CN109847196B - 磁共振引导的放疗系统的磁场补偿系统和方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁共振引导的放疗系统的磁场补偿系统和方法，上述放疗系统包括磁共振成像装置和放疗装置，磁共振成像装置包括主磁体，放疗装置包括辐射头，辐射头内部设置有光栅叶片和驱动光栅叶片的电机，该磁场补偿系统包括补偿控制装置、补偿永磁体，以及均和电机相连接的磁场强度测试装置和位置传感器，补偿控制装置用于控制补偿永磁体的移动。本发明还公开了一种磁场补偿方法。本发明能够动态调整补偿磁场的强度，从而有效保证电机的有效运行。

Description

磁共振引导的放疗系统的磁场补偿系统和方法

技术领域

本发明涉及放射治疗设备技术领域，具体涉及一种磁共振引导的放疗系统的磁场补偿系统和方法。

背景技术

磁共振引导的放疗系统通过实时的磁共振图像以获得放疗中患者肿瘤的精确位置，然后利用放疗装置的辐射头对肿瘤进行有效剂量的放射又不影响肿瘤附近健康细胞，进而实现更精确的放射治疗。

但是在磁共振引导的放疗设备中，由于磁共振的强磁场的影响，使辐射头在一个磁场环境中工作，导致驱动光栅叶片的电机的扭矩变小，影响辐射头中的光栅叶片的驱动，甚至不能驱动光栅叶片运动，导致辐射头故障。现有技术是直接在辐射头上固定一磁体，以产生反向磁场而减小电机所处位置的磁场强度，进而减小电机的扭矩下降程度。但这种方式存在如下缺陷：当辐射头相对于磁共振的磁场发生运动时，辐射头中的电机在磁共振所产生的磁场中的位置是发生变化的，电机所处位置的磁场强度也会发生变化，电机的扭矩也会随之变化，而上述方法产生的反向磁场的磁场强度是固定的，不便于根据电机位置调整磁场强度，从而还会导致电机的扭矩不足，引发故障；另外当磁共振本身产生的磁场发生变化时，上述方法也无法实现反向磁场强度的调整，从而无法有效消除或减小磁场对电机运行的影响。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种磁共振引导的放疗系统的磁场补偿系统和方法，能够动态调整补偿磁场的强度，从而有效保证电机的有效运行。

为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案如下：

一种磁共振引导的放疗系统的磁场补偿系统，所述放疗系统包括磁共振成像装置和放疗装置，所述磁共振成像装置包括主磁体，所述放疗装置包括辐射头，所述辐射头内部设置有光栅叶片和驱动所述光栅叶片的电机，其特征是，该磁场补偿系统包括补偿控制装置、补偿永磁体，以及均和电机相连接的磁场强度测试装置和位置传感器，所述补偿控制装置用于控制补偿永磁体的移动。

所述磁共振成像装置还包括机座，所述机座上可转动地连接有所述主磁体，所述放疗装置还包括支架，所述支架上固定有所述辐射头，所述支架可摆动地连接在所述主磁体上。

所述支架相对所述主磁体的摆动角度为-20°～20°。

所述支架和所述主磁体相铰接。

所述支架上连接有用于检测所述支架位移的编码器。

所述位置传感器上连接有磁防护罩。

所述磁防护罩呈球体状。

所述辐射头呈圆锥形。

一种磁共振引导的放疗系统的磁场补偿方法，所述放疗系统包括磁共振成像装置和放疗装置，所述磁共振成像装置包括主磁体，所述放疗装置包括辐射头，所述辐射头内部设置有光栅叶片和驱动所述光栅叶片的电机，定义所述主磁体所产生的磁场为主磁场，补偿永磁体产生的磁场为补偿磁场，所述磁场补偿方法包括以下步骤：

1）检测电机位置以及电机在主磁场中的磁感应强度；

2)根据电机在主磁场中的磁感应强度和电机位置，计算补偿永磁体相对电机的预设距离，使得补偿永磁体和电机之间相距所述预设距离后，所述电机在补偿磁场中的磁感应强度和所述电机在主磁场中的磁感应强度相同；

以及根据电机位置和主磁场的磁场分布确定电机在主磁场中的磁感应强度方向；

3）将补偿永磁体移动至和电机相距所述预设距离的位置，并使得电机在补偿磁场中的磁感应强度方向和所述电机在主磁场中的磁感应强度方向相反。

本发明具有以下有益效果：本发明的磁共振引导的放疗系统的磁场补偿系统和方法，能够根据电机处磁场和电机位置，实时移动补偿永磁体来调整补偿磁场的强度和方向，从而有效实现补偿磁场的动态调整，有效消除或减小主磁场对电机运行的影响，保证电机的有效运行；补偿效果和可靠性更好；便于操作，调整效率和调整可靠度较高。

