CN115068834A

CN115068834A - 放疗设备

Info

Publication number: CN115068834A
Application number: CN202110276587.9A
Authority: CN
Inventors: 杨建昆; 李浪; 高强; 颜文杰
Original assignee: Hunan Huachuang Medical Technology Co ltd
Current assignee: Hunan Huachuang Medical Technology Co ltd
Priority date: 2021-03-15
Filing date: 2021-03-15
Publication date: 2022-09-20
Anticipated expiration: 2041-03-15
Also published as: CN115068834B

Abstract

本发明实施例提供一种放疗设备，放疗设备包括治疗装置、机械臂、限束装置、束流阻挡装置、定位装置和处理器，定位装置包括用于在限束装置上形成标识的标识组件以及用于拍摄标识的至少一个第一摄像头，处理器被配置成通过获取至少一个第一摄像头拍摄包含标识的标识图像，并根据标识图像确定治疗装置的第一目标位置，根据第一目标位置控制机械臂驱动治疗装置，以使治疗装置与限束装置的中心对准，然后根据第一目标位置确定束流阻挡装置的第二目标位置，并控制束流阻挡装置运动至第二目标位置，最后控制治疗装置释出治疗射线，从而可以实现整个放疗设备的自动化操作，以达到避免医护人员因长时间停留放疗室而受到放射线辐射影响的目的。

Description

放疗设备

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种放疗设备。

背景技术

肿瘤放射治疗是利用放射线治疗肿瘤的一种局部治疗方法。放射线包括放射性同位素产生的α、β、γ射线和各类x射线治疗机或加速器产生的x射线、电子线、质子束及其他粒子束等。大约70％的癌症患者在治疗癌症的过程中需要用放射治疗，约有40％的癌症可以用放疗根治。放射治疗在肿瘤治疗中的作用和地位日益突出，已成为治疗恶性肿瘤的主要手段之一。

但是，现有的放疗设备由于无法一次性调整到位，有的甚至还需要进行多次调整才能到位，使得医护人员需要长时间的停留在放疗室内，而肿瘤放射治疗过程会产生很大的辐射，因此即便医护人员身着防护服仍然也会受到放射线的辐射影响。

发明内容

为至少部分地解决现有技术中存在的上述问题，本发明实施例提供了一种放疗设备，可以实现放疗的自动化操作，以使医护人员无需在放疗过程中进入放疗室，达到避免受到放射线的辐射影响的目的。

