CN215195090U - 放疗系统的控制电路及放疗系统 - Google Patents

Abstract

本申请实施例提供一种放疗系统及其控制电路。控制电路包括主机控制器、第一可编程控制单元和第二可编程控制单元；第一可编程控制单元和第二可编程控制单元与主机控制器通信连接；主机控制器向第一可编程控制单元发送运动控制指令；第一可编程控制单元根据运动控制指令控制放疗系统的运动机构运动；第二可编程控制单元与第一可编程控制单元通信连接，并在第一可编程控制单元故障时控制至少一个运动机构运动，以使放疗系统关源。由于采用可编程控制单元与主机控制器配合实现控制电路，控制电路的成本和维修难度较低，且由于在第一可编程控制单元故障时第二可编程控制单元能够及时控制放疗系统关源，提高了放疗系统的安全性。

Description

放疗系统的控制电路及放疗系统

技术领域

本申请实施例涉及医疗设备领域，尤其涉及一种放疗系统的控制电路及放疗系统。

背景技术

放疗系统是一种医疗用放射治疗设备，通常包括机架、设置在机架上的射源装置以及用于支撑患者的治疗床等。在使用放疗系统对患者进行治疗时，通常需要控制电路实现对放疗系统的机架、治疗床等硬件设备的控制。

由于放疗系统对控制电路的要求更加精准，因此相关技术中通常采用单片机、通过复杂的控制指令来实现对放疗系统的精确控制。然而，单片机编程对设计开发具有较高的要求，一般的技术人员难以实现，且单片机的成本较高，维修也较为困难。

因此，亟需一种便于实现且成本低廉的用于放疗系统的控制电路。

实用新型内容

有鉴于此，本申请实施例所解决的技术问题之一在于提供一种放疗系统的控制电路和放疗系统，用以克服上述全部或者部分缺陷。

第一方面，本申请实施例提供了一种用于放疗系统的控制电路，所述放疗系统包括用于驱动机架和治疗床移动的运动机构，所述控制电路包括：主机控制器、第一可编程控制单元和第二可编程控制单元；所述第一可编程控制单元和所述第二可编程控制单元与所述主机控制器通信连接；

所述主机控制器向所述第一可编程控制单元发送运动控制指令；

所述第一可编程控制单元根据所述运动控制指令控制所述运动机构运动；

所述第二可编程控制单元与所述第一可编程控制单元通信连接，并在所述第一可编程控制单元故障时，控制至少一个所述运动机构运动，以使所述放疗系统关源。

可选地，在本申请的一种实施例中，所述运动机构包括用于控制源体转动的源体运动机构和用于控制准直体转动的准直体运动机构；所述源体运动机构包括与所述源体传动连接的第一电机，所述准直体运动机构包括与所述准直体传动连接的第二电机，所述控制电路还包括控制切换开关，所述第一可编程控制单元和所述第二可编程控制单元通过所述控制切换开关，实现与所述第一电机和所述第二电机的切换连接，以在所述第一可编程控制单元发生故障时，所述第二可编程控制单元能够通过所述第一电机和/或所述第二电机控制所述源体和/或所述准直体运动。

可选地，在本申请的一种实施例中，所述源体运动机构还包括用于检测所述第一电机的转动信息的第一编码器、用于检测所述源体的实际位置信息的第一冗余编码器；所述第一可编程控制单元与所述第一编码器和所述第一冗余编码器电连接。

可选地，在本申请的一种实施例中，所述准直体运动机构还包括用于检测所述第二电机的转动信息的第二编码器以及用于检测所述准直体的实际位置信息的第二冗余编码器，所述第一可编程控制单元与所述第二编码器和所述第二冗余编码器电连接。

可选地，在本申请的一种实施例中，所述第二可编程控制单元分别与所述第一编码器和所述第二编码器电连接，以使得在所述第一可编程控制单元故障时，所述第二可编程控制单元能够根据所述第一编码器和/或所述第二编码器的反馈信息控制所述源体和/或所述准直体运动，实现所述放疗系统关源。

可选地，在本申请的一种实施例中，所述运动机构还包括用于控制屏蔽门移动的屏蔽门运动机构，所述屏蔽门运动机构包括与所述屏蔽门传动连接的第三电机；所述第一可编程控制单元和所述第二可编程控制单元通过所述控制切换开关实现与所述第三电机切换连接，以使得在所述第一可编程控制单元处于故障状态时，所述第二可编程控制单元能够通过所述第三电机控制所述屏蔽门运动。

可选地，在本申请的一种实施例中，所述屏蔽门运动机构还包括用于检测所述第三电机的转动信息的第三编码器以及用于检测所述屏蔽门的位置状态信息的打开位置开关和关闭位置开关，所述第一可编程控制单元与所述第三编码器、所述打开位置开关和所述关闭位置开关电连接。

可选地，在本申请的一种实施例中，所述第一可编程控制单元在根据所述打开位置开关的反馈信号确定所述屏蔽门处于打开状态时，控制所述治疗床沿其长度方向移动。

可选地，在本申请的一种实施例中，所述第二可编程控制单元与所述第三编码器电连接，以在所述第一可编程控制单元故障时，根据所述第三编码器的反馈信息控制所述屏蔽门移动至关闭位置。

