[發明專利]用于放療設備的正交雙層光柵裝置及其子野分割控制方法

有效

• 申請號: 201811577792.3
• 申請日: 2018-12-21
• 公開（公告）號: CN110170109B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 文虎兒;關睿雪;姚毅
• 申請（專利權）人: 蘇州雷泰醫療科技有限公司
• 主分類號: A61N5/10
• 分類號: A61N5/10
• 代理公司: 蘇州華博知識產權代理有限公司 32232
• 代理人: 彭益波

1.一種子野分割控制方法，使用了用于放療設備的正交雙層光柵裝置，用于放療設備的正交雙層光柵裝置安裝于放療設備的加速器機頭下，包括：

上層光柵葉片和下層光柵葉片，所述上層光柵葉片和下層光柵葉片所在平面互相平行，且垂直于所述加速器機頭發出的射線方向，所述上層光柵葉片和下層光柵葉片的運動方向為正交；

所述上層光柵葉片包括左邊葉片和右邊葉片，用于向靶區左右兩側搜索移動；

所述下層光柵葉片包括上邊葉片和下邊葉片，用于向靶區上下兩側搜索移動；

控制器，用于驅動左邊葉片和右邊葉片、上邊葉片和下邊葉片中的每片子葉片單獨運動，以達到和靶區適形的目的；

其特征在于，

包括以下步驟：

S1：確定由治療計劃系統(TPS)確定劑量強度的優化矩陣；

S2：將所述步驟S1中的優化矩陣重新采樣，調整優化矩陣的維度；

S3：將所述步驟S2中重新采樣后的矩陣，按照強度等間隔劃分為階梯形強度等級；

S4：根據所述步驟S3中的最大強度，確定分割強度值，在此分割強度值下求解出本次分割的矩陣；

S5：計算出本次分割矩陣輪廓的最大矩形范圍，根據最大矩形范圍，計算出需要適形的光柵葉片的強度矩陣范圍，左邊葉片和右邊葉片、上邊葉片和下邊葉片移動適形至該強度矩陣范圍邊緣；

所述步驟S1中的優化矩陣記為P_[p×q]，所述步驟S2中調整P_[p×q]中p，q的值，并記為D_[M×N]，M設為256，N設為256，矩陣在垂直方向和水平方向的采樣間隔設為0.25；

所述步驟S3中按照強度等間隔劃分的階梯形強度等級為10級，所述步驟S4中分割強度值為當前最大強度的三分之一；

所述步驟S5中，左邊葉片和右邊葉片、上邊葉片和下邊葉片移動適形至該強度矩陣范圍邊緣的方法為：對左邊葉片，從左往右搜索，直到命中靶區，對應的右邊葉片，從右往左搜索，直到命中靶區；若左邊葉片不能命中靶區，則該組葉片在邊緣處閉合；對上邊葉片，從上往下搜索，直到命中靶區，對應的下邊葉片，從下往上搜索，直到命中靶區；若上邊葉片不能命中靶區，則該組葉片在邊緣處閉合；

還包括遮擋漏射點的步驟：

S6：在所述步驟S5中上邊葉片、下邊葉片、左邊葉片、右邊葉片適形移動后，計算實際分割矩陣，比較實際分割矩陣和所述步驟S1中確定的劑量強度的優化矩陣，即期望矩陣；若實際分割矩陣大于期望分割矩陣，則調整葉片位置，遮擋實際分割矩陣大于期望分割矩陣位置處的像素點，即漏射點，讓其小于等于期望分割矩陣。

2.根據權利要求1所述的子野分割控制方法，其特征在于，所述步驟S6中遮擋漏射點的方法包括以下步驟：

T1：尋找實際分割矩陣大于期望分割矩陣的像素點，創建一個存儲異常點的矩陣；

T2：對步驟T1中異常矩陣的所有點逐行掃描，計算當前異常點距離上、下、左、右四個方向對應葉片的有效距離，該距離表示為，葉片遮擋至當前異常點，需要覆蓋的正常點的點數，上邊葉片、下邊葉片、左邊葉片、右邊葉片四個方向的葉片對應有效距離最小的就選為遮擋葉片，更新當前葉片位置；

T3：異常矩陣的所有點掃描結束后，用步驟T2中的當前葉片位置和期望分割矩陣對比，更新異常矩陣，判斷是否還有異常點，若有，則重復步驟T1-T2。

3.根據權利要求2所述的子野分割控制方法，其特征在于，所述步驟T1中，尋找異常點的方法為：對水平安裝的光柵，若矩陣的某一像素點的中心位置落于光柵的某個葉片的上下邊緣之間，那么認為該像素點從屬于此葉片；對垂直安裝的光柵，若矩陣的某一像素點的中心位置落于光柵的某個葉片的左右邊緣之間，那么認為該像素點從屬于此葉片；若此葉片在像素點處的狀態(開或閉)與期望矩陣的狀態(0或1)相符，則認為此像素點正常，反之則認為異常。

4.根據權利要求1所述的子野分割控制方法，其特征在于，優化分割的步驟：

S7：從總分割矩陣中減去所述步驟S6中調整后的實際分割矩陣，得到新的分割矩陣，重復步驟S4-S5，直至新的分割矩陣為0；

S8：對上述步驟的所有子野，對其權重采用最小二乘法進行優化，保證最終的分割結果與步驟1中期望矩陣最小，完成分割。

5.根據權利要求1所述的子野分割控制方法，其特征在于，還包括調整分割強度值，減少總MU的步驟：

S7：計算所述步驟S6中實際分割矩陣的面積，以此面積與分割強度值的乘積為評價標準；若當前分割結束后的乘積值大于上一次分割的乘積值，那么將所述步驟S4中的分割強度值減一，求解出本次分割的矩陣，重復步驟S5-S6；反之，則進行步驟S8；

S8：從總分割矩陣中減去所述步驟S6中實際分割矩陣，得到新的分割矩陣，重復步驟S4-S7，直至新的分割矩陣為0；

S9：對上述步驟的所有子野，對其權重采用最小二乘法進行優化，保證最終的分割結果與步驟1中期望矩陣最小，完成分割。