一种用于放射治疗的同步跟踪定位系统

摘要

呼吸同步跟踪系统在治疗射线投放时，可以监测病人的呼吸，并对肿瘤目标运动作出补偿。在治疗射线投放系统的指令和响应之间存在时间延迟，这种延迟可能会导致意外的、甚至危险的振动。为了提高同步跟踪性能，可以用信号预测技术来弥补时间延迟。本发明提供了一种用于放射治疗的同步跟踪定位系统，包括含有模式匹配预测器，LMS预测器和模糊预测器的计算机，该计算机还包含计算模块，该计算模块能够把模式匹配预测器，LMS预测器和模糊预测器的预测结果按照混合预测方法进行处理。

主权项

一种用于放射治疗的同步跟踪定位系统，包括：数据采集装置，同步跟踪子系统，执行机构，数据采集装置将采集到的数据送到同步跟踪子系统，处理放大后传送到执行机构，其特征在于：所述同步跟踪子系统包括含有模式匹配预测器，LMS预测器和模糊预测器的计算机，该计算机还包含计算模块，该计算模块能够把模式匹配预测器，LMS预测器和模糊预测器的预测结果按照混合预测方法进行处理；所述混合预测方法包括以下步骤：(1)P1，P2，P3分别是采用了模式匹配预测器，LMS预测器和模糊预测器的预测结果；(2)获得P1，P2和P3相互之间的距离：d12＝|P1‑P2|；d13＝|P1‑P3|；d23＝|P2‑P3|；(3)找到最小的距离：dmin＝min(d12，d23，d13)；(4)最终的预测结果是产生最小距离dmin的两种预测器产生的预测结果的平均值；所述模糊预测器的预测结果通过模糊预测算法来实现，所述模糊预测算法的步骤如下：采集病人体表某点的位置Po，设P是该体表位置Po对应的体内病灶的位置向量；P由x，y和z组成，即P(x，y，z)，不失一般性，先选择它的y分量来建立模糊预测模型，x，z采用相同的方法建立模糊预测模型；采集Po并计算与其对应的肿瘤位置P(x，y，z)在一段时间内的位置参数(x，y，z)并且存入计算机，根据位置参数计算出相应的速度参数(dx，dy，dz)并存入计算机：${\mathrm{dx}}_{i+1}=\frac{x_{i+1}-x_i}{t_{i+1}-t_i}$${\mathrm{dy}}_{i+1}=\frac{y_{i+1}-y_i}{t_{i+1}-t_i}$${\mathrm{dz}}_{i+1}=\frac{z_{i+1}-z_i}{t_{i+1}-t_i}$根据计算机内存储的位置参数(x，y，z)，找出最大和最小的位置(x_max，y_max，z_max)和(x_min，y_min，z_min)，根据计算机内存储的速度参数(dx，dy，dz)，找出最大和最小的速度(dxmax，dymax，dzmax)和(dxmin，dymin，dzmin)；制定模糊规则：根据最大和最小的位置参数，把y模糊划分出n1个子集，这n1个子集的每一个子集再被根据最大和最小的速度参数模糊划分为n2个子集，得到M＝n1*n2个子模型，每个子模型都对应一个规则，每个子模型都给出了一个线性方程组，其广义方程是这样的：${\hat{y}}_m(k+p)=a_{m,0}y\left(k\right)+...+a_{m,r}y(k-r)+c_m$是第m规则的模式输出，m的范围是在1‑M，而M是方程的总数，p是预测步骤，r是预测阶数，选择2‑15中任意一个数字，a和c是参数；最后的预测结果即是以上子模型输出的综合结果的加权平均值$\hat{y}(k+p)=\frac{\underset{i=1}{\overset{M}{\Sigma }}{\mu }_i·{\hat{y}}_i(k+p)}{\underset{i=1}{\overset{M}{\Sigma }}{\mu }_i}$这里μ_i是模糊模型的隶属度，M是模糊规则的数目；采用同样的步骤，得到所要的x和z的预测，就得到了位置p(x，y，z)的预测值。