可选地，在本申请的一种实施例中，所述运动机构包括控制所述治疗床沿其长度方向移动的Y轴运动机构，所述Y轴运动机构包括与所述治疗床的Y轴传动连接的第四电机，所述第一可编程控制单元和所述第二可编程控制单元通过所述控制切换开关与所述第四电机切换连接，以使得在所述第一可编程控制单元发生故障时，所述第二可编程控制单元能够通过所述第四电机控制所述Y轴运动机构，使得治疗床沿其长度方向移动。

可选地，在本申请的一种实施例中，所述Y轴运动机构包括检测所述第四电机的转动信息的第四编码器以及用于检测所述治疗床在Y轴方向的实际位置信息的第三冗余编码器，所述第一可编程控制单元与所述第四编码器和所述第三冗余编码器电连接。

可选地，在本申请的一种实施例中，所述第二可编程控制单元与所述第四编码器电连接，以在所述第一可编程控制单元发生故障时，根据所述第四编码器的反馈信息将所述治疗床移动至安全位置。

可选地，在本申请的一种实施例中，所述Y轴运动机构还包括用于检测所述治疗床处于安全位置的安全位置开关；所述第一可编程控制单元与所述安全位置开关电连接，以在根据所述安全位置开关的反馈信号确定所述治疗床处于安全位置时，控制所述屏蔽门移动至关闭位置。

可选地，在本申请的一种实施例中，所述运动机构还包括用于控制所述治疗床沿左右方向移动的X轴运动机构以及用于控制治疗床沿上下方向移动的Z轴运动机构，所述第一可编程控制单元与所述X轴运动机构和所述Z轴运动机构电连接。

可选地，在本申请的一种实施例中，所述X轴运动机构包括：与所述治疗床的X轴传动连接的第五电机以及用于检测所述第五电机的转动信息的第五编码器以及用于检测所述治疗床在X轴方向的实际位置信息的第四冗余编码器，所述第一可编程控制单元与所述第五电机、所述第五编码器和所述第四冗余编码器电连接。

可选地，在本申请的一种实施例中，所述Z轴运动机构包括：与所述治疗床的Z轴传动连接的第六电机以及用于检测所述第六电机的转动信息的第六编码器以及用于检测所述治疗床的Z轴的实际位置信息的第五冗余编码器，所述第一可编程控制单元与所述第六电机、所述第六编码器和所述第五冗余编码器电连接。

可选地，在本申请的一种实施例中，所述放疗系统还包括显示装置，所述第一可编程控制单元与所述显示装置电连接，用于向所述显示装置发送所述运动机构的当前位置状态。

可选地，在本申请的一种实施例中，所述第一可编程控制单元包括主计时器，所述第二可编程控制单元包括次计时器，所述主计时器和所述次计时器用于控制对待治疗靶区的照射时间；在所述第一可编程控制单元故障时，所述第二可编程控制单元根据次计时器的计时结果终止对所述待治疗靶区的照射。

可选地，在本申请的一种实施例中，所述第一可编程控制单元与所述第二可编程控制单元实时通信，所述第二可编程控制单元在预设时间内未接收到来自所述第一可编程控制单元的发送信号或响应信号时，确定所述第一可编程控制单元故障。

第二方面，本申请实施例提供一种放疗系统，该放疗系统包括根据第一方面任一项所述的控制电路。

在本申请实施例中，由于采用可编程控制单元与放疗系统的主机控制器配合来实现放疗系统的控制电路，相比于采用单片机的方案而言，实现难度、成本和维修难度均较低。并且由于存在两个可编程控制单元，在第一可编程控制单元故障时第二可编程控制单元能够及时控制放疗系统停止工作，这提高了放疗系统的安全性。

附图说明

后文将参照附图以示例性而非限制性的方式详细描述本申请实施例的一些具体实施例。附图中相同的附图标记标示了相同或类似的部件或部分。本领域技术人员应该理解，这些附图未必是按比值绘制的。附图中：

图1为本申请实施例提供的一种用于放疗系统的控制系统的示意性架构图；

图2为本申请实施例提供的一种用于放疗系统的控制电路的结构示意图；

图3为本申请实施例提供的一种用于放疗系统的控制电路的结构示意图；

图4为本申请实施例提供的一种用于源体运动机构的控制电路的原理示意图；

图5为本申请实施例提供的一种用于屏蔽门运动机构的控制电路的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的一种用于治疗床的Y轴运动机构的控制电路的原理示意图；

图7为本申请实施例提供的一种用于治疗床的X轴运动机构的控制电路的原理示意图。

具体实施方式

下面结合本申请实施例附图进一步说明本申请实施例具体实现。

图1为本申请实施例提供的一种用于放疗系统的控制系统的示意性架构图。如图1所示，该控制系统包括控制平台10、与控制平台10通信连接的电控柜20以及与电控柜20电连接的放疗系统的运动机构30，运动机构30用于驱动机架和治疗床移动。

控制平台10可以包括控制面板101、主机控制器102和数据服务器103。主机控制器102与数据服务器103通过网络连接，例如通过以太网交换机进行通信连接。主机控制器102从治疗计划系统接收治疗计划，并根据治疗计划生成作业指令。主机控制器102包括GUI模块(未示出)、控制模块(未示出)以及记录和验证系统(RVS)(未示出)。主机控制器102中的RVS记录治疗信息，并将治疗信息存储在数据服务器103中。数据服务器103可以是云服务器。主机控制器102的GUI模块和控制面板101构成控制平台10的人机交互界面。控制面板101可以向电控柜20发送启动信号等。

