供一种限束装置的控制装置，包括处理器，所述处理器用于执行计算机指令，以实现前文所述的方法。
本说明书实施例之一还提供一种计算机可存储介质，所述存储介质存储有计算机指令，当所述计算机指令中的至少部分指令被处理器执行时，实现前文所述的操作。
本说明书实施例之一还提供一种限束装置的控制装置，所述限束装置具有多个可独立运动的组件，所述控制装置包括：驱动部，用于驱动限束装置的各组件沿第一方向和/或第二方向运动；其中第一方向与射束主光轴平行，第二方向位于与射束主光轴垂直的正交平面内；以及，控制部，用于指示所述驱动部驱动限束装置的一个或多个组件以沿射束主光轴方向运动的同时在所述正交平面内运动的方式运动。
附图说明
本申请将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：
图1是根据本说明书的一些实施例所示的限束装置的控制系统的应用场景示意图；
图2是根据本说明书的一些实施例所示的限束装置的控制系统的示例性流程图；
图3是根据本说明书的一些实施例所示的限束装置处于第一状态和第二状态的示意图；
图4是根据本说明书的一些实施例所示的限束装置在不同机架角下的示意图。
具体实施方式
为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些示例或实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图将本申请应用于其它类似情景。除非从语言环境中显而易见或另做说明，图中相同标号代表相同结构或操作。
应当理解，本文使用的“系统”、“装置”、“单元”和/或“模组”是用于区分不同级别的不同组件、元件、部件、部分或装配的一种方法。然而，如果其他词语可实现相同的目的，则可通过其他表达来替换所述词语。
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它的步骤或元素。
本申请中使用了流程图用来说明根据本申请的实施例的系统所执行的操作。应当理解的是，前面或后面操作不一定按照顺序来精确地执行。相反，可以按照倒序或同时处理各个步骤。同时，也可以将其他操作添加到这些过程中，或从这些过程移除某一步或数步操作。
在此，提供用于医疗诊断和/或治疗的系统和部件。在一些实施例中，诊断和治疗系统可以包括但不限于放射治疗系统、光子治疗系统以及电子治疗系统。其中，放射治疗、光子治疗以及电子治疗分别可以理解为用放射性射线、光子束以及电子束透过限束装置的射野区域照射到治疗对象上的指定区域，以实现减轻病患。例如，可以用放射性射线照射肿瘤区域；可以用光子束或电子束照射肌肤表面的待祛斑区域。本说明书一个或多个实施例将以放射治疗系统作为示例性场景来进行相关说明。但不应将放射治疗系统作为本说明书范围的限制，本说明书提供的限束装置的控制方法及系统同样可以适用于光子治疗、电子治疗等任何需要对射束形状进行约束的治疗或诊断设备中。
在一些实施例中，放射治疗系统可以包括治疗计划系统(TPS)、图像引导放射治疗(IGRT)系统等。仅作为示例，图像引导放射治疗(IGRT)系统可以包括：例如，CT引导放射治疗系统、MRI引导放射治疗系统等。在一些实施例中，所述系统可以是成像系统，包括计算机断层成像(CT)系统、发射型计算机断层成像(ECT)系统、X射线摄影系统、正电子发射断层成像(PET)系统等中的一种或几种的组合。为理解方便，本申请中均称为放射治疗的系统和方法。
图1是根据本说明书的一些实施例所示的限束装置的控制系统的应用场景示意图。
放疗系统100可以包括放疗设备110、网络120、处理设备140和存储设备150。在一些实施例中，所述放疗系统100还可以包括终端130。该放疗系统100中的各个组件之间可以通过网络120互相连接。例如，放疗设备110和终端130可以通过网络120连接或通信。
放疗设备110可以对至少一部分的对象进行放射治疗。在一些实施例中，放疗设备110可包括单模态装置，例如，X射线治疗装置、Co-60远程治疗装置、医用电子加速器等。在一些实施例中，放疗设备110可以是多模态(例如，双模态)装置，以获取与至少一部分的对象有关的医学图像，并对至少一部分的对象进行放射治疗。例如，放疗设备110可以包括图像引导放射治疗(IGRT)装置。例如，CT引导放射治疗装置、MRI引导放射治疗装置。对象可以是生物的或非生物的。例如，对象可以包括患者、人造物体等。又例如，对象可以包括患者的特定部分、器官和/或组织。例如，对象可以包括头部、颈部、胸部、心脏、胃、血管、软组织、肿瘤、结节等或其组合。在一些实施例中，对象可以包括感兴趣区域(region of interest,ROI)，例如肿瘤、节点等。
在一些实施例中，放疗设备110可以包括放疗组件，例如治疗头。治疗头与机架头相连。在一些实施例中，所述治疗头可以随机架的运动(例如，旋转)而运动。治疗头包括治疗射线源和限束装置。治疗射线源可以穿过所述限束装置向目标对象发射辐射束。在一些实施例中，限束装置可以是准直器，其可以包括多叶光栅(MLC)、钨门(Jaw)等，用于限制透过治疗射线光束的区域。其中，限束装置中可以透过射线光束的区域也叫辐射野。在一些实施例中，限束装置可以包括分布在同一端面上的一个或多个组件用于形成所述辐射野。例如，MLC和/或钨门可以包括多个叶片，所述多个叶片在对应端面上的不同位置可以形成对应区域形状的辐射野。在一些实施例中，限束装置(例如，MLC或钨门)可以在高度方向上运动，以调节其与目标对象之间的距离。在一些实施例中，限束装置可运动的高度方向可以称之为第一方向；限束装置的一个或多个组件分布的端面可以称之为第二平面。在一些实施例中，多个叶片可以被一个或多个驱动部件(例如，电机)沿第一方向以及在第二平面内的运动方式进行驱动，以使得所述叶片运动到特定位置进而改变辐射野的形状。
