[發明專利]一種運動控制方法及裝置

有效

• 申請號: 201910385511.2
• 申請日: 2019-05-09
• 公開（公告）號: CN109966663B
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發明（設計）人: 徐興虎;柴猛;侯鴻雁;鄭旭;鄢博;李成宇
• 申請（專利權）人: 東軟醫療系統股份有限公司
• 主分類號: A61N5/10
• 分類號: A61N5/10
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 劉曉菲;王寶筠

本申請實施例公開了一種運動控制方法及裝置，所述方法應用于運動控制系統，所述運動控制系統用于控制至少兩個運動系統在相同的時間，各自運動到對應的期望位置，所述方法包括：獲取各運動系統在一射野中的各子野中的期望位置；設置控制周期，所述控制周期用于在每個子野的形成過程中分段控制各運動系統的運動速度，在控制周期的起始時間點，獲取每個運動系統當前的實際運動位置；根據每個運動系統當前的實際運動位置與在子野中的期望位置的差值，調整各運動系統在當前控制周期的運動速度以補償各運動系統的運動偏差；在當前控制周期，根據調整后的運動速度控制各運動系統進行運動。

本申請要求于2018年6月12日提交中國專利局、申請號為201810603243.2、發明名稱為“一種運動控制方法和設備”，的中國專利申請的優先權，其全部內容通過引用結合在本申請中。

技術領域

本申請涉及醫療設備技術領域，尤其涉及一種運動控制方法及裝置。

背景技術

放射治療是治療腫瘤的常規手段之一，其工作的核心目的就是利用加速器發出的射線極大程度的殺死腫瘤組織并盡量保護其周圍正常組織，這就要求高能射線束流射向患者時，必須對其照射范圍加以限制。由于患者需求、病灶位置以及其三維形狀均不盡相同，所以出于精確治療、提高治療效率等方面的考慮，需要對放射治療涉及的運動系統實現精確控制。其中，放射治療涉及的主要運動系統分別為：機架旋轉控制系統、劑量控制系統和多葉準直器(MLC)。如圖1所示，11為多葉準直器，12為機架，13為放射射束，14為治療床，15為治療頭。機架是支撐整個直線加速器的主體結構，可以在垂直于地面并垂直于治療床的平面內旋轉，可以根據實際要求加速或減速。放射射束即為高能射線束流，其放射速度是可以調節的，由于物理特性，病灶所接受到的照射量是單調遞增的，該照射總量稱之為累積劑量。

放射治療首先根據影像設備得到的腫瘤相關信息，然后綜合病人需求及腫瘤類型等多種因素來確定治療方案，再進一步得到治療計劃(treatment planning system，TPS)，每個治療計劃稱之為射野，包含諸如患者信息、治療方案信息、設備信息、容許誤差等等，其中還包含若干個子射野，每個子射野中包含每個控制系統的規定位置，所有的控制系統都需要嚴格遵守對應治療方案的TPS信息進行運動。目前，放射治療主要的治療方案包括適形模式(Aperture)、靜態調強(Stepshoot)、弧形治療(ARC)、動態調強治療(DynamicIntensity-Modulated Radiation Therapy，DIMRT)、容積調強弧形放射治療(VolumetricModulated Arc Therapy，VMAT)等。其中，VMAT是當前放療研究領域的一個熱點。在這種治療方案中，在放射源出束的同時，葉片和機架也在協調運動，根據治療計劃的要求，三個控制系統需要同時到達各個指定位置點，并具有同時啟動同時停止的特點。這種治療手段充分考慮到腫瘤的三維結構，具有速度快、精度高、劑量需求低、腫瘤適應性更高、損傷小和治療效果好的優勢。然而，由于幾個系統需要協調運動，因此在運動規劃上提出了較高的復雜性。另外，對各個系統的響應速度及控制精度上都會帶來更大的挑戰。

如圖2所示，現有技術中存在一種VMAT控制方法，可以采用規則庫的方式對各系統進行規劃。這種方法按照規則來完成各個系統的協調運動，并設置MLC系統作為關鍵系統。若關鍵系統到位，其他系統未到位且誤差在容許范圍內則繼續運動。若關鍵系統未到位，其他系統到位，則其他系統暫停工作1秒，關鍵系統繼續運動；若1秒后，關鍵系統仍未到位，則停止治療，檢查系統驅動能力。在這種控制方法中，在其他系統到位而MLC系統不到位的情況下，會要求其他系統停止工作。但由于慣性的存在，這往往需要一定時間，從而可能產生過沖，還需要重新調節矯正，再啟動的情況下亦會由于慣性的存在導致起步階段速度較低。此外，采用規則進行矯正，采取措施往往是在某一系統到位時進行，即控制點間運動過程沒有相應策略，會導致精確度偏低，很難保證準確到達治療計劃中要求的位置，嚴重時很可能每個控制點的位置都會存在一定偏差，從整體來看很可能影響治療效果。

發明內容