一種模擬離子束射野的平行光野指示裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及離子束流配送系統(tǒng)中射野模擬【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種模擬離子束射野的平行光野指示裝置及方法。其特點是包括旋轉(zhuǎn)底座、平移基座和平移基座上設(shè)置的可相對運動的兩組平行束激光指示單元；平行束激光指示單元是若干由伺服電機驅(qū)動器連接激光光源形成的激光指示條等間距緊密排列形成的矩陣結(jié)構(gòu)，單個激光光源由伺服電機驅(qū)動器橫向驅(qū)動到達照射野輪廓與運動路線交點，激光光源縱向發(fā)出激光線順束流方向進行指示，由此，兩組激光指示單元按照照射野構(gòu)型輪廓的等間距取樣點驅(qū)動激光光源組以點陣模式模擬出照射野輪廓--燈光野。其既具有照射野范圍的激光指示和測距功能，同時也具有患者特異性的腫瘤靶區(qū)輪廓的主動勾畫功能。
【專利說明】一種模擬離子束射野的平行光野指示裝置及方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及離子束配送系統(tǒng)中射野模擬【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其是涉及一種模擬離子束射野的平行光野指示裝置及方法。

【背景技術(shù)】
[0002]常規(guī)射線放射治療需要在離開X射線源一定距離處產(chǎn)生X射線的照射野，以便對患者體內(nèi)一定大小和形狀的腫瘤進行放射治療。照射野的輪廓規(guī)定了輻射的范圍，如果機器指定的范圍與實際照射的范圍不一致，會使靶區(qū)有的部分被漏掉照射，嚴重的是還能照射到附近的要害器官。醫(yī)用電子直線加速器通過模擬燈光野來指示照射野的范圍。對患者進行放射治療擺位時，通常借助燈光野來確定射束輻照的部位，所以燈光野與照射野必須保持一致。因此在腫瘤放射治療中，照射野特性檢查中的燈光野與射野的符合性是放射治療物理技術(shù)質(zhì)量保證的一項重要內(nèi)容。
[0003]常規(guī)射線放射治療中，X射線源是一個點源，離點源不同的距離將產(chǎn)生面積大小不同的輻射野。離子束(質(zhì)子、重離子)放射治療同樣需要產(chǎn)生一定大小和形狀的輻射野，但是與常規(guī)射線的發(fā)散性不同，離子束從加速器被引出時具有高度的平行方向性。因此在醫(yī)用離子加速器輻照光學(xué)模擬系統(tǒng)中需要應(yīng)用平行光源來模擬離子束輻射野或照射野。
[0004]目前常規(guī)射線放射治療中醫(yī)用電子直線加速器燈光野模擬系統(tǒng)(光學(xué)指示系統(tǒng))主要包括:光野指示裝置(模擬燈)和距離指示燈(光距尺)。模擬燈模擬輻射源，同時光學(xué)模擬輻射野中心和其形狀；光距尺用來指示輻射野的中心軸線，從而指示輻射源到患者體表的垂直距離。
[0005]模擬燈反射鏡組件的作用是用普通光模擬輻射源通過光闌形成的輻射野。光和輻射一樣，都是從發(fā)生源開始直線傳播。根據(jù)光的反射定律:入射角等于反射角這一特點，只要使模擬等光源點到投影面的光程等于輻射源點到同一投影面的距離，模擬燈光源點的位置與輻射源點的位置相對反射鏡面相對稱，就可以用可見光的投影(通常稱光野)模擬表示出輻射野的大小和形狀。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)存在的問題及現(xiàn)有技術(shù)應(yīng)用于離子束放射治療時存在的問題如下:
[0007](I)在實際使用光野模擬系統(tǒng)時，由于制造和裝配誤差帶來的光野不重合的問題總是存在。比如模擬燈光源點不在理論位置、或者反射鏡的角度有誤差，這些都會引起輻射野的光學(xué)模擬誤差，造成模擬光野與輻射野不重合；
[0008](2)由于點光源的發(fā)散特性，現(xiàn)有的燈光野模擬系統(tǒng)中點光源無法模擬高度平行的離子束射野，且普通光源經(jīng)過光闌后形成的光野邊界模糊，與輻射野存在重合指示誤差;
[0009](3)常規(guī)射線放射治療中醫(yī)用電子直線加速器燈光野模擬系統(tǒng)主要功能是被動地模擬點光源輻射野，無法做到主動地勾畫或者描繪出照射野輪廓，也無法特異性地在患者體表指示出照射野與體表靶區(qū)投影的重合情況。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明的目的在于解決離子束輻照領(lǐng)域平行束流照射野模擬和指示技術(shù)的問題，提供一種用于離子束流配送系統(tǒng)中模擬照射野的平行光野指示方法及裝置，其采用伺服電機驅(qū)動的激光光源組，精確確定照射野輪廓，既具有照射野激光指示和測距功能，也具有患者特異性的腫瘤靶區(qū)輪廓的主動勾畫功能，同時還能驗證多葉光柵構(gòu)型與患者腫瘤靶區(qū)投影的符合程度。還可解決常規(guī)射線放射治療電子直線加速器中光源指示系統(tǒng)不能實時讀取照射控制系統(tǒng)中照射野數(shù)據(jù)文件以及多葉光柵數(shù)據(jù)文件的技術(shù)問題。