在一些实施例中，放疗设备110可以包括放疗辅助设备，例如，电子射野影像装置(EPID)。电子射野影像装置可以在分次治疗前、分次治疗期间和/或分次治疗后生成治疗对象的图像。电子射野影像装置包括探测器，用于检测从治疗射线源发出的放射辐射束(例如，X射线、γ射线)。在该实施例中，治疗射线源可以是成像辐射源。在一些实施例中，探测器可以包含一个或多个探测单元。所述探测单元可以包括闪烁探测器(例如，碘化铯探测器、氧硫化钆探测器)、气体探测器等。所述探测单元可以包括单排探测器或多排探测器。
在一些实施例中，放疗系统100可以包括成像设备。所述成像设备可以包括计算机断层扫描成像设备(CT)、超声成像组件、荧光透视成像组件、核磁共振成像(MRI)设备、单光子发射计算机体层显像(SPECT)设备、正电子发射断层显像(PET)设备等中的一种或几种的组合。在一些实施例中，成像设备可以是CBCT(Cone Beam Computed Tomography，锥形束CT)成像设备。CBCT成像设备可以通过向治疗对象发出锥形X射线来对治疗对象进行CBCT扫描。在一些实施例中，成像设备可以是多层螺旋CT(MSCT)成像设备。MSCT成像设备可以对治疗对象进行MSCT扫描。在一些实施例中，成像设备可以是综合CT成像设备，可以进行CBCT扫描和MSCT扫描。成像设备可以包括成像组件，例如，成像射线源和探测器。在一些实施例中，放疗设备110可以包含两个支架，分别放置成像组件和放疗组件。成像组件(例如，成像射线源和探测器)和其相应支架可以与放疗组件(例如，治疗射线源)和其相应支架相隔一定距离。在一些实施例中，成像组件的对应支架和放疗组件的对应支架可以有共线孔。例如，成像组件支架的孔和放疗组件支架的孔可以共用一个旋转轴。治疗对象可以安置在诊察台的不同位置上进行成像和放疗。在一些实施例中，成像射线源和治疗射线源可以集成为一个射线源SO，来对治疗对象成像和/或治疗。
网络120可以包括能够促进放疗系统100的信息和/或数据交换的任何合适的网络。在一些实施例中，放疗系统100的至少一个组件(例如，放疗设备110、处理设备140、存储设备150、终端130)可以通过网络120与放疗系统100中至少一个其他组件交换信息和/或数据。例如，处理设备140可以通过网络120从终端130获得用户(如，医生)指令或限束装置的第一位置。又例如，处理设备140也可以通过网络从终端130获取用于控制限束装置运动的控制指令。网络120可以或包括公共网络(例如，互联网)、专用网络(例如，局部区域网络(LAN))、有线网络、无线网络(例如，802.11网络、Wi-Fi网络)、帧中继网络、虚拟专用网络(VPN)、卫星网络、电话网络、路由器、集线器、交换机、服务器计算机和/或其任意组合。例如，网络120可以包括有线网络、有线网络、光纤网络、电信网络、内联网、无线局部区域网络(WLAN)、城域网(MAN)、公共电话交换网络(PSTN)、蓝牙TM网络、ZigBeeTM网络、近场通信(NFC)网络等或其任意组合。在一些实施例中，网络120可以包括至少一个网络接入点。例如，网络120可以包括有线和/或无线网络接入点，例如基站和/或互联网交换点，放疗系统100的至少一个组件可以通过接入点连接到网络120以交换数据和/或信息。
终端130可以与放疗设备110、处理设备140和/或存储设备150通信和/或连接。例如，终端130可以从处理设备140目标对象实际接收到的辐射剂量。通过放疗设备110获取与目标对象实际接收到的辐射剂量对应的EPID图像，并将EPID图像发送到处理设备140以进行处理，以确定目标对象实际接收到的辐射剂量。在一些实施例中，终端130可以包括移动设备131、平板计算机132、膝上型计算机133等或其任意组合。在一些实施例中，移动设备130-1可以包含智能家居设备、可穿戴设备、移动设备、虚拟现实设备、增强现实设备等中的一种或几种的组合。在一些实施例中，所述智能家居设备可以包括智能照明设备、智能电器设备的控制设备、智能监控设备、智能电视、智能摄像机、对讲机等中的一种或几种的组合。在一些实施例中，所述可穿戴设备可以包括手环、鞋类、眼镜、头盔、手表、衣服、背包、智能配件等中的一种或几种的组合。在一些实施例中，所述移动设备可以包括移动电话、个人数字助理(PDA)、游戏设备、导航设备、销售点(POS)设备、笔记本电脑、平板电脑、台式机等中的一种或几种的组合。在一些实施例中，所述虚拟现实设备和/或增强现实设备可以包括虚拟现实头盔、虚拟现实眼镜、虚拟现实补丁、增强现实头盔、增强现实眼镜、增强现实补丁等中的一种或几种的组合。例如，所述虚拟现实设备和/或增强现实设备可以包括谷歌眼镜(Google GlassTM)、VR眼镜TM(Oculus RiftTM)、MR头显(HololensTM)、VR头显(Gear VRTM)等。在一些实施例中，终端130可以是处理设备140的一部分。
处理设备140可以处理从放疗设备110、存储设备150、终端130或放疗系统100的其他组件获得的数据和/或信息。例如，处理设备140可以基于治疗计划信息来确定限束装置的一组或多组目标位置。在一些实施例中，处理设备140可以是单一服务器或服务器组。服务器组可以是集中式的或分布式的。在一些实施例中，处理设备140可以是本地或远程的。例如，处理设备140可以通过网络120从放疗设备110、存储设备150和/或终端130访问信息和/或数据。又例如，处理设备140可以直接连接到放疗设备110、终端130和/或存储设备150以访问信息和/或数据。例如，处理设备140可以通过网络从存储设备150中获取治疗计划信息或限束装置的一组或多组目标位置。在一些实施例中，处理设备140可以在云平台上实现。例如，云平台可以包括私有云、公共云、混合云、社区云、分布式云、云间云、多云等或其任意组合。在一些实施例中，处理设备140可以由计算设备200实现。
