CN113499548A - 患者摆位方法及摆位装置 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及治疗设备领域，具体提供了一种患者摆位方法及摆位装置。该摆位方法包括以下步骤：包括以下步骤：患者承载至承载装置并保持患者相对承载装置的位置基本不变；根据治疗计划获得患者需要转动的角度α1；控制器根据α1的值发出相应的工作信号，承载装置以及用于带动承载装置转动的旋转机构以及用于带动承载装置移动的驱动机构接收该工作信号后运动，使得转动α1角度后的目标区域的定位点与粒子射束的等中心点重合。该摆位装置包括承载装置、驱动机构和旋转机构，驱动机构用于带动承载装置移动，旋转机构用于带动驱动机构转动。

Description

患者摆位方法及摆位装置
技术领域
本公开涉及治疗设备领域，尤其涉及一种患者摆位方法及摆位装置。
背景技术
放射治疗是治疗癌症和某些其它组织恶性肿瘤的工具或方法。诸如X-射线、伽马射线、或由质子、氦离子、碳离子或中子等粒子构成的射束施用到癌肿瘤、受癌控制的器官或其它含有恶性组织的靶组织区域。射线或射束会破坏癌细胞，与健康细胞相比，正在生长并快速繁殖的癌细胞通常更容易受辐射损伤并且更难以修复这种损伤，这为促成癌组织的消除和危及器官的存活提供了内在的选择性。其中，质子、氦离子、碳离子等离子可被聚焦到一定深度的靶区，因此，剂量分布可以高精度地与靶区相匹配，能降低危及器官的损伤。
为了进一步降低对危及器官的损伤，放射治疗通常进行数天或数周的一系列治疗并从不同的角度位置辐照患者的靶组织区域。为此，常采用旋转射线或射束的出射口的角度的方式，来调整射线或射束的方向。但是为了实现出射口的调整，往往要配置体积大、重量高的旋转装置，尤其是对于质子、氦离子、碳离子等装置，经常需要配置巨大的旋转机架，不仅占地面积大，而且增加了设备的投入成本。解决上述问题的其中一个方式是采用治疗椅承载病人进行辐照治疗，治疗椅设置在驱动机构上，且治疗椅可相对于其与驱动机构的铰接处转动，驱动机构可带动治疗椅沿着粒子射束的照射方向移动，驱动机构远离治疗椅的一端设置在旋转机构上，通过旋转机构带动驱动机构转动，进而带动治疗椅转动，以此改变病人位置。但对于不同角度的目标区域进行照射时，没有较好的调节方式，无法确保治疗效果。
发明内容
为了解决上述技术问题或者至少部分地解决上述技术问题，本公开提供了一种患者摆位方法及摆位装置。
本公开提供了一种患者摆位方法包括以下步骤：
患者承载至承载装置并保持患者相对承载装置的位置基本不变；
根据治疗计划获得患者需要转动的角度α1；
控制器根据α1的值发出相应的工作信号，承载装置以及用于带动承载装置转动的旋转机构以及用于带动承载装置移动的驱动机构接收该工作信号后运动，使得转动α1角度后的目标区域的定位点与粒子射束的等中心点重合。
可选的，承载装置的旋转轴与患者的目标区域的定位点之间的距离为r、粒子射束的等中心点与用于带动承载装置转动的旋转机构的旋转轴之间的距离为R、旋转机构的旋转轴与承载装置的旋转轴之间的距离为B、旋转机构的旋转轴和承载装置的旋转轴之间的垂线与等中心点和旋转机构的旋转轴之间的垂线的夹角为θ1、承载装置围绕其旋转轴转动的角度为β2、目标区域的定位点移动的距离为L、目标区域的定位点围绕旋转机构的旋转轴转动的角度为θ2；
控制器根据α1、r、R、B和θ1的值得到β2、L和θ2的值，并根据β2、L和θ2的值对旋转机构、承载装置和驱动机构发出相应的工作信号，使得患者移动设定距离或转动设定角度。
可选的，等中心点和承载装置的旋转轴之间的垂线与旋转机构的旋转轴和承载装置的旋转轴之间的垂线的夹角为β1；承载装置围绕其旋转轴转动β2后，旋转机构的旋转轴和目标区域的定位点之间的垂线的延长线与承载装置的旋转轴和目标区域的定位点之间的垂线之间的夹角为α0，目标区域的定位点和承载装置的旋转轴之间的垂线与旋转机构的旋转轴和承载装置的旋转轴之间的垂线的夹角为β0，旋转机构的旋转轴和承载装置的旋转轴之间的垂线与目标区域的定位点和旋转机构的旋转轴之间的垂线的夹角为θ0，控制器根据α1、r、R、B、θ0、θ1、β0、β1和α0相关的三角形的余弦定理和夹角之间的关系得到L的值。
可选的，控制器根据β0、β1和β2之间的等式以及θ0、θ1和θ2之间的等式以及旋转机构的旋转轴、承载装置的旋转轴以及承载装置转动β2后目标区域的定位点在同一平面内的投影点围成的三角形的余弦公式以及α1、β2和θ2之间的等式以及α0、θ0和β0之间的等式得到L的值。
可选的，用于得到L值的关系式包括：
B2＝r2+(R±L)2-2r(R±L)cos(180°-β0-θ0)；
α1＝β2±θ2；
β0＝β1±β2或β0＝β2±β1或β0＝360°-(β1+β2)；
θ0＝θ1±θ2或θ0＝θ2±θ1；
α0＝β0+θ0。
可选的，控制器根据L、β0、θ0、α1、r、R、B、θ1、β1和α0相关的三角形的正弦定理和夹角之间的关系得到β2和θ2的值。
可选的，控制器根据β0、β1和β2之间的等式以及θ0、θ1和θ2之间的等式以及旋转机构的旋转轴、承载装置的旋转轴以及承载装置转动β2后目标区域的定位点在同一平面内的投影点围成的三角形的正弦公式以及α0、θ0和β0之间的等式得到β2和θ2的值。
可选的，用于得到β2和θ2的关系式包括：
α0＝β0+θ0；
r sinβ0＝(R±L)sinθ0；
β0＝β1±β2或β0＝β2±β1或β0＝360°-(β1+β2)；
θ0＝θ1±θ2或θ0＝θ2±θ1。
可选的，控制器根据β0、β1和β2之间的等式以及θ0、θ1和θ2之间的等式以及旋转机构的旋转轴、承载装置的旋转轴以及承载装置转动β2后目标区域的定位点在同一平面内的投影点围成的三角形的正弦公式以及α1、β2和θ2之间的等式以及α0、θ0和β0之间的等式得到β2和θ2的值。
可选的，用于得到β2和θ2的关系式包括：
α1＝β2+θ2；
β0＝β1±β2或β0＝β2±β1；
θ0＝θ1±θ2或θ0＝θ2±θ1；
α0＝β0+θ0；
B sinθ0＝r sin(180°-θ0-β0)。
可选的，调整患者位置前，粒子射束的初始照射方向的延长线与旋转机构的旋转轴相交或异面。
可选的，根据等中心点和承载装置的旋转轴之间的垂线与等中心点和旋转机构的旋转轴之间的垂线的夹角δ、承载装置的旋转轴与患者的目标区域的定位点之间的距离r以及粒子射束的等中心点与旋转机构的旋转轴之间的距离R得到旋转机构的旋转轴与承载装置的旋转轴之间的距离B，关系式包括：B2＝R2+r2-2Rr cosδ。
可选的，旋转机构的旋转轴和承载装置的旋转轴之间的垂线与等中心点和旋转机构的旋转轴之间的垂线的夹角θ1与B的关系式包括：r2＝R2+B2-2RBcosθ1。
可选的，患者在承载装置上的姿态包括坐立、站立、倾斜坐立和倾斜站立。
可选的，根据患者图像得到承载装置的旋转轴与目标区域的定位点之间的距离r。
可选的，患者图像的获得方式包括CT成像。
可选的，所述患者摆位方法应用场景包括笔形束扫描和适形治疗。
可选的，当患者的初始位置偏离粒子射束的等中心点时，目标区域的定位点围绕旋转机构的旋转轴转动，使得患者的目标区域的定位点处于粒子射束的初始照射方向的延长线上；
驱动机构带动承载装置沿着旋转机构的旋转轴与等中心点的垂线所处方向移动，使得患者的目标区域的定位点与等中心点重合。
可选的，当目标区域的定位点在竖直方向偏离粒子射束的初始照射方向时，沿竖直方向调节承载装置位置，使得目标区域的定位点所处水平面与粒子射束所处水平面共面。
可选的，当粒子射束的初始照射方向的延长线经过患者的目标区域的定位点并与用于带动承载装置转动的旋转机构的旋转轴以及承载装置的旋转轴相交时，r、R和L的关系包括：
(R+r)2＝r2+(R+L)2-2r(R+L)cos(180°-α1)；
β2与θ2的关系包括：α1＝β2+θ2，r sinβ2＝(R+L)sinθ2。
本公开还提供了一种用于实现上述摆位方法的摆位装置，包括：
承载装置，用于承载病人；
驱动机构，所述承载装置沿竖直方向转动设置在所述驱动机构的端部，所述驱动机构用于带动所述承载装置沿着旋转机构的旋转轴与等中心点的垂线所处方向移动；
旋转机构，所述驱动机构设置在所述旋转机构远离所述承载装置的一端，所述旋转机构用于带动所述驱动机构围绕所述旋转机构的旋转轴转动。
可选的，所述驱动机构包括沿水平方向铰接设置的第一机械臂和第二机械臂，所述承载装置设置在所述第二机械臂上，所述旋转机构用于带动所述第一机械臂沿水平方向转动，通过改变所述第一机械臂与所述第二机械臂之间的夹角，改变目标区域的定位点沿着旋转机构的旋转轴与等中心点的垂线所处方向移动的距离L。
可选的，所述驱动机构包括沿着旋转机构的旋转轴与等中心点的垂线所处方向伸缩的伸缩装置，所述伸缩装置的一端沿水平方向转动设置在旋转机构上，所述承载装置沿水平方向转动设置在所述伸缩装置的另一端。
本公开实施例提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：
采用本公开提供的患者摆位方法可实现患者角度的调节，使得目标区域的不同位置朝向粒子射束，同时，使得粒子射束的照射避开危及器官，进而避免粒子射束对于危及器官的辐照或降低粒子射束对于危及器官的辐照剂量。
附图说明
此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。
为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本公开实施例所述粒子射束的初始照射方向的延长线经过患者的目标区域的定位点并与用于带动承载装置转动的旋转机构的旋转轴以及承载装置的旋转轴相交时的示意图；
图2为图1中承载装置围绕其旋转轴转动β2时的示意图；
图3为图2中所述目标区域围绕其旋转半径旋转θ2时的示意图；
图4为图3中所述目标区域沿着粒子射束的初始照射方向移动L时的示意图；
