CN116726415B - 一种偏移补偿系统及直线加速器 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种偏移补偿系统及直线加速器，设置有检测单元、码盘，码盘具备包含码带的检测区，码带包含基准码带和多个检测用码带，相邻的两个检测用码带具备不同的颜色；初始状态下，检测单元与基准码带在对准；当床板沿其延伸方向靠近所述旋转机架时，床头发生偏移；偏移过程中，检测单元从基准码带开始，如果检测到的码带发生变化、即出现码带的跳变，检测单元根据码带的跳变输出电信号；偏移补偿系统根据检测单元的电信号判断偏移补偿量，再动床头朝其偏移的反方向进行补偿。由此，可以方便地检测床头的偏移量并进行精确补偿。

Description

一种偏移补偿系统及直线加速器

技术领域

本申请涉及能够方便地检测床板的偏移量并进行精确补偿的偏移补偿系统及直线加速器。

背景技术

直线加速器在治疗过程中，通常要求病患躺在治疗床上进行影像检测或者放射治疗。在床板沿其延伸方向朝靠近旋转机架的方向伸出时，由于病患自身重力影响，床板往往会向下变形而产生偏移，使得病灶区域与等中心位置偏离，影响影响检测和治疗的精度。

现有技术中，一种方案是改善床板材料，增加其自身强度，此方案研发成本较大，研发周期长。另一类方案是采用影像技术，通过图像采集、测床板距离等手段估算床板的偏移位置，该方案硬件成本较高，算法比较复杂。

为此，现有技术中，方便地检测床板的偏移量并进行精确补偿成为技术课题。

发明内容

本申请的目的在于，提供一种能够方便地检测床板的偏移量并进行精确补偿的偏移补偿系统及直线加速器。为了实现上述目的，本申请的一个方案为，一种偏移补偿系统，用于对直线加速器用的治疗床的偏移进行补偿，所述直线加速器具备旋转机架；所述治疗床具备用于承载病患的床板和支撑所述床板的支撑组件，所述床板可进行靠近/远离所述旋转机架的运动；所述床板具备靠近所述旋转机架的床头和远离所述旋转机架的床尾，在所述床头的一侧设置有检测单元；所述偏移补偿系统还包括码盘，所述码盘沿着所述床板的从所述床尾到所述床头的延伸方向设置于远离所述床头的位置；所述码盘具备被所述检测单元检测的、包含码带的检测区，所述码带包含基准码带和交错设置且宽度相同的多个检测用码带，所述多个检测用码带中相邻的两个检测用码带具备不同的颜色；在初始状态下，所述检测单元与所述检测区的基准码带在所述床板的延伸方向上对准；当所述床板沿其延伸方向靠近所述旋转机架时，所述床头因病患的体重而发生沿铅锤方向的偏移；偏移过程中，所述检测单元从所述基准码带开始，如果检测到的码带发生变化、即出现码带的跳变，所述检测单元根据码带的跳变输出电信号；所述偏移补偿系统根据所述检测单元输出的电信号判断偏移补偿量，再根据所述偏移补偿量驱动所述床头朝其偏移的反方向进行补偿，直至所述检测单元与所述基准码带在所述床板的延伸方向上重新对准。

根据前述的技术方案，根据不同颜色的码带的跳变即可判断床头的偏移量，进而进行偏移补偿，方法简单、实现方便。

在一个优选的方式中，所述多个检测用码带中的任意两个检测用码带的颜色均不相同；所述检测单元检测到码带的跳变时，输出与码带的颜色对应的电信号；当偏移过程停止时，所述偏移补偿系统根据所述检测单元最后输出的电信号判断所述偏移补偿量。

根据前述的技术方案，每个码带都由不同的颜色构成，当床头偏移到某个码带对应的位置时，检测单元检测到该码带的颜色并输出相应的电信号，偏移补偿系统即可判断床头的偏移量。

在一个优选的方式中，所述多个检测用码带由交错设置的的第一颜色码带和第二颜色码带构成；当偏移过程停止时，所述偏移补偿系统根据所述检测单元输出的电信号判断码带的跳变的次数，进而判断所述偏移补偿量。