附图说明

图1是本发明补偿装置的原理示意图；

图2是本发明的放疗系统的结构示意图；

图3是图2的侧视结构示意图；

图中：1、主磁体， 2、支架，3、辐射头。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。

如图1、图2和图3所示，本实施例公开了一种用于磁共振引导的放疗系统的磁场补偿系统，放疗系统包括磁共振成像装置和放疗装置，磁共振成像装置包括主磁体1，放疗装置包括辐射头3，辐射头3的内部设置有光栅叶片和驱动光栅叶片的电机；

其中，磁共振成像装置用于采集磁共振图像以获得放疗中患者肿瘤的精确位置；放疗装置用于对肿瘤进行放射治疗，辐射头3用于发出辐射的射线源，以针对磁共振成像装置获得肿瘤的位置进行放射治疗；电机驱动光栅叶片运动以改变辐射头3射出的射线束的形状和尺寸，以适应肿瘤的形状、大小和位置。

上述磁场补偿系统包括补偿控制装置、补偿永磁体，以及均和电机相连接的磁场强度测试装置和位置传感器；磁场强度测试装置用于检测电机在主磁体1所产生的磁场中的磁感应强度；位置传感器用于检测电机的位置；补偿控制装置用于控制补偿永磁体的移动，通过控制补偿永磁体相对电机的位置，可以调整电机在补偿永磁体所产生的磁场中的磁感应强度的大小。

进一步地，进一步地，磁场强度测试装置采用特斯拉计。

在其中一个实施方式中，磁共振成像装置还包括机座，机座上可转动地连接有主磁体1，也即主磁体1本身可相对机座发生转动；如图2-图3所示，放疗装置还包括支架2，支架2上固定有辐射头3，支架2可摆动地连接在主磁体1上。通过支架2的摆动而带动辐射头3的摆动，可以增加辐射头3射出的射线束方向的调整范围，从而可以从更多的方向照射肿瘤，该设置结构简单、便于操作，也可节约空间。另外当辐射头3相对主磁场1摆动时，电机位置也会随之改变，因此配合以上述补偿控制装置，可以更好地消除主磁体1所产生磁场对电机的影响，保证电机的正常运行。

通过主磁体1的转动以及支架2的摆动，使得辐射头3具有以下两种运动，一种是随主磁体1的转动，一种是相对主磁体1的摆动，从而更利于辐射角度的调整。

进一步地，支架2相对主磁体1的摆动角度为-20°～20°，更利于对肿瘤部位进行有效照射，保证照射的强度和有效剂量。

在其中一个实施方式中，支架2和主磁体1相铰接，或者支架2和主磁体1通过轴承相连接，以更好地实现辐射头3的摆动。

在其中一个实施方式中，位置传感器上连接有磁防护罩，以防止位置传感器受到磁干扰。

进一步地，磁防护罩呈球体状，以更好起到磁防护的效果。

在其中一个实施方式中，辐射头3呈圆锥形，以更便于光栅叶片的安装，以及便于辐射头3和支架2的安装。辐射头3并不限于上述形状，也可采用圆形或其他形状。

在其中一个实施方式中,支架2上连接有用于检测支架2的位移的编码器,以更好地确定辐射头3的位置，确保射线束的放射位置。

其中，主磁体1的内部设置有用于容纳病人的磁体孔。

进一步地，放疗装置的等中心点位于磁体孔的轴线上。

按照国际标准IEC对等中心（ISOCENTRE）的定义：在放射学设备中，各种运动的基准轴线围绕一个公共中心点运动，辐射轴以此点为中心的最小球体内通过，此点为等中心点。也即只要将患者的肿瘤中心置于等中心点上，无论支架、辐射头和治疗床处于什么角度，或作任何旋转，辐射中心始终与肿瘤中心重合。

本实施例还公开了一种用于磁共振引导的放疗系统的磁场补偿方法，定义主磁体1产生的磁场为主磁场，也即磁共振成像装置所产生的磁场为主磁场，补偿永磁体产生的磁场为补偿磁场，上述磁场补偿方法包括以下步骤：

1）利用位置传感器检测出电机位置，以及利用磁场强度测试装置检测出电机在主磁场中的磁感应强度；

2)补偿控制装置根据电机在主磁场中的磁感应强度和电机位置，计算补偿永磁体相对电机的预设距离，使得补偿永磁体和电机之间相距上述预设距离后，电机在补偿磁场中的磁感应强度和电机在主磁场中的磁感应强度相同；

