CN114191730A - 患者摆位方法、患者摆位装置及患者定位系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种患者摆位方法、患者摆位装置及患者定位系统，该患者摆位方法包括一转动轴，以转动轴的中心以治疗室地面为参考平面形成一个转动平面；以转动轴在转动平面内的转动轴心为原点，以垂直转动平面方向为Z轴，将治疗室内的每个位置转换为在圆柱坐标系内的坐标点；获取患者当前位置和计划治疗位置的坐标；驱动患者转动，直至患者所在位置方位角与计划治疗位置方位角相等；以患者当前位置在转动平面的投影点与转动轴心的连线为轨迹，驱动患者移动至患者位置在转动平面内的投影点与原点的距离与计划治疗位置与转动轴心的距离相等，能够在承载结构上实现患者的位置转换，调节方便，精度高，使实际图像和扫描获得图像相同，可以提高治疗精度。

Description

患者摆位方法、患者摆位装置及患者定位系统

技术领域

本发明涉及放射治疗技术领域，尤其涉及一种患者摆位方法、患者摆位装置及患者定位系统。

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方法，放射治疗在癌症或恶性肿瘤的治疗中发挥的积极地作用，得到了业内普遍的肯定。

放射治疗采用如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，将射束精确施用到癌肿瘤或含有恶性组织的靶组织区域，对癌细胞造成破坏，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，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。

在一些放射治疗设备中，患者通过一个机械臂的摆位将患者传送至成像设备(如CT)进行患者肿瘤部位的成像，获取图像后，将患者传送至治疗区域接受放射射束治疗。

图1中所示出的是一种在粒子放射治疗设备中常用的机械臂，该机械臂具有多个转臂，可实现六个自由度的位置调节，但是，这种摆位设备采购成本高，此外，该摆位设备在患者传送至指定位置时，需调动多个转臂进行调整，在成像时的患者姿态与在治疗时的患者姿态，机械臂的转臂调整角度不能够完全匹配，造成了成像设备获取的患者图像与治疗时患者的实际图像存在偏差。

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、患者摆位装置及患者定位系统。

第一方面，本公开提供了一种患者摆位方法，包括一转动轴，设置在治疗室的地板上，以转动轴的中心以治疗室地面为参考平面形成一个转动平面；

以转动轴在转动平面内的转动轴心为原点，以垂直转动平面方向为Z轴，将治疗室内的每个位置转换为在圆柱坐标系内的坐标点P(r,θ,h)；其中，r为当前位置在转动平面的投影点与原点的距离，θ为当前位置在转动平面内的方位角，h为当前位置距离转动平面的垂直高度；

获取患者当前位置和计划治疗位置的坐标；

驱动患者以所述转动轴转动，直至患者位置在转动平面内的方位角θ与计划治疗位置的方位角相等；

和/或，以患者当前位置在转动平面的投影点与转动轴心的连线为轨迹，驱动患者移动，直至患者位置在转动平面内的投影点与原点的距离r与计划治疗位置与转动轴心的距离相等；

和/或，驱动患者位置升降，直至患者当前位置距离转动平面的高度h与计划治疗位置距离转动平面的高度相等。

进一步地，还包括，在治疗室内，围绕所述转动轴至少设置两处指定位置，所述指定位置与实现患者放射治疗步骤及其专用设备对应；

驱动患者由当前位置移动至其中一处指定位置；

或驱动患者由其中一处指定位置移动至另一处指定位置。

进一步地，在患者位置移动之前，从患者的治疗计划中，提取放射治疗步骤及各步骤计划治疗位置；

驱动患者由当前位置移动至计划治疗位置。

进一步地，提取治疗计划各步骤中参与的专用设备，并设置对应设备的指定位置；

根据治疗计划及放射治疗步骤，驱动患者依次移动至各治疗步骤所对应的指定位置。

进一步地，当两处指定位置设置于转动轴心两侧时且与转动轴心共线时，驱动患者按照治疗计划转动至第一指定位置，执行第一治疗步骤，然后驱动患者按照治疗计划直线移动至第二指定位置，执行第二治疗步骤。

第二方面，本公开还提供了一种患者摆位装置，应用上述的摆位方法，包括，

转动机构，包括由第一驱动机构驱动的转动轴，以及固定安装在所述转动轴上的承载结构，所述承载结构跟随转动轴转动；

直线移动机构，安装在所述承载结构上，包括具有直线运动轨道的固定件和滑动件，所述固定件固定安装在所述承载结构上，所述滑动件由第二驱动机构驱动沿固定件上的直线轨道滑动；