为了实现上述目的，本发明第一方面提供一种放疗设备，放疗设备包括：

治疗装置，用于释出治疗射线；

机械臂，用于驱动治疗头运动；

限束装置，用于对齐病人的病灶处；

束流阻挡装置，用于屏蔽治疗射线；

定位装置，定位装置包括标识组件和至少一个第一摄像头，标识组件用于在限束装置上形成标识，至少一个第一摄像头用于拍摄标识；以及

处理器，被配置成：

获取至少一个第一摄像头拍摄的图像，图像包含标识的标识图像；

根据标识图像确定治疗装置的第一目标位置；

根据第一目标位置控制机械臂驱动治疗装置，以使治疗装置与限束装置的中心对准；

根据第一目标位置确定束流阻挡装置的第二目标位置；

控制束流阻挡装置运动至第二目标位置；

控制治疗装置释出治疗射线。

在本发明实施例中，标识组件包括：

至少三个标识件，设置在限束装置的上表面；

至少三个第一光源，设置在治疗装置上，用于向限束装置发射光线，以在上表面上形成光斑；

根据标识图像确定治疗装置的第一目标位置包括：

根据标识图像中的至少三个光斑确定至少三个第一光源中的每一个第一光源与上表面的距离；

根据距离控制机械臂驱动治疗装置运动，以使得治疗装置正对上表面且与上表面的距离为预设距离；

根据标识图像确定至少三个光斑的位置和至少三个标识件的位置；

根据至少三个光斑的位置和至少三个标识件的位置控制机械臂驱动治疗装置运动，以使得治疗射线的束轴与限束装置的中心对准。

在本发明实施例中，至少一个第一摄像头的拍摄方向、至少三个第一光源的发射方向与治疗射线的释出方向相互平行设置。

在本发明实施例中，根据标识图像中的至少三个光斑确定至少三个第一光源中的每一个第一光源与上表面的距离包括：

根据标识图像中的至少三个光斑确定每一个光斑在摄像头的成像位置和每一个光斑在上表面的位置；

获取至少一个摄像头的镜片位置和每一个光源的位置；

根据至少一个摄像头的镜片位置、每一个光源的位置、每一个光斑在摄像头上的成像位置以及每一个光斑在上表面的位置确定每一个光源与上表面的距离。

在本发明实施例中，至少三个第一光源以治疗装置释出治疗射线的束轴为轴线呈圆周阵列间隔设置在治疗装置上；

根据距离控制机械臂驱动治疗装置运动，以使得治疗装置正对上表面且与上表面的距离为预设距离包括：

获取至少三个第一光源所在圆的预设半径；

根据距离和预设半径确定治疗装置的旋转角度以及沿平行于限束装置的中心线的方向上的平移距离；

根据旋转角度和平移距离控制机械臂驱动治疗装置运动，以使得治疗装置正对上表面且与上表面的距离为预设距离。

在本发明实施例中，至少三个标识件以限束装置的中心线为轴线呈圆周阵列间隔设置在上表面上；

根据至少三个光斑的位置和至少三个标识件的位置控制机械臂驱动治疗装置运动，以使得治疗射线的束轴与限束装置的中心对准包括：

根据至少三个光斑的位置和至少三个标识件的位置分别确定至少三个光斑所在圆的第一圆心位置和至少三个标识件所在圆的第二圆心位置；

根据第一圆心位置和第二圆心位置控制机械臂驱动治疗装置运动，以使得治疗射线的束轴与限束装置的中心对准。

在本发明实施例中，束流阻挡装置包括：

屏蔽器，用于屏蔽治疗射线；

移动机构，用于驱动屏蔽器移动，并设于屏蔽器的下方；

定位机构，设于移动机构上；

处理器进一步被配置为：

获取定位机构的位置；

根据定位机构的位置确定屏蔽器的实际位置；

在实际位置与第二目标位置不一致的情况下，控制移动机构以将屏蔽器调节到第二目标位置。

在本发明实施例中，束流阻挡装置还包括：

第二光源，用于发射覆盖束流阻挡装置和定位机构的结构光；

第一摄像头，被配置成采集经过结构光调制后的定位机构的第一表面图像；

第二摄像头，被配置成采集经过结构光调制后的定位机构的第二表面图像；

处理器进一步被配置为：

获取第一表面图像和第二表面图像；

对第一表面图像和第二表面图像进行三维重建，以得到至少定位机构的三维点云；

对三维点云进行处理，以确定屏蔽器的实际位置。

在本发明实施例中，限束装置包括治疗射线依次经过的限光筒、散射箔和调制器；

处理器进一步被配置成：

确定治疗射线在调制器的内部的等剂量线的剂量分布；

选择任一条等剂量线作为目标剂量的等剂量线；

通过保形变换使目标剂量的等剂量线与调制器的轮廓重合；

根据保形变换前后的目标剂量的等剂量线，调整调制器的等效密度。

在本发明实施例中，

处理器进一步被配置成：

在确定治疗射线在调制器的内部的等剂量线的剂量分布之前，通过公式：

φ＝φ₀exp(-cρd)确定治疗射线穿过散射箔时的治疗射线通量的衰减；

其中，c为常量，ρ为散射箔的密度，d为散射箔的厚度。

通过上述技术方案，本发明实施例所提供的放疗设备具有如下的有益效果：

放疗设备包括治疗装置、机械臂、限束装置、束流阻挡装置、定位装置和处理器，定位装置包括用于在限束装置上形成标识的标识组件以及用于拍摄标识的至少一个第一摄像头，处理器被配置成通过获取至少一个第一摄像头拍摄包含标识的标识图像，并根据标识图像确定治疗装置的第一目标位置，根据第一目标位置控制机械臂驱动治疗装置，以使治疗装置与限束装置的中心对准，然后根据第一目标位置确定束流阻挡装置的第二目标位置，并控制束流阻挡装置运动至第二目标位置，最后再控制治疗装置释出治疗射线，以进行放疗，则可以通过至少一个第一摄像头对限束装置上的标识的图像的获取实现治疗装置的位置的自动化调节，以及根据治疗装置的位置实现对束流阻挡装置的位置的自动化调节，从而可以实现整个放疗设备的自动化操作，无需医护人员进入放疗室内对放疗设备进行调整，以达到避免医护人员因长时间停留放疗室而受到放射线辐射影响的目的。

本发明实施例的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本发明实施例的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明实施例，但并不构成对本发明实施例的限制。在附图中：

图1是本根据发明一实施例放疗设备的立体结构示意图；

图2是根据本发明一实施例用于放疗设备的治疗装置、限束装置和定位装置的立体结构示意图；

图3是根据本发明一实施例限束装置和标识件的立体结构示意图；

图4是根据本发明一实施例计算距离d的原理示意图；

图5是根据本发明一实施例三个第一光源和三个第一摄像头的位置排布示意图；

图6是根据本发明一实施例三个标识件的位置排布示意图；

图7是根据本发明一实施例束流阻挡装置的立体结构示意图；

图8是本发明一实施例束流阻挡装置、定位机构、第三摄像头的第一视角位置示意图；

图9是本发明一实施例束流阻挡装置、定位机构、第二摄像头、第三摄像头和第二光源的第二视角位置示意图；

图10是本发明一实施例治疗射线的束轴在三维坐标系中的几何关系示意图；

图11是本发明一实施例限束装置的简易结构示意图；

图12是本发明一实施例限束装置中调节件为气凝胶微球的简易结构示意图；

图13是本发明一实施例限束装置中调节件为气囊的简易结构示意图；

图14是本发明一实施例限束装置中线性能量传输系数曲线图；

图15是本发明一实施例限束装置中经过保形变换的等剂量线与调制器的曲线图；

图16是本发明一实施例限束装置中采用气凝胶微球进行等效密度调制的蒙卡计算分布图；

图17是本发明一实施例限束装置中采用气囊进行等效密度调制的蒙卡计算分布图。

附图标记说明

100 治疗装置 101 机械臂

102 连接框 103 盖板

104 束流筒 110 限束装置

111 限光筒 112 限束孔

113 定位板 114 检测槽

115 支撑架 120 第一摄像头

130 第一光源 140 标识件

150 束流阻挡装置 151 移动机构

152 屏蔽器 153 定位机构

154 定位线 160 病人

170 手术台 180 机架

200 第二光源 210 第二摄像头

220 第三摄像头 230 束轴

300 限束器 310 散射箔

320 调制器 330 气凝胶微球

340 气囊

具体实施方式

以下结合附图对本发明实施例的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明实施例，并不用于限制本发明实施例。

下图参考附图描述根据本发明的用于放疗设备的定位装置。

如图1和图2所示，在本发明的实施例中，提供一种放疗设备，放疗设备包括：

治疗装置100，用于释出治疗射线；

机械臂101，用于驱动所述治疗头运动；

限束装置110，用于对齐病人160的病灶处；

束流阻挡装置150，用于屏蔽治疗射线；

定位装置，定位装置包括标识组件和至少一个第一摄像头120，标识组件用于在限束装置110上形成标识，至少一个第一摄像头120用于拍摄标识；以及

处理器，被配置成：

获取至少一个第一摄像头120拍摄的图像，图像包含标识的标识图像；

根据标识图像确定治疗装置100的第一目标位置；

根据第一目标位置控制机械臂101驱动治疗装置100，以使治疗装置100与限束装置110的中心对准；

根据第一目标位置确定束流阻挡装置150的第二目标位置；

控制束流阻挡装置150运动至第二目标位置；

控制治疗装置100释出治疗射线。

在本发明实施例中，放疗设备包括治疗装置100、机械臂101、限束装置110、束流阻挡装置150、定位装置和处理器，定位装置包括用于在限束装置110上形成标识的标识组件以及用于拍摄标识的至少一个第一摄像头120，处理器被配置成通过获取至少一个第一摄像头120拍摄包含标识的标识图像，并根据标识图像确定治疗装置100的第一目标位置，根据第一目标位置控制机械臂101驱动治疗装置100，以使治疗装置100与限束装置110的中心对准，然后根据第一目标位置确定束流阻挡装置150的第二目标位置，并控制束流阻挡装置150运动至第二目标位置，最后再控制治疗装置100释出治疗射线，以进行放疗，则可以通过至少一个第一摄像头120对限束装置110上的标识的图像的获取实现治疗装置100的位置的自动化调节，以及根据治疗装置100的位置实现对束流阻挡装置150的位置的自动化调节，从而可以实现整个放疗设备的自动化操作，无需医护人员进入放疗室内对放疗设备进行调整，以达到避免医护人员因长时间停留放疗室而受到放射线辐射影响的目的。

在本发明实施例中，标识组件包括：

至少三个标识件140，设置在限束装置110的上表面；

至少三个第一光源130，设置在治疗装置100上，用于向限束装置110发射光线，以在上表面上形成光斑；

根据标识图像确定治疗装置100的第一目标位置包括：

根据标识图像中的至少三个光斑确定至少三个第一光源130中的每一个第一光源130与上表面的距离；

根据距离控制机械臂101驱动治疗装置100运动，以使得治疗装置100正对上表面且与上表面的距离为预设距离；

根据标识图像确定至少三个光斑的位置和至少三个标识件140的位置；

根据至少三个光斑的位置和至少三个标识件140的位置控制机械臂101驱动治疗装置100运动，以使得治疗射线的束轴与限束装置110的中心对准。

在本发明实施例中，标识组件包括设置在限束装置110的上表面的至少三个标识件140以及设置在治疗装置100上的至少三个第一光源130，至少三个光源可以向限束装置110发射光线，并在限束装置110的上表面形成至少三个光斑，至少一个第一摄像头120用于拍摄限束装置110的上表面的图像，处理器被配置成根据标识图像中的至少三个光斑确定至少三个第一光源130中的每一个第一光源130与限束装置110的上表面的距离，从而根据距离控制机械臂101驱动治疗装置100运动，以使治疗装置100正对限束装置110的上表面且与限束装置110的上表面的距离为预设距离，即可以完成治疗装置100的偏转角度的调整以及治疗装置100在平行于治疗射线的束轴的方向上的位置的调整；在当治疗装置100调整到正对限束装置110的上表面且与限束装置110的上表面的距离为预设距离后，继续根据至少一个第一摄像头120获取的标识图像确定至少三个光斑的位置和至少三个标识件140的位置，然后根据至少三个光斑的当前位置和至少三个标识件140的位置控制机械臂101驱动治疗装置100运动，以将治疗射线的束轴与限束装置110的中心对准，从而可以完成治疗装置100在垂直于治疗射线的束轴的方向上的位置调整，则通过本发明提供的放疗设备，无需人工干预即可自动化地完成治疗装置100与限束装置110的对接操作，以达到提高对接效率的目的。

