CN112043974A - 一种基于正交双层光栅旋转扫掠的动态调强方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于正交双层光栅旋转扫掠的动态调强方法及装置，该方法具体包括：1)通过TPS得到每个射野下的射线通量强度分布；2)将上下左右四组叶片围成的射野区域初步划分成四个象限，每个象限对应射野范围内一个区域的射线强度分布对应一对相互正交的叶片；3)对于任一象限的射线强度分布，均采用两组互相正交的叶片进行分割；4)同步每个象限的机器跳数MU；5)通过计算得到每个象限主动叶片和从动叶片的运动轨迹以及整体机器跳数。本发明避免成对闭合叶片间的端面透视问题，减少非靶区位置的透漏射；较大幅度的提高分割效率，减少计划所需要的机器跳数MU；能够支持运动靶区的二维动态跟踪，为后续动态靶区的治疗打下基础。
Description
技术领域
本发明属于加速器放射治疗床的医疗设备领域，具体涉及一种基于正交双层光栅旋转扫掠的动态调强方法及装置。
背景技术
对肿瘤靶区进行放射治疗时，为保护健康组织免受损害，一般使用多叶准直器(multi-leaf collimator，MLC)来调整射束照射范围和强度的大小，实现射野束流强度可调的放射治疗，即调强放射治疗(intensity modulated radiotherapy，IMRT)。
MLC最初应用于经典适形放射治疗，替代常规放射治疗中的挡块，形成期望的照射野形状。MLC由两组紧密排列的叶片组成。每个叶片都由钨合金制成，呈长条状，由一个小型电机驱动。与射野挡块相比，MLC适形具有显著优势：缩短了治疗时间，也缩短了模拟定位和治疗之间的时间间隔，大幅提高了放射治疗的效率；对放射线的衰减能力比挡块强；操作简便安全，不用搬动笨重的挡块；可重复使用；不会产生有害气体或粉尘；能灵活应对靶区的变化和纠正错误。
正交双层光栅包含两层互相垂直的MLC，可以在靶区边缘位置由上下两层对应的叶片互相配合来实现MLC形状与靶区边界的一致性，提高射野与靶区的适形性；由于至少有两层叶片准直装置的叶片相互垂直，都可按照要求调整出一样形状的窗口，彼此遮挡叶片间的漏射射线，射线的透漏射大大减少，也有效的减小了半影区，从而可以准确定位治疗，为少分次、大剂量治疗提供了条件，并且叠加的叶片，使得穿透叶片准直器射线衰减到安全的范围，提高了设备的使用效率，降低了医疗成本和患者的负担；同时，由于上下两层叶片相互垂直，可在互相垂直的两个方向运动。
目前关于MLC动态分割的算法主要是Sliding window的动态滑窗扫描分割技术，针对上下两层或多层相互交叉的光栅组合，Sliding window动态滑窗扫描分割技术无法兼顾两层或多层光栅叶片的运动。
现有技术缺点如下所述：
第一，动态滑窗扫描分割技术使光栅沿一个方向运动，单由于成对闭合叶片间始终留有间隙，存在大约20％-30％的叶片端面透射，无法针对内凹型和环形等复杂靶区进行精准地分割，造成靶区外剂量整体偏高，危及器官的高剂量以及计划靶区的适形度偏低，计划效果达不到要求；
第二，动态滑窗扫描分割技术的效率有时候会受靶区形状的影响，需要增加额外的机头转动，对机床设计有一定的要求；
第三，不支持运动靶区的二维运动跟踪。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提出了一种基于正交双层光栅旋转扫掠的动态调强方法及装置。
为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：
一方面，本发明公开一种基于正交双层光栅旋转扫掠的动态调强方法，具体包括：
1)通过放疗计划系统TPS得到每个射野下的射线通量强度分布；
2)将上下左右四组叶片围成的射野区域初步划分成四个象限，每个象限对应射野范围内一个区域的射线强度分布对应一对相互正交的叶片；