患者支撑装置安装在所述滑动件的末端。

进一步地，所述第一驱动机构包括相啮合的蜗杆和蜗轮，所述蜗杆的一端与第一驱动电机的输出轴固定连接，所述转动轴的端部固定安装在所述蜗轮的中心孔内。

进一步地，还包括安装基座，所述安装基座内部具有一容纳腔，所述第一驱动机构安装在所述容纳腔的内部，所述容纳腔的顶部具有开口，所述承载结构位于所述开口上方。

进一步地，所述承载结构为与所述容纳腔开口大小相适配的圆盘，所述圆盘将容纳腔的开口封闭。

进一步地，所述容纳腔的开口处安装有盖板，所述转动轴的端部穿过所述盖板与所述承载结构固定连接，所述承载结构的形状和大小与所述固定件的底面相适配。

进一步地，所述固定件为滑动导轨，滑动导轨的两端设置有用于安装丝杠的立板，所述滑动导轨与丝杠平行的两侧边上设有滑动轨道；

滑动导轨的立板外侧安装有驱动丝杠转动的第二驱动电机；

所述滑动件为安装在丝杠上的滑座，所述滑座上设有沿所述滑动轨道滑动的结合面；

患者支撑装置安装在所述滑动座上方。

进一步地，所述固定件为筒形，固定件内部中心轴处安装有丝杆，所述丝杆由第三驱动电机驱动；

所述滑动件也为筒形，套设在固定件内部且二者同轴设置，滑动件的外筒壁与固定件的内筒壁滑动配合，滑动件与所述丝杆螺纹连接，当第三驱动电机驱动丝杆转动时，滑动件向外或向内伸缩移动；

患者支撑装置固定在滑动件的端部。

第三方面，本公开还提供了一种患者定位系统，适用于治疗室，应用上述的摆位方法，所述患者定位系统包括患者摆位装置、患者成像设备以及用于发射辐射束的治疗头组成；

患者摆位装置，包括，

转动机构，包括由第一驱动机构驱动的转动轴，以及固定安装在所述转动轴上的承载结构，所述承载结构跟随转动轴转动；

直线移动机构，安装在所述承载板上，包括具有直线运动轨道的固定件和滑动件，所述固定件固定安装在所述承载结构上，所述滑动件由第二驱动机构驱动沿固定件上的直线轨道滑动；

患者支撑装置安装在所述滑动件的末端，所述患者支撑装置还包括一升降机构，用于调节患者与转动平面的高度，使患者到达计划治疗位置。

进一步地，所述患者成像设备、治疗头以及患者下机或下机位置均分布在所述转动机构的转动轨迹外侧。

进一步地，所述治疗室靠近加速器的墙体上安装有治疗头，所述治疗头发射口与所述转动轴的轴线相对。

进一步地，所述患者成像设备的前端朝向所述转动轴，直线移动机构驱动患者沿转动平面的径向进入患者成像设备的扫描区域。

进一步地，所述患者支撑装置包括治疗椅，所述治疗椅为升降治疗椅。

进一步地，所述患者成像设备、治疗头位于转动轴心的两侧且与所述转动轴心共线。

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：

本公开提供的患者摆位方法、患者摆位装置及患者定位系统，通过在治疗室的地板上设置一转动轴，以转动轴的中心以治疗室地面为参考平面形成一个转动平面；以转动轴在转动平面内的转动轴心为原点，以垂直转动平面方向为Z轴，将治疗室内的每个位置转换为在圆柱坐标系内的坐标点P(r,θ,h)；其中，r为当前位置在转动平面的投影点与原点的距离，θ为当前位置在转动平面内的方位角，h为当前位置距离转动平面的垂直高度；获取患者当前位置和计划治疗位置的坐标；驱动患者以所述转动轴转动，直至患者位置在转动平面内的方位角θ与计划治疗位置的方位角相等；和/或，以患者当前位置在转动平面的投影点与转动轴心的连线为轨迹，驱动患者移动，直至患者位置在转动平面内的投影点与原点的距离r与计划治疗位置与转动轴心的距离相等；和/或，驱动患者位置升降，直至患者当前位置距离转动平面的高度h与计划治疗位置距离转动平面的高度相等。具体实现时，通过设置转动机构、直线移动机构、第一驱动结构以及用于承载患者的患者支撑装置，转动机构包括由第一驱动机构驱动的转动轴，以及固定安装在转动轴上的承载结构，承载结构可跟随转动轴转动；直线移动机构安装在承载结构上，该直线移动机构包括具有直线运动轨道的固定件和滑动件，固定件固定安装在承载结构上，滑动件由第二驱动机构驱动沿固定件上的直线轨道滑动，患者支撑装置安装在滑动件的末端。即，直线移动机构与承载结构相对固定，承载结构旋转时可带动直线移动机构同时旋转，由于直线移动机构的远离转动轴的一端具有患者支撑装置，所以，当第一驱动结构驱动承载结构绕转动轴旋转时，直线移动机构以及固定在直线移动机构上的患者支撑装置会跟随承载结构一起旋转，从而将固定在患者支撑装置上的患者移动至指定位置，基于此，本公开提供的患者摆位方法和患者摆位装置，能够在承载结构上即二维平面内实现患者的位置转换，调节方便，容易实现，误差小，从而使得治疗位置处肿瘤的实际图像和扫描获得的肿瘤图像相同，在一定程度上可以提高治疗精度。

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是现有技术中患者摆位装置的结构示意图；

图2是本发明实施例一中治疗室的布局图；

图3是本发明实施例一中患者位置移动的示意图；

图4是本发明实施例一中摆位装置的一种结构示意图；

图5是本发明实施例一中转动机构的结构示意图；

图6是本发明实施例一中摆位装置的另一种结构示意图；

图7是本发明实施例二中摆位装置的结构示意图；

图8是本发明实施例三中摆位装置的结构示意图；

图9是本发明实施例三中直线移动机构的内部结构示意图；

其中，1-转动机构；11-承载结构；12-安装基座；2-直线移动机构；21-固定件；22-滑动件；3-第一驱动机构；31-蜗轮；311-中心孔；32-蜗杆；4-患者支撑装置；5-第二驱动机构；51-丝杠；52-结合面；61-上机位置；62-扫描位置；63-治疗位置；7-治疗装置；71-喷嘴；72-治疗定位平面；8-成像装置；81-扫描射线；82-扫描定位平面；1’-大臂；2’-小臂；3’-腕部关节。

