探测器支撑装置、路径规划系统以及放射治疗设备制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种探测器支撑装置、路径规划系统以及放射治疗设备。其中，探测器支撑装置适于支撑放射治疗设备中的探测器，可根据不同的使用状态收起和展开探测器，在收起状态，探测器支撑装置不会与放射治疗设备的CT SIM等功能发生干涉。路径规划系统适于对探测器支撑装置中的各运动组件的位移量、运动轨迹进行计算优化，以避免探测器支撑装置与收容其的收容孔发生碰撞，同时最小化探测器的摆位时间。

Detector supporting device, path planning system and radiotherapy equipment

The invention provides a detector supporting device, a path planning system and a radiotherapy device. Among them, the detector support device is suitable to support the detector in the radiological treatment equipment. The detector can be collected and expanded according to the different use state, and the detector support device does not interfere with the functions such as the CT SIM of the radiation therapy equipment. The path planning system is suitable for the calculation and optimization of the displacement and motion trajectory of the motion components in the detector support device to avoid the collision between the detector support device and the accommodating hole, while minimizing the detector's swing time.

【技术实现步骤摘要】
探测器支撑装置、路径规划系统以及放射治疗设备
本专利技术主要涉及基于图像引导的放射治疗设备，尤其涉及一种探测器支撑装置、路径规划系统。
技术介绍
为了实现精准放射治疗，提高肿瘤治疗效率，基于图像引导的放射治疗技术(Image-guidedradiationtherapy，IGRT)被广泛应用于临床，其中电子射野影像装置(ElectronicPortalImagingDevice，EPID)是IGRT最常用的图像引导设备，其可以在治疗前或治疗过程中精确定位肿瘤的位置，帮助医生判断患者摆位是否准确、判断肿瘤位置或形状是否发生变化等，以减少正常组织接受照射的可能，降低副作用，提高治疗效率。目前我国国产和Elekta(医科达)生产的医用直线加速器(LinearAccelerator，LINAC)，EPID只能在一个固定的SID高度成像，EPID平板可以沿着X轴与Y轴两个维度的水平方向运动，但不能沿着Z轴的垂直方向运动，EPID成像区域不能覆盖LINAC的整个射野区域。Varian(瓦里安)设计了一种EPID支撑臂，其通过多转轴机器手臂，可以实现EPID在不同的SID高度成像，该EPID支撑臂的回收停放位置处于LINAC等中心平面附近。联影医疗科技有限公司研发出了一种“一体化CT引导直线加速器”，将医用直线加速器与CT扫描定位机(CTSIM)集成在一起，在极大的节省设备占用空间的同时，也提供了一种基于FBCT(FANBEAMCT，扇形束CT)图像引导的精准放射治疗功能。对于这种一体化CT引导直线加速器，CT扫描孔占用了LINAC等中心附近很大的区域，为了避免EPID支撑臂的停放位置与CTSIM功能相互干涉，EPID支撑臂的回收停放位置受到了限制。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种探测器支撑装置及其路径规划系统，探测器支撑装置不会与CTSIM功能相互干涉，且可以使得探测器的成像区域可覆盖整个射野区域，具有运动精度高、缩短运动时间等特点。