用于粒子治疗装置的剂量配送系统的制作方法

文档序号:16206439发布日期:2018-12-08 07:10阅读:211来源:国知局
用于粒子治疗装置的剂量配送系统的制作方法

本发明涉及医用设备领域,尤其涉及一种用于粒子治疗装置的剂量配送系统。

背景技术

随着肿瘤发病率的不断攀升,科研人员对先进肿瘤治疗方法进行了努力不懈的研究,加速粒子治疗肿瘤以其突出优势在众多治疗手段中脱颖而出。治疗时医疗人员根据患者的治疗计划向加速器操作人员提出束流请求,加速器操作人员通过调整参数,使粒子束流符合临床的要求,并将粒子束流输送到治疗终端。整个束流配送过程完全由试验人员通过电话沟通,加速器调束人员手动切换束流来实现。并且,剂量的监测也由试验人员电话告诉调束人员,当达到预设剂量计数时切断粒子束流。

但是,目前需要根据治疗计划给定的剂量以及实验测得的标定因子手动计算出预设剂量计数,再告诉加速器物理专业人员,将其手动输入到剂量探测器控制系统,才可以开始治疗。并且,当粒子实际剂量值达到预设值时也需要人工切断粒子束流,这个过程比较复杂,也容易出错,这会给患者带来巨大的风险。



技术实现要素:

为了克服上述问题的至少一个方面,本发明提供一种用于粒子治疗装置的剂量配送系统,该剂量配送系统包括接收模块、控制模块和输出模块,接收模块用于接收来自粒子治疗装置的中央时间系统和治疗控制系统的信息,控制模块用于对信息进行处理和分析,并产生控制信号,输出模块用于将控制信号发送到粒子治疗装置的对应系统。

根据一些实施例,接收模块包括用于接收来自中央时间系统的信息的第一接收单元以及用于接收来自治疗控制系统的信息的第二接收单元。

根据一些实施例,中央时间系统的信息包括触发信号,治疗控制系统的信息包括扫描模式、预设剂量值以及预设治疗时间。

根据一些实施例,控制模块包括:监测单元,用于监测粒子治疗装置已发出的粒子辐照剂量值;比较单元,用于比较预设剂量值与已发出的粒子辐照剂量值的大小,以及比较预设治疗时间与实际治疗时间;以及操作单元,用于在已发出的粒子辐照剂量值达到预设剂量值和/或实际治疗时间达到预设治疗时间时,产生控制信号。

根据一些实施例,控制信号包括用于控制粒子输出开关的第一控制信号以及用于控制扫描铁电源的第二控制信号。

根据一些实施例,输出模块包括用于将第一控制信号发送到粒子输出开关的第一输出单元以及用于将第二控制信号发送到扫描铁电源的第二输出单元。

根据一些实施例,输出模块还包括第三输出单元,用于将剂量配送系统产生的数据上传到数据库。

根据一些实施例,输出模块还包括第四输出单元,用于将剂量配送系统产生的粒子的剂量信息反馈至治疗控制系统。

与现有技术相比,本发明具有以下优点:本发明通过产生控制信号,实现了对粒子束流剂量的实时和自动化控制,有效减少了不必要的人工干预,提高了治疗的安全性。

附图说明

通过下文中参照附图对本发明所作的描述,本发明的其它目的和优点将显而易见,并可帮助对本发明有全面的理解。

图1是根据本发明的实施例的剂量配送系统的外部连接示意图;

图2是根据本发明的实施例的剂量配送系统的结构示意图;

图3是根据本发明的实施例的剂量配送系统的工作流程图;

图4是根据本发明的实施例的剂量配送系统的数据处理流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

在本发明实施例中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的,而非旨在限制本发明。除非另外定义,本发明使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。

本发明提供一种用于粒子治疗装置的剂量配送系统,能够自动接收粒子剂量探测器的信号和治疗装置给出的粒子预设剂量值,能够实时、准确的统计剂量数值,当剂量数值达到预设剂量值或实际治疗时间达到预定时间时,自动、快速终止治疗,并且向治疗控制系统反馈粒子剂量信息。

下面结合附图对本发明进行详细说明。

图1是根据本发明的实施例的用于粒子治疗装置的剂量配送系统100的外部连接图。如图1所示,剂量配送系统100的外部可以连接中央时间系统200、治疗控制系统300、粒子输出开关400、扫描铁电源500、数据库600和束诊系统700。