根据前述的技术方案，只设置黑白两种颜色的码带，检测探头只需要能够识别黑色两种颜色即可，偏移补偿系统根据检测到的码带的跳变的次数即可判断床头的偏移补偿量。

在一个优选的方式中，所述多个检测用码带从所述基准码带起沿所述床头的偏移方向依次交错排列。

根据前述的技术方案，以此交错排列的码带便于检测到码带的跳变。

在一个优选的方式中，所述基准码带是实心的圆点；所述多个检测用码带的每个检测用码带为以所述基准码带的圆心为圆心、在径向上等宽的圆环带或圆弧带。

根据前述的技术方案，圆环带或圆弧带样式的码带能随着旋转机架100一同旋转而不影响检测的结果。

在一个优选的方式中，所述检测单元包含探头，在初始状态下，所述探头在所述检测区上的视点落入所述基准码带。

根据前述的技术方案，只设置一个探头就可以实现检测功能，初始状态下探头与基准码带对准。

在一个优选的方式中，所述多个检测用码带中的单个检测用码带的宽度大于所述探头的最小探测距离。

根据前述的技术方案，能够减少检测误差，提高检测的精确度。

在一个优选的方式中，所述检测单元包含沿铅锤方向排列的第一探头、第二探头，分别以所述第一探头和所述第二探头在所述检测区的视点为第一视点、第二视点；在初始状态下，所述第一视点和所述第二视点均落入所述基准码带。

根据前述的技术方案，设置两个探头能够判别床头偏移的方向，并提高对偏移量检测的精度。

在一个优选的方式中，所述多个检测用码带中的单个检测用码带的宽度不小于所述第一视点、第二视点的间距，使所述第一视点、所述第二视点能够同时落入所述多个检测用码带中的单个检测用码带；且所述多个检测用码带中的单个检测用码带的宽度分别大于所述第一探头和所述第二探头的最小探测距离。

根据前述的技术方案，能够减小检测的误差，提高检测的精确度。

在一个优选的方式中，在初始状态下，所述第一探头和所述第二探头之间的中间位置与所述直线加速器的等中心在所述旋转机架的旋转轴线的方向上对准；所述码盘以所述基准码带与该中间位置在所述旋转轴线的方向上对准的方式设置。

根据前述的技术方案，能够将基准码带与等中心和两个探头的中间位置对准，保证治疗的精度。

在一个优选的方式中，所述床头的一侧设置有驱动电机、连接于所述驱动电机的输出轴的丝杠和设置于所述丝杠的滑块；所述检测单元设置于所述滑块；当所述床板沿铅锤方向移动时，所述驱动电机驱动所述滑块沿所述床板移动的反方向移动，且移动距离与所述床板的移动距离相同。

根据前述的技术方案，床板整体进行上下位置调整时，通过丝杠和滑块进行反方向的补偿，而不必启动偏移补偿系统。

此外，本申请的另一个方面是一种直线加速器，具备治疗床、旋转机架和设置于所述旋转机架的治疗头，还具备前述的偏移补偿系统。

本申请上述实施例的偏移补偿系统及直线加速器，能够方便地检测床板的偏移量并进行偏移补偿，进而提高影像检测和治疗的精度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请，下面将对本申请的说明书附图进行描述和说明。显而易见地，下面描述中的附图仅仅说明了本申请的一些示例性实施方案的某些方面，对于本领域普通技术人员来说，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它的附图。

图1是例示的C型直线加速器结构示意图。

图2是例示的O型直线加速器结构示意图。

图3是例示的检测单元和检测支架的正视图。

图4是例示的检测单元和检测支架的截面图。

图5是例示的码盘的正视图。

图6是例示的单探头的检测单元的示意图。

图7是例示的床板偏移补偿的运动示意图。

图8是例示的偏移补偿系统控制原理图。

附图文字说明：

100 旋转机架

101 治疗床

1011 床板

1012 支撑组件

102 治疗头

103 墙面

1 检测单元

10 探头

11 第一探头

12 第二探头

2 码盘

21 码带

210 基准码带

211 第一检测用码带

212 第二检测用码带

213 第三检测用码带

3 检测支架

31 滑轨

32 滑块

321 随动块

33 驱动电机

34 丝杠

35 挡板

51 第一激光器

52 第二激光器

实施方式

以下参照附图详细描述本申请的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，绝不作为对本申请及其应用或使用的任何限制。本申请可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本申请透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本申请的范围。应注意到：除非另有说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值等应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。

本申请中使用的“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其它要素的可能。

本申请使用的所有术语（包括技术术语或者科学术语）与本申请所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用词典中定义的术语应当被理解为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非本文有明确地这样定义。

对于本部分中未详细描述的部件、部件的具体型号等参数、部件之间的相互关系以及控制电路，可被认为是相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

直线加速器

以下参照图1和图2说明直线加速器的构成。图1是C型直线加速器结构示意图，图2是O型直线加速器结构示意图。

参看图1、图2，直线加速器具备旋转机架100和治疗床101，治疗床101具备用于承载病患的床板1011和支撑所述床板1011的支撑组件1012，床板1011具备靠近旋转机架100的床头和远离旋转机架100的床尾。