3)对于任一象限的射线强度分布，均采用两组互相正交的叶片进行分割，其中一组叶片为主动叶片，另一组叶片为从动叶片，主动叶片沿叶片运动方向往射野中心运动，从动叶片沿叶片运动方向往射野外运动；
4)同步每个象限的机器跳数MU；
5)通过计算得到每个象限主动叶片和从动叶片的运动轨迹以及整体机器跳数。
在上述技术方案的基础上，还可做如下改进：
作为优选的方案，在步骤2之前还包括以下内容：
在等中心平面，将放疗计划系统TPS得到的强度图网格和叶片宽度对齐。
作为优选的方案，在步骤2之前还包括以下内容：
在等中心平面，采用插值方法将放疗计划系统TPS得到的强度图网格和叶片宽度对齐。
作为优选的方案，步骤2中，象限的初步划分根据射野内叶片的数量进行等分或根据射野强度图的复杂度来进行划分；
射野强度图的复杂度为等中心平面上的强度变化情况，或量化为强度值沿X轴向或Y轴向的增长累积。
作为优选的方案，步骤3中，相邻象限的主动叶片或从动叶片互不相邻。
作为优选的方案，步骤3具体步骤如下：
A1)确定叶片初始位置，主动叶片在射野边缘，从动叶片位于象限交界位置；
A2)求解叶片运动轨迹，以放疗计划系统TPS优化后的射野强度图为优化目标，采用多段分线性的函数进行局部曲面拟合，进行优化求解，使得正交叶片运动轨迹行程的强度图满足要求，得到每个象限主动叶片的射线通量函数f1(x，y)、从动叶片的射线遮挡函数g2(x，y)以及机器跳数MUQuad。
作为优选的方案，步骤4具体步骤如下：
B1)初始象限分界对应的叶片序号为Qx10、Qx20、Qy0，对每个象限的机器跳数进行排序，从大到小排序为MUmax＞MUsd＞MUth＞MUmin，若MUmax-MUmin＜ΔMU，则跳出后续步骤，其中ΔMU为允许的象限最大机器跳数差值；
B2)找到MUmin和MUmax所在的象限；
若MUmax和MUmin分别在第一象限和第二象限，则调整序号为Qx1的叶片使MUmax减小，MUmin增大；
若MUmax和MUmin分别在第三象限和第四象限，则调整序号为Qx2的叶片使MUmax减小，MUmin增大；
若MUmax和MUmin分别在第一象限和第四象限，或MUmax和MUmin分别在第二象限和第三象限，则调整序号为Qy的叶片使MUmax减小，MUmin增大；
若MUmax和MUmin分别在对角线的象限上，且MUsd与MUmin位于同一行，则调整序号为Qy的叶片使MUmax减小，MUmin增大；
若MUmax和MUmin分别在对角线的象限上，且MUsd与MUmin位于同一列，则同时调整序号为Qx1的叶片与序号为Qx2的叶片使MUmax减小，MUmin增大；
B3)调整序号为Qx1、Qx2和Qy的叶子，通过步骤3重新进行象限分割计算，得到各象限主动叶片射线通量函数f1(x，y)、从动叶片的射线遮挡函数g2(x，y)以及机器跳数MUQuad，返回步骤B1。
作为优选的方案，步骤5具体为：记录最后一次正交分割计算得到的各象限主动叶片的射线通量函数f1(x，y)、从动叶片的射线遮挡函数g2(x，y)，以及最大的机器跳数MUmax，通过单位转换射线通量函数f1(x，y)和射线遮挡函数g2(x，y)即为主动叶片和从动叶片的运动轨迹，MUmax为整体机器跳数。
另一方面，本发明还公开了一种基于正交双层光栅旋转扫掠的动态调强装置，包括：计算机以及利用计算机实现的程序，程序用于执行以上任一方案的基于正交双层光栅旋转扫掠的动态调强方法。
本发明一种基于正交双层光栅旋转扫掠的动态调强方法及装置具有以下有益效果：
第一，解决正交双层光栅的动态调强问题，通过上下层正交叶片的相互配合运动完成任意形状靶区(内凹型靶区、环形靶区等)以及多靶区的动态分割，实现正交双层光栅上下两层从两个方向的动态分割，避免成对闭合叶片间的端面透视问题，减少非靶区位置的透漏射，提升计划效果，降低计划制作的难度；