中央时间系统200控制粒子加速器的各个部件,在特定的时间执行特定的任务,中央时间系统200的定时广播会发出触发信号,粒子加速器的各个部件收到触发信号后,按照命令执行自身的功能。治疗控制系统300用于控制整个粒子治疗装置,与操作者进行交互。粒子输出开关400位于粒子加速器与治疗靶区之间的位置处,是决定粒子束流是否从粒子加速器中输出到治疗靶区的开关,粒子在加速器中被加速到治疗所需能量后,打开粒子输出开关400,将粒子束流从加速器中输出到治疗指定的靶区位置。当治疗结束时,关闭粒子输出开关400,使粒子束流重新回到加速器中。扫描铁位于粒子输出开关400之后的治疗头的部位,当粒子束流被粒子加速器加速,从粒子输出开关400输出之后,粒子束流以固定的入射方向照射到靶区中心位置,控制扫描铁电源500可以使粒子束流的指向发生偏转,从而使粒子束流可以依次照射靶区的不同点,从而实现对整个靶区的照射,进而完成治疗。剂量预设值在治疗前可以存储在数据库600中,治疗过程中产生的数据也可以保存在数据库600中,治疗后的数据也可以存储在数据库600中。束诊系统700提供粒子各项性能的探测器以及配套的电子学部件,将探测到的粒子性能通过电子学信号形式输出。

图2是根据本发明的实施例的剂量配送系统100的结构示意图。如图1所示,剂量配送系统100包括接收模块1、控制模块2和输出模块3,接收模块1用于接收来自粒子治疗装置的中央时间系统200和治疗控制系统300的信息,控制模块2用于对信息进行处理和分析,并产生控制信号,输出模块3用于将控制信号发送到粒子治疗装置的对应系统。

接收模块1可以包括第一接收单元11和第二接收单元12,第一接收单元11用于接收来自中央时间系统200的信息,第二接收单元12用于接收来自治疗控制系统300的信息。第一接收单元11与第二接收单元12分开设置,从而分别接收来自中央时间系统200和治疗控制系统300的信息,可以有效降低信号之间的耦合,从而实现信号的准确传递。

中央时间系统200的信息包括触发信号,治疗控制系统300的信息包括扫描模式、预设剂量值以及预设治疗时间。操作者可以通过治疗控制系统300将粒子束流的预设剂量值、预设治疗时间以及扫描模式等信息传递给剂量配送系统100,并且等待中央时间系统200发出触发信号。预设剂量值、预设治疗时间以及扫描模式等信息可以是粒子治疗装置根据患者的靶体信息计算出来的,当剂量配送系统100接收到来自中央时间系统200的触发信号,剂量配送系统100就可以控制粒子输出开关400打开,进行治疗。扫描模式一般分为主动式点扫描模式和被动式均匀扫描模式,在本实施例中,两种扫描模式单独使用均不会影响本发明的使用。

控制模块2包括监测单元21、比较单元22和操作单元23。监测单元21用于监测粒子治疗装置已发出的粒子辐照剂量值。比较单元22用于比较预设剂量值与已发出的粒子辐照剂量值的大小,以及比较预设治疗时间与实际治疗时间。操作单元23用于在已发出的粒子辐照剂量值达到预设剂量值和/或实际治疗时间达到预设治疗时间时,产生控制信号。

为了便于获知粒子束流的实时剂量值,监测单元21监测粒子治疗装置发出的粒子辐照剂量值,实时统计粒子辐照剂量值,并通过粒子治疗装置的其他显示设备显示出来,例如可以是粒子治疗装置的控制面板的显示模块。比较单元22会实时比较粒子实时剂量值与预设剂量值大小,并且也会实时比较实际治疗时间与预设治疗时间,只要两者有一个满足预设条件,例如达到预设剂量值或达到预设治疗时间,操作单元23就会产生控制信号,对粒子治疗装置的相关设备进行操作,例如,控制粒子输出开关400关闭。

控制信号可以包括用于控制粒子输出开关400的第一控制信号和用于控制扫描铁电源500的第二控制信号。当靶区的正在被照射的点的粒子剂量值达到预设剂量值,可以产生第二控制信号,控制扫描铁电源500,可以使粒子束流的指向发生偏转,从而使粒子束流照射靶区的另外的点。当这个点满足预设剂量值或预设治疗时间时,再照射另一个点。当所有的点都照射完成后,可以产生第一控制信号,控制粒子输出开关400关闭,完成治疗。