控制平台10通过网络与电控柜20进行通信连接，例如通过以太网交换机进行通信连接。电控柜20与放疗系统的运动机构30电连接。电控柜20包括控制单元，该控制单元可以根据从控制平台10接收到的作业指令(例如，启动指令和运动控制指令等)来控制放疗系统的运动机构30的移动。可选地，该控制单元还可以从运动机构30接收反馈信号，并将该反馈信号提供给控制平台10和其他外部设备(例如，显示屏和治疗室指示单元)。除了控制单元201之外，电控柜20还可以包括用于对控制单元201根据作业指令输出的控制信号进行放大的放大电路202，以及对运动机构30反馈的信号进行处理的其他电气部件，例如计数器和数模转换器203。计数器例如可以用于对运动机构30反馈的脉冲信号进行计数。数模转换器可以对通过计数器计数得到的计数值转换为模拟信号提供给控制单元201。

对于放疗系统而言，对控制电路的要求较高，在相关技术中通常采用单片机实现对控制电路中的控制单元的控制，然而，单片机编程对设计开发具有较高的要求，一般的技术人员难以实现，且单片机的成本较高，维修也较为困难。此外，相关技术中通常使用单个控制单元，在该控制单元出现故障时可能导致放疗系统无法正常关源，导致医疗事故。

为了克服上述问题，本申请实施例提供了一种用于放疗系统的控制电路。如图2和图3所示，该控制电路包括：主机控制器102、第一可编程控制单元201A和第二可编程控制单元201B；第一可编程控制单元201A和第二可编程控制单元201B与主机控制器102通信连接；主机控制器102可以向第一可编程控制单元201A发送运动控制指令，第一可编程控制单元201A根据运动控制指令控制放疗系统的运动机构30运动；第二可编程控制单元201B与第一可编程控制单元201A通信连接，并在第一可编程控制单元201A故障时控制至少一个所述运动机构30运动，以使放疗系统关源。

在本实施例中，第一可编程控制单元201A和第二可编程控制单元201B均为可编程逻辑控制器(PLC)。第一可编程控制单元201A和第二可编程控制单元201B可以通过以太网交换机与主机控制器102通信连接。主机控制器102可以从治疗计划系统接收治疗计划，根据治疗计划生成运动控制指令，并通过通信连接将该运动控制指令发送至第一可编程控制单元201A。第一可编程控制单元201A可以根据该运动控制指令生成控制信号，以控制运动机构30运动。

本实施例中，运动机构30可以包括用于控制源体转动的源体运动机构301和用于控制准直体转动的准直体运动机构302。运动机构还可以包括用于控制屏蔽门移动的屏蔽门运动机构303。运动机构还可以包括用于控制治疗床沿其长度方向移动的Y轴运动机构304、用于控制治疗床沿左右方向移动的X轴运动机构305、用于控制治疗床沿上下方向移动的Z轴运动机构306等。

此外，第一可编程控制单元201A还可以接收从运动机构30反馈的信号，并将该反馈信号提供给主机控制器102。

第二可编程控制单元201B可以与第一可编程控制单元201A通信连接，例如通过采用ModBus和I/OBus协议进行通信连接，例如通过ModBus传递数据信号，通过I/OBus传递开关状态等信号。第二可编程控制单元201B与第一可编程控制单元201A可以基于通过ModBus传递数据信号来实现彼此之间的监控。并且，第二可编程控制单元201B可以接收从至少一个运动机构30反馈的信号，并将该反馈信号提供给主机控制器102。在第二可编程控制单元201B监测到第一可编程控制单元201A发生故障时，第二可编程控制单元201B可以及时代替第一可编程控制单元201A来控制至少一个运动机构30运动，以使放疗系统关源，确保患者安全。其中，至少一个运动机构30可以包括源体运动机构301、准直体运动机构302、屏蔽门运动机构303、Y轴运动机构304等。

本实施例中对第二可编程控制单元201B监测第一可编程控制单元201A是否发生故障的方式不限，例如，在一种具体的实现方式中，第一可编程控制单元201A与第二可编程控制单元210B实时通信，第二可编程控制单元201B在预设时间内未接收到来自第一可编程控制单元201A的发送信号或响应信号时，确定第一可编程控制单元201A故障。

在本申请实施例中，由于采用可编程控制单元与放疗系统的主机控制器102配合来实现放疗系统的控制电路，相比于采用单片机的方案而言，实现难度、成本和维修难度均较低。并且由于存在两个可编程控制单元，在第一可编程控制单元201A故障时第二可编程控制单元201B能够及时控制放疗系统停止工作，这提高了放疗系统的安全性。