图5为图2中所述的目标区域沿着粒子射束的初始照射方向移动L时的示意图；
图6为图5中所述的目标区域围绕其旋转半径旋转θ2时的示意图；
图7为本公开实施例所述承载装置的旋转轴偏离粒子射束的初始照射方向时的其中一种形式的示意图；
图8为图7中目标区域围绕承载装置的旋转轴转动β2角度时的示意图；
图9为表示图8中θ0、θ1和θ2关系的示意图；
图10为表示图8中β0、β1和β2关系的示意图；
图11为图8中目标区域围绕旋转机构的旋转轴转动θ2角度时的示意图；
图12为图11中目标区域沿着粒子射束的初始照射方向移动L时的示意图；
图13为本公开实施例所述承载装置的旋转轴偏离粒子射束的初始照射方向时的另一种形式的示意图；
图14为图13中目标区域围绕承载装置的旋转轴转动β2角度时的示意图；
图15为表示图14中β0、β1和β2关系的示意图；
图16为表示图14中θ0、θ1和θ2关系的示意图；
图17为图14中目标区域围绕旋转机构的旋转轴转动θ2角度时的示意图；
图18为图17中目标区域沿着粒子射束的初始照射方向移动L时的示意图；
图19为本公开实施例所述摆位装置的驱动机构包括铰接设置的第一机械臂和第二机械臂时的结构示意图；
图20为本公开实施例所述摆位装置的驱动机构包括伸缩装置时的结构示意图；
图21为本公开实施例所述伸缩装置的结构示意图；
图22为本公开实施例所述目标区域的定位点、承载装置的旋转轴与粒子射束初始照射方向不共线时的一种状态的示意图；
图23为本公开实施例所述目标区域的定位点、承载装置的旋转轴与粒子射束初始照射方向不共线时的另一种状态的示意图；
图24为本公开实施例所述粒子射束的初始照射方向的延长线与旋转机构的旋转轴异面，但承载装置的旋转轴偏离粒子射束的初始照射方向，且承载装置绕其旋转轴转动后，目标区域的定位点和旋转机构的旋转轴之间的垂线长度大于等中心点和旋转机构的旋转轴之间的垂线长度，且承载装置的旋转轴在粒子射束的初始照射方向上的投影与治疗头之间的距离小于目标区域的定位点与治疗头之间的距离时的示意图；
图25为本公开实施例所述粒子射束的初始照射方向的延长线与旋转机构的旋转轴异面，但承载装置的旋转轴偏离粒子射束的初始照射方向，且承载装置绕其旋转轴转动后，目标区域的定位点和旋转机构的旋转轴之间的垂线长度小于等中心点和旋转机构的旋转轴之间的垂线长度，且承载装置的旋转轴在粒子射束的初始照射方向上的投影与治疗头之间的距离小于目标区域的定位点与治疗头之间的距离时的示意图；
图26为本公开实施例所述粒子射束的初始照射方向的延长线与旋转机构的旋转轴异面，但承载装置的旋转轴偏离粒子射束的初始照射方向，且承载装置绕其旋转轴转动后，目标区域的定位点和旋转机构的旋转轴之间的垂线长度小于等中心点和旋转机构的旋转轴之间的垂线长度，且承载装置的旋转轴在粒子射束的初始照射方向上的投影与治疗头之间的距离小于目标区域的定位点与治疗头之间的距离时的示意图；
图27为本公开实施例所述粒子射束的初始照射方向的延长线与旋转机构的旋转轴异面，但承载装置的旋转轴偏离粒子射束的初始照射方向，且承载装置绕其旋转轴转动后，目标区域的定位点和旋转机构的旋转轴之间的垂线长度大于等中心点和旋转机构的旋转轴之间的垂线长度，且承载装置的旋转轴在粒子射束的初始照射方向上的投影与治疗头之间的距离小于目标区域的定位点与治疗头之间的距离时的示意图；
图28为本公开实施例所述粒子射束的初始照射方向的延长线与旋转机构的旋转轴异面，但承载装置的旋转轴偏离粒子射束的初始照射方向，且承载装置绕其旋转轴转动后，目标区域的定位点和旋转机构的旋转轴之间的垂线长度小于等中心点和旋转机构的旋转轴之间的垂线长度，且承载装置的旋转轴在粒子射束的初始照射方向上的投影与治疗头之间的距离大于目标区域的定位点与治疗头之间的距离时的示意图；
图29为图28实施例中先移动L再移动θ2时的示意图；
图30为本公开实施例所述粒子射束的初始照射方向的延长线与旋转机构的旋转轴异面，但承载装置的旋转轴偏离粒子射束的初始照射方向，且承载装置绕其旋转轴转动后，目标区域的定位点和旋转机构的旋转轴之间的垂线长度大于等中心点和旋转机构的旋转轴之间的垂线长度，且承载装置的旋转轴在粒子射束的初始照射方向上的投影与治疗头之间的距离大于目标区域的定位点与治疗头之间的距离时的示意图；
图31为本公开实施例所述粒子射束的初始照射方向的延长线与旋转机构的旋转轴异面，但承载装置的旋转轴偏离粒子射束的初始照射方向，且承载装置绕其旋转轴转动后，目标区域的定位点和旋转机构的旋转轴之间的垂线长度大于等中心点和旋转机构的旋转轴之间的垂线长度，且当承载装置的中心面与粒子射束的初始照射方向所在直线重合时，若目标区域位于承载装置的中心面远离旋转机构的旋转轴的一侧时的示意图；
图32为本公开实施例所述粒子射束的初始照射方向的延长线与旋转机构的旋转轴异面，但承载装置的旋转轴偏离粒子射束的初始照射方向，且承载装置绕其旋转轴转动后，目标区域的定位点和旋转机构的旋转轴之间的垂线长度大于等中心点和旋转机构的旋转轴之间的垂线长度，且当承载装置的中心面与粒子射束的初始照射方向所在直线重合时，若目标区域位于承载装置的中心面远离旋转机构的旋转轴的一侧时的示意图；
图33为本公开实施例所述粒子射束的初始照射方向的延长线与旋转机构的旋转轴异面，但承载装置的旋转轴偏离粒子射束的初始照射方向，且承载装置绕其旋转轴转动后，目标区域的定位点和旋转机构的旋转轴之间的垂线长度小于等中心点和旋转机构的旋转轴23间的垂线长度，且当承载装置的中心面与粒子射束的初始照射方向所在直线重合时，若目标区域位于承载装置的中心面远离旋转机构的旋转轴的一侧时的示意图；
图34为本公开实施例所述粒子射束的初始照射方向的延长线与旋转机构的旋转轴异面，但承载装置的旋转轴偏离粒子射束的初始照射方向，且承载装置绕其旋转轴沿顺时针旋转后，目标区域的定位点在承载装置的旋转轴和旋转机构的旋转轴之间的连线上的垂足与治疗头之间的距离缩小时的示意图；
图35为本公开实施例所述粒子射束的初始照射方向的延长线与旋转机构的旋转轴异面，但承载装置的旋转轴偏离粒子射束的初始照射方向，且承载装置绕其旋转轴沿逆时针旋转后，目标区域的定位点在粒子射束的初始照射方向所处直线上的垂足与治疗头之间的距离增大，并使得调节后的目标区域的定位点与旋转机构的旋转轴之间的连线处于旋转机构的旋转轴和承载装置的旋转轴之间的连线与等中心点和旋转机构的旋转轴的连接线构成的夹角之间时的示意图；
图36为本公开实施例所述粒子射束的初始照射方向的延长线与旋转机构的旋转轴异面，但承载装置的旋转轴偏离粒子射束的初始照射方向，且承载装置绕其旋转轴沿逆时针旋转后，目标区域的定位点在粒子射束的初始照射方向所处直线上的垂足与治疗头之间的距离增大，并使得调节后目标区域的定位点与旋转机构的旋转轴之间的连线处于旋转机构的旋转轴和承载装置的旋转轴之间的连线与等中心点和旋转机构的旋转轴的连接线构成的夹角的一侧时的示意图；
图37为本公开实施例所述粒子射束的初始照射方向的延长线与旋转机构的旋转轴异面，但承载装置的旋转轴偏离粒子射束的初始照射方向，且承载装置绕其旋转轴沿逆时针旋转后，目标区域的定位点在粒子射束的初始照射方向所处直线上的垂足与治疗头之间的距离减小，并使得调节后目标区域的定位点与旋转机构的旋转轴之间的连线处于旋转机构的旋转轴和承载装置的旋转轴之间的连线与等中心点和旋转机构的旋转轴的连接线构成的夹角的一侧时的示意图。
其中，10、承载装置；20、驱动机构；21、第一机械臂；22、第二机械臂；23、旋转机构的旋转轴；24、承载装置的旋转轴；30、旋转机构；31、旋转平台；40、目标区域；41、目标区域的定位点；50、粒子射束；60、等中心点；70、伸缩装置；80、第一臂；81、第二臂。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面将对本公开的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本公开的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，但本公开还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。
结合图1至图6所示，本申请实施例提供的患者摆位方法包括以下步骤：
步骤S1，患者承载至承载装置10并保持患者相对承载装置10的位置基本不变。该处保持患者相对承载装置10的位置基本不变是指调节过程中，患者的目标区域40相对承载装置10的位置基本不变，而其他与目标区域40不相关的部位可以自由运动，但不应耽误患者的治疗，基本不变是指调节过程中可有小幅度的晃动，但不应相应治疗效果。其中，承载装置10需具备沿竖直方向移动的功能，且承载装置10可围绕自身的旋转轴转动。具体地，可在承载装置10的底部设置升降座，通过升降座带动承载装置10移动，此外，也可通过机械臂带动承载装置10沿竖直方向运动。目标区域的定位点41为能够定位目标区域40的点，该点可以为患者或承载装置10上的某个点，进一步的，为了便于对目标区域的定位及进行摆位时的计算，定位点为目标区域40中的某个点，优选位于中心区域的点或目标区域的中心点，其中，以图1为例，目标区域40为椭圆形所示区域。粒子射束50的初始照射方向为粒子射束50未经过偏转时的方向。优选的，粒子射束50的初始照射方向为水平方向和/或粒子射束50的初始照射方向与竖直面相共面，在一些实施例中，粒子射束50的初始方向固定不变，在另外一些实施例中，粒子射束50的方向可沿竖直面中某个点为中心进行旋转，进一步的，旋转的角度范围小于等于120°，治疗头位于最高点处时，粒子射束50的初始方向与水平方向夹角小于等于90°。等中心点60为粒子射束50的初始方向上的某个点，该点的与治疗头之间的距离具有一定范围，能够使射束对承载装置10上的患者的目标区域40进行辐照治疗，当治疗头能够伸缩时，治疗头与患者之间的距离在治疗头伸缩范围内。
