CN115282503A - 控制治疗室内放疗装置运动的系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请关于控制治疗室内放疗装置运动的系统及方法，涉及医学技术领域。该系统包括计算机设备、运动控制手柄以及运动装置控制器；计算机设备与运动控制手柄通信连接，运动控制手柄与运动装置控制器通信连接，计算机设备与运动装置控制器通信连接，运动装置控制器用于控制室内放疗装置。由计算机设备进行数据的确认与控制信号的生成，由运动装置控制器实现对于室内放疗装置的实际驱动。在使用的过程中，计算机设备能够确定室内放疗装置的初始位置并在控制过程中进行监控，工作人员也仅需对于运动控制手柄进行控制，降低了放疗装置的操作难度，提升了使用安全性，满足了医院医护人员的使用需求。

Description

控制治疗室内放疗装置运动的系统及方法

技术领域

本申请涉及医学技术领域，特别涉及控制治疗室内放疗装置运动的系统及方法。

背景技术

在放疗治疗应用领域，通常会借助诸如医疗机器人在内的放疗装置，在治疗室内对于患者进行治疗。

相关技术中，当患者在治疗室内接受治疗的过程当中，医护人员会位于治疗室外，并通过对于治疗室内放疗装置进行控制的方法，对于放疗装置进行控制，以实现对于患者的放疗治疗。

然而，相关技术中的放疗装置操作较为复杂，且需要进行分布式调试操作，具有较高的专业性，其安全性以及操作复杂性无法满足医院医护人员使用。

发明内容

本申请关于控制治疗室内放疗装置运动的系统及方法，能够降低放疗装置的操作难度，满足医院医护人员的使用需求，该技术方案如下：

一方面，提供了一种控制治疗室内放疗装置运动的系统，该系统包括计算机设备、运动控制手柄以及运动装置控制器；

计算机设备与运动控制手柄通信连接，运动控制手柄与运动装置控制器通信连接，计算机设备与运动装置控制器通信连接，运动装置控制器用于控制室内放疗装置；

运动控制手柄，用于向计算机设备以及运动装置控制器同步发送启动控制信号；

运动装置控制器，用于响应于接收到启动控制信号，基于控制信号确定室内放疗装置的位姿状态；基于位姿状态生成位姿反馈数据；将位姿反馈数据发送至计算机设备；

计算机设备，用于接收位姿反馈数据以及启动控制信号；基于位姿反馈数据以及启动控制信号生成控制信号，向运动装置控制器发送控制信号；向运动控制手柄发送运动反馈信号；

运动装置控制器，用于接收控制信号；基于控制信号对室内放疗装置进行驱动；

运动控制手柄，用于接收运动反馈信号。

另一方面，提供了一种控制治疗室内放疗装置运动的方法，该方法应用于如上所述的控制治疗室内放疗装置运动的系统内的计算机设备中，该方法包括：

接收位姿反馈数据以及启动控制信号；

基于位姿反馈数据以及启动控制信号生成控制信号，向运动装置控制器发送控制信号；

向运动控制手柄发送运动反馈信号。

本申请提供的技术方案带来的有益效果至少包括：

通过计算机设备、控制手柄以及运动装置控制器的设置，在由运动控制手柄确定系统启动后，三者进行信息交互以确认室内放疗装置的可使用状态，并由计算机设备进行数据的确认与控制信号的生成，由运动装置控制器实现对于室内放疗装置的实际驱动。在使用的过程中，计算机设备能够确定室内放疗装置的初始位置并在控制过程中进行监控，工作人员也仅需对于运动控制手柄进行控制，降低了放疗装置的操作难度，提升了使用安全性，满足了医院医护人员的使用需求。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，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的附图。

图1示出了本申请一个示例性实施例提供的一种控制治疗室内放疗装置运动的系统的结构示意图。

图2示出了本申请一个示例性实施例提供的另一种控制治疗室内放疗装置运动的系统的结构示意图。

图3示出了本申请一个示例性实施例提供的一种控制治疗室内放疗装置运动的方法的流程图。

图4示出了本申请一个示例性实施例提供的另一种控制治疗室内放疗装置运动的方法的流程图。

图5示出了本申请一个示例性实施例提供的一种运动控制手柄的结构示意图。

具体实施方式

为使本申请的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本申请实施方式作进一步地详细描述。

图1示出了本申请一个示例性实施例提供的一种控制治疗室内放疗装置运动的系统的结构示意图。请参考图1，该控制治疗室内放疗装置运动的系统包括计算机设备101、运动控制手柄102以及运动装置控制器103。