存储设备150可以存储数据、指令和/或任何其他信息。例如，存储设备150可以用于存储治疗计划信息。在一些实施例中，存储设备150可以存储从放疗设备110、终端130和/或处理设备140获得的数据。例如，存储设备150可以用于存储限束装置的一组或多组目标位置。在一些实施例中，存储设备150可以存储处理设备140用来执行或使用来完成本申请中描述的示例性方法的数据和/或指令。在一些实施例中，存储设备150可以包括大容量存储器、可移动存储器、易失性读写存储器、只读存储器(ROM)等或其任意组合。示例性的大容量存储器可以包括磁盘、光盘、固态磁盘等。示例性可移动存储器可以包括闪存驱动器、软盘、光盘、存储卡、压缩盘、磁带等。示例性易失性读写存储器可以包括随机存取存储器(RAM)。示例性RAM可以包括动态随机存取存储器(DRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(DDRSDRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、晶闸管随机存取存储器(T-RAM)和零电容随机存取存储器(Z-RAM)等。示例性只读存储器可以包括掩模型只读存储器(MROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、光盘只读存储器(CD-ROM)和数字多功能磁盘只读存储器等。在一些实施例中，存储设备150可以在云平台上实现。
在一些实施例中，存储设备150可以连接到网络120以与放疗系统100中的至少一个其他组件(例如，处理设备140、终端130)通信。放疗系统100中的至少一个组件可以通过网络120访问存储设备150中存储的数据或指令。在一些实施例中，存储设备150可以是处理设备140的一部分。
应该注意的是，上述描述仅出于说明性目的而提供，并不旨在限制本申请的范围。对于本领域普通技术人员而言，在本申请内容的指导下，可做出多种变化和修改。可以以各种方式组合本申请描述的示例性实施例的特征、结构、方法和其他特征，以获得另外的和/或替代的示例性实施例。例如，存储设备150可以是包括云计算平台的数据存储设备，例如公共云、私有云、社区和混合云等。然而，这些变化与修改不会背离本申请的范围。
在一些实施例中，限束装置300可以沿第一方向和/或在第二平面内进行运动，以提高分辨率和适形度，例如，限束装置300可以沿第一方向运动，即靠近目标对象400或者远离目标对象400，更靠近目标对象400时，限束装置300的分辨率会更高；限束装置300还可以在第二平面内运动，即叶片310在第二平面内运动，使得辐射野的形状与待照射区域对应，提高适形度。其中，第一方向可以理解为与射线源SO的主光轴OA平行的方向，第二平面可以理解为与主光轴OA垂直的正交平面。在一些实施例中，适形度是指射束穿过限束装置300的辐射野投影到目标对象400上的区域与待照射区域的适形程度，分辨率是指射束穿过限束装置300的辐射野投影到目标对象400上的区域形成的照射区域的边界精度。在辐射野大小一定的情况下，限束装置的叶片个数越多，形成的照射区域的边界精度越高，即分辨率越高；另外，在所述叶片个数一定的情况下，限束装置300越靠近目标对象400，分辨率越高，反之，分辨率越低。在一些实施例中，限束装置300可以先沿第一方向运动，再在第二平面内运动，反之亦然。具体的，由于射线源SO的射线呈放射状(或称锥形，如图3所示)，限束装置300在同一时间只沿单一方向的运动(例如，沿第一方向或在第二平面内的其中一个运动)使得射线源SO穿过限束装置300的辐射野投影在目标对象400上的区域与待照射区域形状不同，例如，当限束装置仅沿第一方向运动，而在第二平面内保持不动时，射线源SO穿过限束装置300的辐射野投影在目标对象400上的区域与待照射区域形状不同，进而照射剂量发生变化，需要调整治疗计划，反之，当限束装置仅在第二平面运动，而在第一方向保持不动时，射线源SO穿过限束装置300的辐射野投影在目标对象400上的区域与待照射区域形状也不同，照射剂量同样发生变化，进而调整治疗计划，每次调整治疗计划后，需要空跑放疗设备110，以进行质量控制(简称QA)，严重影响了治疗计划的效率。
在一些实施例中，限束装置300可以同时沿第一方向和在第二平面运动，使得限束装置300即便在运动时，射线源SO穿过限束装置300的辐射野投影在目标对象400上的区域也与待照射区域形状相同，照射剂量与运动前保持一致，无需调整治疗计划。
本说明书一个或多个实施例提供一种限束装置的控制方法和系统。图2是根据本说明书的一些实施例所示的限束装置控制系统的示例性流程图。在一些实施例中，该控制系统可以包括目标位置获取模块和运动控制模块。
其中，目标位置获取模块，用于获取限束装置300沿射束主光轴OA的第一目标位置以及限束装置300的一个或多个组件在与射束主光轴OA垂直的正交平面内的一个或多个第二目标位置。
运动控制模块，用于控制所述一个或多个组件以沿射束主光轴OA运动的同时在所述正交平面内运动的方式，到达所述第一目标位置以及所述第二目标位置。
在一些实施例中，流程200可以由限束装置300的控制系统执行，流程200其包括：