在一些实施例中，患者处于初始状态，此时目标区域定位点偏离等中心点60。
步骤S1，控制器控制旋转机构绕其旋转轴23转动，和/或控制器控制驱动机构20带动承载装置10移动，使得患者的目标区域的定位点41与等中心点60重合。作为一种实施方式，控制器控制旋转机构绕其旋转轴23转动，使得患者的目标区域的定位点41转动到粒子射束50的初始照射方向的延长线上；控制器控制驱动机构20带动承载装置10沿着旋转机构的旋转轴23与等中心点60的垂线所处方向移动，使得患者的目标区域的定位点41与等中心点60重合。可选的，控制器控制旋转机构30围绕旋转机构的旋转轴23转动，使得患者的目标区域的定位点41转动到任意过等中心点60的直线上，再通过驱动机构20的移动使患者的目标区域的定位点41与等中心点60重合。作为一种实施例，本段中所描述的实施例中目标区域的定位点41与等中心点60在同一水平投影面上的投影点相重合。优选的，本段中所描述的实施例的前提为，目标区域的定位点41与等中心点60位于同一水平面，或目标区域的定位点41与粒子射束50的初始方向位于同一水平面。
若当目标区域的定位点41在竖直方向偏离粒子射束50的初始照射方向时，沿竖直方向调节承载装置10位置，使得目标区域的定位点41所处水平面与粒子射束50所处水平面共面。
在另外一些实施例中，患者所处的初始状态为，患者的目标区域的定位点41已经与等中心点60重合，且粒子射束50已经对处于当前位置的肿瘤完成第一周期的照射，在进行下一治疗周期时，需从不同方向对肿瘤进行照射。
此时，步骤S2为，根据治疗计划获得患者需要转动的角度α1。
在一些实施例中，治疗计划包括对患者目标区域40进行辐照治疗的辐照角度的参数，通过辐照治疗辐照角度与患者初始状态时的目标区域40若进行射束辐照时的辐照角度，两者之差即为患者需要从初始状态转动到辐照状态时的转动角度α1。
在另外一些实施例中，治疗计划是指粒子射束50对处于当前位置的肿瘤照射一定时间后，在进行下一治疗周期时，需从不同方向对肿瘤进行照射，并且，粒子射束50在照射过程中，需减少暴露到危及器官的粒子射束50的剂量，即减少危及器官接受到粒子射束50的照射剂量，以减小对于危及器官的影响。因此，根据肿瘤位置以及肿瘤相对于危及器官的位置制定治疗计划，使得每一治疗周期中，从不同角度照射肿瘤，同时粒子射束50对于患者危及器官的辐照剂量达到最小化。而患者需要转动的角度α1为两次治疗治疗时，患者目标区域40的辐照角度之差。
该种患者摆位方法应用场景包括笔形束扫描和适形治疗等，优选的为笔形束扫描。在进行适形治疗时，下面所指的粒子射束的初始方向指束流未被适形时的中心方向。
步骤S3，控制器根据α1的值发出相应的工作信号，承载装置10以及用于带动承载装置10转动的旋转机构30以及用于带动承载装置10移动的驱动机构20接收该工作信号后运动，使得转动α1角度后的目标区域的定位点与粒子射束的等中心点60重合。
具体地，在一些实施例中，承载装置10包括承载装置的旋转轴24，承载装置的旋转轴24与患者的目标区域的定位点41之间的距离为r、粒子射束50的等中心点60与用于带动承载装置10转动的旋转机构的旋转轴23之间的距离为R、旋转机构的旋转轴23与承载装置的旋转轴24之间的距离为B、旋转机构的旋转轴23和承载装置的旋转轴24之间的垂线与等中心点60和旋转机构的旋转轴23之间的垂线的夹角为θ1、承载装置10围绕其旋转轴转动的角度为β2、目标区域的定位点41移动的距离为L、目标区域的定位点41围绕旋转机构的旋转轴23转动的角度为θ2；控制器根据α1、r、R、B和θ1的值得到β2、L和θ2的值，并根据β2、L和θ2的值对旋转机构30、承载装置10和驱动机构20发出相应的工作信号，使得患者移动设定距离或转动设定角度。如图所示，为便于计算，上述承载装置的旋转轴24、旋转机构的旋转轴23、等中心点60、目标区域的定位点41之间的垂线都为水平面的投影线，且承载装置的旋转轴24和旋转机构的旋转轴23都垂直于水平面。
其中，旋转机构30可用于带动驱动机构20转动，具体可通过电机和减速器驱动。驱动机构20可带动承载装置10做直线运动。具体可通过两个铰接设置的机械臂实现，通过改变两个机械臂之间的夹角改变承载装置10的位置，也可采用直线驱动装置的方式实现。此外，旋转机构30也可设置在驱动机构20的端部，则承载装置10设置在旋转机构30的端部，通过驱动机构20带动旋转机构30和承载装置10整体移动。
上述的移动设定距离或转动设定角度，目的是根据治疗计划，控制器发出相应的工作信号后，使患者目标区域40的待照射方向，改为到下一个待照射的方向。具体的，可以根据治疗计划，使患者正中矢状面与粒子射束50的初始方向或其在水平面投影线之间的夹角，改变为设定的角度。具体地，控制器根据β的值发出相应信号，使得承载装置10需围绕承载装置的旋转轴24转动β角度后到达设定位置，图2为控制器发出承载装置10转动β角度信号后，承载装置10位置的变化情况，即承载装置10沿顺时针方向转动β2。控制器根据θ2的值发出相应信号，使得目标区域的定位点41围绕旋转机构的旋转轴23转动θ2角度后到达设定位置。图3为目标区域的定位点41围绕旋转机构的旋转轴23转动θ2角度时的示意图，即目标区域的定位点41沿顺时针方向转动θ2，此时，目标区域的定位点41处于旋转机构的旋转轴23与目标区域的定位点41垂线的延长线上。控制器根据L的值发出相应信号，使得驱动机构20带动目标区域的定位点41沿着旋转机构的旋转轴23与目标区域的定位点41垂线的延长线移动L后到达设定位置，图4为目标区域40沿着粒子射束50的照射方向移动L距离后的示意图。
图2、图5和图6所示为控制器依次调节调整承载装置围绕其旋转轴转动的角度β2、目标区域的定位点41沿着粒子射束50的照射方向朝向旋转机构30移动的距离L和目标区域的定位点41围绕旋转机构的旋转轴23转动的角度θ2的示意图。可见，承载装置10需围绕其旋转轴转动β2、目标区域的定位点41沿着粒子射束50的照射方向朝向旋转机构30移动的距离L和目标区域的定位点41围绕旋转机构的旋转轴23转动的角度θ2的改变顺序不受控制，即控制器可依次调整承载装置围绕其旋转轴转动的角度β2、目标区域的定位点41沿着粒子射束50的照射方向朝向旋转机构30移动的距离L以及目标区域的定位点41围绕旋转机构的旋转轴23转动的角度θ2；也可按其他的次序控制转动或移动；或对各个参数同时调整，只需最后使得患者移动到设定位置即可。
步骤S4，治疗计划中，粒子射束50对目标区域40的其他角度进行照射时，需继续调节患者的位置，且调节方式按照上述步骤S1至步骤S3，直至治疗结束。
其中，粒子射束50由治疗装置发出，治疗装置包括粒子加速器，粒子加速器可以为同步加速器或回旋加速器或同步回旋加速器或直线加速器等能够产生高能粒子射束的加速器，粒子射束50可以为质子、碳离子、氦离子等高能粒子。同步加速器包括粒子发生器和同步加速环，粒子发生器的输出耦合到同步加速环的入口，同步加速器环的出口耦合到粒子输送管道的入口。
采用本公开提供的患者摆位方法可实现患者角度的调节，使得目标区域的不同位置朝向粒子射束，同时，使得粒子射束的照射路线避开危及器官，进而避免粒子射束50对于危及器官的辐照或降低粒子射束50对于危及器官的辐照剂量。
在一些实施例中，等中心点60和承载装置的旋转轴24之间的垂线与旋转机构的旋转轴23和承载装置的旋转轴24之间的垂线的夹角为β1；承载装置10围绕其旋转轴转动β2后，旋转机构的旋转轴23和目标区域的定位点41之间的垂线的延长线与承载装置的旋转轴24和目标区域的定位点41之间的垂线之间的夹角为α0，目标区域的定位点41和承载装置的旋转轴24之间的垂线与旋转机构的旋转轴23和承载装置的旋转轴24之间的垂线的夹角为β0，旋转机构的旋转轴23和承载装置的旋转轴24之间的垂线与目标区域的定位点41和旋转机构的旋转轴23之间的垂线的夹角为θ0，控制器根据α1、r、R、B、θ0、θ1、β0、β1和α0相关的三角形的余弦定理和夹角之间的关系得到L的值。
具体地，控制器根据β0、β1和β2之间的等式以及θ0、θ1和θ2之间的等式以及旋转机构的旋转轴23、承载装置的旋转轴24以及承载装置10转动β2后目标区域的定位点41在同一平面内的投影点围成的三角形的余弦公式以及α1、β2和θ2之间的等式以及α0、θ0和β0之间的等式得到L的值。
其中，用于得到L值的关系式包括：
B2＝r2+(R±L)2-2r(R±L)cos(180°-β0-θ0)；
α1＝β2±θ2；
β0＝β1±β2或β0＝β2±β1或β0＝360°-(β1+β2)；
θ0＝θ1±θ2或θ0＝θ2±θ1；
α0＝β0+θ0。
其中，当患者处于不同的状态或不同的转动情况，包括在水平面投影上，患者目标区域的定位点41位于承载装置10的不同位置；或者等中心点60与承载装置的旋转轴24的垂线与等中心点60与旋转机构的旋转轴23的垂线之间的夹角的不同；或者患者需要转动的角度α1的不同等不同的情况，控制器计算L值采用的关系式不同。即控制器优先判定患者相对旋转机构30以及目标区域40的位置，再根据位置关系计算出L的值。根据上述公式，可以将不同的应用情况进行汇总，并快速得出不同情况时所采用的公式，例如，对应后文所述实施例中的公式，便于控制器快速的对L值的计算。
其中对于公式α1＝β2±θ2，承载装置10在移动L过程中，目标区域的定位点41与承载装置的旋转轴24之间的连线的方向不变，即在移动L过程中，β2值不变。而当目标区域的中心点41围绕旋转机构的旋转轴23转动θ2时，目标区域的中心点41和承载装置的旋转轴24之间的垂线与粒子射束50的照射方向的延长线之间的夹角也会增加或减少θ2。因此，患者相对粒子射束50的照射方向转动的角度α1相当于将承载装置10围绕承载装置的旋转轴24转动的角度β2增加或减少θ2。即α1等于承载装置10围绕承载装置的旋转轴24转动的角度β2与目标区域的中心点41围绕旋转机构的旋转轴23转动的角度θ2之和或之差。
