本公开提供一种用于粒子加速器治疗装置的同步定时系统及方法，包括：客户端，用于提供束流申请、参数配置和数据查询界面；数据库服务器，用于收集、存储和管理同步定时产生的时间戳标记数据，为数据的可追溯性和关联性分析提供可靠的数据源；基于网络交换机和White Rabbit的时钟同步交换机，用于构建以太网络和时钟同步网络，实现数据传输及统一时间基准；NTP时间服务器，用于对接入以太网的设备提供时间同步服务；同步定时服务器，用于运行服务端控制软件和数据分析软件，响应客户端束流申请请求，执行同步定时逻辑和任务调度及生成定时信息；同步定时模块，基于内嵌特定功能程序，充当时钟同步主从节点、定时信息生成节点、触发节点及事例定时节点。发节点及事例定时节点。发节点及事例定时节点。
【技术实现步骤摘要】
用于粒子加速器治疗装置的同步定时系统及方法
[0001]本公开涉及粒子加速器控制
，具体涉及同步定时
，尤其涉及一种用于粒子加速器治疗装置的同步定时系统及方法。
技术介绍
[0002]重离子束治疗肿瘤具有对健康组织损伤小、治愈率高、适形照射剂量分布好、可精确监控照射位置和剂量、疗程短、无明显毒副作用等优点，作为一种先进的放疗技术，多年来在癌症放射治疗领域应用广泛。
[0003]重离子治疗装置作为典型的粒子加速器治疗装置，用于产生重离子束对癌细胞进行放射治疗，重离子治疗装置由离子源、回旋加速器、同步加速器、中能/高能传输系统、治疗终端、治疗计划等系统构成，设备组成种类繁多，设备布局分散，需要一套严格的时序机制来约束、协调、指挥和调度整个装置相关设备的有序工作，周期性的完成束流的注入、加速、累积、引出和治疗的全过程。在重离子治疗装置中，同步定时系统扮演者时序约束和调度的角色，通过为加速器各系统提供定时信息或触发信号，保证加速器设备在严格的时序逻辑下进行动作。
[0004]现有技术中，普遍采用基于事例的定时技术实现同步定时功能，然而，基于事例定时技术实现同步定时需要不同种类的设备支持，包括：事例发生装置(由PXI/PXIE机箱、PXI/PXIE控制器和事例卡等构成)、光扇出器、电扇出器、事例解析器、光电转换模块等，设备种类繁多，设备工作模式单一，功能集成度不高，一定程度上增加了医疗器械的电气安全和电磁兼容的检测周期；基于事例定时技术实现同步定时，本质上是将用于触发设备动作的事例码广播分发至各个被控设备，通过传输链路的等长保证信号达到被控设备的同步性，由于不同设备本身存在一定的延时误差，信号传输介质塑料光纤的弯曲程度等也会对光信号的传输带来延迟和衰减，多种因素带来的累计误差均会对系统同步性产生重要的影响，且在系统设备部署至加速器的不同区域后，对于同步性能的测量验证更为困难，系统无法提供统一的绝对时间对过程动作进行时间测量，不利于同步性问题的故障定位分析，也无法实现通过绝对时间对设备精准的启停控制，只具备触发功能，不具备绝对时间定时功能；此外，在进行患者治疗时，同步定时系统需与治疗系统进行实时数据交互，实现用于患者治疗的束流申请和结束控制，故障联锁时的束流急停控制等功能，现有重离子治疗装置中定时系统设备无法提供统一的时间基准对事例动作进行精确的时间标记，不利于后期患者治疗数据的时间可追溯性分析，也不利于加速器运行数据的关联性分析，无法满足医疗器械信息化、智能化建设对数据时间统一性的要求。
技术实现思路
[0005]针对上述技术问题，本公开提供一种用于粒子加速器治疗装置的同步定时系统及方法，用于至少部分解决采用事例定时技术实现同步定时存在的设备工作模式单一，功能集成度不高，不利于同步性问题的故障定位分析、可追溯性分析及关联性分析等技术问题。
[0006]基于此，本公开第一方面提供一种用于粒子加速器治疗装置的同步定时系统，包括：客户端，用于为操作人员提供可视化的粒子束流申请、参数配置和数据查询界面；数据库服务器，用于收集、存储和管理同步定时系统运行过程中产生的时间戳标记，为数据的可追溯性和关联性分析提供可靠的数据源；NTP时间服务器，用于对粒子加速器治疗装置中接入高速以太网的设备提供NTP时间同步服务；基于网络交换机和White Rabbit协议的时钟同步交换机，时钟同步交换机连接NTP时间服务器，用于构建高速以太网络和时钟同步网络，实现粒子加速器治疗装置的数据传输及提供粒子加速器治疗装置的统一时间基准；同步定时服务器，用于与客户端进行数据交互，通过运行服务端控制软件和数据分析软件，响应粒子束流申请请求，执行同步定时逻辑和任务调度及生成包含相对时间定时信息；同步定时模块，兼容White Rabbit协议接口和事例定时接口，基于内嵌可选择的多模式功能程序，实现White Rabbit时钟同步主从节点、定时信息生成节点、定时触发节点的高精度定时控制和时间戳标记及事例定时节点的事例生成、事例扇出和事例解析相关功能；。
[0007]根据本公开的实施例，同步定时模块为集成化的硬件电路，包括：White Rabbit时钟同步模块电路，与时钟同步交换机连接，用于发送和接收定时信息，与接入时钟同步网络的设备进行时钟同步，以及提供参考时钟、定时信息和时间信息；模拟/数字接口电路，用于基于事例定时的功能接口；可编程片上系统电路，包括业务控制逻辑单元和嵌入式系统，用于运行控制逻辑和嵌入式系统软件，实现定时信息生成、定时信息解析、时间解析、触发输出逻辑控制、时间戳标记生成和输出信号生成控制。