步骤210，获取限束装置沿射束主光轴的第一目标位置以及限束装置的一个或多个组件在与射束主光轴垂直的正交平面内的一个或多个第二目标位置。在一些实施例中，该步骤可以由目标位置获取模块执行。
在一些实施例中，对目标对象400进行放射治疗之前，需要调整限束装置的位置，即需要获取限束装置300的目标位置。其中，限束装置300的目标位置可以通过治疗计划获取，也可以不通过治疗计划获取。
在一些实施例中，限束装置300的目标位置可以包括第一目标位置和第二目标位置，其中，第一目标位置可以理解为限束装置300的整体沿射束的主光轴OA方向的高度，高度可以指限束装置300的靠近目标对象400的端面与目标对象400之间的距离。第二目标位置可以理解为叶片310在与射束主光轴OA垂直的正交平面内的位置，例如，各叶片上某一点在该平面内的坐标。在一些实施例中，叶片310在正交平面内可以沿一个方向运动，也可以沿多个方向进行运动。限束装置300的第一目标位置和第二目标位置对应限束装置300的一组目标位置，可确定射线源SO穿过限束装置300的辐射野投影在目标对象400上的区域形状。参见图3所示，主光轴OA可以指锥形射线源SO的最中心的射束所在的方向。在一些实施例中，与射束主光轴OA垂直的正交平面也可以理解为限束装置的端面，限束装置的多个叶片在所述端面内的开合运动，以形成不同形状的辐射野。
在一些实施例中，目标位置获取模块可以基于目标对象的待照射区域来确定第一目标位置和第二目标位置，详细描述可参见下文步骤211a和步骤212a。在另一些实施例中，目标位置获取模块还可以基于治疗计划信息来确定第一目标位置和第二目标位置，详细描述可参见下文步骤211b和步骤212b。
在一些实施例中，所述射束包括放射性射线束、光子射束、电子射束中的至少一种，具体采用的射束类型根据实际情况选择。
步骤230，控制一个或多个组件以沿射束主光轴方向运动的同时在正交平面内运动的方式，到达目标位置。在一些实施例中，该步骤可以由运动控制模块执行。
具体的，控制一个或多个组件以沿射束主光轴OA方向运动的同时在正交平面内运动的方式是指：控制限束装置的一个或多个叶片310在沿第一方向(即沿射束主光轴OA方向)运动的同时，也在第二平面(即在正交平面内运动)运动。因此，一个或多个叶片310的实际运动为沿第一方向运动和在第二平面内运动的合运动。控制限束装置以所述合运动的方式进行运动，可以提高运动效率。
在一些实施例中，控制一个或多个叶片310在第一方向和第二平面内的同时运动可以使得限束装置的一个或多个叶片310沿射线束的束流方向运动。例如，参照图3所示，图3是根据本说明书的一些实施例所示的限束装置处于第一状态和第二状态的示意图。其中，位于图3中上方的一个或多个叶片310表示处于第一状态(运动前)的限束装置300，位于图3中下方的一个或多个叶片310表示处于第二状态(运动后)的限束装置300。在一些实施例中，射线束的束流方向可以理解为射线源SO散发出来的圆锥形光束的圆锥母线所在的方向，例如图3中的OC方向和OD方向。参照图3所示，两个叶片310分别沿射线束的数量方向OC、OD向下运动，使得限束装置300沿束流方向从第一状态运动至第二状态。
在一些实施例中，控制能够进行上述合运动的限束装置沿射线束的束流方向运动，一方面可以提高限束装置300的运动效率，无需在每个方向上单独调整限束装置300，另一方面，沿束流方向运动的多个叶片310形成的辐射野尺寸与待照射区域尺寸成比例关系，可以使得射束穿过辐射野照射在目标对象400的区域与待照射区域匹配，可以控制一个或多个叶片310运动前后(即限束装置从第一状态运动至第二状态)的照射剂量与治疗计划保持一致(例如，照射到目标对象上的投影区域保持不变)，进而无需改变治疗计划，提高了放射治疗的效率。
在一些实施例中，可以通过一些部件(例如第一驱动部)驱动限束装置300沿第一方向运动，通过另一些部件(例如第二驱动部)驱动一个或多个叶片310沿第二方向运动。在一些实施例中，一个或多个叶片310沿第一方向和在第二平面内的运动可以是匀速运动，以确保一个或多个叶片310的合运动持续沿束流方向运动，并且在束流方向上的任意高度上，辐射野与待照射区域尺寸都成比例关系。在一些实施例中，一个或多个叶片沿第一方向和在第二平面内的运动也可以是非匀速运动，只要保证一个或多个叶片从第一状态的第一位置运动至第二状态的第一位置时，叶片刚好从第一状态的第二位置运动至第二状态的第二位置，其中两个状态中限束装置的第一位置和第二位置使光束照射到目标对象上的区域相匹配，例如，当所述两个状态都在同一机架角时，这两个状态中限束装置的第一位置和第二位置使光束照射到目标对象上的区域保持不变。
在一些实施例中，当限束装置的一个或多个叶片在第一方向和第二平面内的运动都为匀速运动或加速运动时，其在第一方向和第二平面内的运动速度或加速度的比值与其在第一方向和第二平面内的运动行程的比值相对应。例如，参照图3所示当限束装置从第一状态运动至第二状态，沿第一方向的运动行程为(LM2-LM1)，其中两个叶片310在第二平面内的运动行程均为
Figure BDA0002422320830000101
(DM2-DM1)，则所述两个叶片从第一状态运动至第二状态的过程中，其沿第一方向和在第二平面内的匀速运动速度的比值为
Figure BDA0002422320830000102
对应地，如果限束装置的一个或多个叶片为加速运动时，上述两个叶片沿第一方向和在第二平面内的加速度的比值为
Figure BDA0002422320830000103
下面来详细介绍如何基于目标对象的待照射区域来确定第一目标位置和第二目标位置，包括步骤211a和步骤212a。