需要特别说明的是，在本发明中预设距离即是指治疗装置100调整到位后，治疗装置100与限束装置110之间的距离，并且预设距离可以包括3cm～10cm。当然本发明不限于此，预设距离可以是根据具体情况进行设置的，可以使得治疗装置100和限束装置110同轴但不接触，实现“软对接”即可。

如图2所示，在本发明实施例中，至少一个第一摄像头120的拍摄方向、至少三个第一光源130的发射方向均与治疗射线的释出方向相互平行设置，从而便于对第一摄像头120获取的图像进行分析。当然，本发明不限于此，至少一个第一摄像头120的拍摄方向、至少三个第一光源130的发射方向均与治疗射线的释出方向不是相互平行设置也是可以的，因为至少一个第一摄像头120、至少三个第一光源130与治疗装置100的安装位置均可以进行预先设置，只是在对后续第一摄像头120采集的图像进行位置分析时需要进行一系列的位置换算。

具体地，请再次参见图1和图2，治疗装置100包括与机械臂101连接的连接框102、设置在连接框102上的盖板103、以及设置在连接框102内的治疗头，治疗头用于释出治疗射线，盖板103上开设有供治疗射线射出的安装孔，至少三个第一光源130间隔设置在盖板103上，且至少三个第一光源130的发射方向为盖板103背离连接框102的一侧，至少一个第一摄像头120可以设置在连接框102上，且至少一个第一摄像头120的拍摄方向为连接框102靠近盖板103的一侧。当然本发明不限于此，至少一个第一摄像头120也可以设置在盖板103上，则当第一摄像头120的数量为一个时，也能够拍全所有的光斑和标识件140的图像。此外，治疗装置100还包括环绕安装孔的周缘设置在盖板103上的束流筒104，束流筒104可以进一步限制治疗射线的发射方向。

在本发明实施例中，根据标识图像中的至少三个光斑确定至少三个第一光源130中的每一个第一光源130与上表面的距离包括：

根据标识图像中的至少三个光斑确定每一个光斑在第一摄像头120的成像位置和每一个光斑在上表面的位置；

获取至少一个第一摄像头120的镜片位置和每一个第一光源130的位置；

根据至少一个第一摄像头120的镜片位置、每一个第一光源130的位置、每一个光斑在第一摄像头120上的成像位置以及每一个光斑在上表面的位置确定每一个第一光源130与上表面的距离。

具体地，如图4所示，每一个光斑在限束装置110的上表面的位置可以是指每一个光斑中心在上表面的位置A，至少一个第一摄像头120的镜片位置可以是镜片的中心位置B，至少三个光斑在第一摄像头120的成像位置可以是指至少三个光斑中心在至少一个第一摄像头120的成像面的坐标r，且至少三个光斑在第一摄像头120的成像位置的中心位置为C，在发明中，第一光源130可以为激光器，则每一个第一光源130的位置可以为激光器的出口位置E，至少一个第一摄像头120的镜片位置到成像面的距离为d₀，激光器的出口位置E到每一个光斑中心在上表面的位置A与镜片的中心位置B的连线沿平行于第一摄像头120的成像面的方向上的距离为r₀，将每一个第一光源130与上表面的距离设为d，基于相似三角形原理以上各量应满足：

则每一个第一光源130与上表面的距离d的计算公式可以为：

获取多个第一标定系数；

根据标识图像中的至少三个光斑确定每一个光斑在第一摄像头120的成像位置；

根据多个第一标定系数和每一个光斑在第一摄像头120的成像位置确定每一个第一光源130与上表面的距离。

如图4所示，至少三个光斑在第一摄像头120的成像位置可以是指至少三个光斑中心在至少一个第一摄像头120的成像面的坐标r。同时，由于至少三个光斑中心在第一摄像头120的成像位置C不确定，r值存在常量偏差，或者存在其他常量偏差，因而可以利用最小二乘法将3组以上的数据进行标定得到三个第一标定系数c₁、c₂和c₃，以将

转化为：

则根据三个第一标定系数c₁、c₂和c₃以及至少三个光斑在第一摄像头120的成像位置r可以确定每一个第一光源130与上表面的距离d，以达到克服常量偏差影响的目的。当然本发明不限于此，通过其他的数学方法进行标定得到的第一标定系数也是可以的，并且第一标定系数的个数也不作相关限制。

如图5所示，在本发明实施例中，至少三个第一光源130以治疗装置100释出治疗射线的束轴为轴线呈圆周阵列间隔设置在治疗装置100上。具体地，至少三个第一光源130是以治疗头F的释出治疗射线的束轴为轴线呈圆周阵列间隔设置在盖板103上。即至少三个第一光源130是均匀分布在同一个圆周上，且至少三个第一光源130所在圆的圆心在治疗射线的束轴上，从而便于至少三个第一光源130的结构布局，以及便于位置的计算。

在本发明实施例中，根据距离控制机械臂101驱动治疗装置100运动，以使得治疗装置100正对上表面且与上表面的距离为预设距离包括：

获取至少三个第一光源130所在圆的预设半径；

根据距离和预设半径确定治疗装置100的旋转角度以及沿平行于限束装置110的中心线的方向上的平移距离；

根据旋转角度和平移距离控制机械臂101驱动治疗装置100运动，以使得治疗装置100正对上表面且与上表面的距离为预设距离。

具体地，当第一光源130的数量为三个时，三个第一光源130分别与上表面的距离d可以记为d₁、d₂和d₃。同时，如图5所示，三个第一光源130均匀地分布在半径为R的圆上，且当d₂所对应的第一光源130位于治疗装置100的Y轴时，则有：

据此可得治疗装置100应绕着X轴和Y轴分别旋转的角度θ_x和θ_y、以及沿Z轴移动的距离D，以使治疗装置100正对上表面且与上表面的距离为预设距离。

如图6所示，在本发明实施例中，至少三个标识件140以限束装置110的中心线为轴线呈圆周阵列间隔设置在上表面上。具体地，限束装置110包括形成有限束孔112的限光筒111、以及环绕限束孔112的周缘设置在限光筒111上的定位板113，至少三个标识件140以限束孔112的中心线为轴线呈圆周阵列间隔设置在定位板113面向治疗装置100的一侧，限光筒111远离定位板113的一端用于与病人160的病灶对齐。即至少三个标识件140是均匀分布在同一个圆周上，且至少三个标识件140所在圆的圆心在限束孔112的中心线上，从而便于至少三个标识件140的结构布局，以及便于位置的计算。在本发明中，标识件140具体可以为正三角形块、正方形块、正五边形块、正六边形块或圆形块。

此外，限束装置110还包括设置在限光筒111上的支撑架115，支撑架115用于安装于手术台170上，以便于对限光筒111进行稳定支撑。

在本发明实施例中，根据至少三个光斑的位置和至少三个标识件140的位置控制机械臂101驱动治疗装置100运动，以使得治疗射线的束轴与限束装置110的中心对准包括：

根据至少三个光斑的位置和至少三个标识件140的位置分别确定至少三个光斑所在圆的第一圆心位置和至少三个标识件140所在圆的第二圆心位置；

根据第一圆心位置和第二圆心位置控制机械臂101驱动治疗装置100运动，以使得治疗射线的束轴与限束装置110的中心对准。

具体地，在治疗装置100绕着X轴和Y轴分别旋转的角度θ_x和θ_y、以及沿Z轴移动的距离D以后，治疗装置100正对上表面且与上表面的距离为预设距离，然后每一个第一摄像头120重新采集图像，并利用图像识别算法可以获取每一个光斑的位置及每一个标识件140的位置。为了将治疗射线的束轴与限束装置110的中心对准，则可以通过将至少三个光斑所在圆的第一圆心位置调整至限束孔112的中心线上实现对准，并且至少三个标识件140所在圆的第二圆心位置始终是处于限束孔112的中心线上，因而可以通过将第一圆心位置和第二圆心位置限定于在垂直于限束装置110的中心线的平面内的投影重合，则可以实现治疗射线的束轴与限束装置110的中心对准。