在本申请实施例中，运动控制手柄为医护人员侧的控制设备。医护人员可以通过对于运动控制手柄的操作，将控制信号发送至计算机设备以及运动装置控制器当中。

运动装置控制器为与放疗装置通信连接，并直接控制放疗装置的设备。可选地，运动装置控制器实现为工控机。在本申请实施例中，运动装置控制器可发出由放疗设备直接接收并相应的信号，如，脉冲信号。

计算机设备为进行数据收发以及数据处理的设备。在本申请实施例中，计算机设备可以实现为个人电脑，或，工业电脑。计算机设备在接收到运动控制手柄以及运动装置控制器发送的数据时，将会对数据进行接收、核对、处理与转发，使得控制手柄能够得到数据反馈，运动装置控制器可可以进一步确定放疗装置的状态，在获得许可的情况下对于放疗装置进行控制。

在此情况下，运动控制手柄，用于向计算机设备以及运动装置控制器同步发送启动控制信号，启动控制信号用于启动室内放疗装置并指示室内放疗装置执行动作；

运动装置控制器，用于响应于接收到启动控制信号，基于控制信号确定室内放疗装置的位姿状态；基于位姿状态生成位姿反馈数据；将位姿反馈数据发送至计算机设备；

计算机设备，用于接收位姿反馈数据以及启动控制信号；基于位姿反馈数据以及启动控制信号生成控制信号；向运动装置控制器发送控制信号；向运动控制手柄发送运动反馈信号；

运动装置控制器，用于接收控制信号；基于控制信号对室内放疗装置进行驱动；

运动控制手柄，用于接收运动反馈信号。

综上所述，本申请实施例提供的系统，通过计算机设备、控制手柄以及运动装置控制器的设置，在由运动控制手柄确定系统启动后，三者进行信息交互以确认室内放疗装置的可使用状态，并由计算机设备进行数据的确认与控制信号的生成，由运动装置控制器实现对于室内放疗装置的实际驱动。在使用的过程中，计算机设备能够确定室内放疗装置的初始位置并在控制过程中进行监控，工作人员也仅需对于运动控制手柄进行控制，降低了放疗装置的操作难度，提升了使用安全性，满足了医院医护人员的使用需求。

图2示出了本申请一个示例性实施例提供的另一种控制治疗室内放疗装置运动的系统的结构示意图，请参考图2，该控制治疗室内放疗装置运动的系统包括如图1所示的系统中的计算机设备201、运动控制手柄202以及运动装置控制器203。

在一个可选的实施例中，请参考图2，室内放疗装置配置有伺服电机207，运动装置控制器203与该伺服电机207通信连接。运动装置控制器203向伺服电机207发送的信号为脉冲信号。

在一个可选的实施例中，请参考图2，计算机设备201包括上位机2011以及下位机，下位机实现为可编程逻辑控制器（Programmable Logic Controller，PLC）设备2012。PLC设备2012具有获取系统的安全联锁信息的功能，并可以进行安全信号的确认，以及开机时序交互，确保系统处于安全状态。

在一个可选的实施例中，对应下位机实现为PLC设备2012的情况，系统中还包括交换机204，交换机204与PLC设备2011通信连接。对应地，系统中还包括原放疗装置控制器205，原放疗装置控制器205与交换机204通信连接。

在本申请实施例中，运动控制手柄通过控制器局域网络（Controller AreaNetwork，CAN）总线与转接器206连接，该转接器206用于将CAN总线信号转换为传输控制协议/网际协议（Transmission Control Protocol/Internet Protocol，TCP/IP）信号，并发送至交换机中。

在本申请实施例中，请参考图2，该系统还包括原放疗装置控制器205，该原放疗装置控制器205实现为分布式的，对于放疗装置进行复杂控制的控制器的组合，其直接与交换机通信连接。

图3示出了本申请一个示例性实施例提供的一种控制治疗室内放疗装置运动的方法的流程图，以该方法应用于如上任一实施例所示的控制治疗室内放疗装置运动的系统内的计算机设备中为例进行说明，该方法包括：

步骤301，接收位姿反馈数据以及启动控制信号。

在本申请实施例中，系统的启动由工作人员对于运动控制手柄的操作触发，如上实施例中所述，运动装置控制器在接收到启动控制信号后，会进行当前放疗装置的位姿状态的获取，并生成位姿反馈数据，发送至计算机设备中，而计算机设备即对位姿反馈数据以及启动控制信号进行接收，开始数据处理过程。

步骤302，基于位姿反馈数据以及启动控制信号生成控制信号，向运动装置控制器发送控制信号。

该过程即为计算机设备确定位姿反馈数据以及启动控制信号向匹配，可以控制治疗室内的放疗设备进行运动，则此时，计算机设备分别向运动装置控制器发送控制信号，同时向运动控制手柄发送运动反馈信号。其中，控制信号用于使运动控制器知悉放疗设备所需要进行的操作，并进一步驱动放疗设备；运动反馈信号用于使运动控制手柄知悉放疗装置已开始运动，并可以进行后续的操作处理。