步骤211a，确定目标对象的待照射区域。在一些实施例中，该步骤可以由目标位置获取模块执行。
在一些实施例中，目标对象的待照射区域可以理解为目标对象400的需要进行射束照射的区域。在一些实施例中，待照射区域可以从治疗计划信息中获取，也可以由目标位置获取模块直接接收待照射区域的信息，或者由工作人员手动输入待照射区域的信息。
步骤212a，基于所述待照射区域确定多组目标位置。
具体的，射束穿过限束装置300的辐射野照射到目标对象上的待照射区域，因此可以基于待照射区域的形状确定辐射野的形状。其中，所述限束装置的目标位置可以理解为能够与所述待照射区域相匹配的位置。在一些实施例中，限束装置300可以有多组目标位置与待照射区域的形状相匹配，例如，图3中处于第一状态和第二状态的限束装置300。其中，所述限束装置300的叶片310在第一状态和第二状态位于所述束流方向上，射线源SO穿过第一状态和第二状态对应的辐射野后达到目标对象上的投影区域相同，即与所述待照射区域相匹配。
在一些实施例中，在上述多组与待照射区域相匹配的目标位置中，还可以根据照射到目标对象上的投影区域的分辨率来进一步确定限束装置的目标位置。限束装置距离目标对象的距离越近，所述投影区域的分辨率越高，对应的投影区域的半影效果越好。在一些实施例中，可以根据目标对象与限束装置之间的空间大小，确定限束装置与目标对象的最小距离，并基于这个距离确定限束装置的第一目标位置，基于待照射区域，限束装置的第一目标位置确定限束装置的一个或多个叶片的第二目标位置。该实施例中获取的限束装置的一组目标位置可以提高分辨率以及半影效果。
在一些实施例中，所述一组或多组目标位置通过相似三角形原理确定，由于限束装置300可以在主光轴OA上运动，射线源SO、限束装置300和目标对象400均位于主光轴OA上，因此符合相似三角形原理。
参照图3所示，在一些实施例中，射线源SO的射束穿过处于第一状态的限束装置300的辐射野投影到目标对象400上，当投影与待照射区域相同时，射线源SO到目标对象400的待照射区域的距离为LC，射线源SO到处于第一状态的限束装置300的辐射野中心(即叶片310的靠近目标对象400的一端)的距离为LM1，目标对象400的待照射区域在正交平面上的长度为DC，则处于第一状态的限束装置300的一组或多组叶片310所形成的辐射野在正交平面上的长度：
Figure BDA0002422320830000111
其中，长度DM1是指在第一状态时，在限束装置端面上叶片310的开口距离。
在一些实施例中，图3中第一状态或第二状态下限束装置的在主光轴方向上以及在正交平面内的位置可以理解为限束装置的其中一组目标位置，也可以理解为限束装置的初始位置。当目标位置获取模块获取到一组或多组第一目标位置和第二目标位置后，运动控制模块分别驱动限束装置300和限束装置300的一组或多组叶片310运动至目标位置，使得射束透过限束装置300的辐射野照射到目标对象400上的区域与所述待照射区域匹配。在一些实施例中，射束透过限束装置300的辐射野照射到目标对象400上的区域与所述待照射区域匹配可以理解为投影到目标对象400上的区域(或投影区域)与待照射区域适形度达到阈值。例如，当所述投影区域与所述待照射区域的适形度阈值为100％时，则所述投影区域与待照射区域相同；再例如，当所述投影区域与所述待照射区域的适形度阈值为80％时，则所述投影区域与所述待照射区域的面积比值为80％。
下面来详细介绍如何基于治疗计划信息来确定第一目标位置和第二目标位置，包括步骤211b和步骤212b。
步骤211b，获取治疗计划信息。
在一些实施例中，治疗计划信息是指关于放射治疗计划的信息，可以包括照射剂量信息、待照射区域信息、限束装置300的位置信息等。
在一些实施例中，照射剂量信息可以包括射线源SO照射强度、照射时间、射束种类等。在一些实施例中，待照射区域信息可以包括待照射区域尺寸、形状等。在一些实施例中，所述限束装置的位置信息可以包括限束装置的当前位置，即放疗开始之前的位置，例如，限束装置的高度，以及限束装置一个或多个叶片的位置。在一些实施例中，所述限束装置的位置信息还可以包括目标位置，即在放疗的过程中，限束装置运动的下一个位置。例如，限束装置的高度，以及限束装置叶片在对应限束装置端面上的开合位置。在一些实施例中，制定治疗计划的目的是保证待照射区域接收到目标照射剂量以便进行治疗。
步骤212b，至少基于治疗计划信息确定多组目标位置。
在一些实施例中，当治疗计划信息中的限束装置的位置包括限束装置的目标位置时，可以从治疗计划信息中获取限束装置的多组目标位置。例如，可以预先基于步骤211a及步骤211b介绍的方法获取多组目标位置，并存储在治疗计划信息中。
在一些实施例中，当治疗计划信息中的限束装置的位置仅包括限束装置的一组目标位置，则可以基于治疗计划信息中限束装置的目标位置计算得到限束装置的多组目标位置。可以理解，限束装置在这些目标位置时，射束透过所述限束装置照射到目标对象上的区域面积是相匹配的。在一些实施例中，相匹配可以是面积相同或者面积之间的差异不超过设定阈值。基于治疗计划信息中已有的目标位置确定多组其他目标位置，可以在保证治疗对象接收到的辐射剂量不变的情况下，获得待照射区域可以具有相较于限束装置在治疗计划信息中的目标位置处更好的适形度或分辨率。在一些实施例中，可以通过前文所述的相似三角形原理来基于限束装置的当前位置来计算限束装置的多组目标位置。
