CN204582310U - 一种用于放射治疗设备的光栅装置及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于放射治疗设备的光栅装置，同时设置尾端位置控制器和前端位置控制器可以同时校验单一光栅叶片的尾端位置及中间位置，以及随时测量某一光栅叶片从尾端位置到达中间位置的时间和/或电机的总转数，由于尾端位置和中间位置之间的距离是确定不变的，并可精确测量的，因此，本系统为精确验证和控制某一光栅叶片到达某一精确指定的位置，由于可以方便的实现对光栅叶片的逐一校验和控制，因此可以有效克服不同光栅叶片驱动系统带来的传动误差和性能不稳定带来的误差，甚至可以在每次拟合射野前做一次校验，然后根据最新测得的实际参数来实现精确的控制。

Description

一种用于放射治疗设备的光栅装置及其控制方法

技术领域

本实用新型涉及一种用于放射治疗设备的光栅装置及其控制方法。

背景技术

放射医疗设备应用广泛，其中用于拟合病灶形状、限定射线射野的光栅叶片装置得到很大的发展，包括叶片的结构形状及其排布，拟合射野的精度在不断的提高，但是在现有技术中，由电机驱动的光栅叶片的精确位置控制难以掌握，一方面电机驱动系统本身就带有天然的欠缺，如螺杆的传递误差、电机的不稳定性等，因此导致拟合射野的精度无法进一步得到提升，设备的校验也很复杂困难。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种检验简单，可以提高射野拟合精度的光栅装置及其控制方法。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种用于放射治疗设备的光栅装置，包括光栅叶片及其驱动装置，还包括：

尾端位置控制器，用于监控光栅叶片尾端是否到达预设的零位，即初始位置；

前端位置控制器，用于监控光栅叶片前端是否到达中间位置，当两组光栅叶片均处于初始位置时，两组光栅叶片的前端投影为两条平行的直线，所述中间位置是与两组光栅叶片前端等距的一条直线。

同时设置尾端位置控制器和前端位置控制器可以同时校验单一光栅叶片的尾端位置及中间位置，以及随时测量某一光栅叶片从尾端位置到达中间位置的时间和/或电机的总转数，由于尾端位置和中间位置之间的距离是确定不变的，并可精确测量的，因此，本系统为精确验证和控制某一光栅叶片到达某一精确指定的位置，由于可以方便的实现对光栅叶片的逐一校验和控制，因此可以有效克服不同光栅叶片驱动系统带来的传动误差和性能不稳定带来的误差，甚至可以在每次拟合射野前做一次校验，然后根据最新测得的实际参数来实现精确的控制。

进一步的，所述用于放射治疗设备的光栅装置还设有中央控制器，所述中央控制器与所述驱动装置、所述尾端位置控制器及前端位置控制器分别连接，所述中央控制器接收所述尾端位置控制器及前端位置控制器传来的数据，并据此做出判断及向驱动装置发出控制指令，由驱动装置控制所述光栅叶片移动或停止。

进一步的，在光栅叶片的前端即自由端设置前端位置传感器，当两组光栅叶片中对应的两个光栅叶片的前端碰触后触发前端位置传感器。

进一步的，在光栅叶片的前端即自由端以及在光栅装置上对应于中间线的位置分别设置相互匹配的前端位置传感器，当某一片光栅叶片的前端到达中间线时，触发所述前端位置传感器。

进一步的，所述光栅装置的每片光栅叶片的前端设置有一个横向贯通的通孔，所述前端位置传感器的活动部件设置于所述通孔中，所述前端位置传感器的固定部件设置在光栅叶片一侧或两侧的光栅叶片的支架上，当某一片光栅叶片上的前端位置传感器的活动部件与所述固定部件处于同一直线上并触发前端位置传感器时，该光栅叶片的前端正好位于所述中间线上。

进一步的，所述前端位置控制器包括：

驱动部件，设置于所述光栅本体上，驱动限位杆做水平伸缩运动；

两个限位杆，可独立沿所述中间线水平伸缩，分别对应于光栅装置的两组光栅叶片；

前端位置传感器，设于限位杆上并面向光栅叶片前端的一侧，当限位杆完全移动到光栅叶片工作区后，所述前端位置传感器与所有光栅叶片一一对应，当某一片光栅叶片碰触到其对应的前端位置传感器后，触发该前端位置传感器，并且该光栅叶片的前端此时位于所述中间线上。