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。

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。

图1所示出的是现有机械臂，现有机械臂包括大臂1’、小臂2’和腕部关节3’三个部分，在三维空间内移动，可实现六自由度的调节。

现有机械臂的移动是通过转动实现的，因此通过现有机械臂的摆位不能直接实现直线位移，患者位置移动需要大臂1’、小臂2’和腕部关节3’三者的协作配合，并需要经过缜密的算法计算才能实现患者的位置转化。也就是说，现有机械臂在对患者进行位置转换时，通常是在三维空间内即XYZ方向进行调节，并且对XYZ三个方向中的任一方向进行调整时，其它两个方向都会联动，调节繁琐复杂，工作效率地，在成像时的患者姿态与在治疗时的患者姿态，机械臂的转臂调整角度不能够完全匹配，造成了成像设备获取的患者图像与治疗时患者的实际图像存在偏差，影响治疗效果。

基于此，亟需一种能够在二位平面内对患者进行位置转换的患者摆位装置及患者摆位方法。

实施例一

本实施例提供了一种患者摆位方法，包括一转动轴，设置在治疗室的地板上，以转动轴的中心以治疗室地面为参考平面形成一个转动平面；同时，以转动轴在转动平面内的转动轴心为原点，以垂直转动平面方向为Z轴，将治疗室内的每个位置转换为在圆柱坐标系内的坐标点P(r,θ,h)；其中，r为当前位置在转动平面的投影点与原点的距离，θ为当前位置在转动平面内的方位角，h为当前位置距离转动平面的垂直高度。

获取患者当前位置和计划治疗位置63的坐标，然后，驱动患者绕转动轴转动，以使患者位置在转动平面内的方位角θ与计划治疗位置63的方位角相等。

以患者当前位置在转动平面的投影点与转动轴心的连线为轨迹，驱动患者移动，直到患者位置在转动平面内的投影点与原点的距离r与计划治疗位置63与转动轴心的距离相等。

再驱动患者位置升降，以使患者当前位置距离转动平面的高度h与计划治疗位置63距离转动平面的高度相等。

在本实施例中，该患者摆位方法还包括，在治疗室内，围绕转动轴至少设置两处指定位置，其中，一处指定位置与实现患者放射治疗步骤及成像装置8相对应，即为扫描位置62；另一处指定位置与实现患者放射治疗步骤及治疗装置7相对应，即治疗位置63。

驱动患者由当前位置移动至其中一处指定位置，例如，驱动患者由上机位置61转动至扫描位置62进行扫描，或者驱动患者由扫描位置62转动至治疗位置63进行治疗。

或驱动患者由其中一处指定位置移动至另一处指定位置。

在本实施例中，在患者位置移动之前，从患者的治疗计划中，提取放射治疗步骤及各步骤计划治疗位置63，驱动患者由当前位置移动至计划治疗位置63。

进一步地，提取治疗计划各步骤中参与的专用设备，并设置对应设备的指定位置；根据治疗计划及放射治疗步骤，驱动患者依次移动至各治疗步骤所对应的指定位置。

进一步地，当两处指定位置即扫描位置62和治疗位置63分设在转动轴心两侧且与转动轴心共线时，驱动患者按照治疗计划转动至第一指定位置，执行第一治疗步骤，然后驱动患者按照治疗计划直线移动至第二指定位置，执行第二治疗步骤。

具体使用时，只需旋转一次即可实现，例如，旋转至扫描位置62，此时位于患者支撑装置4上的患者的肿瘤部位和成像装置8的扫描射线81正对，完成扫描成像后，无需再旋转，只需驱动患者水平移动即可达到治疗位置63，也就是说，减少了旋转路径，通过水平移动即可移动患者至治疗位置63，从而减少了位置误差，提高了治疗精度，实用性强。

如图2所示，在治疗室内设置有摆位装置、患者成像装置8和治疗头，治疗头通过外壳安装在治疗室内的墙体上，墙体的另一侧为设备间，用于安装加速器。

在治疗室内为患者的可移动区域，采用机械臂对患者定位，患者预计到达位置是在三维空间的xyz空间坐标系内进行计算，位置的计算和机械臂的大臂1’、小臂2’、腕部关节3’的移动量均需要通过复杂的三角函数计算得出。

本发明在治疗室内设置一转动轴，患者成像设备、治疗头和患者上机位环绕分布在转动轴的外周，以转动轴为圆心，以可调节长度的转臂为半径，通过转动不同的角度到达至上述任意位置，然后再调节患者的高度。

现有的患者位置点采用xyz三维空间坐标系，本发明在建模时，采用圆柱坐标系定义患者的位置：

设置与地面或治疗室地板齐平的转动轴转动平面为基准平面，以转动轴心为极点，患者的位置S(r,θ,h),r为当前位置在转动平面的投影点到转动轴心的距离(即点当前位置的投影点与转动轴心的连线的长度)；θ为位置角，在转动平面内设置基准位置，θ为连线r与基准位置的夹角；h为患者位置距离转动平面的高度。