在一些实施例中，放射治疗过程中，需要从不同角度照射目标对象。如图4所示，射线源SO会在不同的机架角下对目标对象进行辐射。其中，机架角可以是指放疗设备110的机架角度，机架角度不同，对目标对象进行放疗的照射角度也不同。治疗计划信息中会记载限束装置在不同机架角下的第一位置，即限束装置300的初始高度或限束装置300在运动开始之前的当前高度，以及对应于每个机架角下限束装置中一个或多个组件的第二位置，即叶片在所述正交平面或限束装置端面中的坐标位置。治疗时，射线源SO旋转时，限束装置也会跟随射线源SO转动，同时限束装置的一个或多个还会运动到相应机架角下的第一位置与第二位置。其中，限束装置的第一位置和第二位置可以理解为运动开始之前的位置。
在一些实施例中，限束装置在不同机架角下的第一位置是缺省或默认的恒定值，此时，治疗计划信息中也可以只包括限束装置叶片的第二位置。当所述治疗计划信息中只包括限束装置叶片的第二位置时，目标位置获取模块可以从治疗计划信息处获取一个或多个机架角下限束装置叶片的第二位置，在所述机架角下对应的限束装置的第一位置，也就是限束装置的高度可以从限束装置处获取，也可以从存储设备中获取提前存储好的限束装置的高度信息(如设备的出厂配置信息)，还可以通过用户从终端设备的输入信息来获取限束装置的高度信息。
当所述治疗计划信息包括限束装置的第一位置和第二位置时，目标位置获取模块可以直接从治疗计划信息中获取一个或多个机架角下的限束装置的第一位置和第二位置。
在一些实施例中，当一个或多个机架角下限束装置的第一位置和第二位置确定后，处理设备可以基于每个机架角下的第一位置和第二位置按照前述相似三角形原理确定对应的一组或多组目标位置。其中，当限束装置的一个或多个叶片通过前文所述的合运动的方式从第一位置运动至相同机架角下的各组目标位置时，能够使得射束透过限束装置的辐射野照射到目标对象上的区域与治疗计划信息中的待照射区域相匹配。
在一些实施例中，所述治疗计划信息中限束装置的第一位置以及限束装置一个或多个组件的第二位置对应于目标对象的待照射区域，因此，控制所述限束装置以所述合运动的方式到达各目标位置时，所述射束透过限束装置照射到目标对象的区域与限束装置在第一位置和第二位置处形成的照射区域相匹配。
在一些实施例中，所述合运动的方式具体体现为沿射束方向运动，其中，由于一个或多个叶片310沿射束方向运动，根据相似三角形原理，参照公式(1)得知限束装置300的一个或多个叶片310形成的辐射野尺寸与待照射区域尺寸成比例关系，通过调整限束装置300在射束方向上的高度就能够使得射束透过所述限束装置300照射到目标对象400上的区域与所述待照射区域匹配，从而实现射束投影在目标对象400上的区域不变，因此，不需要对原治疗计划进行改变(例如，照射强度、照射时间等)，治疗计划在限束装置300运动前后没有进行修改，节省QA的时间，提高照射治疗的效率。
在一些实施例中，QA可以理解为放疗设备110在照射治疗前的空跑流程，空跑流程可以检查、确定放疗设备110的运行情况，也可以确定限束装置300在不同时刻的第一位置和第二位置，进而可以在计划信息中确定限束装置300的一组或多组目标位置。
在一些实施例中，放射治疗为静态治疗，射线源SO以及限束装置运动到计划位置前，射线源SO不会放线。这可以大大降低限束装置的运动控制复杂度。只要确保限束装置达到治疗计划信息中的某机架角下的第一位置和第二位置，或者到达该机架角下任一目标位置后进行放线，就能确保整个治疗过程中目标对象接收的辐射剂量与计划相同。
在一些实施例中，放射治疗计划还可以包括动态治疗计划，动态治疗计划可以理解为在执行照射治疗时，射线源SO会一直放线，此时制定计划时，至少需要将射线源SO以及限束装置运动过程中(如从一个机架角的第一位置和第二位置旋转到另一个机架角第一位置和第二位置的过程中)照射到目标对象的辐射剂量也需要考虑到计划之中，从而合理分配射线源SO以及限束装置在不同机架角停留的时间，以确保目标治疗对象接收到的辐射剂量满足要求(不会超剂量也不会辐射不足)。在执行动态治疗计划时，当限束装置300需要跟随射线源SO从某一机架角转动到另一机架角时，可以控制限束装置300从某一机架角的第一位置和第二位置运动到另一机架角的第一位置和第二位置。当限束装置到达另一机架角的第一位置和第二位置后，可以继续控制限束装置以合运动的方式从第一位置和第二位置运动到该机架角下的目标位置。这样处理，可以确保执行动态计划时，不会改变目标对象接收到的辐射剂量且还能在不同机架角下调节限束装置的位置以优化分辨率和/或适形度。不难理解，当射线源SO与限束装置需要再次转到又一机架角位置时，可以先控制限束装置回到当前机架角的第一位置和第二位置处，再进行运动，已到达所述又一机架角下的第一位置和第二位置。
需要注意的是，以上对于流程图的描述，仅为描述方便，并不能把本申请限制在所举实施例范围之内。可以理解，对于本领域的技术人员来说，在了解本申请后，可能在不背离这一原理的情况下，对实施上述方法和系统的应用领域形式和细节上进行各种修正和改变。然而，这些修正和改变仍在以上描述的范围内。例如，步骤211a后可以直接执行步骤230。
在一些实施例中，控制限束装置进行运动的控制装置包括驱动部，以及控制部。其中，所述驱动部用于驱动所述限束装置沿指定方向进行所述合运动，所述控制部用于指示所述驱动部如何对所述限束装置进行驱动。
在一些实施例中，驱动部可以包括用于驱动限束装置300沿第一方向运动的第一驱动部、用于驱动叶片310在第二平面内运动的第二驱动部。具体的，第一驱动部包括电机和第一传动部，第二驱动部包括多个电机和多个与电机对应的第二传动部，每个电机和传动部分别驱动一个叶片310。
在一些实施例中，电机可以是直线电机或者是旋转电机，其中，当电机是直线电机时，第一传动部和第二传动部可以包括但不限于齿轮组件、连杆组件等。当电机是旋转电机时，第一传动部和第二传动部可以包括但不限于蜗轮蜗杆传动组件、滚珠丝杠传动组件、齿轮齿条传动组件等。