治疗过程中，治疗床101沿着从床尾到床头的延伸方向靠近旋转机架100，旋转机架100带动治疗头102绕病患的病灶区域转动，以进行放射治疗。其中，床板1011可以随着支撑组件1012沿与床板1011垂直的方向上下移动，也能沿着其延伸方向进行靠近/远离旋转机架100的运动。

目前常规治疗床101的床板1011的材料主要是由碳纤维加木板组成，为图像采集或治疗需要，床板1011需要沿其延伸方向朝靠近旋转机架100的方向伸出。如图1、图2所示，当床板1011沿其延伸方伸出后，由于其强度有限，受病人体重的压力就会发生向下倾斜偏移的现象。

放射治疗需要直线加速器的等中心与病患的病灶中心一致，等中心是一个固定位置，这就需要根据影像结果将病患的病灶中心调整到等中心处。然而，不同的病患具有不同的体重，且病灶部位不尽相同，因此床板1011沿其延伸方向伸出后的偏移量也因人而异，需要根据每次实际的偏移量进行精确补偿。

需要说明的是，床板1011可以水平设置，此时其延伸方向与旋转机架100的旋转轴线方向平行，但床板1011也可以以床头高于床尾、或床尾高于床头的方式俯仰地设置，这里不作具体限定。

偏移补偿系统

接下来，结合图1-图4对偏移补偿系统进行具体说明。图3是检测单元1和检测支架3的正视图，图4是检测单元1和检测支架3的截面图，图5是码盘2的正视图。

首先对码盘2进行具体说明。

偏移补偿系统包含设置于所述床头的一侧的检测单元1，还包括码盘2，码盘2沿着床板1011的从床尾到床头的延伸方向设置于远离床头的位置。图1中，码盘2设置于旋转机架100的朝向治疗床101的一侧，图2中为O型直线加速器，旋转机架100在其旋转轴线方向上为前后贯通结构，故码盘2设置于墙面103，墙面103在沿床板1011的延伸方向上位于比旋转机架100更加远离治疗床101的位置。码盘2的设置位置根据具体情况而定，只要能被检测单元1检测即可。此外，码盘2可以使用纸质材料打印或者塑料喷涂、显示屏显示等方式实现，这里不作具体限定。

参看图5，码盘2具备被检测单元1检测的、包含码带21的检测区。码带21包含基准码带210和从基准码带210起沿床头的偏移方向依次交错排列且宽度相同的多个检测用码带。图中仅示例性地示出了交错设置的12条检测用码带，实际上检测用码带的数量可以更多或更少，根据床头的最大偏移量及每个检测用码带的宽度而定。同时，为了便于说明，仅标识出第一检测用码带211、第二检测用码带212、第三检测用码带213，外侧的其他检测用码带未标识编号。

其中，所述多个检测用码带中相邻的两个检测用码带具备不同的颜色。一方面，每个检测用码带可以分别设置不同的颜色，这点留待后述；另一方面，也可以采用两种颜色交错排列的方案，即第一颜色码带和第二颜色码带交错排列。例如，如图示地仅设置黑白两种颜色的、交错排列的检测用码带，还可以采用其他颜色设置方案，例如灰白两色交错排列，只要相邻的两个检测用码带颜色不同、便于检测单元1检测即可。

在本实施例中，仅以黑白两种颜色的交错排列的检测用码带为例进行说明。

参看图5，作为一例，基准码带210为黑色的实心圆点，每个检测用码带为以基准码带210的圆心为圆心、在径向上等宽的圆环带或圆弧带。优选地，每个检测用码带为圆周形，使检测区构成为圆盘样式，但检测区也可以是沿床头的偏移方向即铅锤方向延伸的扇形，这里不过多赘述。其中，第一检测用码带211、第三检测用码带213为白色，第二检测用码带212为黑色。实际上，基准码带210也可以是白色的实心圆点，这样从基准码带210起依次交错排列黑色检测用码带、白色检测用码带即可，这里不过多赘述。

需要说明的是，对于图1所示的C型的旋转机架100，由于码盘2设置于旋转机架100，要随着旋转机架100转动，故将码盘2中的每个检测用码带设置为径向上等宽的圆周或圆弧段。但对于图2所示的O型的旋转机架100，由于码盘2设置于墙面103且固定不动，故除了上述的圆周、圆弧段之外，还可以将每个检测用码带设置为相互平行且等宽的直线段，相应地，基准码带210可以是实心的圆点，也可以是和其他检测用码带平行的直线段。但为了简单起见，仅以图5所示的圆周形为例进行说明。