如图3所示，患者初始位置为M(r0,θ0,h0)，预定到达位置N(r1,θ1,h1)，则M在转动平面的投影点为M0，N在转动平面的投影点为N0，连接转动轴心A和初始投影点M0，以及连接转动轴心A和预定投影点N0，直线AM0为初始位置，直线AN0为预计到达位置，计算直线AM0与AN0的夹角，则该夹角为旋转轴的转动角度。

驱动患者径向移动，使患者与转轴轴心的距离由r0调整为r1。

初始位置M时，患者距离转动平面的高度为h0，在预计到达位置N时，患者距离转动平面的高度为h1，患者转动至预定投影点N0后，计算高度差Δh＝h1-h0,控制患者升高或降低Δh，使患者到达预计到达位置N，最终实现患者摆位。

由于将患者位置坐标系定位为圆柱坐标系，仅需要控制患者的转动角度，患者在转动平面的投影与转动轴心的径向距离，以及患者距离转动平面的高度可以直接对患者进行摆位，患者摆位控制更加便捷，将患者三维空间内位置移动，转换为平面内位置移动，以及点到平面的距离的直线位移，患者摆位时不需要进行复杂的三角函数计算。

本发明通过转动的方式实现患者摆位，通过摆位后达到治疗头的位置时，患者的姿态与成像时的姿态保持不变，患者治疗时的实际图像与成像时保持高度的一致性，提高了治疗的精度。

实施例二

本实施例还提供了一种患者摆位装置，应用上述的摆位方法，该患者摆位装置包括转动机构1、直线移动机构2、第一驱动结构以及患者支撑装置4，其中，转动机构1包括由第一驱动机构3驱动的转动轴，以及固定安装在转动轴上的承载结构11，承载结构11可跟随转动轴转动；直线移动机构2安装在承载结构11上，该直线移动机构2包括具有直线运动轨道的固定件21和滑动件22，固定件21固定安装在承载结构11上，滑动件22由第二驱动机构5驱动沿固定件21上的直线轨道滑动，患者支撑装置4安装在滑动件22的末端。

可以理解的是，转动机构1包括一个转动轴，并在转动轴的顶端围设有承载结构11，且承载结构11和转动轴相对固定，也就是说，承载结构11可随转动轴的转动而转动，结构简单，容易实现。

其中，承载结构11顶面所在的平面形成为转动平面。

具体使用时，转动轴和第一驱动机构3的驱动端传动连接，换句话说，第一驱动机构3可驱动转动轴绕其轴线旋转，由于承载结构11和转动轴相对固定，因此，第一驱动机构3驱动转动轴旋转时，承载结构11也跟随转动轴的旋转而旋转。

在本实施例中，直线移动机构2的远离转动轴的一端可以位于承载结构11上，也可以延伸至承载结构11外部，根据具体的使用环境可以任意选用，在此不做过多限制。

可以理解的是，直线移动机构2可以与承载结构11为一体成型结构，整体性好，当然，也可以通过紧固件例如螺栓等与承载结构11可拆卸连接，方便更换。

具体实现时，将固定件21设置在承载结构6上，其中，固定件21的靠近转动轴的一端固定在承载结构6的几何中心处，此时，固定件21沿径向布置在承载结构6上，滑动件22沿固定件21的长度方向滑动连接在固定件21上，患者支撑装置4固定在滑动件22上，也就是说，滑动件22以及滑动件22上的患者支撑装置4沿固定件21的长度方向能够滑动，如此设计，可以将位于患者支撑装置4上的患者传送至更远的距离，延长了患者的移动轨迹，适用性增强，且使得成像装置8和治疗装置7的布局更加灵活。

具体实现时，患者支撑装置4可以是躺位、坐立位或站立位等，只要根据具体的治疗计划能够将患者承载稳定即可，在此不做过多限制。

本公开提供的患者摆位方法、患者摆位装置及患者定位系统，通过设置转动机构1、直线移动机构2、第一驱动结构以及用于承载患者的患者支撑装置4，转动机构1包括由第一驱动机构3驱动的转动轴，以及固定安装在转动轴上的承载结构11，承载结构11可跟随转动轴转动；直线移动机构2安装在承载结构11上，该直线移动机构2包括具有直线运动轨道的固定件21和滑动件22，固定件21固定安装在承载结构11上，滑动件22由第二驱动机构5驱动沿固定件21上的直线轨道滑动，患者支撑装置4安装在滑动件22的末端。即，直线移动机构2与承载结构11相对固定，承载结构11旋转时可带动直线移动机构2同时旋转，由于直线移动机构2的远离转动轴的一端具有患者支撑装置4，所以，当第一驱动结构驱动承载结构11绕转动轴旋转时，直线移动机构2以及固定在直线移动机构2上的患者支撑装置4会跟随承载结构11一起旋转，从而将固定在患者支撑装置4上的患者移动至指定位置，基于此，本公开提供的患者摆位方法和患者摆位装置，能够在承载结构11上即二维平面内实现患者的位置转换，调节方便，容易实现，误差小，从而使得治疗位置63处肿瘤的实际图像和扫描获得的肿瘤图像相同，在一定程度上可以提高治疗精度。

在本实施例中，第一驱动机构3包括相啮合的蜗杆32和蜗轮31，涡轮31设置在转动机构1内，蜗杆32的一端与第一驱动电机的输出轴固定连接，转动轴的端部固定安装在蜗轮31的中心孔311内。