控制器根据L、β0、θ0、α1、r、R、B、θ1、β1和α0相关的三角形的正弦定理和夹角之间的关系得到β2和θ2的值。
具体地，控制器根据β0、β1和β2之间的等式以及θ0、θ1和θ2之间的等式以及旋转机构的旋转轴23、承载装置的旋转轴24以及承载装置10转动β2后目标区域的定位点41在同一平面内的投影点围成的三角形的正弦公式以及α0、θ0和β0之间的等式得到β2和θ2的值。
其中，用于得到β2和θ2的关系式包括：
α0＝β0+θ0；
r sinβ0＝(R±L)sinθ0；
β0＝β1±β2或β0＝β2±β1或β0＝360°-(β1+β2)；
θ0＝θ1±θ2或θ0＝θ2±θ1。
其中，当患者处于不同的状态或不同的转动情况，包括在水平面投影上，患者目标区域的定位点41位于承载装置10不同的位置；或者等中心点60与承载装置的旋转轴24的垂线与等中心点60与旋转机构的旋转轴23的垂线之间的夹角的不同；或者患者需要转动的角度α1的不同等不同的情况，控制器计算β2和θ2的值采用的关系式不同。即控制器优先判定患者相对旋转机构30以及目标区域40的位置，再根据位置关系计算出β2和θ2的值。根据上述公式，可以将不同的应用情况进行汇总，并快速得出不同情况时所采用的公式，例如，对应后文所述实施例中的公式，从而便于控制器快速的对β2和θ2的计算。
值得注意的是，上述的角度以及垂线均是指在同一投影面上的角度和垂线。
本公开在调整患者位置前，粒子射束50的初始照射方向的延长线与旋转机构的旋转轴23相交或异面。
结合图1至图6所示，在一些实施例中，粒子射束50的初始照射方向的延长线与旋转机构的旋转轴23相交，且粒子射束50的初始照射方向的延长线穿过目标区域的定位点41时，β1和θ1均为零，即β0＝β2、θ0＝θ2，因此，可得到：
B2＝r2+(R+L)2-2r(R+L)cos(180°-α1)。
由于B、r、R和α1的值均为已知量，因此，可通过上述公式得出L的值。
由于β0＝β2、θ0＝θ2，因此可得出α1＝β2+θ2、r sinβ2＝(R+L)sinθ2。两个公式两个未知量，因此，控制器可根据上述公式得到β2和θ2的值。
在一些实施例中，粒子射束50的初始照射方向的延长线与旋转机构的旋转轴23相交，但承载装置的旋转轴24偏离粒子射束50的初始照射方向，该种使用情况包括但不限于图7至图12所示的实施例，用于得到L的关系式包括：
B2＝r2+(R+L)2-2r(R+L)cos(180°-β0-θ0)；
α1＝β2+θ2；
β0＝β1-β2；
θ0＝θ1-θ2；
α0＝β0+θ0＝θ1-θ2+β1-β2＝θ1+β1-α1。
其中，承载装置10在移动L过程中，目标区域的定位点41与承载装置的旋转轴24之间的连线的方向不变，即在移动L过程中，β2值不变。而当目标区域的中心点41围绕旋转机构的旋转轴23转动θ2时，目标区域的中心点41和承载装置的旋转轴24之间的垂线与粒子射束50的照射方向的延长线之间的夹角也会增加θ2。因此，患者相对粒子射束50的照射方向转动的角度α1相当于将承载装置10围绕承载装置的旋转轴24转动的角度β2增加θ2。即α1等于承载装置10围绕承载装置的旋转轴24转动的角度β2与目标区域的中心点41围绕旋转机构的旋转轴23转动的角度θ2之和。
其中，α1的值为设定值、β1和θ1的值可通过计算或测量得出，因此，可通过公式α0＝θ1+β1-α1，得到α0的值。R、r和B的值已知，因此，可根据公式B2＝r2+(R+L)2-2r(R+L)cos(180°-β0-θ0)以及公式α0＝β0+θ0得到L的值。
值得注意的是，L的值的获得方式包括但不限于上述公式，L的值也可根据其他的已知量和三角函数关系获得。
用于得到β2和θ2的关系式包括：
α0＝β0+θ0；
r sinβ0＝(R+L)sinθ0；
β0＝β1+β2；
θ0＝θ1+θ2；
α1＝β2+θ2；
其中，α0和L的值可由上述公式得出，因此，α0＝β0+θ0和r sinβ0＝(R+L)sinθ0中，除了β0和θ0的值未知以外，其他的值均为已知量，因此，两个公式两个未知数，因此，可得到β0和θ0的值。此外，β1和θ1的值可通过计算或测量得出，因此，可通过公式β0＝β1+β2和公式θ0＝θ1+θ2得出β2和θ2的值。
值得注意的是，β2和θ2的值的获得方式包括但不限于上述公式，β2和θ2的值也可根据其他的已知量和三角函数关系获得。
在另一些实施例中，结合图22和图23所示，粒子射束50的初始照射方向的延长线与旋转机构的旋转轴23相交，但承载装置的旋转轴24以及目标区域的定位点41偏离粒子射束50的初始照射方向时，仍使用上述调节方式。
结合图13至图18所示，在另一些实施例中，粒子射束50的初始照射方向的延长线与旋转机构的旋转轴23相交，但承载装置的旋转轴24偏离粒子射束50的初始照射方向，且调节过程中，目标区域的定位点41在粒子射束50的初始照射方向所处直线上的垂足与治疗头之间的距离增大时，用于得到L值的关系式包括：
B2＝r2+(R-L)2-2r(R-L)cos(180°-β0-θ0)；
α1＝β2+θ2；
β0＝β1+β2；
θ0＝θ1+θ2；
α0＝β0+θ0＝θ1+θ2+β1+β2＝θ1+β1+α1。
其中，α1的值为设定值、β1和θ1的值可通过计算或测量得出，因此，可通过公式α0＝θ1+β1+α1，得到α0的值。R、r和B的值已知，因此，可根据公式B2＝r2+(R-L)2-2r(R-L)cos(180°-β0-θ0)以及公式α0＝β0+θ0得到L的值。
值得注意的是，L的值的获得方式包括但不限于上述公式，L的值也可根据其他的已知量和三角函数关系获得。
用于得到β2和θ2的关系式包括：
α0＝β0+θ0；
r sinβ0＝(R-L)sinθ0；
β0＝β1+β2；
θ0＝θ1+θ2；
α1＝β2+θ2。
其中，α0和L的值可由上述公式得出，因此，α0＝β0+θ0和r sinβ0＝(R-L)sinθ0中，除了β0和θ0的值未知以外，其他的值均为已知量，因此，两个公式两个未知数，因此，可得到β0和θ0的值。此外，β1和θ1的值可通过计算或测量得出，因此，可通过公式β0＝β1+β2和公式θ0＝θ1+θ2得出β2和θ2的值。
值得注意的是，β2和θ2的值的获得方式包括但不限于上述公式，β2和θ2的值也可根据其他的已知量和三角函数关系获得。
在另一些实施例中，控制器根据β0、β1和β2之间的等式以及θ0、θ1和θ2之间的等式以及旋转机构的旋转轴23、承载装置的旋转轴24以及承载装置10转动β2后目标区域的定位点41在同一平面内的投影点围成的三角形的正弦公式以及α1、β2和θ2之间的等式以及α0、θ0和β0之间的等式得到β2和θ2的值。
用于得到β2和θ2的关系式包括：
α1＝β2+θ2；
β0＝β1±β2或β0＝β2±β1；
θ0＝θ1±θ2或θ0＝θ2±θ1；
α0＝β0+θ0；
B sinθ0＝r sin(180°-θ0-β0)。
通过上述公式，可以无需L的值，求解β2和θ2的值。之后控制器根据β0、β1和β2之间的等式以及θ0、θ1和θ2之间的等式以及旋转机构的旋转轴23、承载装置的旋转轴24以及承载装置10转动β2后目标区域的定位点41在同一平面内的投影点围成的三角形的余弦公式以及α1、β2和θ2之间的等式以及α0、θ0和β0之间的等式得到L的值。
其中，用于得到L值的关系式包括：
B2＝r2+(R±L)2-2r(R±L)cos(180°-β0-θ0)；
β0＝β1±β2或β0＝β2±β1或β0＝360°-(β1+β2)；
θ0＝θ1±θ2或θ0＝θ2±θ1；
α0＝β0+θ0。
如图24所示，在另一些实施例中，粒子射束50的初始照射方向的延长线与旋转机构的旋转轴23异面，但承载装置的旋转轴24偏离粒子射束50的初始照射方向，且承载装置绕其旋转轴转动后，目标区域的定位点和旋转机构的旋转轴23之间的垂线长度大于等中心点60和旋转机构的旋转轴23之间的垂线长度，且承载装置的旋转轴24在粒子射束50的初始照射方向上的投影与治疗头之间的距离小于目标区域的定位点41与治疗头之间的距离时，用于得到L值的关系式包括：
B2＝r2+(R+L)2-2r(R+L)cos(180°-β0-θ0)；
α1＝β2+θ2；
β0＝β1+β2；
θ0＝θ1+θ2；
α0＝β0+θ0＝θ1+θ2+β1+β2＝θ1+β1+α1。
其中，α1的值为设定值、β1和θ1的值可通过计算或测量得出，因此，可通过公式α0＝θ1+β1+α1，得到α0的值。R、r和B的值已知，因此，可根据公式B2＝r2+(R+L)2-2r(R+L)cos(180°-β0-θ0)以及公式α0＝β0+θ0得到L的值。
值得注意的是，L的值的获得方式包括但不限于上述公式，L的值也可根据其他的已知量和三角函数关系获得。
用于得到β2和θ2的关系式包括：
α0＝β0+θ0；
r sinβ0＝(R+L)sinθ0；
β0＝β1+β2；
θ0＝θ1+θ2；
α1＝β2+θ2。
其中，α0和L的值可由上述公式得出，因此，α0＝β0+θ0和r sinβ0＝(R+L)sinθ0中，除了β0和θ0的值未知以外，其他的值均为已知量，因此，两个公式两个未知数，因此，可得到β0和θ0的值。此外，β1和θ1的值可通过计算或测量得出，因此，可通过公式β0＝β1+β2和公式θ0＝θ1+θ2得出β2和θ2的值。
值得注意的是，β2和θ2的值的获得方式包括但不限于上述公式，β2和θ2的值也可根据其他的已知量和三角函数关系获得。
比如，用于得到β2和θ2的关系式还包括：
α1＝β2+θ2；
β0＝β1+β2；
θ0＝θ1+θ2；
α0＝β0+θ0＝θ1+θ2+β1+β2＝θ1+β1+α1；
B sinθ0＝r sin(180°-θ0-β0)。