在本申请的一种实施例中，第一可编程控制单元201A和第二可编程控制单元201B均包括计时器，例如，第一可编程控制单元201A包括主计时器(未示出)，第二可编程控制单元201B包括次计时器(未示出)。主计时器和次计时器均用于控制对待治疗靶区的照射时间。第一可编程控制单元201A中的主计时器用于控制放疗系统的射源装置在预设时间内停止对患者进行照射。其中，预设时间可以根据操作人员或治疗医师的经验设定，或者系统根据治疗计划自动设定。预设时间的长短决定了输送给患者的辐射的剂量。第二可编程控制单元201B中的次计时器可以在第一可编程控制单元201A故障时控制放疗系统的射源装置在预设时间到达时停止对患者进行照射，以确保患者的安全。

为了实现在第一可编程控制单元201A发生故障时，第二可编程控制单元201B能够及时控制放疗系统关源。在本申请的一种实施例中，如图3所示，控制电路可以包括控制切换开关204，第一可编程控制单元201A和第二可编程控制单元201B通过控制切换开关204与至少一个运动机构30中的驱动部件(例如电机)电连接。

例如，控制切换开关204的第一端与第一可编程控制单元201A连接，控制切换开关204的第二端与第二可编程控制单元201B连接，控制切换开关204的第三端与所述至少一个运动机构30中的驱动部件连接。通过对控制切换开关204的闭合状态进行控制，可以实现第一可编程控制单元201A和第二可编程控制单元201B中之一与所述至少一个运动机构30之间的电连接。由此，在第一可编程控制单元201A发生故障时，通过切换控制切换开关204的闭合状态可以实现第二可编程控制单元201B对所述至少一个运动机构30的控制。

例如，在第一可编程控制单元201A处于正常工作状态时，控制切换开关204处于第一闭合状态。在控制切换开关204的第一闭合状态下，第一可编程控制单元201A与所述至少一个运动机构30中的驱动部件电连接。第一可编程控制单元201A根据从主机控制器102接收到的运动控制指令控制所述至少一个运动机构30的移动。同时，第一可编程控制单元201A和第二可编程控制单元201B通信连接，实现彼此之间的监控。在第二可编程控制单元201B监测到第一可编程控制单元201A发生故障时，第二可编程控制单元201B控制该控制切换开关204从第一闭合状态切换至第二闭合状态，使得第二可编程控制单元201A与所述至少一个运动机构30电连接，以控制所述至少一个运动机构30移动至目标位置，使放疗系统关源。由此，避免在仅有单个控制单元时控制单元发生故障可能造成的医疗事故，提高了放疗系统的安全性。

在第一可编程控制单元201A故障时，控制源体运动机构301和/或准直体运动机构302使得源体的放射源与准直体的关源位对准，即可使得源体的放射源发射的治疗束无法射出，使放疗系统关源。因此，如图3、4所示，在本申请的一种实施例中，所述至少一个运动机构包括源体运动机构301和/或准直体运动机构302，源体运动机构301包括与源体40传动连接的第一电机3011，准直体运动机构302包括与所述准直体传动连接的第二电机。第一可编程控制单元201A和第二可编程控制单元201B通过控制切换开关204，分别实现与第一电机3011和第二电机的切换连接，以在第一可编程控制单元201A发生故障时，第二可编程控制单元201B能够通过第一电机3011和/或第二电机控制源体40和/或准直体运动。由此，可以控制源体40的放射源与准直体的关源位对准，使放疗系统关源。由于准直体运动机构与源体运动机构的结构类似，且准直体运动机构与第一可编程控制单元201A和第二可编程控制单元20B的连接关系与源体运动机构类似，图4中仅以源体运动机构进行举例说明。

在第一可编程控制单元201A故障时，控制屏蔽门运动机构可以使得在治疗床退出放疗系统的治疗腔后，关闭治疗腔的屏蔽门，以进一步保证患者安全。因此，可选地，在本申请的一种实施例中，至少一个运动机构30还可以包括用于控制屏蔽门移动的屏蔽门运动机构303，屏蔽门运动机构303包括与屏蔽门50传动连接的第三电机3031；第一可编程控制单元201A和第二可编程控制单元201B通过控制切换开关204实现与第三电机3031连接，以使得在第一可编程控制单元201A处于故障状态时，第二可编程控制单元201B能够通过第三电机3031控制屏蔽门50运动。由此，可以在治疗床离开治疗腔之后关闭屏蔽门50，进一步保证患者安全。

在第一可编程控制单元201A故障时，控制治疗床的Y轴运动机构304可以使得治疗床在其长度方向上移动以退出放疗系统的治疗腔，进一步保证患者安全，因此，可选地，如图6所示，在本申请的一种实施例中，至少一个运动机构30还包括治疗床的Y轴运动机构304。Y轴运动机构304包括与治疗床的Y轴60传动连接的第四电机3041，第一可编程控制单元201A和第二可编程控制单元201B通过控制切换开关与第四电机3041切换连接，以使得在第一可编程控制单元201A发生故障时，第二可编程控制单元201B能够通过第四电机3041来控制治疗床Y轴运动机构，使得治疗床沿其长度方向移动。由此，可以控制治疗床退出放疗系统的治疗腔，保证患者安全。

下面结合图4至图7对第一可编程控制单元201A和/或第二可编程控制单元201B对各个运动机构30的具体控制电路进行说明。

可选地，在本申请的一种实施例中，源体运动机构301还包括用于检测第一电机3011的转动信息的第一编码器3012、用于检测源体40的实际位置信息的第一冗余编码器3013；第一可编程控制单元201A与第一编码器3012和第一冗余编码器3013电连接。