进一步地，将第一圆心位置和第二圆心位置限定于在垂直于限束装置110的中心线的平面内的投影重合的约束条件公式可以为：

在以上约束条件公式中，等式左边可表示为第一圆心位置的坐标向量，等式右边可表示为第二圆心位置的坐标向量。

在本发明实施例中，第一摄像头120、第一光源130和标识件140的数量相等，每一个第一摄像头120用于拍摄位置相近的一个第一光源130的光斑和一个标识件140；

根据至少三个光斑的位置和至少三个标识件140的位置分别确定至少三个光斑所在圆的第一圆心位置和至少三个标识件140所在圆的第二圆心位置包括：

获取每一个第一摄像头120的预设旋转矩阵和预设平移向量；

根据预设旋转矩阵、预设平移向量和至少三个光斑的位置确定至少三个光斑所在圆的第一圆心位置；

根据预设旋转矩阵、预设平移向量和至少三个标识件140的位置确定至少三个标识件140所在圆的第二圆心位置。

具体地，由于不同第一摄像头120的坐标不在同一个坐标系下，每个第一摄像头120获取的坐标需要通过一个旋转矩阵M和平移向量t转换到治疗装置100的参考坐标系下，当第一摄像头120、第一光源130和标识件140的数量均为三个时，三个第一摄像头120获取的坐标的预设旋转矩阵分别为M₁、M₂和M₃，以及预设平移向量分别为t₁、t₂和t₃，则第一圆心位置C₁的计算公式为：

第二圆心位置C₂的计算公式为：

在本发明实施例中，根据第一圆心位置和第二圆心位置控制机械臂101驱动治疗装置100运动，以使得治疗射线的束轴与限束装置110的中心对准包括：

根据第一圆心位置和第二圆心位置确定治疗装置100的平移向量；

获取第二标定系数，并根据第二标定系数和平移向量控制机械臂101驱动治疗装置100运动，以使得治疗射线的束轴与限束装置110的中心对准。

具体地，可以通过一组数据标定得到一个第二标定系数，以通过第二标定系数消除偏差影响。

特别地，如图5所示，三个第一摄像头120是均匀间隔分布在同一圆周上，且镜头朝向一致，三个第一摄像头120彼此之间可以通过平移运动到达，不涉及旋转运动，即每一个第一摄像头120的旋转矩阵M相等，因此，治疗装置100在XY平面内移动的坐标值计算公式为：

参见图1至图3，在本发明实施例中，限束装置110上还开设有与第一光源130数量相等的检测槽114，检测槽114用于与第一光源130一一对应设置；

处理器进一步被配置为：

获取至少三个第一光源130与对应的检测槽114的检测距离；

根据检测距离判断治疗射线的束轴是否与限束装置110的中心对准；

若治疗射线的束轴未与限束装置110的中心对准，则控制治疗装置100停止释出治疗射线；

若治疗射线的束轴与限束装置110的中心对准，则控制治疗装置100继续释出治疗射线。

在本发明实施例中，根据检测距离判断治疗射线的束轴是否与限束装置110的中心对准包括：

获取预设对准距离；

将检测距离与预设对准距离进行比较；

若检测距离不等于预设对准距离，则治疗射线的束轴未与限束装置110的中心对准；

若检测距离等于预设对准距离；治疗射线的束轴与限束装置110的中心对准。

具体地，当治疗装置100的位置调整到位后，可以检测第一光源130与检测槽114之间的距离，并将检测得到的距离与预设对准距离比较，以判断治疗装置100是否到达正确的对接位置，当检测得到的距离与预设对准距离相等时，治疗装置100到达正确的对接位置，可以进行治疗；当检测得到的距离与预设对准距离不相等时，治疗装置100未到达正确的对接位置，停止治疗。从而可以进一步保证定位对接的准确性。

参见图1和图7，在本发明实施例中，束流阻挡装置150包括：

屏蔽器152，用于屏蔽治疗射线；

移动机构151，用于驱动屏蔽器152移动，并设于屏蔽器152的下方；

定位机构153，设于移动机构151上；

处理器进一步被配置为：

获取定位机构153的位置；

根据定位机构153的位置确定屏蔽器152的实际位置；

在实际位置与第二目标位置不一致的情况下，控制移动机构151以将屏蔽器152调节到第二目标位置。

具体地，当束流阻挡装置150运动至根据治疗装置100的第一目标位置确定的第二目标位置后，可以通过定位机构153的位置来确定束流阻挡装置150的屏蔽器152的实际位置，且当实际位置与第二目标位置不一致时，可以控制移动机构151将屏蔽器152调节到第二目标位置，从而能够保证屏蔽器152的位置准确性，以提高对治疗射线的屏蔽效果。

进一步地，在本发明的实施例中，放疗设备还包括机架180，机架180用于支撑机械臂101；束流阻挡装置150还包括位置采集单元和定位线154，位置采集单元设置在机架180上，定位机构153为间隔设置在移动机构151上的两个定位桩，定位线154的数量为两个，两个定位线154用于分别连接位置采集单元和两个定位桩，位置采集单元用于根据两个定位线154的长度确定两个定位桩的位置，而根据两个定位桩的位置则可以确定此时屏蔽器152的实际位置。更进一步地，位置采集单元设置在机架180靠近束流阻挡装置150的一侧，两个定位桩间隔设置在移动机构151靠近机架180的一端，即位置采集单元可以通过测量两个定位线154的长度得到位置采集单元分别与两个定位桩之间的距离。

参见图8，在本发明实施例中，束流阻挡装置150还包括：

第二光源200，用于发射覆盖束流阻挡装置150和定位机构153的结构光；

第二摄像头210，被配置成采集经过结构光调制后的定位机构153的第一表面图像；

第三摄像头220，被配置成采集经过结构光调制后的定位机构153的第二表面图像；

处理器进一步被配置为：

获取第一表面图像和第二表面图像；

对第一表面图像和第二表面图像进行三维重建，以得到至少定位机构153的三维点云；

对三维点云进行处理，以确定屏蔽器152的实际位置。

可以理解，参见图8和图9，本实施例中的第二摄像头210和第三摄像头220平行间隔地设置在束流阻挡装置150同一侧，第二摄像头210和第三摄像头220均与处理器电连接，第二光源200设置在第二摄像头210、第三摄像头220之间的中心位置处。此外，由于束流阻挡装置150上还设置有定位机构153，优选地，定位机构153设置在束流阻挡装置150顶面的中心位置处，因此第二光源200发出的结构光在完全覆盖束流阻挡机构的同时还完全覆盖了定位机构153。第二摄像头210和第三摄像头220能分别从第二光源200左右两侧不同的角度采集到经过结构光调制后的定位机构153的表面图像，其中，第二摄像头210采集到的图像为第一表面图像，第三摄像头220采集到的图像为第二表面图像，第一表面图像和第二表面图像采集完成后，第二摄像头210和第三摄像头220分别将其采集的图像传送给处理器，处理器再利用三角测量原理对第一表面图像和第二表面图像进行三维重建并得到至少定位机构153的三维点云，处理器再采用算法对三维点云进行处理来确定定位机构153的顶面的中心的实际位置。又因为本实施例中定位机构153可以设置在束流阻挡装置150顶面的中心位置处，因此，在水平面上定位机构153的顶面的中心点的实际位置和束流阻挡装置150的中心点的实际位置重合，即定位机构153的顶面的中心点的实际位置也代表了束流阻挡装置150的实际位置。