输出模块3包括第一输出单元31和第二输出单元32,第一输出单元31用于将第一控制信号发送到粒子输出开关400,第二输出单元32用于将第二控制信号发送到扫描铁电源500。操作单元23产生的第一控制信号通过输出模块3的第一输出单元31进行传输,将第一控制信号传输到粒子输出开关400,从而控制粒子输出开关。类似的,操作单元23产生的第二控制信号通过输出模块3的第二输出单元32进行传输,将第二控制信号传输到扫描铁电源500,从而控制扫描铁电源500。

根据优选的实施例,输出模块3还包括第三输出单元33,用于将剂量配送系统100产生的数据上传到数据库600。治疗前、治疗中、治疗后都会产生很多的数据,将这些数据上传到数据库600中,可以防止数据的遗失,也更方便医疗人员对数据的查看。医疗人员也可以根据这些数据对预设剂量值、预设时间等进行改进,提高治疗效果的同时减少对患者的影响。

根据优选的实施例,输出模块3还包括第四输出单元34,用于将剂量配送系统100产生的粒子的剂量信息反馈给治疗控制系统300。剂量信息,是指粒子剂量的有关信息,例如可以是粒子实时剂量值。输出模块3通过第四输出单元34将剂量信息传递到治疗控制系统300,可以让操作者实时了解反馈数据,以便更好的发出控制指令。

图3是剂量配送系统100的工作流程图。如图3所示,当接收模块1接收到来自中央时间系统200的触发信号就开始辐照了,然后会判断是否达到预设治疗时间和预设剂量值,当预设治疗时间和预设剂量值有一者达到预定要求时,剂量配送系统100就会向粒子输出开关400发出停止的控制信号,接着会判断是否已经完成所有层的扫描,如果尚未完成所有层的扫描,则切换能量,重复上述步骤,直到所有层扫描完成,结束治疗。靶区是一个立体的形状,可以分很多层,不同的层深浅不一样,所需要的照射能量也就不同,所以在照射不同的层时需要对能量进行切换。

图4是剂量配送系统100的数据处理流程图。如图4所示,剂量配送系统100的数据处理包括如下步骤:s41,初始化程序数据;s42,启动数据采集线程;s43,获取数据并显示;s44,用户点击加载数据按钮;s45,验证输入,加载数据。

具体的,在步骤s41中初始化程序数据,主要是对于粒子实时剂量值和治疗时间计时器进行清零,当然还包括其他一些数据的初始化。数据初始化完成以后会进行数据的采集,可以对预设剂量值、预设时间或者实时剂量值等数据进行采集。采集到相关数据后可以将数据进行显示,例如可以在粒子治疗装置的控制面板上显示预设剂量值和实时剂量值。用户如果在上层软件中点击了加载数据按钮,并且通过验证后,会将数据加载到上层软件数据库中,并将加载的数据显示到设备上,对设备上的当前数据进行更新。

剂量配送系统100通过第一控制信号控制粒子输出开关400,通过第二控制信号控制扫描铁电源500,还可以通过其他控制信号控制其他对应的设备。上述控制信号均是通过代码来实现的,命令代码的具体含义见表1。

表1命令代码的具体含义

同样是关闭粒子输出开关,不同的原因的代码也不一样,因此,根据具体的代码可以很清楚的知道关闭粒子输出开关的原因。点扫描位置正确信号由束诊系统提供,位置对为“1”,位置错为“0”。

本发明能够自动接收粒子剂量探测器的信号和粒子治疗装置给出的粒子预设剂量值,能够实时、准确的统计剂量数值,当剂量数值达到预设剂量值或实际治疗时间达到预定时间时,自动、快速终止治疗,并且向治疗控制系统反馈剂量信息。

本发明采用现场可编程门阵列(fpga)和数字信号处理(dsp)联合控制的方案,fpga实现底层逻辑能严格保证执行时间;fpga逻辑执行在硬件层面,准确性能够得到保证;fpga本身的可重构特性使得功能修改升级比较容易;dsp完成资源管理和外部接口,同时进行必要的高速计算,使设备运行效率得到充分发挥,降低了设备的开发难度,缩短了开发周期,并保证了完整功能的实现。

本发明通过实时检测粒子剂量值,实现了粒子剂量控制的实时性和自动化,有效减少了人工干预,大大提高了粒子治疗的安全性和可靠性。

最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

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