在一些实施例中，控制部可以包括处理器，处理器可以用于制定治疗计划，并且基于治疗计划信息获取多组目标位置，再基于获取的多组目标位置指示驱动部驱动限束装置300及其多个叶片310。
具体的，当处理器获取多组第一目标位置和第二目标位置后，处理器可以向第一电动机发送指令，驱动限束装置300沿第一方向运动至第一目标位置，同时，处理器可以向一个或多个第二电机发送指令，驱动一个或多个叶片310沿第二方向运动至第二目标位置，一个或多个叶片310不仅跟随限束装置300在第一方向上运动，同时也跟随限束装置300在第二方向上运动，叶片310的运动为上述两种运动的合成，具体体现为沿射束的束流方向运动。
在一些实施例中，一个或多个第二电机可以与一个或多个叶片310一一对应，即一个第二电机控制一个叶片310在第二方向上进行运动。
本说明书实施例可能带来的有益效果包括但不限于：(1)限束装置采用合成运动的方式，在沿高度方向运动的同时，也可以在垂直于主光轴的平面内运动，可以提高运动效率；(2)控制限束装置沿着光束的束流方向运动，使得限束装置在运动的过程中，投影到目标对象的区域保持不变或者与治疗计划中的待照射区域相匹配；(3)执行治疗计划时，不需要改变计划的内容，例如照射时间、照射强度等，提高治疗效率的同时优化照射区域的适形度和/或分辨率。需要说明的是，不同实施例可能产生的有益效果不同，在不同的实施例里，可能产生的有益效果可以是以上任意一种或几种的组合，也可以是其他任何可能获得的有益效果。
上文已对基本概念做了描述，显然，对于本领域技术人员来说，上述详细披露仅仅作为示例，而并不构成对本申请的限定。虽然此处并没有明确说明，本领域技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。
同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特点。因此，应强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或多次提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一个替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或多个实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。
此外，本领域技术人员可以理解，本申请的各方面可以通过若干具有可专利性的种类或情况进行说明和描述，包括任何新的和有用的工序、机器、产品或物质的组合，或对他们的任何新的和有用的改进。相应地，本申请的各个方面可以完全由硬件执行、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微码等)执行、也可以由硬件和软件组合执行。以上硬件或软件均可被称为“数据块”、“模块”、“引擎”、“单元”、“组件”或“系统”。此外，本申请的各方面可能表现为位于一个或多个计算机可读介质中的计算机产品，该产品包括计算机可读程序编码。
计算机存储介质可能包含一个内含有计算机程序编码的传播数据信号，例如在基带上或作为载波的一部分。该传播信号可能有多种表现形式，包括电磁形式、光形式等，或合适的组合形式。计算机存储介质可以是除计算机可读存储介质之外的任何计算机可读介质，该介质可以通过连接至一个指令执行系统、装置或设备以实现通讯、传播或传输供使用的程序。位于计算机存储介质上的程序编码可以通过任何合适的介质进行传播，包括无线电、电缆、光纤电缆、RF、或类似介质，或任何上述介质的组合。
本申请各部分操作所需的计算机程序编码可以用任意一种或多种程序语言编写，包括面向对象编程语言如Java、Scala、Smalltalk、Eiffel、JADE、Emerald、C++、C#、VB.NET、Python等，常规程序化编程语言如C语言、Visual Basic、Fortran 2003、Perl、COBOL 2002、PHP、ABAP，动态编程语言如Python、Ruby和Groovy，或其他编程语言等。该程序编码可以完全在用户计算机上运行、或作为独立的软件包在用户计算机上运行、或部分在用户计算机上运行部分在远程计算机运行、或完全在远程计算机或服务器上运行。在后种情况下，远程计算机可以通过任何网络形式与用户计算机连接，比如局域网(LAN)或广域网(WAN)、或连接至外部计算机(例如通过因特网)、或在云计算环境中、或作为服务使用如软件即服务(SaaS)。
此外，除非权利要求中明确说明，本申请所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本申请流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本申请实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，虽然以上所描述的系统组件可以通过硬件设备实现，但是也可以只通过软件的解决方案得以实现，如在现有的服务器或移动设备上安装所描述的系统。
同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或多个发明实施例的理解，前文对本申请实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。但是，这种披露方法并不意味着本申请对象所需要的特征比权利要求中提及的特征多。实际上，实施例的特征要少于上述披露的单个实施例的全部特征。