例如，在一种具体的实现方式中，如图4所示，第一可编程控制单元201A和第二可编程控制单元201B可以通过控制切换开关204连接至源体40的第一电机3011，第一电机3011通过第一传动机构3014连接至源体40，以驱动源体40运动。第一编码器3012连接至第一可编程控制单元201A，并且第二冗余编码器设置于第一传动机构3014，用于检测第一传动机构3014的转动信息，进而检测源体40的实际位置信息。第二冗余编码器也连接至第一可编程控制单元201A。由此，第一可编程控制单元201A可以获取来自第一编码器3012和第一冗余编码器3013的反馈信号，即源体运动机构301被设置为位置伺服控制环，在该位置伺服控制环中，至少两个反馈信号被反馈至第一可编程控制单元201A，由此第一可编程控制单元201A可以准确地确定源体40的当前位置状态。此外，基于第一编码器3012和第一冗余编码器3013的反馈信号的比较，第一可编程控制单元201A可以确定其控制信号是否被可靠地传送至源体40，也即源体40的第一电机3011与源体40之间的传动链是否发生故障。

需要说明的是，图4中第一冗余编码器3013的设置位置仅为一种示例，在其他实施例中，第一冗余编码器3013可以直接设置于源体40，以检测源体40的实际位置信息。本实施例对此不做限定。

需要说明的是，源体运动机构301还可以包括检测源体40的零点位置的第一零点位置开关(未示出)。第一可编程控制单元201A可以根据第一编码器3012、第一冗余编码器3013和第一零点位置开关以准确地确定源体40的当前实际位置。

为了确保在第一可编程控制单元201A发生故障时，第二可编程控制单元201B能够正确地控制源体40的放射源与准直体的关源位对准，使得放疗系统关源。在本申请的一种实施例中，第二可编程控制单元201B与第一编码器3012连接，以使得在第一可编程控制单元201A故障时，所述第二可编程控制单元能够根据第一编码器3012的反馈信息控制所述源体40运动，实现放疗系统关源。

可选地，在本申请的一种实施例中，准直体运动机构302还包括用于检测第二电机的转动信息的第二编码器以及用于检测准直体的实际位置信息的第二冗余编码器，第一可编程控制单元201A与第二编码器和第二冗余编码器电连接。

与源体运动机构301类似，准直体运动机构302也被设置为位置伺服控制环，在该位置伺服控制环中，来自第二编码器和第二冗余编码器的两个反馈信号被反馈至第一可编程控制单元201A，由此第一可编程控制单元201A可以准确地确定准直体的当前位置状态。此外，基于第二编码器和第二冗余编码器的反馈信号的比较，第一可编程控制单元201A可以确定其控制信号是否被可靠地传送至准直体，也即准直体的第二电机与准直体之间的传动链是否发生故障。

本实施例中，第二冗余编码器的设置位置可以与第一冗余编码器3013的设置位置类似，例如，设置于第二电机与准直体之间的第二传动机构上，或者直接设置于准直体上，用于检测准直体的实际位置信息。此外，第一可编程控制单元201A对准直体运动机构302的控制原理与对源体运动机构301的控制原理类似，为了避免赘述，此处不再详细描述。

为了确保在第一可编程控制单元201A发生故障时，第二可编程控制单元201B能够正确地控制源体的放射源与准直体的关源位对准，使得放疗系统关源。在本申请的一种实施例中，第二可编程控制单元201B与第二编码器连接，以使得在第一可编程控制单元201A故障时，所述第二可编程控制单元能够根据第二编码器的反馈信息控制所述准直体运动，实现放疗系统关源。

需要说明的是，准直体运动机构302还可以包括检测准直体的零点位置的第二零点位置开关(未示出)。第一可编程控制单元201A可以根据第二编码器、第二冗余编码器3013和第二零点位置开关以准确地确定准直体的当前实际位置。

应理解，为了确保在第一可编程控制单元201A发生故障时，第二可编程控制单元201B能够正确地控制源体的放射源与准直体的关源位对准，使得放疗系统关源，在本申请的一种实施例中，第二可编程控制单元201B也可以同时与上述第一编码器3012和第二编码器连接，以使得在第一可编程控制单元201A故障时，所述第二可编程控制单元能够分别根据第一编码器3012和第二编码器的反馈信息控制源体和准直体运动，实现放疗系统关源。

可选地，如图5所示，在本申请的一种实施例中，屏蔽门运动机构303还包括用于检测第三电机3031的转动信息的第三编码器3032以及用于检测屏蔽门50的位置状态信息的打开位置开关3033和关闭位置开关3034，第一可编程控制单元201A与第三编码器3032、打开位置开关3033和关闭位置开关3034电连接。

本实施例中，第三电机3033通过第三传动机构3035与屏蔽门50传动连接，打开位置开关3033和关闭位置开关3034分别设置于屏蔽门50，用于检测屏蔽门50的位置状态。其中，打开位置开关3033用于检测屏蔽门50是否处于打开状态，关闭位置开关3034用于检测屏蔽门50是否处于关闭状态。屏蔽门运动机构303也被设置为位置伺服控制环，在该位置伺服控制环中，来自第一冗余编码器3013、关闭位置开关3034和打开位置开关3033的反馈信号被提供至第一可编程控制单元201A，由此第一可编程控制单元201A可以准确地确定屏蔽门50的当前位置状态。

