位置检测器的制作方法

本发明涉及一种用于放射疗法治疗装置的位置检测器，该放射疗法治疗装置包括围绕台架旋转轴线可旋转的台架和围绕准直器旋转轴线可旋转的准直器。

发明背景

放射疗法治疗装置通常用于治疗人体内的癌症。该技术一直朝着在输送放射剂量的位置提高精度而发展。目的是能够仅治疗肿瘤细胞而不治疗周围的健康组织，以便限制对经受放射的健康组织的负面影响。在实际进行治疗之前，在代表患者的假体上建立并测试治疗计划。该过程的一个期望部分是跟踪在治疗过程中放射发生器如何定位以及监测在不同位置所给予的剂量。这已经由ScandiDos AB在他们的称为Delta⁴治疗系统的产品中提供，该系统包括安装在准直器处的辐射检测器，用于监测实际提供给患者的剂量并且用于与借助于假体的预治疗操作中测量的情况比较。为了精确监测，需要关于辐射检测器的位置的信息。在Delta⁴治疗系统中，借助于安装在台架上的角度传感器获得台架角度。将需要的是，取得辐射检测器的全部位置，即，台架角度以及来自单个位置检测器的准直器角度。

在WO 2011/098891中公开了一种用于使用假体进行预治疗的现有技术设备，该设备包括用于测量辐射水平的辐射检测器。在该现有技术文件中，简要地提及了该设备可以包括测量设备，例如，倾斜计、回转仪、或陀螺仪，其集成在假体中或连接到假体，并且这种测量设备可以用于确定台架、准直器、台或2D辐射检测器的空间定向。然而，没有关于如何借助于测量设备来测量台架角度和准直器角度的说明。

发明概述

获得辐射检测器关于台架角度以及准直器角度的精确位置将是有利的。

为了更好地解决这个问题，在本发明的第一方面中，提供了一种位置检测器，其布置成安装在放射疗法治疗装置的辐射检测器处，该放射疗法治疗装置包括围绕台架旋转轴线可旋转的台架以及围绕准直器旋转轴线可旋转的准直器。该辐射检测器安装在准直器处。该位置检测器包括加速度计设备，其包括至少一个加速度计，且该加速度计设备布置成在至少一个维度上检测至少重力加速度；陀螺仪设备，其包括至少一个陀螺仪，且该陀螺仪设备布置成在至少一个维度上检测至少角速度；以及与加速度计设备和陀螺仪设备连接的控制器。共同地，加速度计设备和陀螺仪设备布置成在三个维度上是可操作的。控制器布置成接收来自加速度计设备的第一输入数据和来自陀螺仪设备的第二输入数据，并且借助于第一输入数据和第二输入数据确定至少准直器角度和台架角度。用于待安装在准直器处的位置检测器的加速度计设备和陀螺仪设备的组合是有利的，并且在所有位置中提供台架角度以及准直器角度的高角度精度。此外，通过将它们放置在辐射检测器处，它们可用于使用假体的预治疗测量和患者治疗期间的实时确认测量。在上面提到的WO 2011/09891中公开的设备布置成使用假体进行预治疗测量，并且如在其中表明的那样将测量设备放置在假体中在治疗患者时对于实时测量自然是无用的。

根据位置检测器的实施方案，第一输入数据包括与台架角度相关的数据，其如关于与台架轴线成角度延伸的参考轴线测量的；其中第二输入数据包括与围绕台架旋转轴线的台架旋转的方向有关的台架旋转数据；并且其中控制器布置成借助于与台架角度相关的数据和台架旋转数据确定台架角度。典型的加速度计以一定倾斜提供相同的与台架角度相关的数据，独立于台架角度相对于参考轴线以其倾斜的方向。来自陀螺仪设备的台架旋转数据有利于确定正确的台架角度。

根据位置检测器的实施方案，控制器布置成借助于从加速度计设备接收的重力加速度计数据，或借助于来自陀螺仪设备的台架旋转数据确定台架角度的离心校正。由此，确保了台架角度的高精度。

根据位置检测器的实施方案，控制器布置成基于至少起始准直器角度；以及从陀螺仪设备接收的关于围绕准直器旋转轴线的准直器旋转的数据来确定准直器角度。这是使用陀螺仪设备检测准直器角度的有利方式。

根据本发明，提供一种辐射检测器，其布置成安装在放射疗法治疗装置的准直器处，并且包括上述位置检测器。有利的是，将位置检测器与辐射检测器共同安装在一起，或者甚至将它们集成为单个设备。

