多叶准直器、多叶准直器叶片的驱动系统和驱动方法技术方案

本发明专利技术提供了一种多叶准直器、多叶准直器的叶片驱动系统和驱动方法。该驱动系统包括控制单元，适于依据该叶片的初始位置和目标位置规划该叶片的运行速度；驱动单元，适于通过电机，依据该运行速度控制叶片的运动；位置反馈单元，适于向该控制单元反馈该叶片的当前位置；其中该控制单元在该叶片从该初始位置至该目标位置的行程中，按照如下方式规划该叶片的运行速度：在行程的第一段提升运行速度，在行程的第二段保持运行速度，在行程的第三段降低运行速度。本发明专利技术通过在叶片行程中合适地规划速度，能够使叶片更加准确、平稳地定位在期望的目标位置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及放射治疗设备领域，尤其涉及放射治疗设备的多叶准直器、多叶准直器叶片的驱动系统和驱动方法。
技术介绍
放射治疗设备是指利用高能电磁辐射(X辐射、伽马辐射)或粒子辐射(电子、质子、碳离子)来破坏病变的组织的设备，在医学中广泛应用于肿瘤治疗。体外放射治疗要求在肿瘤靶区形成有效的照射剂量，同时要避免对临近正常组织的辐射伤害。这一目标已通过三维适形放疗技术(3-DimensionalConformalRadiotherapy，3DCRT)和调强放射治疗技术(IntensityModulatedRadiotherapy，IMRT)来基本解决。3DCRT作为适形放疗技术(ConformalRadiotherapy)的一种，其根本目的在于实现剂量分布与肿瘤形状相适应。3DCRT采用多个射野方向，并且保证各个射野方向靶区与射束形状相适应。IMRT的主要原理可概括如下：调制入射射束的强度，从不同投射角度投照实现X射线的剂量积累，提高射束与肿瘤靶区的空间适形度，同时避开健康组织器官。实现IMRT技术的一个关键功能部件是多叶准直器(Multi-leafCollimator,MLC，又称多叶光栅、多叶光阑)。多叶准直器是由一组或多组成套重金属合金叶片构成，其主要作用是通过叶片的机械运动变化组合形成医疗计划所需要的X射线视野。多叶准直器叶片是否平稳运行且精确定位直接关系到IMRT技术的性能。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种多叶准直器叶片的驱动系统和方法，以更好的实现叶片的精确定位。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种多叶准直器的叶片驱动系统，包括：控制单元，适于依据该叶片的初始位置和目标位置规划该叶片的运行速度；驱动单元，适于通过电机，依据该运行速度控制叶片的运动；位置反馈单元，适于向该控制单元反馈该叶片的当前位置；其中该控制单元在该叶片从该初始位置至该目标位置的行程中，按照如下方式规划该叶片的运行速度：在行程的第一段提升运行速度，在行程的第二段保持运行速度，在行程的第三段降低运行速度。可选地，该控制单元控制该叶片在该行程的该第三段以动态变化的斜率降低该运行速度。可选地，该位置反馈单元包括与该叶片对应的光栅尺位移传感器或与该电机对应的编码器。可选地，该位置反馈单元包括与该叶片对应的第一位置反馈单元，和与该电机对应的第二位置反馈单元，该控制单元适于通过比较该第一位置反馈单元和第二位置反馈单元所反馈的叶片当前位置是否满足预定关系，来判别叶片运动是否异常。可选地，该第一位置反馈单元包括与该叶片对应的光栅尺位移传感器，该第二位置反馈单元包括设置于该电机上的编码器或电位器。本专利技术还提出一种多叶准直器，包括如上所述的驱动系统。本专利技术还提出一种多叶准直器的驱动方法，包括以下步骤：接收一设定的目标位置；依据该叶片的初始位置和目标位置规划叶片的运行速度；依据该运行速度驱动该叶片的运动；检测该叶片的当前位置；其中规划该叶片的运行速度的方式为：在该行程的第一段提升运行速度，在该行程的第二段保持运行速度，在该行程的第三段降低运行速度。可选地，在该行程的第三段降低运行速度的步骤包括：在该行程的该第三段以动态变化的斜率降低该运行速度。可选地，设定该动态变化的斜率与叶片的余下行程成正比，其中依据该叶片的目标位置与该叶片的当前位置的差计算该余下行程。可选地，上述方法还包括通过一修正因子修正该余下行程，该修正因子是电机机械时间常数和电机的当前速度的函数。可选地，通过与该叶片对应的光栅尺位移传感器或与该电机对应的编码器检测该叶片运行的该当前位置。可选地，分别通过与该叶片对应的光栅尺位移传感器和设于电机上的编码器检测该叶片运行的当前位置，且通过比较该光栅尺位移传感器和该编码器所反馈的该当前位置位置是否满足预定关系，来判别该多叶准直器的叶片运动是否异常。与现有技术相比，本专利技术通过在叶片行程中合适地规划速度，能够使叶片更加准确、平稳地定位在期望的目标位置，避免过冲。附图说明图1是多叶准直器的示例结构。图2是本专利技术第一实施例的多叶准直器的叶片驱动系统结构框图。图3是本专利技术一实施例的多叶准直器的速度规划示意图。图4是本专利技术另一实施例的多叶准直器的叶片的速度规划示意图。图5是本专利技术第一实施例的多叶准直器的驱动单元示意图。图6是本专利技术第一实施例的多叶准直器的电荷泵电路图。图7是本专利技术第二实施例的多叶准直器的叶片驱动系统结构框图。图8是本专利技术第二实施例的多叶准直器的双重位置反馈示意图。图9是本专利技术第三实施例的多叶准直器的叶片驱动系统结构框图。图10是本专利技术第三实施例的多叶准直器的监控保护电路框图。图11是本专利技术一实施例的多叶准直器的叶片驱动方法流程图。具体实施方式为让本专利技术的上述目的、特征和优点能更明显易懂，以下结合附图对本专利技术的具体实施方式作详细说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。图1是多叶准直器的示例结构。参考图1所示，多叶准直器包括由多个叶片1组成的叶片组件、导轨箱2、与多个叶片1相对应的多个电机3组成的电机组件以及电机座4。每片叶片1均可在导轨箱2内单独运动。多个电机3设在电机座4上，且独立驱动对应的叶片1单独运动，达到射野动态或静态成形的目的。第一实施例图2是本专利技术第一实施例的多叶准直器的叶片驱动系统结构框图。参考图2所示，本实施例的多叶准直器的叶片驱动系统10，依据该叶片20的初始位置和目标位置规划该叶片20的运行速度；并依据该运行速度控制叶片20的运动；检测叶片20的当前位置；在叶片20从该初始位置至该目标位置的行程中，按照如下方式规划该叶片的运行速度：在行程的第一段提升运行速度，在行程的第二段保持运行速度，在行程的第三段降低运行速度。驱动系统10包括控制单元11、驱动单元12、位置反馈单元13。控制单元11可接收输入到驱动系统10的目标位置，目标位置的信息通常是由驱动系统10的上位机提供。与传统上由上位机提供目标位置的信息和目标速度的信息的设定不同，本实施例仅需上位机提供目标位置的设定，而速度的设定将由驱动系统10通过后文描述的速度规划来实施。控制单元11能够依据多叶准直器的叶片的初始位置和叶片的目标位置来规划叶片的运行速度，驱动单元12连接控制单元11，驱动单元12包括电机，根据上述运行速度驱动叶片20运动。位置反馈单元13连接控制单元11，向控制单元11反馈叶片运行的当前位置。在叶片20从初始位置至目标位置的行程中，控制单元11会按照如下方式规划多叶准直器的叶片运行速度：在行程的第一段提升运行速度，在行程的第二段保持运行速度，在行程的第三段降低运行速度。控制单元11能够获得叶片的初始位置、当前位置和目标位置，据此知晓叶片已经走过的行程，从而能够在行程的不同阶段给予不同的运行速度。与叶片提速后始终保持匀速运行直至行程结束相比，本实施例的方式有助于让叶片更加准确、平稳地定位在期望的目标位置。并且，可以合理设置行程第三段占整个行程的比例，让叶片仍能快速地接近期望的目标位置，该比例可在0.1-0.3之间，例如为0.2。在一实施例中，运行速度的形式是脉宽调制(PWM)信号，通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多叶准直器的叶片驱动系统，包括：控制单元，适于依据该叶片的初始位置和目标位置规划该叶片的运行速度；驱动单元，适于通过电机，依据该运行速度控制叶片的运动；位置反馈单元，适于向该控制单元反馈该叶片的当前位置；其中该控制单元在该叶片从该初始位置至该目标位置的行程中，按照如下方式规划该叶片的运行速度：在该行程的第一段提升运行速度，在行程的第二段保持运行速度，在行程的第三段降低运行速度。