[0008]根据本公开的实施例，模拟/数字接口电路采用可拆解的模块化电路结构，并通过排针与同步定时模块的底板电路底座连接固定。
[0009]根据本公开的实施例，在同步定时模块实现定时信息生成节点相关功能的情况下，嵌入式系统接收相对时间定时信息并发送至业务控制逻辑单元，以使业务控制逻辑单元根据相对时间定时信息生成绝对时间定时信息并广播至时钟同步网络；在同步定时模块实现定时触发节点的相关功能的情况下，业务控制逻辑单元被配置为触发模式，嵌入式系统根据客户端配置的触发信号输出参数，在绝对时间定时信息约定的时刻输出触发信号或模拟波形，并对触发信号或模拟波形进行时间戳标记；在同步定时模块实现事例定时节点的相关功能的情况下，嵌入式系统根据客户端配置的事例码参数和延时信息输出事例码，根据客户端配置的触发延时、符合脉宽和束流斩波脉宽解析输入的事例信号以输出触发信号或模拟波形，并对事例码、触发信号和模拟波形进行时间戳标记。
[0010]根据本公开的实施例，基于White Rabbit协议的定时信息应用层控制协议包括：起始符，用于标记绝对时间定时信息的开始；结束符，用于标记绝对时间定时信息的结束；区域代码，用于标记绝对时间定时信息期望达到的目的设备；功能代码，用于标记绝对时间定时信息期望启动的功能；输出内容，用于表示期望输出的波形号；输出次数，用于表示循环启动输出的次数；输出时刻信息，用于标记输出顺序和各输出对应的绝对时间信息；预留区域，用于功能扩展。
[0011]根据本公开的实施例，区域代码包括离子源回旋区域代码、束运线区域代码、同步加速器区域代码和治疗室区域代码。
[0012]根据本公开的实施例，功能代码包括结束所有设备输出代码、分别启动单一设备的启动代码和分别关闭单一设备的关闭代码。
[0013]根据本公开的实施例，输出时刻信息中相邻输出对应的时间间隔大于等于粒子加速器治疗装置设定的单次运行周期
[0014]根据本公开的实施例，高速以太网络和时钟同步网络为多层树形结构网络。
[0015]本公开第二方面提供一种基于同步定时系统的束流同步定时方法，包括：用于实现定时信息生成节点相关功能的同步定时模块接收客户端配置的束流控制指令；响应于束流控制指令为结束束流指令，生成结束束流的绝对时间定时信息并广播至接入时钟同步网络的其他同步定时模块，以使其他同步定时模块根据绝对时间定时信息输出信号控制被控设备结本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于粒子加速器治疗装置的同步定时系统，其特征在于，包括：客户端，用于为操作人员提供可视化的粒子束流申请、参数配置和数据查询界面；数据库服务器，用于收集、存储和管理所述同步定时系统运行过程中产生的时间戳标记数据，为数据的可追溯性和关联性分析提供可靠的数据源；NTP时间服务器，用于对所述粒子加速器治疗装置中接入高速以太网的设备提供NTP时间同步服务；基于网络交换机和White Rabbit协议的时钟同步交换机，所述时钟同步交换机连接所述NTP时间服务器，用于构建所述高速以太网络和时钟同步网络，实现所述粒子加速器治疗装置的数据传输及提供所述粒子加速器治疗装置的统一时间基准；同步定时服务器，用于与所述客户端进行数据交互，通过运行服务端控制软件和数据分析软件，响应所述粒子束流申请请求，执行同步定时逻辑和任务调度及生成包含相对时间定时信息；同步定时模块，兼容White Rabbit协议接口和事例定时接口，基于内嵌可选择的多模式功能程序，实现White Rabbit时钟同步主从节点、定时信息生成节点、定时触发节点的高精度定时控制和时间戳标记及事例定时节点的事例生成、事例扇出和事例解析相关功能。2.根据权利要求1所述的同步定时系统，其特征在于，所述同步定时模块为集成化的硬件电路，包括：White Rabbit时钟同步模块电路，与所述时钟同步交换机连接，用于发送和接收定时信息，与接入时钟同步网络的设备进行时钟同步，以及提供参考时钟、所述定时信息和时间信息；模拟/数字接口电路，用于基于事例定时的功能接口；可编程片上系统电路，包括业务控制逻辑单元和嵌入式系统，用于运行控制逻辑和嵌入式系统软件，实现定时信息生成、定时信息解析、时间解析、触发输出逻辑控制、时间戳标记生成和输出信号生成控制。3.根据权利要求2所述的同步定时系统，其特征在于，所述模拟/数字接口电路采用可拆解的模块化电路结构，并通过排针与所述同步定时模块的底板电路底座连接固定。4.根据权利要求2所述的同步定时系统，其特征在于，在所述同步定时模块实现定时信息生成节点相关功能的情况下，所述嵌入式系统接收所述相对时间定时信息并发送至所述业务控制逻辑单元，以使所述业务控制逻辑单元根据所述相对时间定时信息生成绝对时间定时信息并广播至所述时钟同步网络；在所述同步定时模块实现定时触发节点的相关功能的情况下，所述业务控制逻辑单元被配置为触发模式，所述嵌入式系统根据所述客户端配置的触发信号输出参数，在所述绝对时间定时信息约定的时刻输出触发信号或模拟波形，并对触发信号或...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨旗，李朋，杨柳，
申请(专利权)人：兰州科近泰基新技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：
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