[发明专利]一种任意曲面放射治疗床系统

权利要求书

1.一种任意曲面放射治疗床系统，包括上位机软件、下位机控制系统和治疗床体，其特征在于：所述治疗床体是由若干升降电机模组拼装而成的立体机动装置，经上位机软件和下位机控制系统联合控制后，该治疗床体顶部能够形变出任意曲面；

所述上位机软件具有图形用户界面，方便操作，其包括以下功能模块：

医学图像三维重建显示模块，用于将同一序列号的单张医学图像切片重建成三维立体图形，然后提取该立体图形的表面，并将体表面显示于立体图形显示窗口；

立体图像位姿调整模块，用于在立体图像显示窗口内调整重建好的立体图形位姿，位姿调整方向及方式包括：±x轴、±y轴、±z轴平移以及绕任意轴的顺、逆时针旋转；

电机模组上升路径计算模块，用于计算立体图形显示窗口中虚拟床体平面中每台电机模组平顶的几何中心到三维立体图形表面的距离，并在图形窗口中显示出每台电机模组平顶的几何中心到三维立体图形表面的垂线段；

串口通讯模块，用于将计算好的虚拟床体平面中每台电机模组平顶的几何中心到三维立体图形表面的距离数据通过串口通信方式发送给下位机控制系统；

通过上位机软件的图形用户界面提示操作鼠标，将医学图像数据三维可视化显示出来和计算出治疗床体形变所需的相关数据并下发给下位机控制系统。

2.根据权利要求1所述的一种任意曲面放射治疗床系统，其特征在于：所述下位机控制系统置于治疗床体下方，由开关电源模块、控制电路模块、线性电源模块以及电机驱动电路模块组成；所述开关电源模块能够输入220V交流电压，输出24V直流电压，此24V直流电压分别接入线性电源模块的输入端和电机驱动电路模块的电机驱动电平引脚，获得为主控MCU供电的3.3V稳定电压和为电路中其它芯片供电的5V稳定电压以及用来驱动电机的24V直流电压；使用多路独立PWM波信号对电机独立控制；所述控制电路模块采用了多片能够输出频率可调的PWM波的MCU进行控制操作，并区分主、从部MCU，主部MCU同时负责与PC端上位机的数据通信和与从部MCU间的串口数据通信，数据通信内容包括床体形变所需的每台电机模组上的滑块运动距离；从部MCU只负责和主、从部MCU间的数据通信，PC端上位机与主、从部MCU之间的通信方式皆为串口通信，将MCU的多路PWM波输出信道接入每一台电机模组对应的电机驱动芯片的输入信号引脚，从而实现对每一台电机模组的独立控制；所述电机驱动电路模块由多块电机驱动芯片构成，每一块驱动芯片及其外围电路构成一台电机模组的驱动模块，驱动模块数量与电机模组数量一致，驱动模块集中布局于电机模组的正下方，每个驱动模块正上方即对应一台电机模组，方便接口连接。

3.根据权利要求1所述的一种任意曲面放射治疗床系统，其特征在于：所述电机模组包括步进电机、螺杆、推杆、滑块、支撑块及带有直线导轨的滑台，所述滑台垂直安装在铁质框架中，所述螺杆安装在滑台上，并与直线导轨平行，所述滑块套装在螺杆上，由步进电机带动螺杆旋转，进而带动滑块在直线导轨上上下滑动，所述支撑块通过推杆与滑块连接，位于滑块的上方，并外伸出铁质框架顶部，在滑块的带动下实现支撑块的位移变化，进而使得治疗床体的所有电机模组的支撑块能够一起形成精准放射治疗所需的摆位曲面；所述电机模组能够完成1自由度的高精度直线运动，将多个电机模组按m×n方阵竖直整齐排列，并通过螺丝固定于铁质框架内部的顶面留有的装配孔上；其中，m为治疗床体俯视图中较长一边的电机模组个数，n为治疗床体俯视图中较短一边的电机模组个数，使治疗床体形成贴合度尽可能高的任意曲面；

初始状态时，每台电机模组上的滑块运动距离均为0mm，从而整个床体呈现出一个平面，待上位机软件调整设置好并计算出每台电机模组需要运动的距离后，下位机控制系统接收数据并控制每台电机模组的滑块上升到指定的距离，由此形成精准放射治疗所需的摆位曲面。