本实用新型还提供一种用于放射治疗设备的光栅装置的控制方法，所述控制方法包括但不限于以下工况：

初始位置校验，当尾端控制器为每一片光栅叶片均独立设有初始位置传感器时，初始位置校验的方法是根据每一个初始位置传感器的检测数据独立校验每个光栅叶片的初始位置或控制它们中的一部分或全部同时或分别回归初始位置；当每组光栅叶片只设置一个初始位置传感器时，初始位置校验的方法是，先将所有光栅叶片驱动离开初始位置，然后将第一个需要校验的光栅叶片向初始位置移动，直到触发初始位置传感器，做好初始位置标记，完成第一个光栅叶片的初始位置校验，之后将该光栅叶片驱动离开初始位置，然后按照相同的程序校验第二个光栅叶片的初始位置，直到完成所有的光栅叶片的初始位置的校验；

中间位置校验，中间位置校验的方法是，在权利要求1所述的中间位置设置中间位置传感器，先将所有光栅叶片驱动离开中间位置，然后将第一个需要校验的光栅叶片向中间位置移动，直到触发中间位置传感器，做好中间位置标记，完成第一个光栅叶片的中间位置校验，之后将该光栅叶片驱动离开中间位置，然后按照相同的程序校验第二个光栅叶片的中间位置，直到完成所有的光栅叶片的中间位置的校验；

光栅叶片精确定位，光栅叶片精确定位的方法包括以下步骤：第一步，完成初始位置校验和中间位置校验，并已知或实际测得初始位置到中间位置之间的距离L；第二步，驱动某一光栅叶片从初始位置移动到中间位置或从中间位置移动到初始位置，记录运行时间T或电机转数S；第三步，让该光栅叶片回归初始位置，此时标记为零；第四步，让该光栅叶片从初始位置开始向中间位置移动，同时记录时间t或转数s，此时该光栅叶片的实时位置即实际移动距离为1＝Lt/T或1＝Ls/S，当1等于预设的数值或需要的数值时即该光栅叶片到达目标位置，即可停止移动。

进一步的，所述控制方法还包括但不限于以下工况：

前端位置校验，所谓前端位置，即，当两组光栅叶片中某一组光栅叶片中的某一片光栅叶片处于初始位置时，该光栅叶片的靠近中间位置一侧的端面即自由端端面所在的位置，就是另一组光栅叶片中的对应于该光栅叶片的光栅叶片的前端位置，即某一光栅叶片能够向前移动的极限位置，所述前端位置校验的方法是，在光栅叶片的前端即自由端设置前端位置传感器，先将某一组光栅叶片或待校验的光栅叶片对应位置的另一组的单一光栅叶片驱动回到初始位置，然后将第一个需要校验的光栅叶片向前端位置移动，直到触发前端位置传感器，做好前端位置标记，完成第一个光栅叶片的前端位置校验，然后按照相同的程序校验第二个光栅叶片的前端位置，直到完成所有的光栅叶片的前端位置的校验。

进一步的，所述控制方法还包括但不限于以下工况：

光栅叶片移动速度校验或电机参数校验，包括以下步骤：第一步，完成初始位置校验和中间位置校验，并已知或实际测得初始位置到中间位置之间的距离L；第二步，驱动某一光栅叶片从初始位置移动到中间位置或从中间位置移动到初始位置，记录运行时间T或电机转数S；第三步，将测得的运行时间T或电机转数S与之前存储的运行时间T或电机转数S进行比较，如果相同则提示相同，如不同，则包括以下步骤中的至少一种步骤：其一提示不同；其二进行调教或维修后重新上述步骤；其三是将新测得运行时间T或电机转数S进行存储，取代原有参数纳入实时位置的技术公式1＝Lt/T或1＝Ls/S当中。