步骤303，向运动控制手柄发送运动反馈信号。

在一个示例中，当运动控制手柄接收到运动反馈信号后，运动控制手柄即可执行后续的进程。可选地，在运动控制手柄接收到运动反馈信号之前，运动控制手柄处于锁定状态，工作人员无法进行新的指令发送。

图4示出了本申请一个示例性实施例提供的另一种控制治疗室内放疗装置运动的方法的流程图，以该方法应用于控制治疗室内放疗装置运动的系统中为例进行说明，该过程包括：

步骤401，运动控制手柄向计算机设备以及运动装置控制器同步发送启动控制信号。

在本申请实施例中，启动控制信号用于启动室内放疗装置并指示室内放疗装置执行动作。在本申请实施例中，运动控制手柄的功能与其集成的按键相对应。请参考图5，该运动控制手柄包括：

（1）指示灯501，其在系统初始化成功后点亮；

（2）手柄状态灯502，其通过不同颜色代表不同状态，指示手柄当前的运行状态（如不亮为正常状态），以及系统运行状态（如系统处于锁定状态时呈黄色，系统遇到紧急情况时呈红色等）

（3）第一自动运行按键503，操作该按键，可将放疗装置运动到治疗位置

（4）第二自动运行按键504，操作该按键，可将放疗装置运动到上床位

（5）速度状态指示灯505，1格亮代表低速，2格亮代表中速，3格亮代表高速

（6）速度调整按键506，系统开机默认中速，按下切换到高速，在按切换到低速

（7）上下方向控制按键507，其中，左侧按键控制放疗装置向上运动，右侧按键控制放疗装置向下运动

（8）头脚方向控制按键508，左侧按键控制放疗装置向左运动，右侧按键控制放疗装置向右运动

（9）前后方向控制按键509，左侧按键控制放疗装置向前运动，右侧按键控制放疗装置向后运动

（10）俯仰方向控制按键510，左侧按键控制放疗装置抬头运动，右侧按键控制放疗装置低头运动

（11）偏航方向控制按键511，左侧按键控制放疗装置向左偏航运动，右侧按键控制放疗装置偏航向右运动

（12）翻滚方向控制按键512，左侧按键控制放疗装置向左倾斜运动，右侧按键控制放疗装置向右偏航运动

（13）控制手柄的使能按键513，所有的运动必须同时按住手柄两侧，方可操控其他方向运动

（14）控制手柄的控制线514，通过一根网线将移动信号通讯方式传输给上位机。将使能硬件信号、急停硬件信号传输给放疗装置联锁接口，满足相关法规要求

（15）手柄急停按钮515，紧急状态下，操作者拍下后，可使放疗装置立刻停止运动。

步骤402，运动装置控制器响应于接收到启动控制信号，基于控制信号确定室内放疗装置的位姿状态。

该过程即为在运动装置控制器接收到启动控制信号后，进行放疗装置的状态位姿状态确定的过程。

步骤403，基于位姿状态生成位姿反馈数据。

在确定位姿状态后，运动装置控制器即生成位姿反馈数据，位姿反馈数据可以由放疗装置上安装的传感器采集得到。

步骤404，将位姿反馈数据发送至计算机设备。

该过程即为运动装置控制器发送位姿反馈数据的过程。

步骤405，计算机设备接收位姿反馈数据以及启动控制信号。

步骤406，计算机设备基于启动控制信号与运动控制手柄进行心跳交互匹配。

在本申请实施例中，计算机设备需要确认运动控制手柄是否具有对于运动装置控制器的操作权限。可选地，该过程通过心脏交互匹配的方式完成。

在本申请的一些其他实施例中，计算机设备除了与运动控制手柄进行心跳匹配外，还会与运动装置控制器进行心跳匹配。

步骤407，计算机设备响应于通过心跳交互匹配，基于位姿反馈数据生成控制信号。

步骤408，计算机设备响应于通过心跳交互匹配，获取与控制手柄对应的手柄硬件版本号以及手柄序列号。

在本申请实施例中，当通过心跳交互匹配时，计算机设备即会获取与运动装置控制器和运动控制手柄对应的数据。在本申请实施例中，获取的数据即为位姿反馈数据、手柄硬件版本号以及手柄序列号。

步骤409，计算机设备基于位姿反馈数据以及启动控制信号生成控制信号。

该过程即为计算机设备生成控制信号的过程。

步骤410，计算机设备向运动装置控制器发送控制信号。

步骤411，计算机设备向运动控制手柄发送运动反馈信号。

步骤410至步骤411所述的过程即为计算机设备向运动装置控制器和运动控制手柄分别进行信号发送的过程。在本申请实施例中，计算机设备向控制手柄发送的信号用于指示放疗设备可以按照工作人员的指令进行运动，计算机设备向运动装置控制器发送的信号用于指示运动装置控制器控制放疗装置。