此外，第一可编程控制单元201A在根据打开位置开关3033的反馈信号确定屏蔽门50处于打开状态时，控制治疗床沿其长度方向移动。具体地，在治疗准备阶段，可以在根据打开位置开关3033的反馈信号确定屏蔽门50处于打开状态时，控制治疗床移动至放疗系统的治疗腔，以将患者定位至目标位置。在治疗结束后，可以在根据打开位置开关3033的反馈信号确定屏蔽门50处于打开状态时，控制治疗床移出放疗系统的治疗腔。

为了确保在第一可编程控制单元201A发生故障时，第二可编程控制单元201B能够在治疗床退出治疗腔之后准确地关闭治疗腔的屏蔽门50，确保患者安全，在本申请的一种实施例中，第二可编程控制单元201B与第三编码器3032电连接，以在第一可编程控制单元201A故障时，根据第三编码器3032的反馈信息控制屏蔽门50移动至关闭位置。

可选地，如图6所示，在本申请的一种实施例中，治疗床的Y轴运动机构304包括用于检测第四电机3041的转动信息的第四编码器3041以及用于检测治疗床在Y轴方向的实际位置信息的第三冗余编码器3043，所述第一可编程控制单元201A与第四编码器3041和第三冗余编码器3043电连接。

本实施例中，第三冗余编码器3043可以设置于治疗床的Y轴60上，检测治疗床在Y轴方向上的实际位置信息，也可以设置于第四电机3041与治疗床的Y轴60之间的第四传动机构，检测第四传动机构的运动信息，进而检测治疗床在Y轴方向的实际位置信息，也可以设置于治疗床上，以检测治疗床在Y轴方向上的实际位置信息，本实施例对此不做限定。

本实施例中，治疗床的Y轴运动机构304也被设置为位置伺服控制环，在该位置伺服控制环中，来自第四编码器3041和第三冗余编码器3043的两个反馈信号被反馈至第一可编程控制单元201A，由此第一可编程控制单元201A可以准确地确定治疗床在Y轴方向的当前位置状态。此外，基于第四编码器3041和第三冗余编码器3043的反馈信号的比较，第一可编程控制单元201A可以确定其控制信号是否被可靠地传送至治疗床的Y轴60，也即第四电机3041与治疗床的Y轴60之间的传动链是否发生故障。

可选地，在本申请的一种实施例中，Y轴运动机构304还包括用于检测治疗床处于安全位置的安全位置开关3044；第一可编程控制单元201A与安全位置开关3044电连接，以在根据安全位置开关3044的反馈信号确定治疗床处于安全位置时，控制屏蔽门50移动至关闭位置。

具体地，第一可编程控制单元201A可以根据Y轴运动机构304的安全位置开关3044以及屏蔽门50的打开位置开关3033的反馈信号来控制屏蔽门50和治疗床在其长度方向上的运动。例如，在第一可编程控制单元201A在从打开位置开关3033接收到指示屏蔽门50处于打开状态的信号时，控制治疗床在Y轴方向移动(例如，移入放疗系统的治疗腔或退出放疗系统的治疗腔)，并且在从安全位置开关3044接收到指示治疗床处于安全位置的信号时控制屏蔽门50移动至关闭位置。由此，实现屏蔽门运动机构303与治疗床的Y轴运动机构304的位置互锁控制。

在本实施例中，由于第一可编程控制单元201A可以确定屏蔽门50处于打开状态时，控制治疗床的Y轴60移入和退出放疗系统的治疗腔，并且在确定治疗床处于安全位置时，将屏蔽门50移动至关闭位置，可以避免屏蔽门50与治疗床发生碰撞以及避免夹伤患者等医疗事故发生。

为了确保在第一可编程控制单元201A发生故障时，第二可编程控制单元201B能够将治疗床移出放疗系统的治疗腔，确保患者安全。在本申请的一种实施例中，第二可编程控制单元201B与第四编码器3041电连接，以在第一可编程控制单元201A发生故障时，根据第四编码器3041的反馈信息将治疗床移动至安全位置。

需要说明的是，在本实施例中，为了准确地确定治疗床在Y轴方向的当前位置状态，Y轴运动机构304还可以包括：用于检测治疗床在Y轴方向的零点位置的第三零点位置开关(未示出)，第三零点位置开关与第一可编程控制单元201A电连接。第一可编程控制单元201A可以根据第四编码器3041、第三冗余编码器3043和第三零点位置开关以准确地确定治疗床在Y轴方向的当前实际位置。

在本申请的一种实施例中，为了实现治疗床在左右方向和/或上下方向的移动，如上文提到的，运动机构还包括治疗床的X轴运动机构305和/或Z轴运动机构306，第一可编程控制单元201A与X轴运动机构305和/或所述Z轴运动机构306电连接。

具体地，如图7所示，在本申请的一种实现方式中，X轴运动机构305包括与治疗床的X轴70传动连接的第五电机3051以及用于检测第五电机3051的转动信息的第五编码器3052以及用于检测治疗床在X轴方向的实际位置信息的第四冗余编码器3053，第一可编程控制单元201A与第五电机3051、第五编码器3052和第四冗余编码器3053电连接。