本实用新型还提供一种放射治疗设备，包括大机架和设于大机架上的加速器，还包括上述的光栅装置。

附图说明

图1到图2是本实用新型的示意图。

图3是本实用新型的一种实施方式的示意图。

图中数字和字母所表示的相应部件名称：

1、光栅叶片 2、驱动装置 4、适配器 5、尾端位置控制器 6、前端位置控制器 7、大机架 8、加速器 9、限光筒支架 91、限光筒 10光栅装置 20、治疗床 61、驱动部件 62、限位杆

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

如图1和图2所示的一种实施方式，展示了一种用于放射治疗设备的光栅装置10，包括光栅叶片1及其驱动装置2，还包括：

尾端位置控制器5，用于监控光栅叶片1尾端是否到达预设的零位，即初始位置；

前端位置控制器6，用于监控光栅叶片1前端是否到达中间位置，当两组光栅叶片1均处于初始位置时，两组光栅叶片1的前端投影为两条平行的直线，所述中间位置是与两组光栅叶片前端等距的一条直线。

在图2中，放射治疗设备一般包括大机架7、加速器8、光栅装置10和治疗床20，限光筒支架9及限光筒91属于可选装置，在治疗病患时，需要先根据病灶的形状和大小控制光栅装置两侧的光栅叶片1相对运动，其前端共同配合对病灶形状进行拟合，形成一个窗口以控制加速器射线射野，如图1中所示。同时设置尾端位置控制器5和前端位置控制器6可以同时校验单一光栅叶片1的尾端位置及中间位置，以及随时测量某一光栅叶片1从尾端位置到达中间位置的时间和/或电机的总转数，由于尾端位置和中间位置之间的距离是确定不变的，并可精确测量的，因此，本系统为精确验证和控制某一光栅叶片1到达某一精确指定的位置，由于可以方便的实现对光栅叶片1的逐一校验和控制，因此可以有效克服不同光栅叶片驱动系统带来的传动误差和性能不稳定带来的误差，甚至可以在每次拟合射野前做一次校验，然后根据最新测得的实际参数来实现精确的控制。

在实际应用中，控制系统可以采用现有技术中的多种控制系统来实现，也可在用于放射治疗设备的光栅装置设置中央控制器，所述中央控制器与所述驱动装置2、所述尾端位置控制器5及前端位置控制器6分别连接，所述中央控制器接收所述尾端位置控制器5及前端位置控制器6传来的数据，并据此做出判断及向驱动装置发出控制指令，由驱动装置2控制所述光栅叶片1移动或停止。

在实际应用中，尾端位置控制器5及前端位置控制器6可以采用电磁传感器、微动开关、光电传感器等器件检测光栅叶片1前端和尾端是否到达某一特定位置，例如，可以光栅叶片尾端初始位置设置一个基准线传感器，也可以对应每一片光栅叶片设置一个传感器或检测开关。当尾端控制器为每一片光栅叶片均独立设有初始位置传感器时，初始位置校验的方法是根据每一个初始位置传感器的检测数据独立校验每个光栅叶片的初始位置或控制它们中的一部分或全部同时或分别回归初始位置；当每组光栅叶片只设置一个初始位置传感器时，初始位置校验的方法是，先将所有光栅叶片驱动离开初始位置，然后将第一个需要校验的光栅叶片向初始位置移动，直到触发初始位置传感器，做好初始位置标记，完成第一个光栅叶片的初始位置校验，之后将该光栅叶片驱动离开初始位置，然后按照相同的程序校验第二个光栅叶片的初始位置，直到完成所有的光栅叶片的初始位置的校验。