具体实现时，蜗杆32上的齿轮带动摩擦挤压着涡轮31上的齿条而发生转动，从而由蜗杆32带动涡轮31转动以达到机械运作的目的。由于承载结构6的转轴伸入至涡轮31的中心孔311内，并与涡轮31相对固定，从而涡轮31转动时可以带动承载结构6一起旋转，此时蜗杆32传动相当于螺旋传动，为多齿啮合传动，传动平稳，噪音小，且两轮啮合齿面间为线接触，因此，采用涡轮31蜗杆32驱动承载结构6旋转，其承载能力大大提高，结构稳定，转动平稳。

进一步地，还包括安装基座12，安装基座12内部具有一容纳腔，第一驱动机构3安装在容纳腔的内部，容纳腔的顶部具有开口，承载结构11位于开口上方。

在本实施例中，安装基座1可以是任意合适的结构，强度高，承载性能优良即可，根据具体的使用环境可以任意选用，在此不做过多限制。

可以理解的是，承载结构6可相对于安装基座1绕转动轴旋转，该转动轴沿安装基座的高度方向设置在安装基座的任意合适的位置处，只要转动轴垂直于安装基座1和承载结构6，承载结构6能够绕该竖向设置的转动轴旋转即可，优选地，承载结构6的转动轴线同时经过承载结构6和安装基座1的几何中心，方便旋转，旋转效率高。

具体实现时，第一驱动机构的涡轮31设置在安装基座1内，承载结构6的靠近安装基座1的一侧具有转轴，转轴伸入至涡轮31的中心孔311内，并与涡轮31相对固定。

作为一中可选的实施方式，承载结构11为与容纳腔开口大小相适配的圆盘，圆盘将容纳腔的开口封闭，结构简单，容易实现。

作为另一中可选的实施方式，容纳腔的开口处安装有盖板，盖板上开设有与转动轴匹配的避让孔，转动轴的端部穿过盖板上的避让孔并与承载结构11固定连接，如此设计，通过盖板即可将容纳腔的开口封住，承载结构11仅用于固定直线移动机构2，因此，承载结构11的布局更加灵活，同时，盖板还对容纳腔起到保护作用，避免异物进入，在一定程度上可以提高本实施例提供的患者摆位装置的使用寿命。

承载结构11固定件21在本实施例中，本实施例提供的患者摆位装置还包括第二驱动结构，第二驱动结构包括第二驱动电机、丝杠51和设置在丝杠51上的结合面52即丝母座。

其中，固定件21为滑动导轨，滑动导轨的两端设置有用于安装丝杠51的立板，滑动导轨与丝杠51平行的两侧边上设有滑动轨道，滑动导轨的立板外侧安装有驱动丝杠51转动的第二驱动电机，滑动件22为安装在丝杠51上的滑座，滑座上设有沿滑动轨道滑动的结合面52，滑座和结合面52相对固定，患者支撑装置4安装在滑动座上方。

具体使用时，第二驱动电机驱动丝杠51转动，丝杠51转动可带动结合面52沿丝杠51的轴向水平移动，由于滑座和结合面52相对固定，因此，丝杠51的转动带动结合面52沿丝杠51的轴向水平移动时，滑座也沿丝杠51的轴向水平移动，又由于患者支撑装置4安装在滑动座上方，因此，患者支撑装置4可随着滑座的移动而移动，结构简单，容易操作。

进一步地，固定件21为筒形，固定件21内部中心轴处安装有丝杆，丝杆由第二驱动电机驱动，滑动件22也为筒形，套设在固定件21内部且二者同轴设置，滑动件22的外筒壁与固定件21的内筒壁滑动配合，滑动件22与丝杆螺纹连接，当第二驱动电机驱动丝杆转动时，滑动件22向外或向内伸缩移动，患者支撑装置4固定在滑动件22的端部。

其中，丝杠51旋转，可以滑动件移动，也就是说，将丝杠51的旋转运动转化为滑动件的直线位移，结构简单，容易实现，滑动稳定可靠。由于滑动件22固定在结合面52上，因此，结合面52沿丝杠51的轴向移动时，可以带动滑动件22同时移动，此时，固定在滑动件22上的患者支撑装置4也随动起来，从而可以调整患者的移动轨迹，适用性强。

具体实现时，固定件21沿承载结构11的径向设置在承载结构11上，方便旋转，定位准确，此时直线移动机构2沿承载结构11的径向固定在承载结构11上。

本实施例中，采用内外两个筒形结构，二者之间通过面接触进行伸缩运动，结构稳定性更好。

基于此，本实施例提供的患者摆位装置，能够在承载结构11上即二维平面内实现患者的位置转换，调节方便，容易实现，误差小，在一定程度上可以提高治疗精度。

在本实施例中，直线移动机构2和患者支撑装置4之间还设置有第三驱动结构，第三驱动结构用于驱动患者支撑装置4沿直线移动机构2的厚度方向即安装基座1的厚度方向竖向移动，也就是说，第三驱动结构用于驱动患者支撑装置4沿竖直方向移动，以使位于患者支撑装置4上的患者的肿瘤位置与治疗设备的喷嘴71正对，从而根据患者的升高和体位可以调整患者的高度，以与喷嘴71相匹配，适用性强，使用方便。