如图25所示，在另一些实施例中，粒子射束50的初始照射方向的延长线与旋转机构的旋转轴23异面，但承载装置的旋转轴24偏离粒子射束50的初始照射方向，且承载装置绕其旋转轴转动后，目标区域的定位点41和旋转机构的旋转轴23之间的垂线长度小于等中心点60和旋转机构的旋转轴23之间的垂线长度，且承载装置的旋转轴24在粒子射束50的初始照射方向上的投影与治疗头之间的距离小于目标区域的定位点41与治疗头之间的距离时，用于得到L值的关系式包括：
B2＝r2+(R-L)2-2r(R-L)cos(180°-β0-θ0)；
α1＝β2+θ2；
β0＝β1-β2；
θ0＝θ1-θ2；
α0＝β0+θ0＝θ1-θ2+β1-β2＝θ1+β1-α1。
其中，α1的值为设定值、β1和θ1的值可通过计算或测量得出，因此，可通过公式α0＝θ1+β1-α1，得到α0的值。R、r和B的值已知，因此，可根据公式B2＝r2+(R-L)2-2r(R-L)cos(180°-β0-θ0)以及公式α0＝β0+θ0得到L的值。
值得注意的是，L的值的获得方式包括但不限于上述公式，L的值也可根据其他的已知量和三角函数关系获得。
用于得到β2和θ2的关系式包括：
α0＝β0+θ0；
r sinβ0＝(R-L)sinθ0；
β0＝β1+β2；
θ0＝θ1+θ2；
α1＝β2+θ2。
其中，α0和L的值可由上述公式得出，因此，α0＝β0+θ0和r sinβ0＝(R-L)sinθ0中，除了β0和θ0的值未知以外，其他的值均为已知量，因此，两个公式两个未知数，因此，可得到β0和θ0的值。此外，β1和θ1的值可通过计算或测量得出，因此，可通过公式β0＝β1+β2和公式θ0＝θ1+θ2得出β2和θ2的值。
值得注意的是，β2和θ2的值的获得方式包括但不限于上述公式，β2和θ2的值也可根据其他的已知量和三角函数关系获得。
比如，用于得到β2和θ2的关系式还包括：
α1＝β2+θ2；
β0＝β1-β2；
θ0＝θ1-θ2；
α0＝β0+θ0＝θ1-θ2+β1-β2＝θ1+β1-α1；
B sinθ0＝r sin(180°-θ0-β0)。
如图26所示，在另一些实施例中，粒子射束50的初始照射方向的延长线与旋转机构的旋转轴23异面，但承载装置的旋转轴24偏离粒子射束50的初始照射方向，且承载装置绕其旋转轴转动后，目标区域的定位点41和旋转机构的旋转轴23之间的垂线长度小于等中心点60和旋转机构的旋转轴23之间的垂线长度，且承载装置的旋转轴24在粒子射束50的初始照射方向上的投影与治疗头之间的距离小于目标区域的定位点41与治疗头之间的距离时，用于得到L值的关系式包括：
B2＝r2+(R-L)2-2r(R-L)cos(180°-β0-θ0)；
α1＝β2+θ2；
β0＝β2-β1；
θ0＝θ2-θ1；
α0＝β0+θ0＝θ2-θ1+β2-β1＝α1-θ1-β1。
其中，α1的值为设定值、β1和θ1的值可通过计算或测量得出，因此，可通过公式α0＝α1-θ1-β1，得到α0的值。R、r和B的值已知，因此，可根据公式B2＝r2+(R-L)2-2r(R-L)cos(180°-β0-θ0)以及公式α0＝β0+θ0得到L的值。
值得注意的是，L的值的获得方式包括但不限于上述公式，L的值也可根据其他的已知量和三角函数关系获得。
用于得到β2和θ2的关系式包括：
α0＝β0+θ0；
r sinβ0＝(R-L)sinθ0；
β0＝β2-β1；
θ0＝θ2-θ1；
α1＝β2+θ2。
其中，α0和L的值可由上述公式得出，因此，α0＝β0+θ0和r sinβ0＝(R-L)sinθ0中，除了β0和θ0的值未知以外，其他的值均为已知量，因此，两个公式两个未知数，因此，可得到β0和θ0的值。此外，β1和θ1的值可通过计算或测量得出，因此，可通过公式β0＝β2-β1和公式θ0＝θ2-θ1得出β2和θ2的值。
值得注意的是，β2和θ2的值的获得方式包括但不限于上述公式，β2和θ2的值也可根据其他的已知量和三角函数关系获得。
比如，用于得到β2和θ2的关系式还包括：
α1＝β2+θ2；
β0＝β2-β1；
θ0＝θ2-θ1；
α0＝β0+θ0＝θ2-θ1+β2-β1＝α1-θ1-β1；
B sinθ0＝r sin(180°-θ0-β0)。
如图27所示，在另一些实施例中，粒子射束50的初始照射方向的延长线与旋转机构的旋转轴23异面，但承载装置的旋转轴24偏离粒子射束50的初始照射方向，且承载装置绕其旋转轴转动后，目标区域的定位点41和旋转机构的旋转轴23之间的垂线长度大于等中心点60和旋转机构的旋转轴23之间的垂线长度，且承载装置的旋转轴24在粒子射束50的初始照射方向上的投影与治疗头之间的距离小于目标区域的定位点41与治疗头之间的距离时，用于得到L值的关系式包括：
B2＝r2+(R-L)2-2r(R+L)cos(180°-β0-θ0)；
α1＝β2+θ2；
β0＝β2-β1；
θ0＝θ2-θ1；
α0＝β0+θ0＝θ2-θ1+β2-β1＝α1-θ1-β1。
其中，α1的值为设定值、β1和θ1的值可通过计算或测量得出，因此，可通过公式α0＝α1-θ1-β1，得到α0的值。R、r和B的值已知，因此，可根据公式B2＝r2+(R-L)2-2r(R+L)cos(180°-β0-θ0)以及公式α0＝β0+θ0得到L的值。
值得注意的是，L的值的获得方式包括但不限于上述公式，L的值也可根据其他的已知量和三角函数关系获得。
用于得到β2和θ2的关系式包括：
α0＝β0+θ0；
r sinβ0＝(R+L)sinθ0；
β0＝β2-β1；
θ0＝θ2-θ1；
α1＝β2+θ2。
其中，α0和L的值可由上述公式得出，因此，α0＝β0+θ0和r sinβ0＝(R+L)sinθ0中，除了β0和θ0的值未知以外，其他的值均为已知量，因此，两个公式两个未知数，因此，可得到β0和θ0的值。此外，β1和θ1的值可通过计算或测量得出，因此，可通过公式β0＝β2-β1和公式θ0＝θ2-θ1得出β2和θ2的值。
值得注意的是，β2和θ2的值的获得方式包括但不限于上述公式，β2和θ2的值也可根据其他的已知量和三角函数关系获得。
比如，用于得到β2和θ2的关系式还包括：
α1＝β2+θ2；
β0＝β2-β1；
θ0＝θ2-θ1；
α0＝β0+θ0＝θ2-θ1+β2-β1＝α1-θ1-β1；
B sinθ0＝r sin(180°-θ0-β0)。
结合图28和图29所示，在另一些实施例中，粒子射束50的初始照射方向的延长线与旋转机构的旋转轴23异面，但承载装置的旋转轴24偏离粒子射束50的初始照射方向，且承载装置绕其旋转轴转动后，目标区域的定位点41和旋转机构的旋转轴23之间的垂线长度小于等中心点60和旋转机构的旋转轴23之间的垂线长度，且承载装置的旋转轴24在粒子射束50的初始照射方向上的投影与治疗头之间的距离大于目标区域的定位点41与治疗头之间的距离时，用于得到L值的关系式包括：
B2＝r2+(R+L)2-2r(R-L)cos(180°-β0-θ0)；
α1＝β2-θ2；
β0＝β1-β2；
θ0＝θ2+θ1；
α0＝β0+θ0＝θ2+θ1+β2-β1＝θ1+β1-α1。
其中，α1的值为设定值、β1和θ1的值可通过计算或测量得出，因此，可通过公式α0＝θ1+β1-α1，得到α0的值。R、r和B的值已知，因此，可根据公式B2＝r2+(R+L)2-2r(R-L)cos(180°-β0-θ0)以及公式α0＝β0+θ0得到L的值。
值得注意的是，L的值的获得方式包括但不限于上述公式，L的值也可根据其他的已知量和三角函数关系获得。
用于得到β2和θ2的关系式包括：
α0＝β0+θ0；
r sinβ0＝(R-L)sinθ0；
β0＝β1-β2；
θ0＝θ2+θ1；
α1＝β2+θ2。
其中，α0和L的值可由上述公式得出，因此，α0＝β0+θ0和r sinβ0＝(R-L)sinθ0中，除了β0和θ0的值未知以外，其他的值均为已知量，因此，两个公式两个未知数，因此，可得到β0和θ0的值。此外，β1和θ1的值可通过计算或测量得出，因此，可通过公式β0＝β1-β2和公式θ0＝θ2+θ1得出β2和θ2的值。
值得注意的是，β2和θ2的值的获得方式包括但不限于上述公式，β2和θ2的值也可根据其他的已知量和三角函数关系获得。
比如，用于得到β2和θ2的关系式还包括：
α1＝β2-θ2；
β0＝β1-β2；
θ0＝θ2+θ1；
α0＝β0+θ0＝θ2+θ1+β2-β1＝θ1+β1-α1；
B sinθ0＝r sin(180°-θ0-β0)。
如图30所示，在另一些实施例中，粒子射束50的初始照射方向的延长线与旋转机构的旋转轴23异面，但承载装置的旋转轴24偏离粒子射束50的初始照射方向，且承载装置绕其旋转轴转动后，目标区域的定位点41和旋转机构的旋转轴23之间的垂线长度大于等中心点60和旋转机构的旋转轴23之间的垂线长度，且承载装置的旋转轴24在粒子射束50的初始照射方向上的投影与治疗头之间的距离大于目标区域的定位点41与治疗头之间的距离时，用于得到L值的关系式包括：
B2＝r2+(R+L)2-2r(R+L)cos(180°-β0-θ0)；
α1＝β2-θ2；
β0＝β1+β2；
θ0＝θ1-θ2；
α0＝β0+θ0＝θ1-θ2+β2+β1＝θ1+β1+α1。
其中，α1的值为设定值、β1和θ1的值可通过计算或测量得出，因此，可通过公式α0＝θ1+β1+α1，得到α0的值。R、r和B的值已知，因此，可根据公式B2＝r2+(R+L)2-2r(R+L)cos(180°-β0-θ0)以及公式α0＝β0+θ0得到L的值。
值得注意的是，L的值的获得方式包括但不限于上述公式，L的值也可根据其他的已知量和三角函数关系获得。
用于得到β2和θ2的关系式包括：
α0＝β0+θ0；
r sinβ0＝(R+L)sinθ0；
β0＝β1+β2；
θ0＝θ1-θ2；
α1＝β2+θ2。
其中，α0和L的值可由上述公式得出，因此，α0＝β0+θ0和r sinβ0＝(R+L)sinθ0中，除了β0和θ0的值未知以外，其他的值均为已知量，因此，两个公式两个未知数，因此，可得到β0和θ0的值。此外，β1和θ1的值可通过计算或测量得出，因此，可通过公式β0＝β1+β2和公式θ0＝θ1-θ2得出β2和θ2的值。