为了校验某一光栅叶片1是否到达中间位置，以及从初始位置到达中间位置需要的时间或者驱动电机的转数，需要设置检测光栅叶片到达中间位置的检测装置，初始位置和中间位置都是确定的位置，因此初始位置和中间位置之间的距离可以预先测量并存储于设备的控制器中，为了检测光栅叶片是否到达中间位置，也可以采用各种传感器及微动开关，举例说明，中间位置校验的方法是，在中间位置设置中间位置传感器(如红外传感器、激光传感器等)，先将所有光栅叶片驱动离开中间位置，然后将第一个需要校验的光栅叶片向中间位置移动，直到触发中间位置传感器，做好中间位置标记，完成第一个光栅叶片的中间位置校验，之后将该光栅叶片驱动离开中间位置，然后按照相同的程序校验第二个光栅叶片的中间位置，直到完成所有的光栅叶片的中间位置的校验；接下来对光栅叶片精确定位，光栅叶片精确定位的方法包括以下步骤：第一步，完成初始位置校验和中间位置校验，并已知或实际测得初始位置到中间位置之间的距离L；第二步，驱动某一光栅叶片从初始位置移动到中间位置或从中间位置移动到初始位置，记录运行时间T或电机转数S；第三步，让该光栅叶片回归初始位置，此时标记为零；第四步，让该光栅叶片从初始位置开始向中间位置移动，同时记录时间t或转数s，此时该光栅叶片的实时位置即实际移动距离为1＝Lt/T或1＝Ls/S，当1等于预设的数值或需要的数值时即该光栅叶片到达目标位置，即可停止移动。

本实用新型提供的技术方案还可以解决以下技术问题：

1、前端位置校验，所谓前端位置，即，当两组光栅叶片中某一组光栅叶片中的某一片光栅叶片处于初始位置时，该光栅叶片的靠近中间位置一侧的端面即自由端端面所在的位置，就是另一组光栅叶片中的对应于该光栅叶片的光栅叶片的前端位置，即某一光栅叶片能够向前移动的极限位置，所述前端位置校验的方法是，在光栅叶片的前端即自由端设置前端位置传感器，先将某一组光栅叶片或待校验的光栅叶片对应位置的另一组的单一光栅叶片驱动回到初始位置，然后将第一个需要校验的光栅叶片向前端位置移动，直到触发前端位置传感器，做好前端位置标记，完成第一个光栅叶片的前端位置校验，然后按照相同的程序校验第二个光栅叶片的前端位置，直到完成所有的光栅叶片的前端位置的校验。

2、光栅叶片移动速度校验或电机参数校验，包括以下步骤：第一步，完成初始位置校验和中间位置校验，并已知或实际测得初始位置到中间位置之间的距离L；第二步，驱动某一光栅叶片从初始位置移动到中间位置或从中间位置移动到初始位置，记录运行时间T或电机转数S；第三步，将测得的运行时间T或电机转数S与之前存储的运行时间T或电机转数S进行比较，如果相同则提示相同，如不同，则包括以下步骤中的至少一种步骤：其一提示不同；其二进行调教或维修后重新上述步骤；其三是将新测得运行时间T或电机转数S进行存储，取代原有参数纳入实时位置的技术公式1＝Lt/T或1＝Ls/S当中。

前端位置传感器可以设置在两组光栅叶片的中间位置的两侧，使用红传感器或激光传感器等，即两组光栅叶片共用一组中间位置传感器，每片光栅叶片的中间位置需要逐一校验。也可以每片光栅叶片上设置中间位置检测装置，比如在光栅叶片1的前端即自由端设置前端位置传感器(如电磁传感器或微动开关)，当两组光栅叶片中对应的两个光栅叶片的前端碰触后触发前端位置传感器。这样就可以同时校验多片光栅叶片了。

本实用新型还提供一种用于放射治疗设备的光栅装置的控制方法，所述控制方法包括但不限于以下工况：

初始位置校验，当尾端控制器为每一片光栅叶片均独立设有初始位置传感器时，初始位置校验的方法是根据每一个初始位置传感器的检测数据独立校验每个光栅叶片的初始位置或控制它们中的一部分或全部同时或分别回归初始位置；当每组光栅叶片只设置一个初始位置传感器时，初始位置校验的方法是，先将所有光栅叶片驱动离开初始位置，然后将第一个需要校验的光栅叶片向初始位置移动，直到触发初始位置传感器，做好初始位置标记，完成第一个光栅叶片的初始位置校验，之后将该光栅叶片驱动离开初始位置，然后按照相同的程序校验第二个光栅叶片的初始位置，直到完成所有的光栅叶片的初始位置的校验。