其中，第三驱动结构可以是齿轮齿条或者滚珠丝杠结构等任意合适的结构，只要能够实现患者支撑装置4在竖直方向上的升降即可。

实施例三

参考图2至图9中所示，本实施例还提供了一种患者定位系统，适用于治疗室，应用上述的摆位方法，患者定位系统包括患者摆位装置、患者成像设备以及用于发射辐射束的治疗头组成。

本实施例中，提供一种患者摆位装置，包括转动机构1、直线移动机构2和安装基座12，其中，转动机构1，包括由第一驱动机构3驱动的转动轴，以及固定安装在转动轴上的承载结构11，承载结构11跟随转动轴转动；直直线移动机构2安装在承载板上，包括具有直线运动轨道的固定件21和滑动件22，固定件21固定安装在承载结构11上，滑动件22由第二驱动机构5驱动沿固定件21上的直线轨道滑动；患者支撑装置4安装在滑动件22的末端，患者支撑装置4还包括一升降机构，用于调节患者与转动平面的高度，使患者到达计划治疗位置63。

具体实现时，转动机构1包括由第一驱动机构3驱动的转动轴，以及固定安装在转动轴上的圆盘，圆盘跟随转动轴转动；第一驱动机构3包括相啮合的蜗杆32和蜗轮31，蜗杆32的一端与第一驱动电机的输出轴固定连接，转动轴的端部固定安装在涡轮的中心孔311内。

直线移动机构2安装在圆盘上，包括滑动导轨和滑座，滑动导轨的两端设置有用于安装丝杠51的立板，丝杠51转动由第二驱动电机驱动；滑动导轨与丝杠51平行的两侧边上设有滑动轨道。

滑动导轨径向安装在圆盘上，滑座上设有沿滑动轨道滑动的结合面52；滑座由丝杠51驱动沿固定件21上的轨道滑动；患者支撑装置4安装在滑坐的末端，本实施例中，患者支撑装置4采用可升降的治疗椅。

安装基座12具有一容纳腔，第一驱动机构3安装在容纳腔的内部，容纳腔的顶部具有开口，圆盘位于开口上方，将开口封闭。

摆位装置位于治疗室中间位置，治疗室靠近加速器的墙体上安装有治疗头，患者成像装置8采用CT装置。

CT装置、治疗头以及患者下机或下机位置均分布在转动机构1的转动轨迹外侧，也就是圆盘的外侧，治疗头发射口与转动轴的轴线相对。

CT设备前端朝向转动轴，当患者被转动机构1转动至CT设备前方时，患者通过滑轨滑动并沿转动平面的径向进入CT设备的扫描区域。

摆位装置在运行时，通过内部设置上机位或下机位，为简化控制，上机位和下机位为同一位置，或设置上机位为初始位置，通过圆盘转动，将患者由初始位置转动至指定位置，其中指定位置可以是患者需到达的任意位置也可以是治疗室内的某一固定位置。

例如，治疗时，将患者由初始位置转动至任意位置，通过控制圆盘的转动角度实现，也可以通过手动按键控制圆盘逐渐到达合适的位置。

指定位置也可以是与CT装置对应的位置，也就是将患者刚好转动至方便患者进行扫描获取图像的位置，或者与治疗头对应的位置。

当设置固定位置时，可通过测量由初始位置到达CT装置或治疗头之间的转动角度实现。

进一步地，在CT装置或治疗头对应的位置安装位置传感器，例如安装红外线传感器，当患者转动CT装置或治疗头对应的位置时，位置传感器检测到转动机构1到位，发出到位信号，控制转动机构1停止转动。

在本实施例中，患者成像设备、治疗头以及患者下机或下机位置均分布在转动机构1的转动轨迹外侧，即患者成像设备、治疗头以及患者下机或下机位置沿转动机构1的周向间隔设置在转动结构的外缘。

进一步地，治疗室靠近加速器的墙体上安装有治疗头，治疗头发射口与转动轴的轴线相对。

具体实现时，患者成像设备的前端朝向转动轴，直线移动机构2驱动患者沿转动平面的径向进入患者成像设备的扫描区域。

本实施例中，摆位装置位于治疗室中间位置，安装在治疗室靠近加速器的墙体上，CT装置和治疗头对称安装在转动轴心的两侧，且CT装置在转动平面的投影点、转动轴心和治疗头在转动平面的投影点三点共线。

本实施例中摆位装置结构与实施例一相同，但是导轨的长度为实施例一种导轨长度的2倍，且导轨的中点位置与转动轴连接，导轨随转动轴转动。患者支撑装置4如治疗椅仍旧安装在滑座的末端。

则CT装置的位置坐标为(R1,α1,H1)，治疗头的位置坐标为(-R2,-α1,H2)。

进行摆位时，步骤如下：

步骤S1：摆位装置转动α1角度后到达CT装置；直线移动机构2移动使患者在转动平面的投影点距离转动轴心的距离调整为R1；治疗椅启动升降，调整患者距离转动平面的高度为H1。

步骤S2：直线移动机构2移动使患者移动到转动轴心的另一侧，患者在转动平面的投影点距离转动轴心的距离调整为R2；治疗椅启动升降，调整患者距离转动平面的高度为H2。

本实施例中，扫描位置62和治疗位置63相对设置，分别位于转动轴心两侧且与转动轴心共线；旋转底盘转动至扫描位置62完成扫描后，不需要在进行旋转，可直接通过直线运动达到治疗位置63。只需一次旋转到达两个工位，减少旋转路径，通过直线位移移动患者，减少位置误差提高治疗精度。