在本发明的实施例中，结构光的形式包括激光条纹和格雷码中的至少一种。结构光是经过编码后的第二光源200，带有很多特征点或编码，当结构光被完全覆盖到束流阻挡装置150的表面以后，第二摄像头210和第三摄像头220采集到的第一表面图像和第二表面图像均是被编码的第二光源200投影到束流阻挡装置150和定位机构153上且被束流阻挡装置150的表面和定位机构153的表面的深度调制过的图像，图像处理时不再需要使用束流阻挡装置150和定位机构153本身具有的特征点，降低了图像处理的难度，处理器在对第一表面图像和第二表面图像进行处理的过程中也能获得更好的特征匹配结果，还能使得第一表面图像和第二表面图像的图像处理结果更加准确。

在本发明的实施例中，定位机构153包括柱体，柱体的结构形状相对于束流阻挡装置150的结构形状而言更加简单，能大幅度降低三维重建以及三维点云处理的难度，减少获取处理结果所花费的时间，还能提升处理结果的准确性。进一步优选地，本实施例中定位机构153包括圆柱体，相对于其它棱柱状结构，圆柱体在结构形状简单的同时其侧面的面积也更大，当结构光从其一侧照射过来以后能使得更多的激光条纹或格雷码覆盖到圆柱体的外表面，有利于进一步提升实际位置的准确地。

在本发明的实施例中，对三维点云进行处理，以得到实际位置包括：

S1、从三维点云中随机选择多个点作为定位机构153上的点；

S2、对所选的点进行拟合，以得到定位机构153的模型；

S3、判断三维点云中未被选择的点是否位于模型上；

S4、标记位于模型上的点；

重复步骤S1至S4达预设次数，将被标记的点的数量最多的模型确定为定位机构153的目标模型；

根据目标模型确定定位机构153的位置；以及

根据定位机构153的位置确定实际位置。

可以理解，本实施例中处理器采用随机抽样一致性算法对三维点云进行处理，具体地，在三维点云数据中随机选取多个点将其设定为定位机构153上的点，由于本实施例中定位机构153包括圆柱体，因此被随机选取的多个点也被设定为圆柱体上的点，处理器在多个点选取完毕后对所选取的点进行拟合，拟合模型为圆柱面，其中，圆柱面模型可利用圆柱面方程进行最小二乘法拟合得到，在圆柱面拟合完成后(即获得圆柱面模型以后)处理器通过计算可所得圆柱面的轴线、半径以及圆柱面的顶面的中心点坐标；处理器再将剩下未被选择的点分别代入所拟合的圆柱面模型中以计算其是否在被拟合的圆柱面上，若被选择的点位于圆柱面上，则对位于圆柱面上的点进行标记并统计标记点的数量。处理器在完成上述步骤后对上述步骤进行预设次数的循环，即重新在三维点云中选取多个点进行圆柱面模型拟合，再将剩下未被选择的点分别代入重新拟合的圆柱面模型中以判断未被选择的点是否位于新圆柱面模型对应的圆柱面上，对位于该新圆柱面模型上的点进行标记并统计标记点的数量。之后，处理器对每一次圆柱面模型拟合后获得的标记点数量进行对比，将被标记的点的数量最多的圆柱面模型确定为定位机构153的目标模型，以该目标模型代表定位机构153，处理器再根据目标模型中的参数(如圆柱面的顶面的中心点坐标)来获取定位机构153的实际位置，由于在水平方向上定位机构153的顶面的中心点的实际位置和束流阻挡装置150的中心点的实际位置重合，因此处理器可进一步根据定位机构153的实际位置来确定束流阻挡装置150的实际位置。

在本发明的实施例中，根据目标模型确定定位机构153的位置包括：

根据目标模型确定定位机构153的顶面的中心点的坐标。

可以理解，由于本实施例中定位机构153包括圆柱体，因此，定位机构153的位置可用定位机构153的顶面的中心点的坐标表示，处理器根据目标模型确定定位机构153的顶面的中心点的坐标后，定位机构153的位置也随之确定。

在本发明的实施例中，处理器进一步被配置成：

根据第一目标位置确定治疗装置100的位置和治疗装置100的放射角；

根据治疗装置100的位置和放射角确定第二目标位置。

可以理解，参见图8至图10，本实施例中的放疗设备包括用于发射治疗射线的治疗装置100，进一步地，放疗设备还包括机械臂101，治疗装置100设置在机械臂101的末端且位于病床的上方，治疗装置100发射的治疗射线以束轴230的形式射向患者的病灶位置处(病灶位置处是指患者机体发生病变的位置处)，而该束轴230的轴线和治疗装置100的轴线重合，因此该束轴230的倾斜角度和治疗装置100的放射角相同；又由于该束轴230与水平面存在交点，因此，为最大程度发挥束流阻挡装置150的屏蔽作用，在水平方向上，束流阻挡装置150的目标位置应与该交点重合。机械臂101和处理器电连接，因此处理器能够根据治疗装置100所在的机械系统获取到治疗装置100的位置和治疗装置100的放射角并在此基础上计算出治疗装置100的实际位置，即处理器可根据机械臂101各个关节的平移距离和/或旋转角度计算出治疗装置100的实际位置，再由治疗装置100此时的位置确定束流阻挡装置150的目标位置。

在本发明的实施例中，获取放疗设备的治疗装置100的位置包括：获取治疗装置100的治疗射线发射点在三维坐标系下的三维坐标，其中束流阻挡装置150的顶面与三维坐标系的x-y平面平行；

根据治疗装置100的位置和放射角确定第二目标位置包括：

根据发射角确定治疗射线的束轴230在三维坐标系的x-z平面内的投影与x轴的第一夹角，以及束轴230在三维坐标系的y-z平面内的投影与y轴的第二夹角；

根据三维坐标、第一夹角以及第二夹角确定定位机构153的目标三维坐标；以及

根据目标三维坐标确定目标位置。

具体地，如图10所示，处理器构建包含束流阻挡装置150、定位机构153、治疗装置100均在内的三维坐标系(x,y,z)，本实施例中的三维坐标(x,y,z)为世界坐标系，该世界坐标系的x-y平面和束流阻挡装置150的顶面平行，处理器可根据治疗装置100所在的机械系统获取治疗装置100在三维坐标系(x,y,z)中的位置和发射角，而治疗射线发射点在治疗装置100的中心轴线上，因此处理器可根据治疗装置100的位置和发射角再进一步获取到治疗射线发射点在三维坐标系(x,y,z)下的三维坐标(x₀,y₀,z₀)；在此基础上，处理器根据治疗装置100发射角在三维坐标系(x,y,z)的几何关系确定治疗射线的束轴230在三维坐标系的x-z平面内的投影与x轴的第一夹角a，以及治疗射线的束轴230在三维坐标系的y-z平面内的投影与y轴的第二夹角b，之后根据三维坐标(x₀,y₀,z₀)、第一夹角a以及第二夹角b确定定位机构153的目标三维坐标(x₂,y₂)；在三维坐标(x,y,z)中，定位机构153仍然位于束流阻挡装置150的顶面的中心位置处，因此，定位机构153的目标三维坐标(x₂,y₂)即为束流阻挡装置150在三维坐标系(x,y,z)下的目标位置。