为解决上述技术问题，本专利技术提供了一种探测器支撑装置，适于设置于机架的收容孔中，用于支撑探测器，其包括：伸缩臂，能够沿其长度方向伸缩运动；第一旋转组件，设置于所述收容孔中，并与所述伸缩臂的一端连接，用于带动所述伸缩臂绕所述伸缩臂的长度方向与所述收容孔的深度方向确定的平面的法线方向旋转运动；第一平移组件，用于带动所述第一旋转组件件及所述伸缩臂沿所述收容孔的深度方向运动；探测器承载组件，用于承载所述探测器，其与所述伸缩臂的另一端连接，并能够沿所述伸缩臂的长度方向与所述收容孔的深度方向确定的平面的法线方向移动；以及第二旋转组件，设置于所述探测器承载组件与所述伸缩臂之间，用于带动所述探测器承载组件绕所述伸缩臂的长度方向与所述收容孔的深度方向确定的平面的法线方向旋转运动。在本专利技术的一实施例中，探测器支撑装置还包括驱动系统，用于驱动所述伸缩臂、所述第一旋转组件、所述第一平移组件、所述探测器承载组件和所述第二旋转组件中的一者或多者运动，以将探测器移动至目标位置。在本专利技术的一实施例中，所述驱动系统包括：通信模块，用于接收所述伸缩臂、所述第一旋转组件、所述第一平移组件、所述探测器承载组件和所述第二旋转组件中的一者或多者的运动轨迹，并根据所述运动轨迹计算所述伸缩臂、所述第一旋转组件、所述第一平移组件、所述探测器承载组件和所述第二旋转组件中的一者或多者运动的驱动信号；以及驱动模块，用于接收所述驱动信号，并根据所述驱动信号驱动所述伸缩臂、所述第一旋转组件、所述第一平移组件、所述探测器承载组件和所述第二旋转组件中的一者或多者运动。在本专利技术的一实施例中，所述运动轨迹包括多个节点以及与各节点对应的信息，所述与各节点对应的信息包括：所述伸缩臂、所述第一旋转组件、所述第一平移组件、所述探测器承载组件和所述第二旋转组件中的一者或多者到达所述节点的时间、预设目标位置、预设速度和预设加速度。在本专利技术的一实施例中，所述驱动模块还用于监测所述伸缩臂、所述第一旋转组件、所述第一平移组件、所述探测器承载组件和所述第二旋转组件中的一者或多者的实时位置信息。本专利技术的另一方面还提供了一种路径规划系统，适用于如上所述的探测器支撑装置，用于控制所述伸缩臂、所述第一旋转组件、所述第一平移组件、所述探测器承载组件和所述第二旋转组件中的一者或多者的运动，以将所述探测器移动至目标位置，所述路径规划系统包括：位移量求解模块，用于根据所述探测器的目标位置确定所述伸缩臂、所述第一旋转组件、所述第一平移组件、所述探测器承载组件和所述第二旋转组件中的一者或多者的位移量；路径规划模块，用于根据所述位移量进行所述探测器支撑装置的运动路径规划；以及防碰撞检测模块，用于根据所述探测器支撑装置与所述收容孔的位置关系建立防碰撞检测模型，并进行防碰撞检测。在本专利技术的一实施例中，所述位移量求解模块根据如下原则确定所述位移量：在所述探测器支撑装置不与所述收容孔发生碰撞的条件下，最大化所述探测器支撑装置的刚性。在本专利技术的一实施例中，所述路径规划模块执行如下步骤以进行运动路径规划：a.将所述位移量分配到多个子区间，每个所述子区间的边界点作为路径规划的控制节点；b.将所述控制节点对应的位置信息代入所述防碰撞检测模型，检测所述探测器支撑装置是否会与所述收容孔发生碰撞，若会发生碰撞，则返回步骤a，若不会发生碰撞，则将所述控制节点表示的路径作为最佳路径输出。在本专利技术的一实施例中，所述路径规划模块执行如下步骤以进行运动路径规划：a.将所述位移量分配到多个子区间，每个所述子区间的边界点作为路径规划的控制节点；b.在每个所述子区间内生成一个或多个轨迹控制小点；c.将规划运动路径上的所有所述轨迹控制小点对应的位置信息均代入所述防碰撞检测模型，检测所述探测器支撑装置是否会与所述收容孔发生碰撞，若会发生碰撞，则返回步骤a，若不会发生碰撞，则将所述规划运动路径作为最佳路径输出。本专利技术的又一方面提供了一种放射治疗设备，包括机架、治疗头、探测器，所述治疗头和所述探测器相对地设置于所述机架，所述探测器通过探测器支撑装置安装于所述机架，其特征在于，所述机架上限定有一收容孔，用于收容所述探测器支撑装置。在本专利技术的一实施例中，所述探测器支撑装置包括：伸缩臂，能够沿其长度方向伸缩运动；第一旋转组件，设置于所述收容孔中，并与所述伸缩臂的一端连接，用于带动所述伸缩臂绕所述伸缩臂的长度方向与所述收容孔的深度方向确定的平面的法线方向旋转运动；第一平移组件，用于带动所述第一旋转组件件及所述伸缩臂沿所述收容孔的深度方向运动；探测器承载组件，用于承载所述探测器，其与所述伸缩臂的另一端连接，并能够沿所述伸缩臂的长度方向与所述收容孔的深度方向确定的平面的法线方向移动；以及第二旋转组件，设置于所述探测器承载组件与所述伸缩臂之间，用于带动所述探测器承载组件绕所述伸缩臂的长度方向与所述收容孔的深度方向确定的平面的法线方向旋转运动。