进一步地，患者支撑装置4包括治疗椅，治疗椅为升降治疗椅，该治疗椅可以是躺位、坐立位或站立位等。

进一步地，患者成像设备、治疗头位于转动轴心的两侧且与转动轴心共线，从而减少了旋转路径，通过水平移动即可实现患者在治疗位置63和成像位置之间切换，从而减少了位置误差，提高了治疗精度，实用性强。

本实施例中，患者定位系统的运行过程如下：

1)设定圆盘上表面所在的平面为转动平面，该平面水平设置。

设定固定位置点，包括基准位置(即上机或下机位置)、CT位置，治疗位置63，治疗室内，以治疗室内患者上机位置61与转动轴心的连线为基准位置，以与CT装置在转动平面的投影点A与转动轴心O的连线对应的位置为CT位置，以治疗头在转动平面的投影点B与转动轴心O的连线对应的位置为治疗位置63，以基准位置与CT位置的夹角α1定义CT位置(即由基准位置转动角度α1到达CT位置)，以基准位置与治疗位置63的夹角α2定义治疗位置63(即由基准位置转动角度α2到达治疗位置63)。

2)摆位装置处于基准位置(R0,0，H0)时，要求患者到达CT位置(R1,α1,H1)，将患者固定在治疗椅上，控制转动机构1转动角度α1，患者到达扫描位置62时，患者当前位置距离转动轴心的距离为R0，驱动患者沿滑轨移动，使患者沿圆盘的径向位置移动至CT装置的扫描区域，患者当前位置距离转动轴心的位置为R1，此时，实现了患者在转动平面内的位置移动。

CT装置进行扫描时，要求患者距离转动平面的高度为H1，患者当前的高度为H0，若H0≠H1，通过治疗椅的升降，使患者当前高度为H1。

此时患者摆位完成，启动成像装置8进行扫描。

本实施例中，CT装置与水平面呈70°夹角，为了方便调节位置，座椅的倾斜角度也为70°，CT装置的扫描区域的中心轴线与转动平面的交点C恰好落在CT设备在转动平面的投影点A与转动中心O的连线上,也就是点C、A、O共线。

优选的，治疗椅的倾斜角度也为70°，患者最终到达的位置点位于CT装置的扫描区域的中心轴线上。

3)当需要患者转动至治疗位置63(R2,α2,H2)时：

若患者位于基准位置(R0,0，H0)时，控制转动机构1转动角度α2，患者在转动平面的投影点与转动轴心的连线，与CT装置的投影点与转动轴心的连接重合，转动到位后，驱动直线导轨移动使患者当前位置距离转动轴心的位置为R2，再通过治疗椅的升降，使患者当前高度为H2。

若患者位于CT位置(R1,α1,H1)时，控制转动机构1转动角度α2-α1，转动到位后，驱动直线导轨移动使患者当前位置距离转动轴心的位置为R2，再通过治疗椅的升降，使患者当前高度为H2。

患者高度取决于患者肿瘤的位置，由于治疗头的位置不变，调整患者高度，使患者肿瘤位置与治疗头的位置相对，以便于接收辐射束治疗。

4)当需要患者转动至任意位置(Rn,αn,Hn)时：

患者当前位置(Rm,αm,Hm)，指定位置(Rn,αn,Hn),控制转动机构1转动角度αn-αm，患者在转动平面的投影点与转动轴心的连线，与指定位置的投影点与转动轴心的连接重合，转动到位后，驱动直线导轨移动使患者当前位置与转动轴心的距离调整为Rn，再通过治疗椅的升降，使患者当前高度调整为Hn。

为了保证摆位装置定位的准确性，可通过多次实验结果验证对定位结果进行误差补偿，也可以通过安装患者姿态调整机构对患者的位置进行微调，以上技术问题并非是本发明所要解决的技术问题，此处不再对该技术问题进行一一赘述。

如图4所示，本实施例中滑座的位移范围不超出导轨的两端。

如图6所示出的导轨和滑座的案子示意图，滑座具有一个延伸部伸出导轨外侧，延长了患者与转动轴心的距离。

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。因此，本公开将不会被限制于本文所述的这些实施例，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 (18)

1.一种患者摆位方法，其特征在于：

包括一转动轴，设置在治疗室的地板上，以转动轴的中心以治疗室地面为参考平面形成一个转动平面；

以转动轴在转动平面内的转动轴心为原点，以垂直转动平面方向为Z轴，将治疗室内的每个位置转换为在圆柱坐标系内的坐标点P(r,θ,h)；其中，r为当前位置在转动平面的投影点与原点的距离，θ为当前位置在转动平面内的方位角，h为当前位置距离转动平面的垂直高度；