参看图3、图4，检测单元1包含沿所述床头的偏移方向即铅锤方向排列的第一探头11、第二探头12，分别以第一探头11和第二探头12在码盘2的检测区的视点为第一视点、第二视点（图中未示出）。在初始状态下，检测单元1与基准码带210在床板1011的延伸方向上对准，使所述第一视点和所述第二视点均落入基准码带210的范围内。

需要说明的是，第一视点、第二视点相当于分别从第一探头11、第二探头12的前镜头的中心点、沿垂直于前镜头的方向发出的光线与码盘2的检测区的交点，该光线也相当于分别从第一探头11、第二探头12发出的射线束的中心线。总之，第一视点、第二视点主要用于表示第一探头11、第二探头12的探测“目光”落在码盘2的检测区上的位置。

当检测单元1与基准码带210对准时，第一探头11、第二探头12的延伸方向与码盘2的方向垂直，第一视点、第二视点之间的间距即视点间距L1等于第一探头11、第二探头12的前镜头的中心点之间的间距L0。但当第一探头11、第二探头12随床头一起偏移时，由于码盘2相对不动，视点间距L1会大于L0。

但实际使用过程中，床头的偏移量很小，通常只有几毫米，因此带来的视点间距L1的变化量可以忽略不计，为了简单起见，可以认为第一视点、第二视点之间的间距L1不随床头的偏移而变化，即认为L1始终等于L0。

其中，在初始状态下，第一视点和第二视点均落入基准码带210的范围内。优选地，第一视点、第二视点沿铅锤方向上相对于基准码带210的中心点对称分布。当基准码带210为实心的圆点时，第一视点、第二视点相对于基准码带210的圆心对称分布，基准码带210的半径R应大于视点间距L1的一半加上检测单元1与基准码带210对准时在这两个视点的连线方向上的公差，以保证对准后第一视点、第二视点均落入基准码带210的范围内。当基准码带210为直线型或圆弧带时，R相当于基准码带210的宽度，这里不再赘述。

检测过程中，当床板1011沿其延伸方向靠近旋转机架100时，床头因病患的体重而发生沿铅锤方向的偏移；偏移过程中，检测单元1从基准码带210开始，如果检测到的码带21发生变化、即出现码带21的跳变，检测单元1根据码带21的跳变输出电信号；偏移补偿系统根据检测单元1输出的电信号判断偏移补偿量，再根据所述偏移补偿量驱动床头朝其偏移的反方向进行补偿，直至检测单元1与基准码带210在床板1011的延伸方向上重新对准，即直至检测单元1输出的电信号重新变为00。

可以理解，当床板1011承载标称的最大重量、且沿其延伸方向朝靠近旋转机架100的方向伸出最长距离时，床头的偏移量最大。码盘2中的码带21的尺寸应满足，当床头的偏移量最大时，第一视点、第二视点仍然落在码带21构成的检测区。

接下来，对偏移补偿过程进行具体说明。

在床头的偏移过程中，检测单元1也随之偏移，此时，第一视点、第二视点以同时处于所述多个检测用码带中的单个检测用码带、分别处于所述多个检测用码带中相邻的两个检测用码带的方式偏移。

参看图5，所述多个检测用码带中的单个检测用码带的宽度即码带宽度L应不小于视点间距L1，这样才能使第一视点、第二视点能够同时落入单个检测用码带。且码带宽度L应分别大于第一探头11和第二探头12的最小探测距离L2。可以理解，两个探头的的最小探测距离也可能不一致，则码带宽度L应大于两个探头的最小探测距离中的最大值。为了简单起见，仅以两个探头的最小探测距离均是L2为例进行说明。

以第一检测用码带211、第二检测用码带212为例，当第一视点、第二视点均落入第一检测用码带211的范围内时，若此时最小探测距离L2大于码带宽度L，则随着床头的偏移，当第一视点、第二视点均移出第一检测用码带211、到达相邻的第二检测用码带212时，第一视点、第二视点的移动距离仍然小于最小探测距离L2，此时第一探头11、第二探头12无法探测到码带21颜色的变化，即无法探测到码带21的跳变，因此无法判断床头的偏移，即对床头的偏移量的判断误差会比较大。

在本实施例中，第一探头11、第二探头12分别为颜色识别传感器，根据探测到的黑白两种颜色分别输出相应的高低电平，这里仅以黑色对应输出低电平0、白色对应输出高电平1为例进行说明，实际上也可以反过来，不过多赘述。