第二，同时较大幅度的提高分割效率，减少计划所需要的机器跳数MU，减少叶片运动行程，降低机器能耗和损耗；
第三，能够支持运动靶区的二维动态跟踪，为后续动态靶区的治疗打下基础。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的鼻咽癌靶区的射野通量强度三维视图。
图2(a)为本发明实施例提供的正交双层光栅、射线源以及等中心面的位置示意图；
图2(b)为本发明实施例提供的正交双层光栅在射野坐标系下的位置分布图。
图3为本发明实施例提供的正交双层光栅叶片与优化通量网格之间的关系视图。
图4为本发明实施例提供的是象限划分示意图。
图5为本发明实施例提供的第一象限中叶片的一种初始位置情况示意图。
图6为本发明实施例提供的正交叶片交叠区域叶片运动与通量之间的关系示意图，
图7为本发明实施例提供的象限划分与叶片分配情况示意图。
图8为本发明实施例提供的各象限的机器跳数同步示意图。
图9为本发明实施例提供的某鼻咽癌病例的射线通量投影与各象限叶片初始位置之间的关系示意图。
图10为本发明实施例提供的采用基于正交双层光栅旋转扫掠动态调强方法得到的射野通量强度图。
图11为本发明实施例提供的基于正交双层光栅旋转扫掠的动态调强方法流程图。
其中：11-上层光栅前侧，12-上层光栅后侧，13-下层光栅左侧，14-下层光栅右侧，A-交叠区域；
2-主动叶片，3-从动叶片。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，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前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图11所示，本发明实施例公开一种基于正交双层光栅旋转扫掠的动态调强方法，具体包括：
1)通过放疗计划系统TPS得到每个射野下的射线通量强度分布，在等中心平面内射野范围内，通量强度值可以表示为一个曲面，在射野平面上任意一点其射线通量强度值记为I(x，y)；
2)如图4所示，将上下左右四组叶片围成的射野区域初步划分成四个象限，每个象限对应两组不同的叶片序列，每个象限对应射野范围内一个区域的射线强度分布对应一对相互正交的叶片；
3)对于任一象限的射线强度分布，均采用两组互相正交的叶片进行分割，其中一组叶片为主动叶片，另一组叶片为从动叶片，主动叶片沿叶片运动方向往射野中心运动，从动叶片沿叶片运动方向往射野外运动；
4)同步每个象限的机器跳数MU；
5)通过计算得到每个象限主动叶片和从动叶片的运动轨迹以及整体机器跳数。
为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，在步骤2之前还包括以下内容：
在等中心平面，将放疗计划系统TPS得到的强度图网格和叶片宽度对齐。
如图2(a)所示，采用正交双层光栅来进行动态调强，光栅安装在射线源和等中心平面之间，射线通过上下两层光栅投影在等中心平面坐标系S-XY上，上下两层叶片分别位于四个方位，如图2(b)所示，其中上层叶片位于前后端，下层叶片位于左右端；
如图3所示，一般在等中心平面，放疗计划系统TPS得到的强度图网格和叶片宽度不一定对齐，可以但不限于采用插值的方法得到正交双层光栅叶片宽度对应网格的强度图。图3中，11为上层光栅前侧，12为上层光栅后侧，13为下层光栅左侧，14为下层光栅右侧。
一般叶片宽度在10mm左右，不同厂商的叶片宽度略有不同，为了得到更加精确的结果，将一对相互正交叶片所形成的网格定义为交叠区域A，然后将叶片宽度等分为N份插值取点，得到更加细密的数值曲面，即每个交叠区域有N x N个强度值点，将该更加细密的通量强度矩阵记为Iopt。
为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，步骤2中，象限的初步划分根据射野内叶片的数量进行等分或根据射野强度图的复杂度来进行划分；