获取患者当前位置和计划治疗位置的坐标；

驱动患者以所述转动轴转动，直至患者位置在转动平面内的方位角θ与计划治疗位置的方位角相等；

和/或，以患者当前位置在转动平面的投影点与转动轴心的连线为轨迹，驱动患者移动，直至患者位置在转动平面内的投影点与原点的距离r与计划治疗位置与转动轴心的距离相等；

和/或，驱动患者位置升降，直至患者当前位置距离转动平面的高度h与计划治疗位置距离转动平面的高度相等。

2.根据权利要求1所述的患者摆位方法，其特征在于，还包括：

在治疗室内，围绕所述转动轴至少设置两处指定位置，所述指定位置与实现患者放射治疗步骤及其专用设备对应；

驱动患者由当前位置移动至其中一处指定位置；

或驱动患者由其中一处指定位置移动至另一处指定位置。

3.根据权利要求1或2所述的患者摆位方法，其特征在于，

在患者位置移动之前，从患者的治疗计划中，提取放射治疗步骤及各步骤计划治疗位置；

驱动患者由当前位置移动至计划治疗位置。

4.根据权利要求3所述的患者摆位方法，其特征在于，

提取治疗计划各步骤中参与的专用设备，并设置对应设备的指定位置；

根据治疗计划及放射治疗步骤，驱动患者依次移动至各治疗步骤所对应的指定位置。

5.根据权利要求3所述的患者摆位方法，其特征在于：

当两处指定位置设置于转动轴心两侧时且与转动轴心共线时，驱动患者按照治疗计划转动至第一指定位置，执行第一治疗步骤，然后驱动患者按照治疗计划直线移动至第二指定位置，执行第二治疗步骤。

6.一种患者摆位装置，应用如权利要求1至5中任一项所述的摆位方法，包括：

转动机构，包括由第一驱动机构驱动的转动轴，以及固定安装在所述转动轴上的承载结构，所述承载结构跟随转动轴转动；

直线移动机构，安装在所述承载结构上，包括具有直线运动轨道的固定件和滑动件，所述固定件固定安装在所述承载结构上，所述滑动件由第二驱动机构驱动沿固定件上的直线轨道滑动；

患者支撑装置安装在所述滑动件的末端。

7.根据权利要求6所述的患者摆位装置，其特征在于：所述第一驱动机构包括相啮合的蜗杆和蜗轮，所述蜗杆的一端与第一驱动电机的输出轴固定连接，所述转动轴的端部固定安装在所述蜗轮的中心孔内。

8.根据权利要求6所述的患者摆位装置，其特征在于：还包括安装基座，所述安装基座内部具有一容纳腔，所述第一驱动机构安装在所述容纳腔的内部，所述容纳腔的顶部具有开口，所述承载结构位于所述开口上方。

9.根据权利要求8所述的患者摆位装置，其特征在于：所述承载结构为与所述容纳腔开口大小相适配的圆盘，所述圆盘将容纳腔的开口封闭。

10.根据权利要求8所述的患者摆位装置，其特征在于：所述容纳腔的开口处安装有盖板，所述转动轴的端部穿过所述盖板与所述承载结构固定连接，所述承载结构的形状和大小与所述固定件的底面相适配。

11.根据权利要求6所述的患者摆位装置，其特征在于：

所述固定件为滑动导轨，滑动导轨的两端设置有用于安装丝杠的立板，所述滑动导轨与丝杠平行的两侧边上设有滑动轨道；

滑动导轨的立板外侧安装有驱动丝杠转动的第二驱动电机；

所述滑动件为安装在丝杠上的滑座，所述滑座上设有沿所述滑动轨道滑动的结合面；

患者支撑装置安装在所述滑动座上方。

12.根据权利要求6所述的患者摆位装置，其特征在于：

所述固定件为筒形，固定件内部中心轴处安装有丝杆，所述丝杆由第三驱动电机驱动；

所述滑动件也为筒形，套设在固定件内部且二者同轴设置，滑动件的外筒壁与固定件的内筒壁滑动配合，滑动件与所述丝杆螺纹连接，当第三驱动电机驱动丝杆转动时，滑动件向外或向内伸缩移动；

患者支撑装置固定在滑动件的端部。

13.一种患者定位系统，适用于治疗室，应用如权利要求1至5中任一项所述的摆位方法，其特征在于：所述患者定位系统包括患者摆位装置、患者成像设备以及用于发射辐射束的治疗头组成；

患者摆位装置，包括：

转动机构，包括由第一驱动机构驱动的转动轴，以及固定安装在所述转动轴上的承载结构，所述承载结构跟随转动轴转动；

直线移动机构，安装在所述承载板上，包括具有直线运动轨道的固定件和滑动件，所述固定件固定安装在所述承载结构上，所述滑动件由第二驱动机构驱动沿固定件上的直线轨道滑动；

患者支撑装置安装在所述滑动件的末端，所述患者支撑装置还包括一升降机构，用于调节患者与转动平面的高度，使患者到达计划治疗位置。

14.根据权利要求13所述的一种患者定位系统，其特征在于：所述患者成像设备、治疗头以及患者下机或下机位置均分布在所述转动机构的转动轨迹外侧。

15.根据权利要求13所述的一种患者定位系统，其特征在于：所述治疗室靠近加速器的墙体上安装有治疗头，所述治疗头发射口与所述转动轴的轴线相对。

16.根据权利要求13所述的一种患者定位系统，其特征在于：所述患者成像设备的前端朝向所述转动轴，直线移动机构驱动患者沿转动平面的径向进入患者成像设备的扫描区域。

17.根据权利要求13所述的一种患者定位系统，其特征在于：所述患者支撑装置包括治疗椅，所述治疗椅为升降治疗椅。

18.根据权利要求13所述的一种患者定位系统，其特征在于：所述患者成像设备、治疗头位于转动轴心的两侧且与所述转动轴心共线。

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