偏移过程中，在初始状态下，第一视点、第二视点均落入基准码带210，对应两个探头均输出低电平0，检测单元1对应输出的电信号为00。随着床头带动两个探头向下偏移，第二视点先移动至白色的第一检测用码带211、输出高电平1，此时第一视点仍位于黑色的基准码带210、输出低电平0，则检测单元1对应输出的电信号为01，此时检测到码带21的颜色变化，即码带21跳变了1次。而当第一视点、第二视点均移动至第一检测用码带211时，检测单元1输出的电信号为11，此时再次检测到码带21的颜色变化，码带21再次跳变、累计跳变了2次。

以此类推，在床头向下偏移的过程中，当第一视点、第二视点分别位于第一检测用码带211、第二检测用码带212时，检测单元1输出的电信号为10，此时再一次检测到码带21的跳变。当第一视点、第二视点均位于第二检测用码带212时，检测单元1输出的电信号为00，又一次检测到码带21的跳变。

当第一视点、第二视点分别位于第二检测用码带212、第三检测用码带213时，检测单元1输出的电信号为01，又一次检测到码带21的跳变。当第一视点、第二视点均位于第三检测用码带213时，检测单元1输出的电信号为11，又一次检测到码带21的跳变。可知，床头带动检测单元1从与基准码带210对准的位置偏移到此处位置时，检测单元1共检测到6次码带21的跳变。

实际偏移过程中，床头带动检测单元1可能偏移的距离更大，使码带21的跳变次数不止6次，也可能偏移的距离更小，使码带21的跳变次数小于6次，这里仅是以偏移到与第三检测用码带213对应的位置时、码带21跳变6次为例进行说明，不是具体限定。

在设备使用之前，工作人员通过实验采集床头的偏移量与对应的码带21的跳变次数的大量数据，在此基础上建立偏移量与码带21的跳变次数之间的对应关系，即可得到码带21跳变1次对应的床头的偏移量的大小，并将该对应关系输入偏移补偿系统。从而，在设备使用过程中，偏移补偿系统根据该对应关系，以及前述的检测单元1检测到的码带21的跳变次数，即可得到床头的实际偏移量的大小，进而得到需要给与床头多少偏移补偿量。

之后，驱动床板1011运动，使床头朝其偏移方向的反方向进行偏移补偿，直至检测单元1与基准码带210在床板1011的延伸方向上重新对准，即第一视点、第二视点重新落入基准码带210的范围内，检测单元1输出的电信号重新变为00。通常情况下，偏移补偿量等于床头的实际偏移量。

需要说明的是，若码带宽度L小于视点间距L1，则第一视点、第二视点无法同时落入同一个检测用码带。仍以第一检测用码带211、第二检测用码带212为例，随着床头的偏移，由于L1大于L，则存在第一视点位于黑色的基准码带210、第二视点位于黑色的第二检测用码带212的情况，即白色的第一检测用码带211被夹在第一视点、第二视点之间，此时检测单元1输出的电信号为00，而初始位置时第一视点、第二视点落入基准码带210时检测单元1输出的电信号也为00，容易使偏移补偿系统误认为床头没有发生偏移，从而导致判断错误。故优选地，码带宽度L不小于视点间距L1。

此外，码带宽度L越小，则检测单元1的检测精度越高。具体而言，当码带宽度L比较大时，第一视点、第二视点从单个检测用码带移动到相邻的检测用码带时，例如从第一检测用码带211移动到第二检测用码带212的过程中，检测单元1输出的电信号保持为11的时间会相对较长，即第一视点、第二视点会在第一检测用码带211的宽度范围内移动较长的距离才能依次进入第二检测用码带212，即两个视点移动较长距离才会发生码带21的跳变，这样使得检测的误差增大。故码带宽度L在不小于视点间距L1和最小探测距离L2的前提下，不宜过大。

假设在预设的检测精度下，对偏移量允许的最大检测误差为ΔL，则优选地码带宽度L的最大值为视点间距L1+ΔL。若码带宽度L大于L1+ΔL，则允许第一视点、第二视点落入单个检测用码带后，还能在该检测用码带的宽度范围内浮动大于ΔL的距离。以第一检测用码带211为例，第一视点、第二视点均落入第一检测用码带211，检测单元1输出的电信号为11；之后，当床头偏移大于ΔL的距离，使得第一视点、第二视点也移动大于ΔL的距离、但仍落入第一检测用码带211内时，此时检测单元1输出的对应的电信号仍然是11，即无法检测到码带21的跳变，也就无法得到床头的偏移量。此种情况下，检测单元1的检测误差是大于ΔL的，不满足预设的精度要求。

接下来，结合图6对单个探头的情况进行说明。图6是单探头的检测单元1的示意图。

参看图6，在另一种实施例中，检测单元1只包含单个的探头10。在初始状态下，探头10与基准码带210对准，即探头10的视点（图中未示出）落入基准码带210的范围内，优选地，探头10的视点与基准码带210的圆心重合。