射野强度图的复杂度为等中心平面上的强度变化情况，或量化为强度值沿X轴向或Y轴向的增长累积。
为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，步骤3中，相邻象限的主动叶片或从动叶片互不相邻。
为了进一步地优化本发明的实施效果，在另外一些实施方式中，其余特征技术相同，不同之处在于，步骤3具体步骤如下：
A1)确定叶片初始位置，主动叶片在射野边缘，从动叶片位于象限交界位置。
如上所述，每个象限包含一组水平和一组垂直的光栅叶片，定义其中一组叶片为主动叶片，另一组叶片为从动叶片，其中主动叶片沿叶片运动方向往射野中心运动，从动叶片沿叶片运动方向往射野外运动，相邻象限主动叶片(从动叶片)互不相邻。因此初始位置可以确定为：主动叶片在射野边缘，从动叶片位于象限交界位置。
如图5所示，为第一象限叶片的一种初始位置情况，右叶片作为一组主动叶片，左叶片作为一组从动叶片。一般情况下，如果射野内靠近边缘的射线强度值为零，主动叶片的初始位置可以往射野内移动，减少射线透漏射。
A2)求解叶片运动轨迹，以放疗计划系统TPS优化后的射野强度图为优化目标，采用多段分线性的函数进行局部曲面拟合，进行优化求解，使得正交叶片运动轨迹行程的强度图满足要求，得到每个象限主动叶片的射线通量函数f1(x，y)、从动叶片的射线遮挡函数g2(x，y)以及机器跳数MUQuad。
如上所述，确定了叶片的起始位置，步骤A2求解叶片运动轨迹，使得通过射野内的射线强度与放疗计划系统TPS优化出来的结果一致。
已知，TPS优化得到的射野通量强度为Iopt(x，y)，(x，y)为等中心平面坐标系下的位置。如图6所示，主动叶片2沿水平方向以速度v1运动，从动叶片3沿竖直方向以速度v2运动，在该交叠区域所经过的射线通量强度为：
Ideli(x，y)＝f1(x，y)-g2(x，y)；
其中，Ideli(x，y)为叶片运动分割出来的通量强度；
f1(x，y)为不考虑从动叶片遮挡时，在点(x，y)位置射线通过的强度；
g2(x，y)为从动叶片在点(x，y)位置遮挡的射线强度。
取任一该交叠区域，假设主动叶片运动的速度函数为v1(x)，沿X轴位置变化；从动叶片运动的速度函数为v2(y)，沿Y轴位置变化；
则交叠区域任一点P(x’，y’)的射线通量为：
其中，Rdose为加速器出束的剂量率。
已知交叠区域的射线目标通量强度值为Iopt，可以将求解叶片路径的问题转化为一个求解叶片速度函数的优化问题，使得正交叶片运动分割出来的通量强度值Ideli与Iopt一致。优化问题的数学模型如下：
通过优化求解得到叶片速度函数v1(x)、v2(y)、主动叶片的射线通量函数f1(x，y)以及从动叶片的射线遮挡函数g2(x，y)。
其中，该象限最大的机器跳数为MUQuad为：
MUQuad＝max(f1(x，y))。
为了进一步地优化本发明的实施效果，在上述实施方式的基础上，为了保证整体的机器跳数MU最小，每个象限的MU尽可能一致，需要调整象限的分配，步骤4具体步骤如下：
B1)如图7所示，第一、第二、第三、第四象限分别进行正交分割后的机器跳数为MUQuad1、MUQuad2、MUQuad3、MUQuad4；初始象限分界对应的叶片序号为Qx10、Qx20、Qy0，对每个象限的机器跳数进行排序，从大到小排序为MUmax＞MUsd＞MUth＞MUmin，若MUmax-MUmin＜ΔMU，则跳出后续步骤，其中ΔMU为允许的象限最大机器跳数差值；
B2)找到MUmin和MUmax所在的象限；
如图8(a)所示，若MUmax和MUmin分别在第一象限和第二象限，则调整序号为Qx1的叶片使MUmax减小，MUmin增大；