值得注意的是，β2和θ2的值的获得方式包括但不限于上述公式，β2和θ2的值也可根据其他的已知量和三角函数关系获得。
如图31所示，在另一些实施例中，粒子射束50的初始照射方向的延长线与旋转机构的旋转轴23异面，但承载装置的旋转轴24偏离粒子射束50的初始照射方向，且承载装置绕其旋转轴转动后，目标区域的定位点41和旋转机构的旋转轴23之间的垂线长度大于等中心点60和旋转机构的旋转轴23之间的垂线长度，且当承载装置10的中心面与粒子射束50的初始照射方向所在直线重合时，若目标区域40位于承载装置10的中心面远离旋转机构的旋转轴23的一侧时，用于得到L值的关系式包括：
B2＝r2+(R+L)2-2r(R+L)cos(180°-β0-θ0)；
α1＝β2-θ2；
β0＝β1+β2；
θ0＝θ1-θ2；
α0＝β0+θ0＝θ1-θ2+β2+β1＝θ1+β1+α1。
其中，α1的值为设定值、β1和θ1的值可通过计算或测量得出，因此，可通过公式α0＝θ1+β1+α1，得到α0的值。R、r和B的值已知，因此，可根据公式B2＝r2+(R+L)2-2r(R+L)cos(180°-β0-θ0)以及公式α0＝β0+θ0得到L的值。
值得注意的是，L的值的获得方式包括但不限于上述公式，L的值也可根据其他的已知量和三角函数关系获得。
用于得到β2和θ2的关系式包括：
α0＝β0+θ0；
r sinβ0＝(R+L)sinθ0；
β0＝β1+β2；
θ0＝θ1-θ2；
α1＝β2+θ2。
其中，α0和L的值可由上述公式得出，因此，α0＝β0+θ0和r sinβ0＝(R+L)sinθ0中，除了β0和θ0的值未知以外，其他的值均为已知量，因此，两个公式两个未知数，因此，可得到β0和θ0的值。此外，β1和θ1的值可通过计算或测量得出，因此，可通过公式β0＝β1+β2和公式θ0＝θ1-θ2得出β2和θ2的值。
值得注意的是，β2和θ2的值的获得方式包括但不限于上述公式，β2和θ2的值也可根据其他的已知量和三角函数关系获得。
如图32所示，在另一些实施例中，粒子射束50的初始照射方向的延长线与旋转机构的旋转轴23异面，但承载装置的旋转轴24偏离粒子射束50的初始照射方向，且承载装置绕其旋转轴转动后，目标区域的定位点41和旋转机构的旋转轴23之间的垂线长度大于等中心点60和旋转机构的旋转轴23之间的垂线长度，且当承载装置10的中心面与粒子射束50的初始照射方向所在直线重合时，若目标区域40位于承载装置10的中心面远离旋转机构的旋转轴23的一侧时，用于得到L值的关系式包括：
B2＝r2+(R+L)2-2r(R+L)cos(180°-β0-θ0)；
α1＝β2-θ2；
β0＝360°-(β1+β2)；
θ0＝θ2-θ1；
α0＝β0+θ0＝θ2-θ1+360°-(β2+β1)＝360°-θ1-β1-α1。
其中，α1的值为设定值、β1和θ1的值可通过计算或测量得出，因此，可通过公式α0＝360°-θ1-β1-α1，得到α0的值。R、r和B的值已知，因此，可根据公式B2＝r2+(R+L)2-2r(R+L)cos(180°-β0-θ0)以及公式α0＝β0+θ0得到L的值。
值得注意的是，L的值的获得方式包括但不限于上述公式，L的值也可根据其他的已知量和三角函数关系获得。
用于得到β2和θ2的关系式包括：
α0＝β0+θ0；
r sinβ0＝(R+L)sinθ0；
β0＝360°-(β1+β2)；
θ0＝θ2-θ1；
α1＝β2+θ2。
其中，α0和L的值可由上述公式得出，因此，α0＝β0+θ0和r sinβ0＝(R+L)sinθ0中，除了β0和θ0的值未知以外，其他的值均为已知量，因此，两个公式两个未知数，因此，可得到β0和θ0的值。此外，β1和θ1的值可通过计算或测量得出，因此，可通过公式β0＝360°-(β1+β2)和公式θ0＝θ2-θ1得出β2和θ2的值。
值得注意的是，β2和θ2的值的获得方式包括但不限于上述公式，β2和θ2的值也可根据其他的已知量和三角函数关系获得。
如图33所示，在另一些实施例中，粒子射束50的初始照射方向的延长线与旋转机构的旋转轴23异面，但承载装置的旋转轴24偏离粒子射束50的初始照射方向，且承载装置绕其旋转轴转动后，目标区域的定位点41和旋转机构的旋转轴23之间的垂线长度小于等中心点60和旋转机构的旋转轴23之间的垂线长度，且当承载装置10的中心面与粒子射束50的初始照射方向所在直线重合时，若目标区域40位于承载装置10的中心面远离旋转机构的旋转轴23的一侧时，用于得到L值的关系式包括：
B2＝r2+(R-L)2-2r(R-L)cos(180°-β0-θ0)；
α1＝β2-θ2；
β0＝β1-β2；
θ0＝θ1+θ2；
α0＝β0+θ0＝θ1+θ2+β1-β2＝θ1+β1-α1。
其中，α1的值为设定值、β1和θ1的值可通过计算或测量得出，因此，可通过公式α0＝θ1+β1-α1，得到α0的值。R、r和B的值已知，因此，可根据公式B2＝r2+(R-L)2-2r(R-L)cos(180°-β0-θ0)以及公式α0＝β0+θ0得到L的值。
值得注意的是，L的值的获得方式包括但不限于上述公式，L的值也可根据其他的已知量和三角函数关系获得。
用于得到β2和θ2的关系式包括：
α0＝β0+θ0；
r sinβ0＝(R-L)sinθ0；
β0＝β1-β2；
θ0＝θ1+θ2；
α1＝β2+θ2。
其中，α0和L的值可由上述公式得出，因此，α0＝β0+θ0和r sinβ0＝(R-L)sinθ0中，除了β0和θ0的值未知以外，其他的值均为已知量，因此，两个公式两个未知数，因此，可得到β0和θ0的值。此外，β1和θ1的值可通过计算或测量得出，因此，可通过公式β0＝β1-β2和公式θ0＝θ1+θ2得出β2和θ2的值。
值得注意的是，β2和θ2的值的获得方式包括但不限于上述公式，β2和θ2的值也可根据其他的已知量和三角函数关系获得。
如图34所示，在另一些实施例中，粒子射束50的初始照射方向的延长线与旋转机构的旋转轴23异面，但承载装置的旋转轴24偏离粒子射束50的初始照射方向，且承载装置的旋转轴24与目标区域的定位点41的连接线沿顺时针旋转后，目标区域的定位点41在承载装置的旋转轴24和旋转机构的旋转轴23之间的连线上的垂足与治疗头之间的距离缩小时，用于得到L值的关系式包括：
B2＝r2+(R+L)2-2r(R+L)cos(180°-β0-θ0)；
α1＝β2+θ2；
β0＝β1+β2；
θ0＝θ1+θ2；
α0＝β0+θ0＝θ1+θ2+β1+β2＝θ1+β1+α1。
其中，α1的值为设定值、β1和θ1的值可通过计算或测量得出，因此，可通过公式α0＝θ1+β1+α1，得到α0的值。R、r和B的值已知，因此，可根据公式B2＝r2+(R+L)2-2r(R+L)cos(180°-β0-θ0)以及公式α0＝β0+θ0得到L的值。
值得注意的是，L的值的获得方式包括但不限于上述公式，L的值也可根据其他的已知量和三角函数关系获得。
用于得到β2和θ2的关系式包括：
α0＝β0+θ0；
r sinβ0＝(R+L)sinθ0；
β0＝β1+β2；
θ0＝θ1+θ2；
α1＝β2+θ2。
其中，α0和L的值可由上述公式得出，因此，α0＝β0+θ0和r sinβ0＝(R+L)sinθ0中，除了β0和θ0的值未知以外，其他的值均为已知量，因此，两个公式两个未知数，因此，可得到β0和θ0的值。此外，β1和θ1的值可通过计算或测量得出，因此，可通过公式β0＝β1+β2和公式θ0＝θ1+θ2得出β2和θ2的值。
值得注意的是，β2和θ2的值的获得方式包括但不限于上述公式，β2和θ2的值也可根据其他的已知量和三角函数关系获得。
如图35所示，在另一些实施例中，粒子射束50的初始照射方向的延长线与旋转机构的旋转轴23异面，但承载装置的旋转轴24偏离粒子射束50的初始照射方向，且承载装置的旋转轴24与目标区域的定位点41的连接线沿逆时针旋转后，目标区域的定位点41在粒子射束50的初始照射方向所处直线上的垂足与治疗头之间的距离增大，并使得调节后的目标区域的定位点41与旋转机构的旋转轴23之间的连线处于旋转机构的旋转轴23和承载装置的旋转轴24之间的连线与等中心点60和旋转机构的旋转轴23的连接线构成的夹角之间时，用于得到L的关系式包括：
B2＝r2+(R-L)2-2r(R-L)cos(180°-β0-θ0)；
α1＝β2+θ2；
β0＝β1+β2；
θ0＝θ1+θ2；
α0＝β0+θ0＝θ1+θ2+β1+β2＝θ1+β1+α1。
其中，α1的值为设定值、β1和θ1的值可通过计算或测量得出，因此，可通过公式α0＝θ1+β1+α1，得到α0的值。R、r和B的值已知，因此，可根据公式B2＝r2+(R-L)2-2r(R-L)cos(180°-β0-θ0)以及公式α0＝β0+θ0得到L的值。
值得注意的是，L的值的获得方式包括但不限于上述公式，L的值也可根据其他的已知量和三角函数关系获得。
用于得到β2和θ2的关系式包括：
α0＝β0+θ0；
r sinβ0＝(R-L)sinθ0；
β0＝β1+β2；
θ0＝θ1+θ2；
α1＝β2+θ2。
其中，α0和L的值可由上述公式得出，因此，α0＝β0+θ0和r sinβ0＝(R-L)sinθ0中，除了β0和θ0的值未知以外，其他的值均为已知量，因此，两个公式两个未知数，因此，可得到β0和θ0的值。此外，β1和θ1的值可通过计算或测量得出，因此，可通过公式β0＝β1+β2和公式θ0＝θ1+θ2得出β2和θ2的值。
值得注意的是，β2和θ2的值的获得方式包括但不限于上述公式，β2和θ2的值也可根据其他的已知量和三角函数关系获得。