根据本发明，提供了包括这样的辐射检测器的放射疗法治疗装置。

根据本发明的另一个方面，提供了一种检测在放射疗法治疗装置处的位置的方法，该放射疗法装置包括围绕台架旋转轴线可旋转的台架和围绕准直器旋转轴线可旋转的准直器、布置成在至少一个维度上检测至少重力加速度并放置在准直器处的加速度计设备，以及布置成在至少一个维度上检测至少角速度并放置在准直器处的陀螺仪设备。共同地，加速度计设备和陀螺仪设备布置成在三个维度上是可操作的。该方法包括接收来自加速度计设备的第一输入数据和来自陀螺仪设备的第二输入数据；以及借助于第一输入数据和第二输入数据确定至少准直器角度和台架角度。该方法及其实施方案提供了与由位置检测器及其各自的相应的实施方案提供的那些解决方案和优点对应的解决方案和优点。

根据该方法的另外的实施方案，其还包括借助于连续的台架角度数据项来确定台架角度是增加还是减小，以及使用与相关联的台架旋转数据组合的结果来确定台架角度是在参考轴线的一侧还是另一侧上。这是确保正确确定台架角度的可靠方式。

根据该方法的另外的实施方案，确定至少准直器角度和台架角度的操作包括通过以下确定准直器角度：

-在放射疗法治疗开始时准备起始准直器角度；

-在第二数据的情况下，接收准直器旋转数据；以及

-借助于起始准直器角度和准直器旋转数据确定准直器角度。

根据该方法的另外的实施方案，准备起始准直器角度的操作包括：

-在第一输入数据的情况下，接收辅助准直器角度数据；

-确定台架角度是否在用于获得精确的辅助准直器角度数据的预定区间内；

-如果台架角度在预定区间内，则借助于辅助准直器数据确定准直器角度；

-否则借助于随后的准直器旋转数据记录准直器角度从开始位置的变化直到台架角度在预定区间内，接收新的辅助准直器角度数据，以及借助于新的准直器角度数据和准直器角度的变化来确定起始准直器角度。

这是独立地为控制器提供起始角度的有利方式。

根据该方法的另外的实施方案，其还包括接收来自加速度计设备的准直器角度数据，以用于调节准直器角度。在来自陀螺仪的数据漂移的情况下，绝对准直器角度可以借助于来自加速度计的准直器角度数据来校正。

附图简述

现在，将参考附图且更详细地描述本发明，在附图中：

图1是根据本发明的包括位置检测器的实施方案的放射疗法治疗装置的示意性透视图；

图2是包括图1的位置检测器的辐射检测器的框图；

图3是根据本发明的方法的实施方案的流程图；

图4示出了台架角度；以及

图5是放射疗法治疗装置的另一个实施方案的示意性透视图。

实施方案的描述

为了描述位置检测器的实施方案，首先，参考图1，将描述位置检测器在其中布置成被使用的环境。因此，放射疗法治疗装置1的示例包括基座2以及可旋转地安装在基座2处且围绕台架旋转轴线4可旋转的台架3，台架旋转轴线4在该示例中是水平的。台架3具有与台架旋转轴4大致平行地从基座2突出的臂5。放射疗法治疗装置1还包括准直器6，其可旋转地安装在臂5的端部，并且可围绕准直器旋转轴线7旋转。根据放射疗法治疗装置1的该示例，准直器旋转轴线具有固定的位置，并且其垂直于台架旋转轴线4。然而，另一个可行的示例是准直器旋转轴线7以与台架旋转轴线4成固定但非垂直的角度延伸。然而，在此阐述的确定台架角度和准直器角度的最一般的方式可应用于所有这些示例。辐射检测器8安装在准直器6处且包括位置检测器9，如在图2中示出的。

位置检测器9的该实施方案包括加速度计设备10、陀螺仪设备以及控制器12，加速度计设备10包括单个加速度计，该单个加速度计布置成以三个维度检测重力加速度，该陀螺仪设备包括布置成以三个维度检测角速度的单个陀螺仪即，陀螺仪11，该控制器12与加速度计10和陀螺仪11连接在一起。作为倾斜计提供的有用的加速度计的示例是Analog Devices制造的ADIS16210，其使用MEMS(微机电传感器)来检测重力加速度，并且能够输出角度数据和加速度数据。因此，其具有用于根据加速度值确定角度的内部电路。作为明显的可选方案，可以使用仅提供加速度数据的加速度计，其中相应倾斜度的确定由控制器12根据公知的公式完成。然后，来自加速度计的输出数据不明确地表示倾斜度的值，但是仍然与倾斜度相关。因此，尤其是，倾斜计10布置成输出与台架角度相关的数据，即，台架角度数据，其用于确定台架角度A。台架角度A是台架旋转角度，并且关于参考位置(例如，出于清楚的原因此处所选择的参考轴线13)被界定。根据该实施方案，该参考轴线13垂直于台架旋转轴线4并从台架旋转轴线4竖直朝上延伸。陀螺仪11以三个维度检测角加速度。而且，辐射检测器8包括辐射检测电路14。辐射检测电路14可以包括主控制单元15，其用阴影线示出，主控制单元15与位置检测器的控制器12通信，或控制器12也是用于整个辐射检测器8的主控制单元。位置检测器9可以放置在辐射检测器8的外壳内或放置在单独的外壳内，但仍然布置在辐射检测器8处。