在本实施例中，第五电机3051可以通过第五传动机构3054与治疗床的X轴70连接，第四冗余编码器3053可以设置于治疗床的X轴70上，检测治疗床的X轴70的实际位置信息，也可以设置于第五传动机构3054上，检测第五传动机构3054的运动信息，进而检测治疗床在X轴方向的实际位置信息，也可以设置于治疗床上，以检测治疗床在X轴方向上的实际位置信息，本实施例对此不做限定。

本实施例中，治疗床的X轴运动机构也被设置为位置伺服控制环，在该位置伺服控制环中，来自第五编码器3052和第四冗余编码器3053的两个反馈信号被反馈至第一可编程控制单元201A，由此第一可编程控制单元201A可以准确地确定治疗床在X轴方向的当前位置状态。此外，基于第五编码器3052和第四冗余编码器3053的反馈信号的比较，第一可编程控制单元201A可以确定其控制信号是否被可靠地传送至治疗床的X轴70，也即第五电机3051与治疗床的X轴70之间的传动链是否发生故障。

类似地，Z轴运动机构包括与治疗床的Z轴传动连接的第六电机以及用于检测所述第六电机的转动信息的第六编码器以及用于检测所述治疗床在Z轴方向的实际位置信息的第五冗余编码器，所述第一可编程控制单元201A与所述第六电机、所述第六编码器和所述第五冗余编码器电连接。第五冗余编码器的设置位置与第四冗余编码器3053的设置位置类似，且第一可编程控制单元201A对Z轴运动机构305的控制原理与对X轴运动机构305的控制原理类似，为了避免赘述，此处不再详细描述。

本实施例中，由于在第一可编程控制单元201A故障时，第二可编程控制单元201B可以在不对治疗床的X轴运动机构305和Z轴运动机构306进行控制的情况下仅控制治疗床的Y轴运动机构304来使治疗床安全离开放疗系统的治疗腔，因此为了简化第二可编程控制单元201B的控制过程，第二可编程控制单元201B可以不与X轴运动机构和所述Z轴运动机构电连接。

需要说明的是，为了准确地确定治疗床在X轴方向的当前位置状态和治疗床在Z轴方向的当前位置状态，X轴运动机构305和Z轴运动机构306分别还可以包括：用于检测治疗床在X轴方向的零点位置的第四零点位置开关(未示出)以及用于检测治疗床的在Z轴方向的零点位置的第五零点位置开关(未示出)，第四零点位置开关和第五零点位置可以与第一可编程控制单元201A电连接。由此，第一可编程控制单元201A可以根据第五编码器3052、第四冗余编码器3053和第四零点位置开关准确地确定治疗床在X轴方向的当前实际位置，以及根据第六编码器、第五冗余编码器和第五零点位置开关准确地确定治疗床在Z轴方向的当前实际位置。

可选地，在本申请的一种实施例中，放疗系统还包括显示装置(未示出)，第一可编程控制单元201A与显示装置电连接，用于向显示装置发送运动机构的当前位置状态。例如，将从各个运动机构反馈的当前位置信息发送至显示装置，由显示装置进行显示，以方便操作人员和其他人员了解各个运动机构的当前位置状态。

可选地，在本申请的一种实施例中，放疗系统还包括指示装置(未示出)，第一可编程控制单元201A与指示装置电连接，用于在检测到某个运动机构异常时向指示装置发送报警信号。该指示装置可以是蜂鸣器和/或指示器，例如指示灯等。

第二方面，本申请实施例还提供一种放疗系统，该放疗系统包括根据前述实施例提供的控制电路。其作用和效果与前述实施例提供的控制电路的作用和效果类似，此处不再赘述。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

以上所述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 (20)

1.一种用于放疗系统的控制电路，所述放疗系统包括用于驱动机架和治疗床移动的运动机构，其特征在于，所述控制电路包括：主机控制器、第一可编程控制单元和第二可编程控制单元；所述第一可编程控制单元和所述第二可编程控制单元与所述主机控制器通信连接；

所述主机控制器向所述第一可编程控制单元发送运动控制指令；

所述第一可编程控制单元根据所述运动控制指令控制所述运动机构运动；

所述第二可编程控制单元与所述第一可编程控制单元通信连接，并在所述第一可编程控制单元故障时，控制至少一个所述运动机构运动，以使所述放疗系统关源。

2.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述运动机构包括用于控制源体转动的源体运动机构和用于控制准直体转动的准直体运动机构；所述源体运动机构包括与所述源体传动连接的第一电机，所述准直体运动机构包括与所述准直体传动连接的第二电机，所述控制电路还包括控制切换开关，所述第一可编程控制单元和所述第二可编程控制单元通过所述控制切换开关，实现与所述第一电机和所述第二电机的切换连接，以在所述第一可编程控制单元发生故障时，所述第二可编程控制单元能够通过所述第一电机和/或所述第二电机控制所述源体和/或所述准直体运动。

3.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述源体运动机构还包括用于检测所述第一电机的转动信息的第一编码器、用于检测所述源体的实际位置信息的第一冗余编码器；所述第一可编程控制单元与所述第一编码器和所述第一冗余编码器电连接。