如图36所示，在另一些实施例中，粒子射束50的初始照射方向的延长线与旋转机构的旋转轴23异面，但承载装置的旋转轴24偏离粒子射束50的初始照射方向，且承载装置的旋转轴24与目标区域的定位点41的连接线沿逆时针旋转后，目标区域的定位点41在粒子射束50的初始照射方向所处直线上的垂足与治疗头之间的距离增大，并使得调节后目标区域的定位点41与旋转机构的旋转轴23之间的连线处于旋转机构的旋转轴23和承载装置的旋转轴24之间的连线与等中心点60和旋转机构的旋转轴23的连接线构成的夹角的一侧时，用于得到L的关系式包括：
B2＝r2+(R-L)2-2r(R-L)cos(180°-β0-θ0)；
α1＝β2+θ2；
β0＝β2-β1；
θ0＝θ2-θ1；
α0＝β0+θ0＝θ2-θ1+β2-β1＝α1-θ1-β1。
其中，α1的值为设定值、β1和θ1的值可通过计算或测量得出，因此，可通过公式α0＝α1-θ1-β1，得到α0的值。R、r和B的值已知，因此，可根据公式B2＝r2+(R-L)2-2r(R-L)cos(180°-β0-θ0)以及公式α0＝β0+θ0得到L的值。
值得注意的是，L的值的获得方式包括但不限于上述公式，L的值也可根据其他的已知量和三角函数关系获得。
用于得到β2和θ2的关系式包括：
α0＝β0+θ0；
r sinβ0＝(R-L)sinθ0；
β0＝β2-β1；
θ0＝θ2-θ1；
α1＝β2+θ2。
其中，α0和L的值可由上述公式得出，因此，α0＝β0+θ0和r sinβ0＝(R-L)sinθ0中，除了β0和θ0的值未知以外，其他的值均为已知量，因此，两个公式两个未知数，因此，可得到β0和θ0的值。此外，β1和θ1的值可通过计算或测量得出，因此，可通过公式β0＝β2-β1和公式θ0＝θ2-θ1得出β2和θ2的值。
值得注意的是，β2和θ2的值的获得方式包括但不限于上述公式，β2和θ2的值也可根据其他的已知量和三角函数关系获得。
如图37所示，在另一些实施例中，粒子射束50的初始照射方向的延长线与旋转机构的旋转轴23异面，但承载装置的旋转轴24偏离粒子射束50的初始照射方向，且承载装置的旋转轴24与目标区域的定位点41的连接线沿逆时针旋转后，目标区域的定位点41在粒子射束50的初始照射方向所处直线上的垂足与治疗头之间的距离减小，并使得调节后目标区域的定位点41与旋转机构的旋转轴23之间的连线处于旋转机构的旋转轴23和承载装置的旋转轴24之间的连线与等中心点60和旋转机构的旋转轴23的连接线构成的夹角的一侧时，用于得到L的关系式包括：
B2＝r2+(R+L)2-2r(R-L)cos(180°-β0-θ0)；
α1＝β2+θ2；
β0＝β2-β1；
θ0＝θ2-θ1；
α0＝β0+θ0＝θ2-θ1+β2-β1＝α1-θ1-β1。
其中，α1的值为设定值、β1和θ1的值可通过计算或测量得出，因此，可通过公式α0＝α1-θ1-β1，得到α0的值。R、r和B的值已知，因此，可根据公式B2＝r2+(R+L)2-2r(R-L)cos(180°-β0-θ0)以及公式α0＝β0+θ0得到L的值。
值得注意的是，L的值的获得方式包括但不限于上述公式，L的值也可根据其他的已知量和三角函数关系获得。
用于得到β2和θ2的关系式包括：
α0＝β0+θ0；
r sinβ0＝(R-L)sinθ0；
β0＝β2-β1；
θ0＝θ2-θ1；
α1＝β2+θ2。
其中，α0和L的值可由上述公式得出，因此，α0＝β0+θ0和r sinβ0＝(R-L)sinθ0中，除了β0和θ0的值未知以外，其他的值均为已知量，因此，两个公式两个未知数，因此，可得到β0和θ0的值。此外，β1和θ1的值可通过计算或测量得出，因此，可通过公式β0＝β2-β1和公式θ0＝θ2-θ1得出β2和θ2的值。
值得注意的是，β2和θ2的值的获得方式包括但不限于上述公式，β2和θ2的值也可根据其他的已知量和三角函数关系获得。
结合图1至图6所示，在另一些实施例中，当粒子射束50的初始照射方向的延长线经过患者的目标区域的定位点41并与用于带动承载装置10转动的旋转机构的旋转轴23以及承载装置的旋转轴24相交时，也可采用上述方式得到L、β2和θ2的值，但上述公式中的β1和θ1的值均为零。
此外，该种情况下，也可采用其他关系式得到L、β2和θ2的值，其中，L、r与R的关系包括：
(R+r)2＝r2+(R+L)2-2r(R+L)cos(180°-α1)
上述公式中R、r和α1均为已知量，因此，可得到的值L。
β2和θ2的关系包括：α1＝β2+θ2，r sinβ2＝(R+L)sinθ2。两个公式两个未知量，因此，控制器可根据上述公式得到β2和θ2的值。
其中，旋转机构的旋转轴23与承载装置的旋转轴24之间的距离B可通过测量得到，此外，B的值也可通过计算得到。结合图9和图15所示，根据等中心点60和承载装置的旋转轴24之间的垂线与等中心点60和旋转机构的旋转轴23之间的垂线的夹角δ、承载装置的旋转轴24与患者的目标区域的定位点41之间的距离r以及粒子射束50的等中心点60与旋转机构的旋转轴23之间的距离R得到旋转机构的旋转轴23与承载装置的旋转轴24之间的距离B，关系式包括：B2＝R2+r2-2Rr cosδ。θ1与B的关系式包括：r2＝R2+B2-2RBcosθ1。其中，通过等中心点60相对于旋转机构的旋转轴23的位置得到等中心点60与旋转机构的旋转轴23的连接线，由于该状态下，目标区域的定位点41与等中心点60重合，因此，等中心点60与承载装置的旋转轴24之间的连线与目标区域的定位点41与承载装置的旋转轴24之间的连线重合，已知两条线，因此，可通过测量得到两条线之间的夹角，即可通过测量得到δ的值。其中，可通过该公式求出θ1或B的值，可根据实际情况测量出一个便于测量的量，再通过公式求出另一个值。
此外，用于得到β1的公式包括R2＝r2+B2-2rBcosβ1。其中，r、R和B的值均为已知量，因此可求出β1的值。
旋转机构30的位置不变，因此，旋转机构的旋转轴23的位置不变，粒子射束50的等中心点60为设置点，因此，粒子射束50的等中心点60的位置不变，即旋转机构的旋转轴23与粒子射束50的等中心点60之间的距离R的值为固定值，且该值可由粒子射束50的等中心点60的设计位置坐标得到。此外，可根据患者图像得到承载装置的旋转轴24与目标区域的定位点41之间的距离r。患者图像的获得方式包括CT成像、MR成像和质子实时成像，且患者图像可由上述的一种或者两种成像方式的组合得到。在一些施例中，成像时，在病人身上或者承载装置10上设置位置不变的标记物作为标记点，根据标记点作为参照点，得到r。上述方式在现有技术中已经成熟技术，因此，在此并未做过多的描述。
结合图19、图20和图21所示，本公开还提供了一种用于实现如上的摆位方法的摆位装置，该摆位装置包括承载装置10、驱动机构20和旋转机构30。
承载装置10用于承载病人。承载装置10可以为治疗椅，或者能够使患者半直立或直立的其他承载装置。例如，T型或三角型的座椅能够使患者呈直立状态，也可以为其他可支撑患者的患者支撑装置。患者的姿态可以为垂直坐、倾斜坐或半站立、站立状态。图中示意的为患者处于倾斜坐的状态。
承载装置10沿竖直方向转动设置在驱动机构20的端部，使得承载装置10可围绕其旋转轴转动，此外，承载装置10还应具备沿竖直方向移动的功能。具体地，可在承载装置10的底部设置升降座，通过升降座带动承载装置10移动，也可通过机械臂带动承载装置10沿竖直方向运动。驱动机构20用于带动承载装置10沿着粒子射束50的初始照射方向移动。驱动机构20设置在旋转机构30远离承载装置10的一端，旋转机构30用于带动驱动机构20沿水平方向转动。
在一些实施例中，如图19所示，驱动机构20包括沿水平方向铰接设置的第一机械臂21和第二机械臂22，承载装置10设置在第二机械臂22上，旋转机构30用于带动第一机械臂21沿水平方向转动，其中，旋转机构30上设有驱动电机，驱动电机的输出端设有蜗杆，旋转机构30的内部设有与蜗杆相匹配的涡轮，通过电机驱动蜗杆转动，进而带动涡轮转动，涡轮的中部连接有旋转轴，第一机械臂21与旋转轴连接，进而通过旋转轴带动第一机械臂21转动。通过改变第一机械臂21与第二机械臂22之间的夹角，改变目标区域的定位点41沿着旋转机构的旋转轴23与等中心点60的垂线所处方向移动的距离L。具体地，第一机械臂21与第二机械臂22之间通过旋转接头连接，旋转接头通过电机驱动，如伺服电机等，通过电机带动旋转接头转动进而带动第二机械臂22相对于第一机械臂21转动。
进一步优化地，第二机械臂22远离承载装置10的一端设有铰接座，第二机械臂22通过铰接座与第一机械臂21铰接，第二机械臂22与铰接座沿竖直方向转动配合。具体地，二机械臂22与铰接座可转动连接，且连接轴沿水平方向设置，连接轴可通过电机和减速器的组合方式驱动。
在另一些实施例中，驱动机构20包括沿着旋转机构的旋转轴23与等中心点60的垂线所处方向伸缩的伸缩装置70，伸缩装置70的一端沿水平方向转动设置在旋转机构30上或伸缩装置70的一端跟随旋转机构30沿水平方向转动，承载装置10沿水平方向转动设置在伸缩装置70的另一端。伸缩装置70为电动推杆、液压缸、气缸或丝杆传动机构等。
结合图20和图21所示，伸缩装置70优选为丝杆传动机构，此时，旋转机构30包括旋转平台31以及设置在旋转平台31内部的转动机构，通过转动机构带动旋转平台31以及设置在旋转平台31上方的伸缩装置70转动，再者，旋转机构30也可包括蜗轮、蜗杆和驱动电机，通过驱动电机带动蜗杆转动，进而带动涡轮以及旋转平台31转动，其中，该种设计方式均为现有技术，因此，在此未做过多的解释。具体地，丝杆传动机构包括第一臂80和第二臂81，第一臂80设置在旋转平台31上，且第一臂80上设有导轨，第二臂81与导轨滑动配合，并通过电机驱动第二臂81在导轨上滑动，承载装置10转动设置在第二臂81的另一端，并可跟随第二臂81沿着导轨的长度方向滑动。
在另一些实施例中，也可将旋转机构30设置在第二臂81的端部，并将承载装置10设置在旋转机构30的顶部。