上面描述的位置检测器9根据检测放射疗法治疗装置处的位置的方法的以下实施方案操作。控制器12接收来自加速度计，即，倾斜计10的第一输入数据和来自陀螺仪11的第二输入数据，第一输入数据以三个维度表示至少重力加速度，该第二输入数据以三个维度表示至少角速度，见图3的流程图中的框20。角速度被积分以给出与起始角一起的角度。使用上述示例性的倾斜计，初始重力加速度数据和所计算的相应倾斜度数据包括在第一输入数据中。控制器分别借助于第一输入数据和第二输入数据确定台架角度A和准直器角度B，框21和框22。准直器角度B是准直器旋转角度，并且例如关于参考轴线16被界定，参考轴线16从准直器旋转轴线7沿着准直器表面并朝外径向地延伸，与台架3的臂5平行。

确定台架角度A的操作包括接收来自倾斜计10的关于相对于竖直参考轴线13的角度的台架角度数据，框23；以及接收来自陀螺仪11的关于围绕台架旋转轴线4的台架旋转的方向的台架旋转数据，框24。由于倾斜计10和陀螺仪11以三个维度操作，因此它们输出关于x轴、y轴以及z轴的数据。使用倾斜计10和陀螺仪11的典型安装，台架角度和旋转与它们的z轴相关，而准直器角度和旋转与它们的x轴和y轴相关。台架角度A的确定主要借助于来自倾斜计10的台架角度数据，例如，与z轴相关的台架角度数据完成。通常，从倾斜计10接收的角度数据从0度到180度变动。然而，该角度数据被解释为绝对值。在这种情况下，重要的是检测到的台架角度A是+A度还是-A度，见图4，但是+A和-A从倾斜计10产生相同的角度数据A。如上面提到的，陀螺仪11提供台架旋转数据，即，表明台架当前是顺时针(cw)17还是逆时针(ccw)18移动到控制器12的数据。应理解，台架3在治疗期间连续地或逐步地旋转。另外，控制器12借助于与z轴相关的并从陀螺仪11获得的连续台架角度数据项来确定台架角度是增加还是减小，框25，并且与相关的台架旋转数据组合的该信息使控制器12能够确定台架角度是在竖直轴线13的一侧上或在另一侧上，即，加或减台架角度数据的绝对值，框26。

当台架3旋转时，其略微影响由倾斜计通过离心力完成的台架角度的测量，向台架角度数据添加误差，这使得台架角度A略微不准确。为了补偿离心力误差，该方法还包括从倾斜计10接收重力加速度数据，以及使用重力加速度数据来确定离心校正，框27。通过确定在预定时间段期间台架角度ΔA的变化，即，借助于重力加速度数据或台架角度数据的两个连续测量或样本，控制器12能够确定校正角度Acorr为预定常数c乘以台架角度ΔA的变化，即，Acorr＝cΔA。然后，当在框26中确定台架角度A时，控制器12使用离心校正以相对于离心力误差调节台架角度A。作为使用来自测斜计10的输入的可选方案，控制器12使用来自陀螺仪11的输入。

由于倾斜计10可能未安装在准直器旋转轴线7的中心，台架角度测量将受到来自准直器旋转的离心力影响。对于其的校正类似于上述的台架角度的校正。

确定准直器角度B的操作包括在放射疗法治疗开始时接收初始准直器角度，框28；从陀螺仪11接收准直器旋转数据，框29；并且借助于起始准直器角度和准直器旋转数据确定准直器角度B，框30。当开始治疗时，由于陀螺仪感测运动，所以不可能从陀螺仪11获得准直器角度位置。或者放射疗法治疗装置1被编程为在治疗结束时总是将准直器返回到预定位置，然后控制器12被编程为从该位置开始计算准直器角度B，或者位置检测器布置成确定起始准直器角度本身。在该方法的实施方案中，起始准直器角度从外部输入被接收，该输入通过计算机从放射疗法治疗系统读取并发送至位置检测器9。作为可选的外部输入，起始准直器角度可以由疗法治疗装置1的操作者输入。上面已经将z轴定义为与台架角度相关，通过使用与来自陀螺仪11的与x轴相关的角速度数据和与y轴相关的角速度数据来完成准直器角度的后续确定。通过对角速度积分，确定准直器角度中的相应变化并将该变化添加到先前准直器角度来获得当前准直器角度。存储台架和准直器角度A、B。