中间位置校验，中间位置校验的方法是，在权利要求1所述的中间位置设置中间位置传感器，先将所有光栅叶片驱动离开中间位置，然后将第一个需要校验的光栅叶片向中间位置移动，直到触发中间位置传感器，做好中间位置标记，完成第一个光栅叶片的中间位置校验，之后将该光栅叶片驱动离开中间位置，然后按照相同的程序校验第二个光栅叶片的中间位置，直到完成所有的光栅叶片的中间位置的校验。

光栅叶片精确定位，光栅叶片精确定位的方法包括以下步骤：第一步，完成初始位置校验和中间位置校验，并已知或实际测得初始位置到中间位置之间的距离L；第二步，驱动某一光栅叶片从初始位置移动到中间位置或从中间位置移动到初始位置，记录运行时间T或电机转数S；第三步，让该光栅叶片回归初始位置，此时标记为零；第四步，让该光栅叶片从初始位置开始向中间位置移动，同时记录时间t或转数s，此时该光栅叶片的实时位置即实际移动距离为1＝Lt/T或1＝Ls/S，当1等于预设的数值或需要的数值时即该光栅叶片到达目标位置，即可停止移动。

进一步的，所述控制方法还包括但不限于以下工况：

前端位置校验，所谓前端位置，即，当两组光栅叶片中某一组光栅叶片中的某一片光栅叶片处于初始位置时，该光栅叶片的靠近中间位置一侧的端面即自由端端面所在的位置，就是另一组光栅叶片中的对应于该光栅叶片的光栅叶片的前端位置，即某一光栅叶片能够向前移动的极限位置，所述前端位置校验的方法是，在光栅叶片的前端即自由端设置前端位置传感器，先将某一组光栅叶片或待校验的光栅叶片对应位置的另一组的单一光栅叶片驱动回到初始位置，然后将第一个需要校验的光栅叶片向前端位置移动，直到触发前端位置传感器，做好前端位置标记，完成第一个光栅叶片的前端位置校验，然后按照相同的程序校验第二个光栅叶片的前端位置，直到完成所有的光栅叶片的前端位置的校验。

进一步的，所述控制方法还包括但不限于以下工况：

光栅叶片移动速度校验或电机参数校验，包括以下步骤：第一步，完成初始位置校验和中间位置校验，并已知或实际测得初始位置到中间位置之间的距离L；第二步，驱动某一光栅叶片从初始位置移动到中间位置或从中间位置移动到初始位置，记录运行时间T或电机转数S；第三步，将测得的运行时间T或电机转数S与之前存储的运行时间T或电机转数S进行比较，如果相同则提示相同，如不同，则包括以下步骤中的至少一种步骤：其一提示不同；其二进行调教或维修后重新上述步骤；其三是将新测得运行时间T或电机转数S进行存储，取代原有参数纳入实时位置的技术公式1＝Lt/T或1＝Ls/S当中。

在实际应用中，前端位置控制装置还可以有以下方案，例如，在光栅叶片的前端即自由端以及在光栅装置上对应于中间线的位置分别设置相互匹配的前端位置传感器，当某一片光栅叶片的前端到达中间线时，触发所述前端位置传感器。这样，可以先将光栅装置的两组光栅叶片中的一组运行到中间线位置，然后就可以对另一组光栅叶片进行逐一校验了，校验结束，再将另一组光栅叶片运行到中间线位置，然后校验剩下的另一组光栅叶片。也可以将某一片光栅叶片运行到中间线位置，然后校验与它对应的光栅叶片，按照这个办法，逐一校验所有的光栅叶片。实际应用中，可以在光栅叶片前端钻孔，将传感器安装与孔中，当相对应的光栅叶片碰触时，触发该组传感器。

也可以在所述光栅装置的每片光栅叶片的前端设置有一个横向贯通的通孔，所述前端位置传感器的活动部件设置于所述通孔中，所述前端位置传感器的固定部件设置在光栅叶片一侧或两侧的光栅叶片的支架上，当某一片光栅叶片上的前端位置传感器的活动部件与所述固定部件处于同一直线上并触发前端位置传感器时，该光栅叶片的前端正好位于所述中间线上。