在本发明的实施例中，根据三维坐标、第一夹角以及第二夹角确定定位机构153的目标三维坐标包括：

根据三维坐标、第一夹角以及第二夹角确定定位机构153的顶面的中心点的目标三维坐标；

根据目标三维坐标确定目标位置包括：根据中心点的目标三维坐标确定目标位置。

可以理解，在三维坐标(x,y,z)中，由于定位机构153位于束流阻挡装置150的顶面的中心位置处，因此，根据几何关系，处理器在确定治疗装置100的治疗射线发射点在三维坐标系下的三维坐标(x₀,y₀,z₀)，治疗射线的束轴230在三维坐标系的x-z平面内的投影与x轴的第一夹角a，治疗射线的束轴230在三维坐标系的y-z平面内的投影与y轴的第二夹角b的基础上，根据以下公式即可计算出定位机构153的目标位置(x₂,y₂)：

而定位机构153在三维坐标中的实际位置坐标(x₁,y₁)由定位机构153的顶面的中心点的实际位置确定，处理器进一步根据定位机构153在三维坐标中的实际位置坐标(x₁,y₁)和定位机构153的目标位置(x₂,y₂)确定定位机构153的目标移动距离(Δx,Δy)，该目标移动距离(Δx,Δy)即为束流阻挡装置150的目标移动距离，定位机构153的目标移动距离(Δx,Δy)可由以下公式计算得出：

处理器在确定束流阻挡装置150的目标移动距离后，根据该移动距离将束流阻挡装置150移动到其对应的目标位置，使得束流阻挡装置150最大程度发挥对残余治疗射线的屏蔽作用。

在本发明实施例中，如图1和图11所示，限束装置110可以为用于治疗射线的施源器，包括：调制器320，包括中空器形腔；限束器300，为中空柱筒并连通中空器形腔；散射箔310，设置于限束器300与调制器320之间的连通接口处，调节件，设置于中空器形腔内以调整调制器320的等效密度。

通过将限束器300设置为中空柱筒状，在调制器320内设置中空器形腔，从而在将限束器300与调制器320连接之后，可使治疗射线经过限束器300后，使限束器300对治疗射线的范围进行限制，进而使治疗射线达到调制器320的中空器形腔内，并在中空器形腔内形成多条等剂量线。当治疗射线达到调制器320内的中空器形腔内时，若不对治疗射线进行调制，则此时中空器形腔内的等剂量线并不能完全覆盖于中空器形腔上，进而导致等剂量线透过中空器形腔之后无法在瘤床的表面形成均匀的剂量照射。因此，在限束器300和调制器320之间设置散射箔310，从而使治疗射线进入调制器320之前，由散射箔310对治疗射线进行调制，以提高治疗射线的散射角度，从而使治疗射线的分布能够尽可能的覆盖于中空器形腔上，同时，根据等剂量线与中空器形腔之间的偏差，将调节件放入中空器形腔内，从而使调节件对等剂量线进行调制，以使等剂量线完全覆盖于中空器形腔上，进而使等剂量线透过中空器形腔之后，在瘤床的表面形成均匀的剂量照射。

在本发明的实施例中，使用施源器在对患者进行放射治疗时，先由外科医生用手术刀将病人160体内的乳腺癌或溜等球囊状的肿瘤切除，进而根据切除肿瘤后在瘤床上形成的空腔大小选用适当尺寸的调制器320，并将调制器320放入空腔内，进而，通过治疗射线放疗设备向限束器300内照射治疗射线，使治疗射线经过散射箔310后形成散射，并使散射后的治疗射线达到中空器形腔内形成多条等剂量线，通过中空器形腔内的调节件对多条等剂量线进行调制，使其中一条等剂量线完全覆盖于中空器形腔上，最后，等剂量线透过中空器形腔之后，在瘤床的表面形成均匀的剂量照射，从而杀死瘤床上的肿瘤细胞，控制肿瘤生长。

在本发明的实施例中，限束器300为圆管或方管，限束器300的一端连接在加速器的出口上，以使由加速器出口照射出的治疗射线进入限束器300内，从而限制治疗射线的照射范围，限束器300的另一端与调制器320连接，从而使治疗射线照射至调制器320内。其中限束器300与调制器320的连接方式包括硬连接和基于光学联锁的软连接。

在本发明的实施例中，硬连接即为物理形式的连接，如卡扣连接、螺纹连接中的任一种，只要能够实现限束器300和调制器320之间的相对固定，并且保证限束器300内的治疗射线能够照射至调制器320内即可。

在本发明的实施例中，软连接包括通过光学控制使得限束器300与调制器320的开口端对齐，以使限束器300和调制器320在软连接的作用下，使治疗射线在照射至调制器320内，其中，软连接为本领域技术人员的公知技术，在此不作赘述。

在本发明的实施例中，调制器320为球囊状，并在调制器320的内部形成中空器形腔内，调制器320与限束器300连接的一端设置有开口，并形成开口端，从而使限束器300与开口端连接，以供治疗射线从限束器300内经过开口端照射至调制器320内，也即供治疗射线照射至中空器形腔内。

在本发明的实施例中，调制器320的材质包括有机玻璃、塑料、亚克力中的任一种，限束器300的材质包括机玻璃、塑料、亚克力中的任一种。有机玻璃、塑料、亚克力材料的原子量小，密度接近于水，将其作为调制器320和限速器的材料可减少对治疗射线的散射作用及衰减。

在本发明的实施例中，散射箔310的材质包括钨、铅、有机玻璃、塑料中的任一种，以通过散射箔310对从限束器300进入调制器320内的治疗射线进行调制，从而提高治疗射线进入调制器320内的散射角度。当散射箔310的材质为钨或铅时，由于钨、铅的密度较大，因此可调整散射箔310的厚度为亚毫米级，也即散射箔310的厚度介于0.1mm-1mm之间，以对治疗射线进行散射。当散射箔310的材质为有机玻璃或塑料时，由于有机玻璃、塑料的密度较小，因此可调整散射箔310的厚度为毫米级，也即散射箔310的厚度介于1mm-10mm之间，以对治疗射线进行散射。

在本发明的实施例中，如图12所示，调节件包括多个气凝胶微球330，多个气凝胶微球330均匀填充于中空器形腔内，以对调制器320的等效密度进行调整，从而使调制器320内的等剂量线与调制器320的轮廓重合，也即，使等剂量线完全覆盖中空器形腔上，进而在等剂量线透过调制器320后在瘤床的表面形成均匀的剂量照射，从而达到杀死瘤床上的肿瘤细胞，控制肿瘤生长的目的。

可以理解，气凝胶微球330为气凝胶组成的球状颗粒，气凝胶微球330的密度极小(气凝胶微球330的密度约为空气的2.75倍)，从而可减少甚至忽略气凝胶微球330对等剂量线的影响。进而，在检测出等剂量线与调制器320的轮廓没有重合时，可通过用于施源器的剂量调制方法，确定出调制器320需要调整的等效密度差值，进而通过计算出相同等效密度差值的气凝胶微球330的数量，并将气凝胶微球330均匀填充于中空器形腔内，以达到对中空器形腔内等效密度的调整。