和第一视点、第二视点的原理一样，探头10的视点相当于从探头10的前镜头的中心点、沿垂直于该前镜头的方向发出的光线与码盘2的检测区的交点，该光线也相当于从探头10发出的射线束的中心线。总之，探头10的视点主要用于表示探头10的探测“目光”落在码盘2的检测区的位置。

偏移过程中，在初始状态下，探头10的视点落入基准码带210，探头10输出低电平0，检测单元1对应输出的电信号也为0。随着床头带动探头10向下偏移，探头10的视点先移动至白色的第一检测用码带211、输出高电平1，检测单元1对应输出的电信号也为1，此时检测到码带21的颜色变化，即码带21跳变了1次。当探头10的视点移动至第二检测用码带212时，检测单元1输出的电信号为0，此时再次检测到码带21的颜色变化，码带21再次跳变、累计跳变了2次。

当探头10的视点偏移至第三检测用码带213时，检测单元1输出的电信号为10，此时再一次检测到码带21的跳变、累计跳变了3次。以此类推，当探头10偏移至第N个检测用码带时（N为大于等于1的整数），检测单元1检测到码带21的跳变N次，偏移补偿系统根据码带21的跳变次数、预先输入的床头的偏移量与码带21的跳变次数之间的对应关系，即可得到床头的实际偏移量，进而确定偏移补偿量。

此时，码带宽度L应不小于探头10的最小探测距离，否则，会出现探头10的视点从一个检测用码带移动到相邻的另一个检测用码带、但由于移动距离小于最小探测距离，导致探头10检测不到码带21的跳变的情况。

相比于前述的设置第一探头11、第二探头12的方案，单个探头10的方案更简单、成本更低。但两个探头的方案除了能够判断码带21的跳变次数，还能判断床头的偏移方向。例如，当床头从与基准码带210对准的位置向下偏移、第二探头12刚移动至第一检测用码带211时，检测单元1输出的电信号为01，而当床头从与基准码带210对准的位置向上偏移、第一探头11向上刚移动至第一检测用码带211时，检测单元1输出的电信号为10。即在码带21跳变一次的情况下，根据检测单元1输出的电信号的编码码值即可判断床头的偏移方向。

此外，两个探头的方案检测精度更高，这里以第一检测用码带211、第二检测用码带212为例进行说明。只有单个探头10时，探头10只有从第一检测用码带211偏移至第二检测用码带212、即偏移整个码带宽度L才会发生一次码带21的跳变，而设置两个探头时，第二探头12尽管尚未从第一检测用码带211移动至第二检测用码带212、但只要第一探头11从基准码带210移动至第一检测用码带211，就可以检测到一次码带21的跳变。即两种探头的方案，在床头的偏移距离更小的情况下，也能检测到码带21的跳变，检测精度更高。

可以理解，除了单个探头10和两个探头的方案，还可以沿床头的偏移方向设置更多个探头，例如依次排列的3个探头、4个探头等，探头越多，对码带21的跳变的检测精度就越高，但成本和复杂度也会相应增加，具体探头的数量根据实际需求而定，这里不作具体限定。

接下来，对多种颜色交错设置的码带21进行说明。

在另一种实施例中，码带21中的多个检测用码带中的任意两个检测用码带的颜色均不相同。示例性地，参看图5，基准码带210为红色，第一检测用码带211为黄色，第二检测用码带212为绿色，第三检测用码带213为蓝色，以此类推，多个检测用码带中的任意两个检测用码带的颜色互不相同。

检测单元1设置颜色传感器，当检测单元1随着床头偏移时，检测单元1检测到颜色的变化即码带21的跳变时，输出与码带21的颜色对应的电信号。例如，当偏移到第二检测用码带212对应的位置时，输出与绿色对应的电信号，当偏移到第三检测用码带213对应的位置时，输出与蓝色对应的电信号。

当偏移过程停止时，偏移补偿系统根据检测单元1最后输出的电信号判断床头偏移至哪个颜色的码带21对应的位置，进而判断床头的偏移量和需要的偏移补偿量。例如，当床头偏移到第三检测用码带213对应的位置停止时，检测单元1最后输出蓝色对应的电信号，偏移补偿系统对该信号解析后即可判断床头偏移至第三检测用码带213对应的位置，进而判断出床头的偏移量和需要的偏移补偿量。

可以理解，在该方案中，基准码带210作为与检测单元1对准的基准位置，其颜色设置不作具体限定，优选地与其他的检测用码带的颜色均不相同，但也可以与其他检测用码带中的某个检测用码带的颜色一致，这样也不影响系统对码带21的跳变的判断，只要基准码带210的颜色与相邻的第一检测用码带211的颜色不同即可。