如图8(b)所示，若MUmax和MUmin分别在第三象限和第四象限，则调整序号为Qx2的叶片使MUmax减小，MUmin增大；
如图8(c)和(d)所示，若MUmax和MUmin分别在第一象限和第四象限，或MUmax和MUmin分别在第二象限和第三象限，则调整序号为Qy的叶片使MUmax减小，MUmin增大；
如图8(e)所示，若MUmax和MUmin分别在对角线的象限上，且MUsd与MUmin位于同一行，则调整序号为Qy的叶片使MUmax减小，MUmin增大；
如图8(f)所示，若MUmax和MUmin分别在对角线的象限上，且MUsd与MUmin位于同一列，则同时调整序号为Qx1的叶片与序号为Qx2的叶片使MUmax减小，MUmin增大；
B3)调整序号为Qx1、Qx2和Qy的叶子，通过步骤3重新进行象限分割计算，得到各象限主动叶片射线通量函数f1(x，y)、从动叶片的射线遮挡函数g2(x，y)以及机器跳数MUQuad，返回步骤B1。
为了进一步地优化本发明的实施效果，在上述实施方式的基础上，步骤5具体为：记录最后一次正交分割计算得到的各象限主动叶片的射线通量函数f1(x，y)、从动叶片的射线遮挡函数g2(x，y)，以及最大的机器跳数MUmax，通过单位转换射线通量函数f1(x，y)和射线遮挡函数g2(x，y)即为主动叶片和从动叶片的运动轨迹，MUmax为整体机器跳数。
另一方面，本发明实施例还公开了一种基于正交双层光栅旋转扫掠的动态调强装置，包括：计算机以及利用计算机实现的程序，程序用于执行以上任一方案的基于正交双层光栅旋转扫掠的动态调强方法。
本发明一种基于正交双层光栅旋转扫掠的动态调强方法及装置具有以下有益效果：
第一，解决正交双层光栅的动态调强问题，通过上下层正交叶片的相互配合运动完成任意形状靶区(内凹型靶区、环形靶区等)以及多靶区的动态分割，实现正交双层光栅上下两层从两个方向的动态分割，避免成对闭合叶片间的端面透视问题，减少非靶区位置的透漏射，提升计划效果，降低计划制作的难度；
第二，同时较大幅度的提高分割效率，减少计划所需要的机器跳数MU，减少叶片运动行程，降低机器能耗和损耗；
第三，能够支持运动靶区的二维动态跟踪，为后续动态靶区的治疗打下基础。
为了说明本发明的具体实施过程，针对一个鼻咽癌病例进行说明。具体过程如下：
步骤1)从放疗计划系统中导入鼻咽癌病例进行优化后的射野通量强度矩阵，在等中心平面内的射野范围内，可以表示为Iopt(x，y)，其三维视图如图1所示，其高度方向表示通量强度值的大小；
步骤2)如图7所示，根据射野通量强度的复杂度划分初始象限，得到四个象限的通量分布和交界叶片的序号Qx10、Qx20、Qy0；
如图9所示，图中阴影部分为射野通量在等中心平面上的投影，粗实线代表主动叶片，其初始位置与射野通量轮廓逼近；粗虚线代表从动叶片，其初始位置位于象限划分交界处；
步骤3)分别对每一象限进行正交分割求解，如图6所示，假设主动叶片沿水平方向以速度v1运动，从动叶片沿竖直方向以速度v2运动，在该交叠区域所经过的射线通量强度为：
Ideli(x，y)＝f1(x，y)-g2(x，y)；
其中，Ideli(x，y)为叶片运动分割出来的通量强度；
f1(x，y)为不考虑从动叶片遮挡时，在点(x，y)位置射线通过的强度；
g2(x，y)为从动叶片在点(x，y)位置遮挡的射线强度。
取任一该交叠区域，假设主动叶片运动的速度函数为v1(x)，沿X轴位置变化；从动叶片运动的速度函数为v2(y)，沿Y轴位置变化；
则交叠区域任一点P(x’，y’)的射线通量为：
其中，Rdose为加速器出束的剂量率。
已知交叠区域的射线目标通量强度值为Iopt，将求解叶片路径的问题转化为一个求解叶片速度函数的优化问题，使得正交叶片运动分割出来的通量强度值Ideli与Iopt一致。优化问题的数学模型如下：
st.V1min＜v1(x)＜V1max
V2min＜v2(y)＜V2max