4.根据权利要求3所述的控制电路，其特征在于，所述准直体运动机构还包括用于检测所述第二电机的转动信息的第二编码器以及用于检测所述准直体的实际位置信息的第二冗余编码器，所述第一可编程控制单元与所述第二编码器和所述第二冗余编码器电连接。

5.根据权利要求4所述的控制电路，其特征在于，所述第二可编程控制单元分别与所述第一编码器和所述第二编码器电连接，以使得在所述第一可编程控制单元故障时，所述第二可编程控制单元能够根据所述第一编码器和/或所述第二编码器的反馈信息控制所述源体和/或所述准直体运动，实现所述放疗系统关源。

6.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述运动机构还包括用于控制屏蔽门移动的屏蔽门运动机构，所述屏蔽门运动机构包括与所述屏蔽门传动连接的第三电机；所述第一可编程控制单元和所述第二可编程控制单元通过所述控制切换开关实现与所述第三电机切换连接，以使得在所述第一可编程控制单元处于故障状态时，所述第二可编程控制单元能够通过所述第三电机控制所述屏蔽门运动。

7.根据权利要求6所述的控制电路，其特征在于，所述屏蔽门运动机构还包括用于检测所述第三电机的转动信息的第三编码器以及用于检测所述屏蔽门的位置状态信息的打开位置开关和关闭位置开关，所述第一可编程控制单元与所述第三编码器、所述打开位置开关和所述关闭位置开关电连接。

8.根据权利要求7所述的控制电路，其特征在于，所述第一可编程控制单元在根据所述打开位置开关的反馈信号确定所述屏蔽门处于打开状态时，控制所述治疗床沿其长度方向移动。

9.根据权利要求7所述的控制电路，其特征在于，所述第二可编程控制单元与所述第三编码器电连接，以在所述第一可编程控制单元故障时，根据所述第三编码器的反馈信息控制所述屏蔽门移动至关闭位置。

10.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述运动机构包括控制所述治疗床沿其长度方向移动的Y轴运动机构，所述Y轴运动机构包括与所述治疗床的Y轴传动连接的第四电机，所述第一可编程控制单元和所述第二可编程控制单元通过所述控制切换开关与所述第四电机切换连接，以使得在所述第一可编程控制单元发生故障时，所述第二可编程控制单元能够通过所述第四电机控制所述Y轴运动机构，使得所述治疗床沿其长度方向移动。

11.根据权利要求10所述的控制电路，其特征在于，所述Y轴运动机构包括用于检测所述第四电机的转动信息的第四编码器以及用于检测所述治疗床在Y轴方向的实际位置信息的第三冗余编码器，所述第一可编程控制单元与所述第四编码器和所述第三冗余编码器电连接。

12.根据权利要求11所述的控制电路，其特征在于，所述第二可编程控制单元与所述第四编码器电连接，以在所述第一可编程控制单元发生故障时，根据所述第四编码器的反馈信息将所述治疗床移动至安全位置。

13.根据权利要求10所述的控制电路，其特征在于，所述Y轴运动机构还包括用于检测所述治疗床处于安全位置的安全位置开关；所述第一可编程控制单元与所述安全位置开关电连接，以在根据所述安全位置开关的反馈信号确定所述治疗床处于安全位置时，控制所述屏蔽门移动至关闭位置。

14.根据权利要求2所述的控制电路，其特征在于，所述运动机构还包括用于控制所述治疗床沿左右方向移动的X轴运动机构以及用于控制治疗床沿上下方向移动的Z轴运动机构，所述第一可编程控制单元与所述X轴运动机构和所述Z轴运动机构电连接。

15.根据权利要求14所述的控制电路，其特征在于，所述X轴运动机构包括：与所述治疗床的X轴传动连接的第五电机以及用于检测所述第五电机的转动信息的第五编码器以及用于检测所述治疗床在X轴方向的实际位置信息的第四冗余编码器，所述第一可编程控制单元与所述第五电机、所述第五编码器和所述第四冗余编码器电连接。

16.根据权利要求14所述的控制电路，其特征在于，所述Z轴运动机构包括：与所述治疗床的Z轴传动连接的第六电机以及用于检测所述第六电机的转动信息的第六编码器以及用于检测所述治疗床在Z轴方向的实际位置信息的第五冗余编码器，所述第一可编程控制单元与所述第六电机、所述第六编码器和所述第五冗余编码器电连接。

17.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述放疗系统还包括显示装置，所述第一可编程控制单元与所述显示装置电连接，用于向所述显示装置发送所述运动机构的当前位置状态。

18.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述第一可编程控制单元包括主计时器，所述第二可编程控制单元包括次计时器，所述主计时器和所述次计时器用于控制对待治疗靶区的照射时间；在所述第一可编程控制单元故障时，所述第二可编程控制单元根据次计时器的计时结果终止对所述待治疗靶区的照射。

19.根据权利要求1所述的控制电路，其特征在于，所述第一可编程控制单元与所述第二可编程控制单元实时通信，所述第二可编程控制单元在预设时间内未接收到来自所述第一可编程控制单元的发送信号或响应信号时，确定所述第一可编程控制单元故障。

20.一种放疗系统，其特征在于，所述放疗系统包括根据权利要求1至19所述的控制电路。

Images