一种运动控制方法及装置制造方法及图纸

本申请实施例公开了一种运动控制方法及装置，所述方法应用于运动控制系统，所述运动控制系统用于控制至少两个运动系统在相同的时间，各自运动到对应的期望位置，所述方法包括：获取各运动系统在一射野中的各子野中的期望位置；设置控制周期，所述控制周期用于在每个子野的形成过程中分段控制各运动系统的运动速度，在控制周期的起始时间点，获取每个运动系统当前的实际运动位置；根据每个运动系统当前的实际运动位置与在子野中的期望位置的差值，调整各运动系统在当前控制周期的运动速度以补偿各运动系统的运动偏差；在当前控制周期，根据调整后的运动速度控制各运动系统进行运动。

A Kinematic Control Method and Device

【技术实现步骤摘要】
一种运动控制方法及装置本申请要求于2018年6月12日提交中国专利局、申请号为201810603243.2、专利技术名称为“一种运动控制方法和设备”，的中国专利申请的优先权，其全部内容通过引用结合在本申请中。
本申请涉及医疗设备
，尤其涉及一种运动控制方法及装置。
技术介绍
放射治疗是治疗肿瘤的常规手段之一，其工作的核心目的就是利用加速器发出的射线极大程度的杀死肿瘤组织并尽量保护其周围正常组织，这就要求高能射线束流射向患者时，必须对其照射范围加以限制。由于患者需求、病灶位置以及其三维形状均不尽相同，所以出于精确治疗、提高治疗效率等方面的考虑，需要对放射治疗涉及的运动系统实现精确控制。其中，放射治疗涉及的主要运动系统分别为：机架旋转控制系统、剂量控制系统和多叶准直器(MLC)。如图1所示，11为多叶准直器，12为机架，13为放射射束，14为治疗床，15为治疗头。机架是支撑整个直线加速器的主体结构，可以在垂直于地面并垂直于治疗床的平面内旋转，可以根据实际要求加速或减速。放射射束即为高能射线束流，其放射速度是可以调节的，由于物理特性，病灶所接受到的照射量是单调递增的，该照射总量称之为累积剂量。放射治疗首先根据影像设备得到的肿瘤相关信息，然后综合病人需求及肿瘤类型等多种因素来确定治疗方案，再进一步得到治疗计划(treatmentplanningsystem，TPS)，每个治疗计划称之为射野，包含诸如患者信息、治疗方案信息、设备信息、容许误差等等，其中还包含若干个子射野，每个子射野中包含每个控制系统的规定位置，所有的控制系统都需要严格遵守对应治疗方案的TPS信息进行运动。目前，放射治疗主要的治疗方案包括适形模式(Aperture)、静态调强(Step&shoot)、弧形治疗(ARC)、动态调强治疗(DynamicIntensity-ModulatedRadiationTherapy，DIMRT)、容积调强弧形放射治疗(VolumetricModulatedArcTherapy，VMAT)等。其中，VMAT是当前放疗研究领域的一个热点。在这种治疗方案中，在放射源出束的同时，叶片和机架也在协调运动，根据治疗计划的要求，三个控制系统需要同时到达各个指定位置点，并具有同时启动同时停止的特点。这种治疗手段充分考虑到肿瘤的三维结构，具有速度快、精度高、剂量需求低、肿瘤适应性更高、损伤小和治疗效果好的优势。然而，由于几个系统需要协调运动，因此在运动规划上提出了较高的复杂性。另外，对各个系统的响应速度及控制精度上都会带来更大的挑战。如图2所示，现有技术中存在一种VMAT控制方法，可以采用规则库的方式对各系统进行规划。这种方法按照规则来完成各个系统的协调运动，并设置MLC系统作为关键系统。若关键系统到位，其他系统未到位且误差在容许范围内则继续运动。若关键系统未到位，其他系统到位，则其他系统暂停工作1秒，关键系统继续运动；若1秒后，关键系统仍未到位，则停止治疗，检查系统驱动能力。在这种控制方法中，在其他系统到位而MLC系统不到位的情况下，会要求其他系统停止工作。但由于惯性的存在，这往往需要一定时间，从而可能产生过冲，还需要重新调节矫正，再启动的情况下亦会由于惯性的存在导致起步阶段速度较低。此外，采用规则进行矫正，采取措施往往是在某一系统到位时进行，即控制点间运动过程没有相应策略，会导致精确度偏低，很难保证准确到达治疗计划中要求的位置，严重时很可能每个控制点的位置都会存在一定偏差，从整体来看很可能影响治疗效果。
技术实现思路
