CT-SIM激光灯定位系统的设计研究

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1、沈阳建筑大学硕士学位论文CT-SIM激光灯定位系统的设计研究姓名：吕博申请学位级别：硕士专业：机械电子工程指导教师：孙军2011-03硕士研究生学位论文摘要I摘要CT-SIM定位系统已经成为现代肿瘤放射治疗过程中的重要辅助设施，它在放射治疗前的模拟定位、治疗摆位中具有非常重要的作用。它可以有效地保护肿瘤周围的正常组织和重要器官免受伤害。三维激光定位系统是CT-SIM定位系统的标定等中心点的执行装置，它通过在人体体表上投射出三个标记点来完成对肿瘤等中心点的标记任务。从而实现肿瘤放射治疗的摆位正确的回复到CT-SIM的摆位，使肿瘤放射治疗的流程

2、更加简化与精确。CT-SIM三维激光定位系统主要由激光灯灯体、数字控制计算机和手持控制设备构成。医生在应用CT-SIM软件完成肿瘤勾画之后，由CT-SIM软件形成等中心点的相对坐标信息，将等中心坐标点的信息通过网络可以传递给三维激光灯定位系统驱动激光灯标记的执行装置移动到等中心标记点从而完成标记等中心点的任务。同时，操作者也可以通过数字控制软件界面或手持设备输入三个方位的控制信息，驱动激光灯灯体按照控制位移信息移动到相应位置。本文设计了一款新型的三维激光灯定位系统，具有三个独立的灯体，一个顶灯和两个侧灯，顶灯投射出横切位激光线和矢位激光线；

3、两个侧灯投射出两冠位激光线。侧灯定位激光线可实现的最大行程为700mm的垂直升降移动，顶灯激光线可实现最大行程为600mm的水平移动。激光灯的控制系统可控制激光线在三维坐标系上做较大范围的移动，以完成体表标记。通过对装置机械部分的设计及对装置进行的运动学仿真，使装置的运动具有较高的机械运动精度，同时也为控制部分的设计提供了参数。在驱动设计中，为了避免由于步进电机过冲影响定位的精度，设计采用了旋转编码器作为位置反馈元件，使整个系统形成了闭环，解决步进电机移动中容易出现的丢步问题。此外通过驱动电路的设计实现步进电机驱动器的细分，充分保证了电机运

4、行的精度。在软件设计上，采用了较好的升降曲线的设计方式，使步进电机能在保证精度的前提下，以尽可能快的速度平稳地运动到相应的坐标位置。同时，为了方便操作人员使用，设计了功能完善的手控终端，使操作员能完成所有常用的操作而不依赖于主控PC机，节省了治疗时间。总之，本系统通过精确的系统结构设计、驱动系统设计以及控制系统设计，具有结构简单、响应迅速、定位准确、控制方便等多方面优点。激光灯的驱动部分通过精确的运动设计和高效的控制电路设计，保证了等中心点的标定精度达到0.1mm，有效确保了肿瘤定位过程中的精度要求，使等中心点的定位精度得到很好的保证。高效

5、地保证CT模拟定位系统的精确度，对于保证整个放射治疗过程的精准性，降低正常组织的所受剂量，提高病人的生存质量具有十分重要意义。关键词：CT-SIM；三维激光灯定位系统；激光线标定硕士研究生学位论文AbstractIIIAbstractCT-SIMpositioningsystemhasbecomeanimportantauxiliaryfacilitiyintheprocessofmoderntumorradiationtherapy.Itplaysanimportantroleintheprocessofsimulationbeforer

6、adiotherapy.TheCT-SIMsystemcaneffectivelyprotectnormaltissueandvitalorgansaroundthetumorfrombeingharm.Three-dimensionallaserpositioningsystemistheactuatorofCT-SIMpositioningsystem,whichisusedforcalibratingtheisocenterpoint.Thethreemarkersareprojectedoutonthebodysurfacetoac

7、complishthetaskofmarkingtheisocenterpointoftumor.Thethree-dimensionallaserpositioningsystemrealizestheisccenterpointintheradiationtherapyexactlycorrespondwiththepointwhichmarkedintheCT-SIMprocess.TheCT-SIMprocessmakestumorradiationtreatmentprocessmoresimplyandmoreprecise.C

8、T-SIMthree-dimensionallaserpositioningsystemmainlyconsistsoflaserlampbody,thecontrolcompu