此种方案中，检测单元1需要设置能够识别不同颜色的颜色传感器，相对于前述的只有黑白两色的方案，会增加设备的成本。但相比于黑白两色方案中需要根据码带21的跳变次数判断偏移量的方式，多种不同颜色的方案只需根据偏移停止时检测单元1最后输出的电信号即可判断出对应的颜色及对应的偏移量，方法更简便。两种方案各有优劣，根据实际需求而定，都在本申请的保护范围内。

接下来，对检测支架3进行说明。

参看图3，检测单元1经由检测支架3设置于床板1011的床头。检测支架3包含滑块32和沿铅锤方向设置的滑轨31，以及驱动电机33和与驱动电机33的输出轴连接的丝杠34，滑块32固定于丝杠34，可在驱动电机33的驱动下沿滑轨31上下移动。此外，检测机架3的顶部安装有挡板35，用于遮挡直线加速器的射线，避免对检测单元1等设备的电子器件造成损伤。

参看图3、图4，优选地，在滑块32的远离床板1011的一侧设置有随动块321，随动块321的远离床板1011的一侧设置检测单元1和第一激光器51、第二激光器52。其中，第一探头11、第二探头12沿铅锤方向设置，第一激光器51、第二激光器52沿水平方向设置，且第一探头11、第二探头12之间的中间位置与第一激光器51、第二激光器52之间的中间位置重合。在装配状态下，随动块321在床板1011的延伸方向上相比于滑块32更加靠近码盘2，方便检测单元1的检测和调试安装。

在设备安装或设备维护的阶段，关闭偏移补偿系统，床板1011不带负载并完全收回到支撑组件1012上，将滑块32调整到丝杠34的中间位置，并通过升降治疗床101，将治疗室内标定直线加速器的等中心的激光灯与第一激光器51、第二激光器52对齐，然后打开第一激光器51、第二激光器52，再将码盘2的基准码带210的圆心置于第一激光器51、第二激光器52发出的激光束之间的中心位置处，从而使得基准码带210的圆心与第一探头11、第二探头12之间的中间位置对准，之后固定码盘2。此时，第一视点、第二视点落入基准码带210，检测单元1输出的电信号为00，安装完成。

需要说明的是，在只有单个探头10的实施例中，探头10设置于第一激光器51、第二激光器52之间的中间位置，这样将基准码带210的圆心置于第一激光器51、第二激光器52发出的激光束之间的中心位置处时，探头10即与基准码带210的圆心对准。

实际使用中，病患躺到床板1011上时，会由电控系统控制床板1011的升降，将病患的病灶调整到与直线加速器的等中心大致相同的高度。在这一过程中，检测单元1会检测到码带21的跳变，即偏移补偿系统会检测到检测单元1输出的电信号的编码码值的变化，之后偏移补偿系统控制驱动电机33、丝杠34驱动滑块32朝着床板1011升降的相反方向运动，运动距离与床板1011实际升降的距离相同，直至检测单元1与基准码带210重新对准，输出的电信号的码值恢复为00。

而当电控系统控制床板1011沿其延伸方向朝靠近旋转机架100的方向移动时，如检测单元1输出的电信号的码值发生变化，则偏移补偿系统即根据码带21的跳变来判断床头的偏移量，并确定所需的偏移补偿量。

参看图7、图8，图7为床板1011偏移补偿的运动示意图，图8是偏移补偿系统控制原理图。

示例性地，当床头向下偏移时，偏移补偿系统经由俯仰驱动机构驱动床板1011转动至虚线框的位置，使床头朝上进行偏移补偿。需要说明的是，俯仰驱动机构只是一个实施例，还可以设置上下移动的驱动机构，当床头向下偏移时，驱动床板1011向上移动，只要能使床头恢复至与基准码带210对准的位置即可。

需要说明的是，正常情况下床头的偏移量较小，通常是毫米级水平，且床板1011的形变属于慢时变过程，因此对于控制系统的快速性要求不高。使用常规的PI控制器保证俯仰驱动机构能够驱动床面俯仰即可。由于本方案将偏移量数字化，所以可以保证稳态误差为0。

综上，本申请的技术方案可以实时自动检测床头的偏移量并实时进行偏移补偿，闭环系统实现简单、精度较高，且不受旋转机架100旋转的影响，无需旋转机架100等的操作，可单独进行校正补偿流程。整个设备安装便利，且装机时一次性校准完成，检测逻辑简单，可实现性高。同时，放射射线对检测设备没有影响，设备更加稳定可靠。