以及根据电机位置和主磁场的磁场分布确定电机在主磁场中的磁感应强度方向；可以理解的，由于主磁场的磁场分布情况是确定的，因此可以根据该分布情况确定电机在主磁场中的磁感应强度方向；

3）利用补偿控制装置控制补偿永磁体移动至和电机相距上述预设距离的位置，并使得电机在补偿磁场中的磁感应强度方向和电机在主磁场中的磁感应强度方向相反，例如可通过调整永磁体的方向来改变补偿磁场的方向，从而使得电机在补偿磁场中的磁感应强度方向和电机在主磁场中的磁感应强度方向相反。

通过上述过程可实时抵消主磁场对电机的影响，有效保证电机的正常运行。

本实施例的磁共振引导的放疗系统的磁场补偿装置和方法，能够有效实现电机处磁场和电机位置的实时测量，并根据测量结果实时移动补偿永磁体来调整补偿磁场的强度和方向，从而有效实现补偿磁场的动态调整，有效消除或减小主磁场对电机运行的影响，保证电机的有效运行；补偿永磁体产生的补偿磁场较为稳定，通过移动补偿永磁体来调整补偿磁场的强度，补偿效果和可靠性更好；该补偿装置便于操作，调整效率和调整可靠度较高。

以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。

Claims (7)

1.一种磁共振引导的放疗系统的磁场补偿系统，所述放疗系统包括磁共振成像装置和放疗装置，所述磁共振成像装置包括主磁体，所述放疗装置包括辐射头，所述辐射头内部设置有光栅叶片和驱动所述光栅叶片的电机，其特征是，该磁场补偿系统包括补偿控制装置、补偿永磁体，以及均和电机相连接的磁场强度测试装置和位置传感器，所述磁场强度测试装置用于检测电机在主磁体所产生的磁场中的磁感应强度，所述位置传感器用于检测电机的位置；所述主磁体所产生的磁场为主磁场，补偿永磁体产生的磁场为补偿磁场，所述补偿控制装置用于根据电机在主磁场中的磁感应强度和电机位置计算出补偿永磁体相对电机的预设距离，以及根据电机位置和主磁场的磁场分布确定出电机在主磁场中的磁感应强度方向，控制补偿永磁体移动至和电机相距所述预设距离的位置，并使得电机在补偿磁场中的磁感应强度方向和所述电机在主磁场中的磁感应强度方向相反；

所述磁共振成像装置还包括机座，所述机座上可转动地连接有所述主磁体，所述放疗装置还包括支架，所述支架上固定有所述辐射头，所述支架可摆动地连接在所述主磁体上；

所述支架相对所述主磁体的摆动角度为-20°～20°。

2.如权利要求1所述的磁共振引导的放疗系统的磁场补偿系统，其特征是，所述支架和所述主磁体相铰接。

3.如权利要求1所述的磁共振引导的放疗系统的磁场补偿系统，其特征是，所述支架上连接有用于检测所述支架位移的编码器。

4.如权利要求1所述的磁共振引导的放疗系统的磁场补偿系统，其特征是，所述位置传感器上连接有磁防护罩。

5.如权利要求4所述的磁共振引导的放疗系统的磁场补偿系统，其特征是，所述磁防护罩呈球体状。

6.如权利要求1所述的磁共振引导的放疗系统的磁场补偿系统，其特征是，所述辐射头呈圆锥形。

7.一种磁共振引导的放疗系统的磁场补偿方法，所述放疗系统包括磁共振成像装置和放疗装置，所述磁共振成像装置包括主磁体，所述放疗装置包括辐射头，所述辐射头内部设置有光栅叶片和驱动所述光栅叶片的电机，其特征是，定义所述主磁体所产生的磁场为主磁场，补偿永磁体产生的磁场为补偿磁场，所述磁场补偿方法包括以下步骤：

1）检测电机位置以及电机在主磁场中的磁感应强度；

2)根据电机在主磁场中的磁感应强度和电机位置，计算补偿永磁体相对电机的预设距离，使得补偿永磁体和电机之间相距所述预设距离后，所述电机在补偿磁场中的磁感应强度和所述电机在主磁场中的磁感应强度相同；

以及根据电机位置和主磁场的磁场分布确定电机在主磁场中的磁感应强度方向；

3）将补偿永磁体移动至和电机相距所述预设距离的位置，并使得电机在补偿磁场中的磁感应强度方向和所述电机在主磁场中的磁感应强度方向相反。