【技术特征摘要】
1.一种多叶准直器的叶片驱动系统，包括：控制单元，适于依据该叶片的初始位置和目标位置规划该叶片的运行速度；驱动单元，适于通过电机，依据该运行速度控制叶片的运动；位置反馈单元，适于向该控制单元反馈该叶片的当前位置；其中该控制单元在该叶片从该初始位置至该目标位置的行程中，按照如下方式规划该叶片的运行速度：在该行程的第一段提升运行速度，在行程的第二段保持运行速度，在行程的第三段降低运行速度。2.如权利要求1所述的驱动系统，其特征在于，该控制单元控制该叶片在该行程的该第三段以动态变化的斜率降低该运行速度。3.如权利要求1所述的驱动系统，其特征在于，该位置反馈单元包括与该叶片对应的光栅尺位移传感器或与该电机对应的编码器。4.如权利要求1所述的驱动系统，其特征在于，该位置反馈单元包括与该叶片对应的第一位置反馈单元，和与该电机对应的第二位置反馈单元，该控制单元适于通过比较该第一位置反馈单元和第二位置反馈单元所反馈的叶片当前位置是否满足预定关系，来判别叶片运动是否异常。5.如权利要求4所述的驱动系统，其特征在于，该第一位置反馈单元包括与该叶片对应的光栅尺位移传感器，该第二位置反馈单元包括设置于该电机上的编码器或电位器。6.一种多叶准直器，包括如权利要求1-5任一项所述的驱动系...

【专利技术属性】
技术研发人员：周辉，殷辉，巢旭，
申请(专利权)人：上海联影医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31