本申请实施例提供了一种运动控制方法及装置，旨在解决现有技术存在的放射治疗控制方法精度低、不能实时调整的技术问题。第一方面，本申请实施例提供了一种运动控制方法，所述方法应用于运动控制系统，所述运动控制系统用于控制至少两个运动系统在相同的时间，各自运动到对应的期望位置，所述方法包括：获取各运动系统在一射野中的各子野中的期望位置；在控制周期的起始时间点，获取每个运动系统当前的实际运动位置；所述控制周期用于在每个子野的形成过程中分段控制各运动系统的运动速度；根据每个运动系统当前的实际运动位置与在子野中的期望位置的位置差值，调整各运动系统在当前控制周期的运动速度以补偿各运动系统的运动偏差；在当前控制周期，根据调整后的运动速度控制各运动系统进行运动。可选的，所述根据每个运动系统当前的实际运动位置与在子野中的期望位置的差值，调整各运动系统在当前控制周期的运动速度以补偿各运动系统的运动偏差包括：获取各运动系统当前的实际运动位置与在子野中的期望位置的差值，以及所述各运动系统在当前控制周期的起始时间点对应的实际运动速度；根据所述各运动系统当前的实际运动位置与在子野中的期望位置的差值、所述各运动系统在当前控制周期的起始时间点对应的实际运动速度，所述各运动系统的最大速度和最大加速度，分别计算控制所述每个运动系统到达所述子野中的期望位置的最短执行时间；确定各最短执行时间的最大值，作为控制所述每个运动系统到达所述子野中的期望位置的执行时间；根据所述执行时间确定所述运动系统在当前控制周期的期望运动速度。可选的，所述根据所述执行时间确定所述运动系统在当前控制周期的期望运动速度包括：根据所述执行时间、所述各运动系统在当前控制周期的起始时间点对应的实际运动速度、所述各运动系统的最大加速度，以及所述各运动系统的实际运动位置与在子野中的期望位置之间的差值，计算所述每个运动系统到达所述期望位置的第一目标速度；根据所述第一目标速度，以及所述各运动系统在当前控制周期的起始时间点对应的实际运动速度，确定所述各个运动系统在当前控制周期的期望运动速度。可选的，所述根据所述第一目标速度，以及所述各运动系统在当前控制周期的起始时间点对应的实际运动速度，确定所述各个运动系统在当前控制周期的期望运动速度包括：计算所述每个运动系统以最大加速度从对应的实际运动速度加速到对应的第一目标速度所需要的预期变速时间；若所述预期变速时间是所述当前控制周期的时长的整数倍，则根据所述第一目标速度和所述各运动系统在当前控制周期的起始时间点对应的实际运动速度，确定所述各个运动系统在当前控制周期的期望运动速度。可选的，若所述预期变速时间不是所述当前控制周期的时长的整数倍，则所述根据所述第一目标速度，以及所述各运动系统在当前控制周期的起始时间点对应的实际运动速度，确定所述各个运动系统在当前控制周期的期望运动速度还包括：根据所述预期变速时间和所述当前控制周期的时长确定目标变速时间，所述目标变速时间为所述当前控制周期的时长的整数倍；根据所述目标变速时间、所述执行时间、所述每个运动系统的实际运动速度，以及所述每个运动系统的实际运动位置与所述子野中的期望位置之间的差值，计算所述每个运动系统到达所述期望位置的第二目标速度；根据所述第二目标速度以及所述各运动系统在当前控制周期的起始时间点对应的实际运动速度，确定所述各个运动系统在当前控制周期的期望运动速度。第二方面，本申请实施例提供了一种运动控制装置，所述运动控制装置用于控制至少两个运动系统在相同的时间，各自运动到对应的期望位置，所述装置包括：第一获得单元，用于获取各运动系统在一射野中的各子野中的期望位置；第二获得单元，用于在控制周期的起本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种运动控制方法，其特征在于，所述方法应用于运动控制系统，所述运动控制系统用于控制至少两个运动系统在相同的时间，各自运动到对应的期望位置，所述方法包括：获取各运动系统在一射野中的各子野中的期望位置；在控制周期的起始时间点，获取每个运动系统当前的实际运动位置；所述控制周期用于在每个子野的形成过程中分段控制各运动系统的运动速度；根据每个运动系统当前的实际运动位置与在子野中的期望位置的位置差值，调整各运动系统在当前控制周期的运动速度以补偿各运动系统的运动偏差；在当前控制周期，根据调整后的运动速度控制各运动系统进行运动。

【技术特征摘要】