在本专利技术的一实施例中，探测器支撑装置还包括驱动系统，用于驱动所述伸缩臂、所述第一旋转组件、所述第一平移组件、所述探测器承载组件和所述第二旋转组件中的一者或多者运动，以将探测器移动至目标位置。在本专利技术的一实施例中，所述驱动系统包括：通信模块，用于接收所述伸缩臂、所述第一旋转组件、所述第一平移组件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种探测器支撑装置，适于设置于机架的收容孔中，用于支撑探测器，其包括：伸缩臂，能够沿其长度方向伸缩运动；第一旋转组件，设置于所述收容孔中，并与所述伸缩臂的一端连接，用于带动所述伸缩臂绕所述伸缩臂的长度方向与所述收容孔的深度方向确定的平面的法线方向旋转运动；第一平移组件，用于带动所述第一旋转组件及所述伸缩臂沿所述收容孔的深度方向运动；探测器承载组件，用于承载所述探测器，其与所述伸缩臂的另一端连接，并能够沿所述伸缩臂的长度方向与所述收容孔的深度方向确定的平面的法线方向移动；以及第二旋转组件，设置于所述探测器承载组件与所述伸缩臂之间，用于带动所述探测器承载组件绕所述伸缩臂的长度方向与所述收容孔的深度方向确定的平面的法线方向旋转运动。

【技术特征摘要】
1.一种探测器支撑装置，适于设置于机架的收容孔中，用于支撑探测器，其包括：伸缩臂，能够沿其长度方向伸缩运动；第一旋转组件，设置于所述收容孔中，并与所述伸缩臂的一端连接，用于带动所述伸缩臂绕所述伸缩臂的长度方向与所述收容孔的深度方向确定的平面的法线方向旋转运动；第一平移组件，用于带动所述第一旋转组件及所述伸缩臂沿所述收容孔的深度方向运动；探测器承载组件，用于承载所述探测器，其与所述伸缩臂的另一端连接，并能够沿所述伸缩臂的长度方向与所述收容孔的深度方向确定的平面的法线方向移动；以及第二旋转组件，设置于所述探测器承载组件与所述伸缩臂之间，用于带动所述探测器承载组件绕所述伸缩臂的长度方向与所述收容孔的深度方向确定的平面的法线方向旋转运动。2.根据权利要求1所述的探测器支撑装置，其特征在于，还包括驱动系统，用于驱动所述伸缩臂、所述第一旋转组件、所述第一平移组件、所述探测器承载组件和所述第二旋转组件中的一者或多者运动，以将探测器移动至目标位置。3.根据权利要求2所述的探测器支撑装置，其特征在于，所述驱动系统包括：通信模块，用于接收所述伸缩臂、所述第一旋转组件、所述第一平移组件、所述探测器承载组件和所述第二旋转组件中的一者或多者的运动轨迹，并根据所述运动轨迹计算所述伸缩臂、所述第一旋转组件、所述第一平移组件、所述探测器承载组件和所述第二旋转组件中的一者或多者运动的驱动信号；以及驱动模块，用于接收所述驱动信号，并根据所述驱动信号驱动所述伸缩臂、所述第一旋转组件、所述第一平移组件、所述探测器承载组件和所述第二旋转组件中的一者或多者运动。4.根据权利要求3所述的探测器支撑装置，其特征在于，所述运动轨迹包括多个节点以及与各节点对应的信息，所述与各节点对应的信息包括：所述伸缩臂、所述第一旋转组件、所述第一平移组件、所述探测器承载组件和所述第二旋转组件中的一者或多者到达所述节点的时间、预设目标位置、预设速度和预设加速度。5.根据权利要求3所述的探测器支撑装置，其特征在于，所述驱动模块还用于监测所述伸缩臂、所述第一旋转组件、所述第一平移组件、所述探测器承载组件和所述第二旋转组件中的一者或多者的实时位置信息。6.一种路径规划系统，适用于如权利要求1至5任一项所述的探测器支撑装置，用于控制所述伸缩臂、所述第一旋转组件、所述第一平移组件、所述探测器承载组件和所述第二旋转组件中的一者或多者的运动，以将所述探测器移动至目标位置，其包括：位移量求解模块，用于根据所述探测器的目标位置确定所述伸缩臂、所述第一旋转组件、所述第一平移组件、所述探测器承载组件和所述第二旋转组件中的一者或多者的位移量；路径规划模块，用于根据所述位移量进行所述探测器支撑装置的运动路径规划；以及防碰撞检测模块，用于根据所述探测器支撑装置与所述收容孔的位置关系建立防碰撞检测模型，并进行防碰撞检测。7.根据权利要求6所述的路径规划系统，其特征在于，所述位移量求解模块根据如下原则确定所述位移量：在所述探测器支撑装置不与所述收容孔发生碰撞的条件下，最大化所述探测器支撑装置的刚性。8.根据权利要求6所述的路径规划系统，其特征在于，所述路径规划模块执行如下步骤以进行运动路径规划：a.将所述位移量分配到多个子区间，每个所述子区间的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李自汉，马波琪，邵跃林，
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