为了节约成本，也可以采用如下简单的方案，如图3所示，在光栅装置的支架上设置前端位置控制器，包括：

驱动部件61，设置于所述光栅本体上，驱动限位杆做水平伸缩运动；

两个限位杆62，可独立沿所述中间线水平伸缩，分别对应于光栅装置的两组光栅叶片；如，当要校验左侧的光栅叶片时，驱动右侧的限位杆移动到光栅叶片活动区，其实质是，该限位杆位于中间线的另一侧，使得前端位置传感器的前端位于中间线上，当光栅叶片向中间线移动并到达中间线时，触发该叶片对应的前端位置传感器。另一个限位杆对应于另外一组光栅叶片，工作原理相同。

前端位置传感器，设于限位杆62上并面向光栅叶片前端的一侧，当限位杆62完全移动到光栅叶片工作区后，所述前端位置传感器与所有光栅叶片一一对应，当某一片光栅叶片碰触到其对应的前端位置传感器后，触发该前端位置传感器，并且该光栅叶片的前端此时位于所述中间线上。

为了减小单个限位杆62的长度，可以采用4个限位杆从两侧相对成对安置，每对限位杆组合在一起，等同一个限位杆。

本方案结构简单，无需改动光栅叶片，制作成本低，并且可以对某一组光栅叶片同时校验或单独某片工作叶片进行校验，效率更高。

本实用新型还提供一种放射治疗设备，包括大机架和设于大机架上的加速器，还包括上述的光栅装置。

以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型创造构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (7)

1.一种用于放射治疗设备的光栅装置，包括光栅叶片及其驱动装置，其特征在于，还包括：

尾端位置控制器，用于监控光栅叶片尾端是否到达预设的零位，即初始位置；

前端位置控制器，用于监控光栅叶片前端是否到达中间位置，当两组光栅叶片均处于初始位置时，两组光栅叶片的前端投影为两条平行的直线，所述中间位置是与两组光栅叶片前端等距的一条直线。

2.根据权利要求1所述的用于放射治疗设备的光栅装置，其特征在于，所述用于放射治疗设备的光栅装置还设有中央控制器，所述中央控制器与所述驱动装置、所述尾端位置控制器及前端位置控制器分别连接，所述中央控制器接收所述尾端位置控制器及前端位置控制器传来的数据，并据此做出判断及向驱动装置发出控制指令，由驱动装置控制所述光栅叶片移动或停止。

3.根据权利要求2所述的用于放射治疗设备的光栅装置，其特征在于，在光栅叶片的前端即自由端设置前端位置传感器，当两组光栅叶片中对应的两个光栅叶片的前端碰触后触发前端位置传感器。

4.根据权利要求2所述的用于放射治疗设备的光栅装置，其特征在于，在光栅叶片的前端即自由端以及在光栅装置上对应于中间线的位置分别设置相互匹配的前端位置传感器，当某一片光栅叶片的前端到达中间线时，触发所述前端位置传感器。

5.根据权利要求4所述的用于放射治疗设备的光栅装置，其特征在于，所述光栅装置的每片光栅叶片的前端设置有一个横向贯通的通孔，所述前端位置传感器的活动部件设置于所述通孔中，所述前端位置传感器的固定部件设置在光栅叶片一侧或两侧的光栅叶片的支架上，当某一片光栅叶片上的前端位置传感器的活动部件与所述固定部件处于同一直线上并触发前端位置传感器时，该光栅叶片的前端正好位于所述中间线上。

6.根据权利要求1所述的用于放射治疗设备的光栅装置，其特征在于，所述前端位置控制器包括：

驱动部件，设置于所述光栅本体上，驱动限位杆做水平伸缩运动；

两个限位杆，可独立沿所述中间线水平伸缩，分别对应于光栅装置的两组光栅叶片；

前端位置传感器，设于限位杆上并面向光栅叶片前端的一侧，当限位杆完全移动到光栅叶片工作区后，所述前端位置传感器与所有光栅叶片一一对应，当某一片光栅叶片碰触到其对应的前端位置传感器后，触发该前端位置传感器，并且该光栅叶片的前端此时位于所述中间线上。

7.一种放射治疗设备，包括大机架和设于大机架上的加速器，其特征在于，还包括权利要求1到3所述的光栅装置。