应当理解，以上所述的具体实施例仅用于解释本申请，本申请的保护范围并不限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本申请揭露的技术范围内，根据本申请的技术方案及其发明构思加以变更、置换、结合，都应涵盖在本申请的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种偏移补偿系统，用于对直线加速器用的治疗床的偏移进行补偿，所述直线加速器具备旋转机架；所述治疗床具备用于承载病患的床板和支撑所述床板的支撑组件，所述床板可进行靠近/远离所述旋转机架的运动；所述偏移补偿系统的特征在于：

所述床板具备靠近所述旋转机架的床头和远离所述旋转机架的床尾，在所述床头的一侧设置有检测单元；

所述偏移补偿系统还包括码盘，所述码盘沿着所述床板的从所述床尾到所述床头的延伸方向设置于远离所述床头的位置；

所述码盘具备被所述检测单元检测的、包含码带的检测区，所述码带包含基准码带和交错设置且宽度相同的多个检测用码带，所述多个检测用码带中相邻的两个检测用码带具备不同的颜色；

在初始状态下，所述检测单元与所述检测区的所述基准码带在所述床板的延伸方向上对准；

当所述床板沿其延伸方向靠近所述旋转机架时，所述床头因病患的体重而发生沿铅锤方向的偏移；偏移过程中，所述检测单元从所述基准码带开始，如果检测到的码带发生变化、即出现码带的跳变，所述检测单元根据码带的跳变输出电信号；

所述偏移补偿系统根据所述检测单元输出的电信号判断偏移补偿量，再根据所述偏移补偿量驱动所述床头朝其偏移的反方向进行补偿，直至所述检测单元与所述基准码带在所述床板的延伸方向上重新对准。

2.根据权利要求1所述的偏移补偿系统，其特征在于：

所述多个检测用码带中的任意两个检测用码带的颜色均不相同；

所述检测单元检测到码带的跳变时，输出与码带的颜色对应的电信号；

当偏移过程停止时，所述偏移补偿系统根据所述检测单元最后输出的电信号判断所述偏移补偿量。

3.根据权利要求1所述的偏移补偿系统，其特征在于：

所述多个检测用码带由交错设置的第一颜色码带和第二颜色码带构成；

当偏移过程停止时，所述偏移补偿系统根据所述检测单元输出的电信号判断码带的跳变的次数，进而判断所述偏移补偿量。

4.根据权利要求3所述的偏移补偿系统，其特征在于：

所述多个检测用码带从所述基准码带起沿所述床头的偏移方向依次交错排列。

5.根据权利要求4所述的偏移补偿系统，其特征在于：

所述基准码带是实心的圆点；

所述多个检测用码带的每个检测用码带为以所述基准码带的圆心为圆心、在径向上等宽的圆环带或圆弧带。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的偏移补偿系统，其特征在于：

所述检测单元包含探头，在初始状态下，所述探头在所述检测区上的视点落入所述基准码带。

7.根据权利要求6所述的偏移补偿系统，其特征在于：

所述多个检测用码带中的单个检测用码带的宽度大于所述探头的最小探测距离。

8.根据权利要求1-5中任一项所述的偏移补偿系统，其特征在于：

所述检测单元包含沿铅锤方向排列的第一探头、第二探头，分别以所述第一探头和所述第二探头在所述检测区的视点为第一视点、第二视点；

在初始状态下，所述第一视点和所述第二视点均落入所述基准码带。

9.根据权利要求8所述的偏移补偿系统，其特征在于：

所述多个检测用码带中的单个检测用码带的宽度不小于所述第一视点、第二视点的间距，使所述第一视点、所述第二视点能够同时落入所述多个检测用码带中的单个检测用码带；

且所述多个检测用码带中的单个检测用码带的宽度分别大于所述第一探头和所述第二探头的最小探测距离。

10.根据权利要求9所述的偏移补偿系统，其特征在于：

在初始状态下，所述第一探头和所述第二探头之间的中间位置与所述直线加速器的等中心在所述旋转机架的旋转轴线的方向上对准；

所述码盘以所述基准码带与该中间位置在所述旋转轴线的方向上对准的方式设置。

11.根据权利要求10所述的偏移补偿系统，其特征在于：

所述床头的一侧设置有驱动电机、连接于所述驱动电机的输出轴的丝杠和设置于所述丝杠的滑块；

所述检测单元设置于所述滑块；

当所述床板沿铅锤方向移动时，所述驱动电机驱动所述滑块沿所述床板移动的反方向移动，且移动距离与所述床板的移动距离相同。

12.一种直线加速器，具备治疗床、旋转机架和设置于所述旋转机架的治疗头，其特征在于：

还具备权利要求1-11中任一项所述的偏移补偿系统。