步骤412，运动装置控制器接收控制信号。

步骤413，运动装置控制器基于控制信号生成控制脉冲信号。

步骤414，运动装置控制器向伺服电机发送控制脉冲信号。

步骤412至步骤414所述的过程即为运动装置控制器接收到控制信号，并生成脉冲信号形式的控制脉冲信号，以发送至放疗设备，并控制放疗设备运动的过程。

步骤415，运动控制手柄接收运动反馈信号。

步骤416，运动控制手柄响应于接收到运动反馈信号，控制指示灯发光。

该过程即为运动控制手柄接收到运动反馈信号，并控制指示灯发光的过程。

综上所述，本申请实施例提供的方法，通过计算机设备、控制手柄以及运动装置控制器的设置，在由运动控制手柄确定系统启动后，三者进行信息交互以确认室内放疗装置的可使用状态，并由计算机设备进行数据的确认与控制信号的生成，由运动装置控制器实现对于室内放疗装置的实际驱动。在使用的过程中，计算机设备能够确定室内放疗装置的初始位置并在控制过程中进行监控，工作人员也仅需对于运动控制手柄进行控制，降低了放疗装置的操作难度，提升了使用安全性，满足了医院医护人员的使用需求。

上述仅为本申请的可选实施例，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种控制治疗室内放疗装置运动的系统，其特征在于，所述控制治疗室内放疗装置运动的系统包括计算机设备、运动控制手柄以及运动装置控制器；

所述计算机设备与所述运动控制手柄通信连接，所述运动控制手柄与所述运动装置控制器通信连接，所述计算机设备与所述运动装置控制器通信连接，所述运动装置控制器用于控制所述室内放疗装置；

所述运动控制手柄，用于向所述计算机设备以及所述运动装置控制器同步发送启动控制信号，所述启动控制信号用于启动所述室内放疗装置并指示所述室内放疗装置执行动作；

所述运动装置控制器，用于响应于接收到所述启动控制信号，基于所述控制信号确定所述室内放疗装置的位姿状态；基于所述位姿状态生成位姿反馈数据；将所述位姿反馈数据发送至所述计算机设备；

所述计算机设备，用于接收所述位姿反馈数据以及所述启动控制信号；基于所述位姿反馈数据以及所述启动控制信号生成控制信号；向所述运动装置控制器发送所述控制信号；向所述运动控制手柄发送所述运动反馈信号；

所述运动装置控制器，用于接收所述控制信号；基于所述控制信号对所述室内放疗装置进行驱动；

所述运动控制手柄，用于接收运动反馈信号。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述计算机设备，还用于响应于接收到所述启动控制信号，基于所述启动控制信号与所述运动控制手柄进行心跳交互匹配；响应于通过所述心跳交互匹配，基于所述位姿反馈数据生成所述控制信号。

3.根据权利要求2所述的系统，其特征在于，

所述计算机设备，还用于响应于通过所述心跳交互匹配，获取与所述控制手柄对应的手柄硬件版本号以及手柄序列号。

4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述室内放疗装置配置有伺服电机；

所述运动装置控制器与所述伺服电机通信连接；

所述运动装置控制器，还用于基于所述控制信号生成控制脉冲信号；向所述伺服电机发送所述控制脉冲信号。

5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述计算机设备包括上位机以及下位机；

所述下位机实现为可编程逻辑控制器PLC设备。

6.根据权利要求5所述的系统，其特征在于，所述系统还包括交换机；

所述交换机与所述PLC设备通信连接。

7.根据权利要求6所述的系统，其特征在于，所述系统还包括原放疗装置控制器；

所述原放疗装置控制器与所述交换机通信连接。

8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，

所述运动装置控制器，还用于生成驱动反馈信号，所述驱动反馈信号用于指示所述室内放疗装置的运动情况；将所述驱动反馈信号发送至计算机设备；

所述计算机设备，用于接收所述驱动反馈信号。

9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述运动控制手柄配置有指示灯；

所述运动控制手柄，还用于响应于接收到所述运动反馈信号，控制所述指示灯发光。

10.一种控制治疗室内放疗装置运动的方法，其特征在于，所述方法应用于如权利要求1至9任一所述的控制治疗室内放疗装置运动的系统内的计算机设备中，所述方法包括:

接收位姿反馈数据以及启动控制信号；

基于所述位姿反馈数据以及所述启动控制信号生成控制信号，向运动装置控制器发送所述控制信号；

向所述运动控制手柄发送所述运动反馈信号。

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