一些实施例中使用了描述成分、属性数量的数字，应当理解的是，此类用于实施例描述的数字，在一些示例中使用了修饰词“大约”、“近似”或“大体上”来修饰。除非另外说明，“大约”、“近似”或“大体上”表明所述数字允许有±20％的变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。
针对本申请引用的每个专利、专利申请、专利申请公开物和其他材料，如文章、书籍、说明书、出版物、文档等，特此将其全部内容并入本申请作为参考。与本申请内容不一致或产生冲突的申请历史文件除外，对本申请权利要求最广范围有限制的文件(当前或之后附加于本申请中的)也除外。需要说明的是，如果本申请附属材料中的描述、定义、和/或术语的使用与本申请所述内容有不一致或冲突的地方，以本申请的描述、定义和/或术语的使用为准。
最后，应当理解的是，本申请中所述实施例仅用以说明本申请实施例的原则。其他的变形也可能属于本申请的范围。因此，作为示例而非限制，本申请实施例的替代配置可视为与本申请的教导一致。相应地，本申请的实施例不仅限于本申请明确介绍和描述的实施例。

Claims (11)

1.一种限束装置的控制方法，所述限束装置包括多个可独立运动的组件，其特征在于，包括：
获取限束装置沿射束主光轴方向的第一目标位置以及限束装置的一个或多个组件在与射束主光轴垂直的正交平面内的一个或多个第二目标位置；所述一个或多个第二目标位置与所述一个或多个组件一一对应；
控制所述一个或多个组件以沿射束主光轴方向运动的同时在所述正交平面内运动的方式，到达所述第一目标位置以及所述第二目标位置。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一目标位置以及所述第二目标位置通过以下方式获得：
确定目标对象的待照射区域；
基于所述待照射区域确定一组或多组目标位置，当限束装置的一个或多个组件以沿射束主光轴方向运动的同时在所述正交平面内运动的方式，到达各组目标位置时，能够使得所述射束透过所述限束装置照射到目标对象上的区域与所述待照射区域匹配；
其中，每组目标位置包括第一目标位置及其对应的一个或多个第二目标位置。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一目标位置以及所述第二目标位置通过以下方式获得：
至少基于治疗计划信息获取所述第一目标位置以及所述第二目标位置。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述至少基于治疗计划信息获取所述第一目标位置以及所述第二目标位置，包括：
获取限束装置在不同机架角下的第一位置以及来自治疗计划信息中的一个或多个机架角以及各机架角下的限束装置各组件的第二位置；
对于每个机架角：
基于该机架角下的第一位置以及第二位置，确定一组或多组目标位置，当限束装置的一个或多个组件以沿射束主光轴方向运动的同时在所述正交平面内运动的方式，到达各组目标位置时，能够使得所述射束透过所述限束装置照射到目标对象上的区域与限束装置的一个或多个组件在第一位置以及第二位置处形成的照射区域匹配；
其中，每组目标位置包括第一目标位置及其对应的一个或多个第二目标位置。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，还包括控制所述限束装置各组件在某机架角下的第一位置与第二位置处，从该机架角跟随射束源旋转，到达下一机架角的第一位置与第二位置处；
所述控制所述一个或多个组件以沿射束主光轴方向运动的同时在所述正交平面内运动的方式，到达所述第一目标位置以及所述第二目标位置，包括，在每一个机架角下：
控制所述限束装置的一个或多个组件以沿射束主光轴方向运动的同时在所述正交平面内运动的方式，从该机架角下的第一位置以及第二位置到达该机架角下的一组或多组目标位置。
6.根据权利要求2或4所述的方法，其特征在于，所述一组或多组目标位置通过相似三角形原理确定。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述射束包括放射性射线束、光子射束、电子射束中的至少一个。
8.一种限束装置的控制系统，其特征在于，包括：
目标位置获取模块，用于获取限束装置沿射束主光轴方向的第一目标位置以及限束装置的一个或多个组件在与射束主光轴垂直的正交平面内的一个或多个第二目标位置；所述一个或多个第二目标位置与所述一个或多个组件一一对应；
运动控制模块，用于控制所述一个或多个组件以沿射束主光轴方向运动的同时在所述正交平面内运动的方式，到达所述第一目标位置以及所述第二目标位置。
9.一种限束装置的控制装置，包括处理器，其特征在于，所述处理器用于执行计算机指令，以实现权利要求1～7中任一项所述的方法。
10.一种计算机可存储介质，其特征在于，所述存储介质存储有计算机指令，当所述计算机指令中的至少部分指令被处理器执行时，实现权利要求1～7中任意一项所述的操作。
11.一种限束装置的控制装置，所述限束装置具有多个可独立运动的组件，所述控制装置包括：
驱动部，用于驱动限束装置的各组件沿第一方向和/或第二方向运动；其中第一方向与射束主光轴平行，第二方向位于与射束主光轴垂直的正交平面内；以及，
控制部，用于指示所述驱动部驱动限束装置的一个或多个组件以沿射束主光轴方向运动的同时在所述正交平面内运动的方式运动。
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