在本发明的实施例中，如图13所示，调节件包括气囊340，气囊340与限束器300相连并伸入中空器形腔内。气囊340内填充有空气，治疗射线经过散射箔310照射至调制器320内时经过气囊340，从而在气囊340的作用下达到对等剂量线进行微调的作用。进而，在检测出等剂量线与调制器320的轮廓没有重合时，可通过用于施源器的剂量调制方法，确定出调制器320需要调整的等效密度差值，进而通过计算出相同等效密度差值的气囊340的体积，并将气囊340伸入中空器形腔内与限束器300连接，以达到对中空器形腔内等效密度的调整。

在本发明的实施例中，气囊340为球缺形和椭球缺形，也即气囊340由球形或椭球形被一平面截出开口，气囊340伸入中空器形腔内，且气囊340的开口与限束器300相连，以使限束器300内的治疗射线经过散射箔310照射至调制器320内时经过气囊340，从而在气囊340的作用下达到对等剂量线进行微调的作用。

在本发明的实施例中，限束装置110包括治疗射线依次经过的限束器300、散射箔310和调制器320；

处理器进一步被配置成：

确定治疗射线在调制器320的内部的等剂量线的剂量分布；

选择任一条等剂量线作为目标剂量的等剂量线；

通过保形变换使目标剂量的等剂量线与调制器320的轮廓重合；

根据保形变换前后的目标剂量的等剂量线，调整调制器320的等效密度。

首先，根据限束装置110建立物理模型，以Geant4(Geometry And Tracking，几何和跟踪，一款可用于模拟粒子在物质中输运的物理过程的软件)进行建模为例，将限束装置110的相关参数输入值模型中，并通过模拟确定出治疗射线在调制器320内的等剂量线的剂量分布。然后，通过选择其中任一条等剂量线作为目标剂量的等剂量线，通过对目标剂量的等剂量线进行保形变换，使目标剂量的等剂量线与调制器320的轮廓重合。最后，根据经过保形变换前后的目标剂量的等剂量线确定出需要对调制器320密度进行调整的等效密度差值，并将相同等效密度差值的调节件放入调制器320内，以达到对调制器320等效密度的调整的目的。

通过用于限束装置110的剂量调制方法对调制器320的等效密度进行调整，从而可使目标剂量的等剂量线完全覆盖于中空器形腔上，进而，目标剂量的等剂量线透过中空器形腔之后，在瘤床的表面形成均匀的剂量照射，从而达到杀死瘤床上的肿瘤细胞，控制肿瘤生长的目的。

在本发明的实施例中，调制方法还包括：在确定治疗射线在调制器320的内部的等剂量线的剂量分布之前，通过公式：φ＝φ₀exp(-cρd)确定治疗射线穿过散射箔310时的治疗射线通量的衰减；其中，c为常量，ρ为散射箔310的密度，d为散射箔310的厚度。

图14是根据本发明一实施例用于治疗射线的限束装置110中等剂量线与调制器320的曲线图。如图14所示，在确定治疗射线穿过散射箔310时的治疗射线通量的衰减之后，确定治疗射线穿过散射箔310时的电子能量损失，并根据电子能量损失在4MeV到20MeV的范围内调整治疗射线的电子能量。

由于治疗射线在散射箔310中沉积能量的大小取决与电子能量和治疗射线的通量，通过上述公式，从而根据治疗射线在穿过不同材质和厚度的散射箔310治疗射线的通量，对散射箔310的厚度和选材进行优化，治疗射线经过散射箔310后的衰减，进而确定出治疗射线穿过散射箔310后的治疗射线的通量。将电子的能量和能量沉积的关系用线性能量传输系数LET(Linear Energy Transfer)表示，并建立线性能量传输系数曲线图，从图5中可确定电子能量在4MeV到20MeV的区间范围内，线性能量传输系数LET接近为恒定值，进而在对限束装置110进行优化时，可暂且不考虑电子能量损失对剂量分布的影响。

图15是根据本发明一实施例用于限束装置110中经过保形变换的等剂量线与调制器320的曲线图。如图15所示，在本发明的实施例中，通过保形变换使目标剂量的等剂量线与调制器320的轮廓重合包括：通过映射矩阵

将目标剂量的等剂量线上的坐标点转换至调制器320的轮廓上，其中

表示目标剂量的等剂量线，也即图15中的曲线1，

表示调制器320的轮廓线，也即图15中的曲线2，曲线1经过映射矩阵变换后形成与曲线2基本重合曲线3，也即目标剂量的等剂量线经过映射矩阵变换后与调制器320的轮廓线基本重合。

在本发明的实施例中，根据保形变换前后的目标剂量的等剂量线，调整调制器320的等效密度包括：

通过引入一个单位正方体，并对正方体进行保形变换；

根据变换前后的正方体的体积比值确定变换前后的调制器320的密度比；

根据确定出的调制器320的密度比，选择相应的调节件放入调制器320内。

通过引入一个单位正方体，并对正方体进行保形变换，从而可确定出正方体在进行保形变换前后的体积比，进而由正方体的体积比确定出调制器320经过保形变换前后的密度比，最后根据调制器320的密度比选择相应的调节件放入调制器320内，以对调制器320的密度进行调制，从而达到对调制器320等效密度进行调整的目的。

图16是根据本发明一实施例用于治疗射线的限束装置110中采用气凝胶微球330进行等效密度调制的蒙卡计算分布图。图17是根据本发明一实施例用于治疗射线的限束装置110中采用气囊340进行等效密度调制的蒙卡计算分布图。为了方便计算，可将单位正方体的密度调整为标准大气压下的空气密度。调节件可以为均匀填充于调制器320内的多个气凝胶微球330，也可以为与限束器300对位连接气囊340，通过气凝胶微球330或者气囊340放入调制器320内并对调制器320的密度进行调制。如图16所示，将多个气凝胶微球330均匀填充于调制器320内时，通过蒙卡计算算出目标剂量的等剂量线最大值为1.295pGy。如图17所示，将气囊340放入调制器320内时，通过蒙卡计算算出目标剂量的等剂量线最大值为1.143pGy。

在本发明的实施例中，处理器进一步被配置成：

根据瘤床的形状对调制器320的形状、尺寸及选材进行设计；

根据调制器320的设计尺寸对限束器300的尺寸和选材进行设计；

根据调制器320和限束器300的设计尺寸对散射箔310的尺寸和选材进行设计。

首先，根据瘤床的形状通过调制器320的形状、尺寸以及选材进行设计，以使调制器320的轮廓能够与瘤床的表面贴合，进而根据设计好的调制对限束器300尺寸和选材进行设计，使限束器300能够与调制器320进行连接，并使经过限束器300的治疗射线能够照射至调制器320内，然后，根据设计好的调制器320和限束器300对散射箔310尺寸和选材进行设计，使治疗射线进入调制器320之前，能够在散射箔310的散射作用下对治疗射线进行散射。最后，根据设计好的限束装置110，通过建立物理模型将设计好的限束装置110输入至模型中进行建模，进而确定出治疗射线在调制器320内部的等剂量线的剂量分布。

其中，调制器320的材质可以选用有机玻璃、塑料、亚克力中的任一种，限束器300的材质可以选用机玻璃、塑料、亚克力中的任一种，散射箔310的材质可以选用钨、铅、有机玻璃、塑料中的任一种。