对该数学问题进行离散化求解，并考虑分割效率的权重影响，可以转换为如下多目标优化数学模型：
其中[w1 w2 w3]为目标函数权重值，F1代表分割通量强度值Ideli和Iopt之差的向量二范数值；F2表示主动叶片经过正交叶片交叠区域累积的时间；F3表示从动叶片经过正交叶片交叠区域累积的时间。最终求解得到各象限主动叶片射线通量函数f1(x，y)和从动叶片的射线遮挡函数g2(x，y)，以及机器跳数为MUQuad；
步骤4)同步各象限机器跳数，调整Qx1、Qx2和Qy，使得MUmax-MUmin＜ΔMU。
步骤5)最后一次正交分割计算得到的各象限主动叶片的射线通量函数f1(x，y)、从动叶片的射线遮挡函数g2(x，y)以及最大的机器跳数MUmax，通过单位转换射线通量函数f1(x，y)和射线遮挡函数g2(x，y)即为主动叶片和从动叶片的运动轨迹，MUmax为整体机器跳数。
如图10所示，为采用正交双层光栅进行旋转扫掠得到的其中一个射野的通量强度图，如表1所选病例采用正交双层光栅进行动态调强所需要的MU，相比于单层光栅slidingwindow算法，MU总体减少16.7％。
表1所选病例采用正交双层光栅进行动态调强所需要的MU对比表
本发明提出了一种基于正交双层光栅旋转扫掠的动态调强方法及装置，采用分象限的方法，将四组光栅叶片分配到不同的象限中，每个象限包含一组水平和一组垂直的光栅叶片，其中一组叶片为主动叶片，一组叶片为从动叶片，其中主动叶片沿叶片运动方向往射野中心运动，从动叶片沿叶片运动方向往射野外运动，相邻象限主动叶片(从动叶片)互不相邻，四个象限进行同步分割，形成一种旋转扫掠的动态调强方式；其还提出了一对正交叶片动态调强的求解方法，以放疗计划系统TPS优化后的射野强度图为优化目标，采用多段分线性的函数进行局部曲面拟合，进行优化求解，使得正交叶片运动轨迹行程的强度图满足要求；同时还提出了一种四象限同步的求解方法，使得四个象限的运动同步，同时减小整体机器跳数MU。
本发明相比于现有技术的有益成果具体包括：
1.提高了动态调强效率：采用分象限的旋转扫掠调强分割方式，在二维空间内优化搜索更优的子野序列，使得在同样的光栅参数下，整体机器跳数(MU)较大幅度的降低；
2.降低了计划靶区外的剂量强度：通过上下层光栅的交叉遮挡，使得计划靶区外的剂量大幅降低；
3.增强了对危机器官的保护：采用双层光栅上下层配合进行，对危机器官进行更好的遮挡和保护，避免出现高剂量；
4.提高靶区的适形度：采用正交双层光栅能够从两个方向对靶区轮廓进行适形，提高靶区适形度；
5.实现多靶区的强度分割：采用四组不同方位的叶片组合，可以划分最多四个象限，对四个以内的多靶区问题进行同时分割；
6.运动靶区的二维动态跟踪治疗：采用一对正交叶片对靶区进行分割，能够实现对运动靶区的二维动态跟踪治疗；
7.提高多叶准直器MLC的使用寿命：通过分象限进行调强，叶片只走位原来的1/2，电机运行时间缩短，丝杠磨损大幅减小，MLC整体寿命显著提高，同时对于多叶准直器叶片长度的设计要求也有所降低。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让本领域普通技术人员能够了解本发明的内容并加以实施，并不能以此限制本发明的保护范围，凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (9)
1.一种基于正交双层光栅旋转扫掠的动态调强方法，其特征在于，具体包括：
1)通过放疗计划系统TPS得到每个射野下的射线通量强度分布；
2)将上下左右四组叶片围成的射野区域初步划分成四个象限，每个象限对应射野范围内一个区域的射线强度分布对应一对相互正交的叶片；
3)对于任一象限的射线强度分布，均采用两组互相正交的叶片进行分割，其中一组叶片为主动叶片，另一组叶片为从动叶片，主动叶片沿叶片运动方向往射野中心运动，从动叶片沿叶片运动方向往射野外运动；