在治疗期间，操作者将存储的台架角度A和准直器角度B与从放射疗法治疗装置1接收的对应的角度数据进行比较。如果在任何角度上存在差异，则可能必须检查原因。通过这种方式，由位置检测器9执行的独立角度测量对于确保治疗已经根据预先准备的治疗计划被执行是有用的。

由于该方法基于仅使用陀螺仪11，以用于随后确定准直器角度B，因此可能由于来自陀螺仪11的传感器值的漂移而产生误差，其将随着时间产生增大的准直器角度误差。为了防止这种漂移误差，在该实施方案中，该方法还包括从倾斜计10接收用于调节准直器角度B的准直器角度数据，框31。然而，当台架角度接近0度或180度，并且因此准直器6水平或接近水平时，由于在x和y方向上对检测器元件的小的重力影响，倾斜计10在xy平面中产生相当不准确的角度数据。因此，准直器角度B的校正是有条件的，因为台架角度的绝对值优选地应在45度到135度的区间内。这意味着准直器6，换言之准直器在其中旋转的主平面在相对于其竖直位置的-45度至+45度内。该区间之外的角度是可能的，但是通常提供不期望的不准确的值。

在图5中示出了放射疗法治疗装置40的可选实施方案。除了用于整个装置的参考标记之外，与图1中相同的参考标记已经被用于对应的部分。根据该实施方案，准直器旋转轴线7以与台架旋转轴线4成固定但非垂直的角度延伸，后者仍然水平地延伸。在该实施方案中，台架角度A的确定将受到由于加速度计设备10的z轴的倾斜偏移引起的恒定误差的影响。由于该倾斜偏移预先是已知的，因此在确定台架角度A时其可容易地被补偿。

如在权利要求中界定的，加速度计设备和陀螺仪设备将必须分别地布置成在至少一个维度上进行检测，但是组合地它们将覆盖所有三个维度。上文中，已经描述了仅三维的设备。作为可选实施方案的示例，加速度计设备包括在一个维度上检测的重力加速度的加速度计，该加速度既布置成是z轴线检测器，而陀螺仪设备布置成在三个维度上检测角速度。在该实施方案中，台架角度和准直器角度以与上面相同的方式被确定。然而，借助于加速度计设备补偿漂移的陀螺仪设备是不可能的。

另外的维度组合也可以是可用的。

虽然已经在附图和前面的描述中详细地说明和描述了本发明，但是这种说明和描述应认为是说明性或示例性的，而不是限制性的。本发明并不限于所公开的实施方案。

例如，在位置检测器9和方法的另外的实施方案中，起始准直器角度B在位置检测器9内部获得。当准直器6在其竖直位置处或其竖直位置周围处于有利位置时，即当台架角度A的绝对值在其中加速度计/倾斜计10足够精确的预定区间内，例如，上述45度到135度的区间，借助于来自倾斜计/加速度计10的角度数据确定准直器角度B。在台架角度A在治疗开始时已经在预定区间内的情况下，则直接获得起始准直器角度B。然而，如果台架角度A不具有预定区间，则控制器开始借助于如上所述的陀螺仪确定和存储准直器角度的变化。当台架进入台架角度的预定区间时，控制器借助于倾斜计/加速度计确定准直器角度，并且借助于存储的准直器角度变化的值计算起始准直器角度和任何感兴趣的中间准直器角度。基于内部数据确定起始准直器角度的另外的可能性是布置一个附加传感器或数个附加传感器，用于检测何时准直器处于特定位置，即，准直器角度具有特定值，例如0度、90度或已经被预先确定的任何其它适当的值。例如，这样的附加传感器可以是在特定准直器角度处闭合的水银开关。

作为另一个示例，应注意，位置检测器也可与不具有辐射检测器的装置一起使用。它可以具有除辐射检测器之外的另一种类型的检测器，或者除了位置检测器之外根本没有检测器。该位置检测器将仍然布置在准直器处，且将提供如上面描述的准直器角度和台架角度。

所公开的实施方案的其它变型可以由本领域技术人员在实践所要求保护的发明时，根据附图、公开内容和所附权利要求的研究来理解和实现。在权利要求中，词语“包括(comprising)”不排除其它元件或步骤，并且不定冠词“一个(a)”或“一个(an)”不排除多个。单个处理器或其它单元可以实现权利要求中叙述的若干项的功能。某些措施在相互不同的从属权利要求中叙述的单纯事实并不表示这些措施的组合不可被有利地利用。计算机程序可以存储/分布在合适的介质上，诸如与其它硬件一起提供或作为其它硬件的一部分提供的光学存储介质或固态介质，但是也可以以其它形式分布，例如经由因特网或其它有线或无线电信系统。权利要求中的任何参考标记不应当被解释为限制该范围。