2018.06.12 CN 20181060324321.一种运动控制方法，其特征在于，所述方法应用于运动控制系统，所述运动控制系统用于控制至少两个运动系统在相同的时间，各自运动到对应的期望位置，所述方法包括：获取各运动系统在一射野中的各子野中的期望位置；在控制周期的起始时间点，获取每个运动系统当前的实际运动位置；所述控制周期用于在每个子野的形成过程中分段控制各运动系统的运动速度；根据每个运动系统当前的实际运动位置与在子野中的期望位置的位置差值，调整各运动系统在当前控制周期的运动速度以补偿各运动系统的运动偏差；在当前控制周期，根据调整后的运动速度控制各运动系统进行运动。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述根据每个运动系统当前的实际运动位置与在子野中的期望位置的差值，调整各运动系统在当前控制周期的运动速度以补偿各运动系统的运动偏差包括：获取各运动系统当前的实际运动位置与在子野中的期望位置的差值，以及所述各运动系统在当前控制周期的起始时间点对应的实际运动速度；根据所述各运动系统当前的实际运动位置与在子野中的期望位置的差值、所述各运动系统在当前控制周期的起始时间点对应的实际运动速度，所述各运动系统的最大速度和最大加速度，分别计算控制所述每个运动系统到达所述子野中的期望位置的最短执行时间；确定各最短执行时间的最大值，作为控制所述每个运动系统到达所述子野中的期望位置的执行时间；根据所述执行时间确定所述运动系统在当前控制周期的期望运动速度。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述根据所述执行时间确定所述运动系统在当前控制周期的期望运动速度包括：根据所述执行时间、所述各运动系统在当前控制周期的起始时间点对应的实际运动速度、所述各运动系统的最大加速度，以及所述各运动系统的实际运动位置与在子野中的期望位置之间的差值，计算所述每个运动系统到达所述期望位置的第一目标速度；根据所述第一目标速度，以及所述各运动系统在当前控制周期的起始时间点对应的实际运动速度，确定所述各个运动系统在当前控制周期的期望运动速度。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述根据所述第一目标速度，以及所述各运动系统在当前控制周期的起始时间点对应的实际运动速度，确定所述各个运动系统在当前控制周期的期望运动速度包括：计算所述每个运动系统以最大加速度从对应的实际运动速度加速到对应的第一目标速度所需要的预期变速时间；若所述预期变速时间是所述当前控制周期的时长的整数倍，则根据所述第一目标速度和所述各运动系统在当前控制周期的起始时间点对应的实际运动速度，确定所述各个运动系统在当前控制周期的期望运动速度。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，若所述预期变速时间不是所述当前控制周期的时长的整数倍，则所述根据所述第一目标速度，以及所述各运动系统在当前控制周期的起始时间点对应的实际运动速度，确定所述各个运动系统在当前控制周期的期望运动速度还包括：根据所述预期变速时间和所述当前控制周期的时长确定目标变速时间，所述目标变速时间为所述当前控制周期的时长的整数倍；根据所述目标变速时间、所述执行时间、所述每个运动系统的实际运动速度，以及所述每个运动系统的实际运动位置与所述子野中的期望位置之间的差值，计算所述每个运动系统到达所述期望位置的第二目标速度；根据所述第二目标速度以及所述各运动系统在当前控制周期的起始时间点对应的实际运动速度，确定所述各个运动系统在当前控制周期的期望运动速度。6.一种运动控制装置，其特征在于，所述运动控制装置用于控制至少两个运动系统在相同的时间，各自运动到对应的期望位置，所述装置包括：第一获得单元，用于获取各运动系统在一射野中的各子野中的期望位置；第二获得单元，用于在控制周期的起始时间点，获取每个运动系统当前的实际运动位置；所述控制周期用于在每个子野的形...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐兴虎，柴猛，侯鸿雁，郑旭，鄢博，李成宇，
申请(专利权)人：东软医疗系统股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21