4)同步每个象限的机器跳数MU；
5)通过计算得到每个象限主动叶片和从动叶片的运动轨迹以及整体机器跳数。
2.根据权利要求1所述的基于正交双层光栅旋转扫掠的动态调强方法，其特征在于，在所述步骤2之前还包括以下内容：
在等中心平面，将放疗计划系统TPS得到的强度图网格和叶片宽度对齐。
3.根据权利要求2所述的基于正交双层光栅旋转扫掠的动态调强方法，其特征在于，在所述步骤2之前还包括以下内容：
在等中心平面，采用插值方法将放疗计划系统TPS得到的强度图网格和叶片宽度对齐。
4.根据权利要求1所述的基于正交双层光栅旋转扫掠的动态调强方法，其特征在于，所述步骤2中，象限的初步划分根据射野内叶片的数量进行等分或根据射野强度图的复杂度来进行划分；
射野强度图的复杂度为等中心平面上的强度变化情况，或量化为强度值沿X轴向或Y轴向的增长累积。
5.根据权利要求1所述的基于正交双层光栅旋转扫掠的动态调强方法，其特征在于，所述步骤3中，相邻象限的主动叶片或从动叶片互不相邻。
6.根据权利要求1-5任一项所述的基于正交双层光栅旋转扫掠的动态调强方法，其特征在于，所述步骤3具体步骤如下：
A1)确定叶片初始位置，主动叶片在射野边缘，从动叶片位于象限交界位置；
A2)求解叶片运动轨迹，以放疗计划系统TPS优化后的射野强度图为优化目标，采用多段分线性的函数进行局部曲面拟合，进行优化求解，使得正交叶片运动轨迹行程的强度图满足要求，得到每个象限主动叶片的射线通量函数f1(x，y)、从动叶片的射线遮挡函数g2(x，y)以及机器跳数MUQuad。
7.根据权利要求6所述的基于正交双层光栅旋转扫掠的动态调强方法，其特征在于，所述步骤4具体步骤如下：
B1)初始象限分界对应的叶片序号为Qx10、Qx20、Qy0，对每个象限的机器跳数进行排序，从大到小排序为MUmax＞MUsd＞MUth＞MUmin，若MUmax-MUmin＜ΔMU，则跳出后续步骤，其中ΔMU为允许的象限最大机器跳数差值；
B2)找到MUmin和MUmax所在的象限；
若MUmax和MUmin分别在第一象限和第二象限，则调整序号为Qx1的叶片使MUmax减小，MUmin增大；
若MUmax和MUmin分别在第三象限和第四象限，则调整序号为Qx2的叶片使MUmax减小，MUmin增大；
若MUmax和MUmin分别在第一象限和第四象限，或MUmax和MUmin分别在第二象限和第三象限，则调整序号为Qy的叶片使MUmax减小，MUmin增大；
若MUmax和MUmin分别在对角线的象限上，且MUsd与MUmin位于同一行，则调整序号为Qy的叶片使MUmax减小，MUmin增大；
若MUmax和MUmin分别在对角线的象限上，且MUsd与MUmin位于同一列，则同时调整序号为Qx1的叶片与序号为Qx2的叶片使MUmax减小，MUmin增大；
B3)调整序号为Qx1、Qx2和Qy的叶子，通过步骤3重新进行象限分割计算，得到各象限主动叶片射线通量函数f1(x，y)、从动叶片的射线遮挡函数g2(x，y)以及机器跳数MUQuad，返回步骤B1。
8.根据权利要求7所述的基于正交双层光栅旋转扫掠的动态调强方法，其特征在于，所述步骤5具体为：记录最后一次正交分割计算得到的各象限主动叶片的射线通量函数f1(x，y)、从动叶片的射线遮挡函数g2(x，y)，以及最大的机器跳数MUmax，通过单位转换射线通量函数f1(x，y)和射线遮挡函数g2(x，y)即为主动叶片和从动叶片的运动轨迹，MUmax为整体机器跳数。
9.一种基于正交双层光栅旋转扫掠的动态调强装置，其特征在于，包括：计算机以及利用所述计算机实现的程序，所述程序用于执行如权利要求1-8任一项所述的基于正交双层光栅旋转扫掠的动态调强方法。
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