在另一些实施例中，可在旋转机构30的顶部设置升降机构，第一臂80设置在升降机构的顶部，通过升降机构带动丝杆传动机构以及承载装置10沿竖直方向移动，进而调整承载装置10的高度。
需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上所述仅是本公开的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本公开。对这些实施例的多种修改对本领域的技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本公开的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。本公开不会被限制于本文这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (23)

1.一种患者摆位方法，其特征在于，包括以下步骤：
患者承载至承载装置(10)并保持患者相对承载装置(10)的位置基本不变；
根据治疗计划获得患者需要转动的角度α1；
控制器根据α1的值发出相应的工作信号，承载装置(10)以及用于带动承载装置(10)转动的旋转机构(30)以及用于带动承载装置(10)移动的驱动机构(20)接收该工作信号后运动，使得转动α1角度后的目标区域的定位点(41)与粒子射束的等中心点(60)重合。
2.根据权利要求1述的患者摆位方法，其特征在于，承载装置的旋转轴(24)与患者的目标区域的定位点(41)之间的距离为r、粒子射束(50)的等中心点(60)与用于带动承载装置(10)转动的旋转机构的旋转轴(23)之间的距离为R、旋转机构的旋转轴(23)与承载装置的旋转轴(24)之间的距离为B、旋转机构的旋转轴(23)和承载装置的旋转轴(24)之间的垂线与等中心点(60)和旋转机构的旋转轴(23)之间的垂线的夹角为θ1、承载装置(10)围绕其旋转轴转动的角度为β2、目标区域的定位点(41)移动的距离为L、目标区域的定位点(41)围绕旋转机构的旋转轴(23)转动的角度为θ2；
控制器根据α1、r、R、B和θ1的值得到β2、L和θ2的值，并根据β2、L和θ2的值对旋转机构(30)、承载装置(10)和驱动机构(20)发出相应的工作信号，使得患者移动设定距离或转动设定角度。
3.根据权利要求2所述的患者摆位方法，其特征在于，等中心点(60)和承载装置的旋转轴(24)之间的垂线与旋转机构的旋转轴(23)和承载装置的旋转轴(24)之间的垂线的夹角为β1；承载装置(10)围绕其旋转轴转动β2后，旋转机构的旋转轴(23)和目标区域的定位点(41)之间的垂线的延长线与承载装置的旋转轴(24)和目标区域的定位点(41)之间的垂线之间的夹角为α0，目标区域的定位点(41)和承载装置的旋转轴(24)之间的垂线与旋转机构的旋转轴(23)和承载装置的旋转轴(24)之间的垂线的夹角为β0，旋转机构的旋转轴(23)和承载装置的旋转轴(24)之间的垂线与目标区域的定位点(41)和旋转机构的旋转轴(23)之间的垂线的夹角为θ0，控制器根据α1、r、R、B、θ0、θ1、β0、β1和α0相关的三角形的余弦定理和夹角之间的关系得到L的值。
4.根据权利要求3所述的患者摆位方法，其特征在于，控制器根据β0、β1和β2之间的等式以及θ0、θ1和θ2之间的等式以及旋转机构的旋转轴(23)、承载装置的旋转轴(24)以及承载装置(10)转动β2后目标区域的定位点(41)在同一平面内的投影点围成的三角形的余弦公式以及α1、β2和θ2之间的等式以及α0、θ0和β0之间的等式得到L的值。
5.根据权利要求4所述的患者摆位方法，其特征在于，用于得到L值的关系式包括：
B2＝r2+(R±L)2-2r(R±L)cos(180°-β0-θ0)；
α1＝β2±θ2；
β0＝β1±β2或β0＝β2±β1或β0＝360°-(β1+β2)；
θ0＝θ1±θ2或θ0＝θ2±θ1；
α0＝β0+θ0。
6.根据权利要求3所述的患者摆位方法，其特征在于，控制器根据L、β0、θ0、α1、r、R、B、θ1、β1和α0相关的三角形的正弦定理和夹角之间的关系得到β2和θ2的值。
7.根据权利要求6所述的患者摆位方法，其特征在于，控制器根据β0、β1和β2之间的等式以及θ0、θ1和θ2之间的等式以及旋转机构的旋转轴(23)、承载装置的旋转轴(24)以及承载装置(10)转动β2后目标区域的定位点(41)在同一平面内的投影点围成的三角形的正弦公式以及α0、θ0和β0之间的等式得到β2和θ2的值。
8.根据权利要求7所述的患者摆位方法，其特征在于，用于得到β2和θ2的关系式包括：
α0＝β0+θ0；
r sinβ0＝(R±L)sinθ0；
β0＝β1±β2或β0＝β2±β1或β0＝360°-(β1+β2)；
θ0＝θ1±θ2或θ0＝θ2±θ1。
9.根据权利要求3所述的患者摆位方法，其特征在于，控制器根据β0、β1和β2之间的等式以及θ0、θ1和θ2之间的等式以及旋转机构的旋转轴(23)、承载装置的旋转轴(24)以及承载装置(10)转动β2后目标区域的定位点(41)在同一平面内的投影点围成的三角形的正弦公式以及α1、β2和θ2之间的等式以及α0、θ0和β0之间的等式得到β2和θ2的值。
10.根据权利要求9所述的患者摆位方法，其特征在于，用于得到β2和θ2的关系式包括：
α1＝β2+θ2；
β0＝β1±β2或β0＝β2±β1；
θ0＝θ1±θ2或θ0＝θ2±θ1；
α0＝β0+θ0；
B sinθ0＝r sin(180°-θ0-β0)。
11.根据权利要求1所述的患者摆位方法，其特征在于，调整患者位置前，粒子射束(50)的初始照射方向的延长线与旋转机构的旋转轴(23)相交或异面。
12.根据权利要求1所述的患者摆位方法，其特征在于，根据权利要求1所述的患者摆位方法，其特征在于，根据等中心点(60)和承载装置的旋转轴(24)之间的垂线与等中心点(60)和旋转机构的旋转轴(23)之间的垂线的夹角δ、承载装置的旋转轴(24)与患者的目标区域的定位点(41)之间的距离r以及粒子射束(50)的等中心点(60)与旋转机构的旋转轴(23)之间的距离R得到旋转机构的旋转轴(23)与承载装置的旋转轴(24)之间的距离B，关系式包括：B2＝R2+r2-2Rr cosδ。
13.根据权利要求1或12所述的患者摆位方法，其特征在于，旋转机构的旋转轴(23)和承载装置的旋转轴(24)之间的垂线与等中心点(60)和旋转机构的旋转轴(23)之间的垂线的夹角θ1与B的关系式包括：r2＝R2+B2-2RBcosθ1。
14.根据权利要求1所述的患者摆位方法，其特征在于，患者在承载装置(10)上的姿态包括坐立、站立、倾斜坐立和倾斜站立。
15.根据权利要求1所述的患者摆位方法，其特征在于，根据患者图像得到承载装置的旋转轴(24)与目标区域的定位点(41)之间的距离r。
16.根据权利要求15所述的患者摆位方法，其特征在于，患者图像的获得方式包括CT成像。
17.根据权利要求1所述的患者摆位方法，其特征在于，所述患者摆位方法应用场景包括笔形束扫描和适形治疗。
18.根据权利要求1所述的患者摆位方法，其特征在于，
当患者的初始位置偏离粒子射束(50)的等中心点(60)时，目标区域的定位点(41)围绕旋转机构的旋转轴(23)转动，使得患者的目标区域的定位点(41)处于粒子射束(50)的初始照射方向的延长线上；
驱动机构(20)带动承载装置(10)沿着旋转机构的旋转轴23与等中心点60的垂线所处方向移动，使得患者的目标区域的定位点(41)与等中心点(60)重合。
19.根据权利要求18所述的患者摆位方法，其特征在于，当目标区域的定位点(41)在竖直方向偏离粒子射束(50)的初始照射方向时，沿竖直方向调节承载装置(10)位置，使得目标区域的定位点(41)所处水平面与粒子射束(50)所处水平面共面。
20.根据权利要求1所述的患者摆位方法，其特征在于，当粒子射束(50)的初始照射方向的延长线经过患者的目标区域的定位点(41)并与用于带动承载装置(10)转动的旋转机构的旋转轴(23)以及承载装置的旋转轴(24)相交时，r、R和L的关系包括：
(R+r)2＝r2+(R+L)2-2r(R+L)cos(180°-α1)；
β2与θ2的关系包括：α1＝β2+θ2，r sinβ2＝(R+L)sinθ2。
21.一种用于实现如权利要求1至20任一项所述的摆位方法的摆位装置，其特征在于，包括：
承载装置(10)，用于承载病人；
驱动机构(20)，所述承载装置(10)沿竖直方向转动设置在所述驱动机构(20)的端部，所述驱动机构(20)用于带动所述承载装置(10)沿着旋转机构的旋转轴(23)与等中心点(60)的垂线所处方向移动；
旋转机构(30)，所述驱动机构(20)设置在所述旋转机构(30)远离所述承载装置(10)的一端，所述旋转机构(30)用于带动所述驱动机构(20)围绕所述旋转机构的旋转轴(23)转动。
22.根据权利要求21所述的摆位装置，其特征在于，所述驱动机构(20)包括沿水平方向铰接设置的第一机械臂(21)和第二机械臂(22)，所述承载装置(10)设置在所述第二机械臂(22)上，所述旋转机构(30)用于带动所述第一机械臂(21)沿水平方向转动，通过改变所述第一机械臂(21)与所述第二机械臂(22)之间的夹角，改变目标区域的定位点(41)沿着旋转机构的旋转轴(23)与等中心点(60)的垂线所处方向移动的距离L。
23.根据权利要求21所述的摆位装置，其特征在于，所述驱动机构(20)包括沿着旋转机构的旋转轴(23)与等中心点(60)的垂线所处方向伸缩的伸缩装置(70)，所述伸缩装置(70)的一端沿水平方向转动设置在旋转机构(30)上，所述承载装置(10)沿水平方向转动设置在所述伸缩装置的另一端。
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