在本发明的实施例中，处理器进一步被配置成：

在调整调制器320的等效密度之后，验证目标剂量的等剂量线与调制器320的轮廓是否存在偏差；

在验证目标剂量的等剂量线与调制器320的轮廓存在偏差时，对限束装置110进行微调。

通过建立的物理模型模拟出经过等效密度调制的调制器320后，在建立的物理模型基础上对目标剂量的等剂量线进行模拟验证，以验证出目标剂量的等剂量线与调制器320的轮廓之间是否存在偏差，在验证出目标剂量的等剂量线与调制器320的轮廓之间不存在偏差时，即可使用设计好的限束装置110对患者进行放射治疗，当验证出目标剂量的等剂量线与调制器320的轮廓之间存在偏差时，即可根据目标剂量的等剂量线与调制器320的偏差值对限束装置110进行微调，例如，当目标剂量的等剂量线位于调制器320的轮廓外时，则需要提高调制器320的密度，此时，可通过将调制器320的材质替换为相比密度更高的材料(如铝、PTFE等)，或者在调制器320内放入密度更高的调节件，从而实现对限束装置110进行微调。

其中，对限束装置110进行微调后，通过优化算法确定目标剂量的等剂量线的最优解，优化算法包括参数扫描、遗传算法中的任一种。可以理解，目标剂量的等剂量线的最优解即为目标剂量的等剂量线与调制器320的轮廓重合时的最大值，参数扫描、遗传算法为本领域技术人员的公知算法，在此不作赘述。

以上仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请。对于本领域技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原理之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的权利要求范围之内。

Claims

1.一种放疗设备，其特征在于，所述放疗设备包括：

治疗装置，用于释出治疗射线；

机械臂，用于驱动所述治疗头运动；

限束装置，用于对齐病人的病灶处；

束流阻挡装置，用于屏蔽所述治疗射线；

定位装置，所述定位装置包括标识组件和至少一个第一摄像头，所述标识组件用于在所述限束装置上形成标识，所述至少一个第一摄像头用于拍摄所述标识；以及

处理器，被配置成：

获取至少一个所述第一摄像头拍摄的图像，所述图像包含所述标识的标识图像；

根据所述标识图像确定所述治疗装置的第一目标位置；

根据所述第一目标位置控制所述机械臂驱动所述治疗装置，以使所述治疗装置与所述限束装置的中心对准；

根据所述第一目标位置确定所述束流阻挡装置的第二目标位置；

控制所述束流阻挡装置运动至所述第二目标位置；

控制所述治疗装置释出所述治疗射线。

2.根据权利要求1所述的放疗设备，其特征在于，所述标识组件包括：

至少三个标识件，设置在所述限束装置的上表面；

至少三个第一光源，设置在所述治疗装置上，用于向所述限束装置发射光线，以在所述上表面上形成光斑；

所述根据所述标识图像确定所述治疗装置的第一目标位置包括：

根据所述标识图像中的至少三个光斑确定至少三个所述第一光源中的每一个第一光源与所述上表面的距离；

根据所述距离控制所述机械臂驱动所述治疗装置运动，以使得所述治疗装置正对所述上表面且与所述上表面的距离为预设距离；

根据所述标识图像确定至少三个光斑的位置和至少三个所述标识件的位置；

根据至少三个光斑的位置和至少三个所述标识件的位置控制所述机械臂驱动所述治疗装置运动，以使得所述治疗射线的束轴与所述限束装置的中心对准。

3.根据权利要求2所述的放疗设备，其特征在于，至少一个所述第一摄像头的拍摄方向、至少三个所述第一光源的发射方向与所述治疗射线的释出方向相互平行设置。

4.根据权利要求3所述的放疗设备，其特征在于，所述根据所述标识图像中的至少三个光斑确定至少三个所述第一光源中的每一个第一光源与所述上表面的距离包括：

根据所述标识图像中的至少三个光斑确定每一个光斑在所述摄像头的成像位置和每一个光斑在所述上表面的位置；

获取至少一个所述摄像头的镜片位置和每一个所述光源的位置；

根据至少一个所述摄像头的镜片位置、每一个所述光源的位置、每一个光斑在所述摄像头上的成像位置以及每一个光斑在所述上表面的位置确定每一个所述光源与所述上表面的距离。

5.如权利要求3所述的放疗设备，其特征在于，至少三个所述第一光源以所述治疗装置释出所述治疗射线的束轴为轴线呈圆周阵列间隔设置在所述治疗装置上；

所述根据所述距离控制所述机械臂驱动所述治疗装置运动，以使得所述治疗装置正对所述上表面且与所述上表面的距离为预设距离包括：

获取至少三个所述第一光源所在圆的预设半径；

根据所述距离和所述预设半径确定所述治疗装置的旋转角度以及沿平行于所述限束装置的中心线的方向上的平移距离；

根据所述旋转角度和所述平移距离控制所述机械臂驱动所述治疗装置运动，以使得所述治疗装置正对所述上表面且与所述上表面的距离为预设距离。

6.如权利要求1至5中任意一项所述的放疗设备，其特征在于，至少三个所述标识件以所述限束装置的中心线为轴线呈圆周阵列间隔设置在所述上表面上；

所述根据至少三个光斑的位置和至少三个所述标识件的位置控制所述机械臂驱动所述治疗装置运动，以使得所述治疗射线的束轴与所述限束装置的中心对准包括：

根据至少三个光斑的位置和至少三个所述标识件的位置分别确定至少三个光斑所在圆的第一圆心位置和至少三个所述标识件所在圆的第二圆心位置；

根据所述第一圆心位置和所述第二圆心位置控制所述机械臂驱动所述治疗装置运动，以使得所述治疗射线的束轴与所述限束装置的中心对准。

7.如权利要求1至5中任意一项所述的放疗设备，其特征在于，所述束流阻挡装置包括：

屏蔽器，用于屏蔽所述治疗射线；

移动机构，用于驱动所述屏蔽器移动，并设于所述屏蔽器的下方；

定位机构，设于所述移动机构上；

所述处理器进一步被配置为：

获取所述定位机构的位置；

根据所述定位机构的位置确定所述屏蔽器的实际位置；

在所述实际位置与所述第二目标位置不一致的情况下，控制所述移动机构以将所述屏蔽器调节到所述第二目标位置。

8.如权利要求7所述的放疗设备，其特征在于，所述束流阻挡装置还包括：

第二光源，用于发射覆盖所述束流阻挡装置和所述定位机构的结构光；

第一摄像头，被配置成采集经过结构光调制后的所述定位机构的第一表面图像；

第二摄像头，被配置成采集经过结构光调制后的所述定位机构的第二表面图像；

所述处理器进一步被配置为：

获取所述第一表面图像和所述第二表面图像；

对所述第一表面图像和所述第二表面图像进行三维重建，以得到至少所述定位机构的三维点云；

对所述三维点云进行处理，以确定所述屏蔽器的实际位置。

9.如权利要求1至5中任意一项所述的放疗设备，其特征在于，所述限束装置包括所述治疗射线依次经过的限光筒、散射箔和调制器；

所述处理器进一步被配置成：

确定所述治疗射线在所述调制器的内部的等剂量线的剂量分布；

选择任一条所述等剂量线作为目标剂量的等剂量线；

通过保形变换使所述目标剂量的等剂量线与所述调制器的轮廓重合；

根据保形变换前后的所述目标剂量的等剂量线，调整所述调制器的等效密度。

10.根据权利要求9所述的放疗设备，其特征在于，

所述处理器进一步被配置成：

在确定所述治疗射线在所述调制器的内部的等剂量线的剂量分布之前，通过公式：φ＝φ₀exp(-cρd)确定所述治疗射线穿过所述散射箔时的治疗射线通量的衰减；

其中，c为常量，ρ为所述散射箔的密度，d为所述散射箔的厚度。