[0011]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為:所述的一種模擬離子束射野的平行光野指示裝置，其特點是包括旋轉(zhuǎn)底座，所述的旋轉(zhuǎn)底座上安裝有平移基座，平移基座上設(shè)置有相對運動的兩組平行束激光指示單元；所述的平行束激光指示單元由多個伺服電機驅(qū)動器連接激光光源形成的激光指示條等間距緊密排列形成的矩陣結(jié)構(gòu)，激光光源安裝在伺服電機驅(qū)動器前端，單個激光光源由伺服電機驅(qū)動器橫向驅(qū)動到達照射野輪廓與運動路線交點，激光光源縱向發(fā)出激光線順束流方向進行指示，兩組激光指示單元按照照射野構(gòu)型輪廓的等間距取樣點驅(qū)動激光光源組以點陣模式模擬出照射野輪廓形成燈光野。
[0012]所述的旋轉(zhuǎn)底座實現(xiàn)繞束流軸線以0.5度的步長旋轉(zhuǎn)180度；平移基座以0.2mm的步長沿導(dǎo)軌運動10-20_，平移基座運動方向與束流軸線垂直；平行束激光指示單元運動方向與束流軸線垂直，與平移基座位移方向垂直；平移基座、旋轉(zhuǎn)底座及激光指示條三者的運動實現(xiàn)了激光指示條的三自由度運動。
[0013]所述的激光光源為自準(zhǔn)直激光二極管，激光光源的激光發(fā)射方向與電機運動方向垂直，與束流方向平行。
[0014]所述的旋轉(zhuǎn)底座保證激光指示單元在指示特殊構(gòu)型如凹多邊形照射野時具有適形靈活度；平移底座提供激光指示單元主動勾畫靶區(qū)輪廓時提高勾畫分辨率的技術(shù)保證。其既具有照射野范圍的激光指示和測距功能，同時也具有患者特異性的腫瘤靶區(qū)輪廓的主動勾畫功能。
[0015]所述的一種模擬離子束射野的平行光野指示裝置，其工作時具有兩種工作模式:常規(guī)指示模式:激光指示單元指示特定的具有規(guī)范尺寸的離子束照射野，如1X 1cm2的照射野；主動勾畫模式:激光指示單元依照腫瘤靶區(qū)投影輪廓的等間距取樣點驅(qū)動激光光源組以點陣模式模擬出離子束照射野輪廓取樣點，即形成燈光野輪廓，幫助確定腫瘤靶區(qū)在體表投影的輪廓，或者配合多葉光柵構(gòu)型，通過離子平行束流的關(guān)系比對驗證多葉光柵構(gòu)型與腫瘤靶區(qū)投影輪廓之間的符合程度。激光指示機構(gòu)在必要時通過平移基座整體位移以增大激光指示分辨率，提高描繪照射野的準(zhǔn)確度。激光指示機構(gòu)通過DICOM(DIC0MRT)通信協(xié)議以及RS232串口通信模式與TPS數(shù)據(jù)庫或其他醫(yī)療信息數(shù)據(jù)庫進行通信，獲取照射野數(shù)據(jù)或靶區(qū)投影輪廓等數(shù)據(jù)。
[0016]所述的一種模擬離子束射野的平行光野指示方法，其特點是包括如下步驟:
[0017](I)功能模式選擇，平行光野指示裝置的工作功能模式分為常規(guī)射野指示模式和主動勾畫模式，當(dāng)選用常規(guī)射野指示模式時，直接讀取射野數(shù)據(jù)進行激光定位指示；
[0018](2)當(dāng)選用主動勾畫模式時，首先與離子束治療計劃系統(tǒng)(或照射控制系統(tǒng))通過DICOM(DIC0MRT)通信協(xié)議以及RS232串口通信模式進行數(shù)據(jù)通信，獲取腫瘤靶區(qū)在束流方向上的靶區(qū)投影輪廓數(shù)據(jù)或照射野輪廓數(shù)據(jù)，輪廓數(shù)據(jù)包括標(biāo)明數(shù)據(jù)來源、屬性、轉(zhuǎn)換矩陣的文件頭和坐標(biāo)數(shù)據(jù)；
[0019](3)進行優(yōu)化計算獲取激光定位數(shù)據(jù)，驅(qū)動激光光源進行激光定點指示；采用多邊形掃描填充算法，獲取激光光源運動方向與照射野輪廓線的交點定位數(shù)據(jù)，經(jīng)過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等計算后轉(zhuǎn)換成激光光源位移數(shù)據(jù)，伺服電機據(jù)此驅(qū)動激光光源運動到指定位置；
[0020](4)當(dāng)需要提高照射野勾畫的激光定位精度時，采用第三步驟中的優(yōu)化算法根據(jù)平移基座整體位移數(shù)據(jù)進行激光定位數(shù)據(jù)的多次優(yōu)化計算，獲得排布更密集的激光光源運動方向與照射野輪廓線的交點定位數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成激光光源位移數(shù)據(jù)后驅(qū)動激光光源進行多次激光定點指示；多次激光定點指示導(dǎo)致定位點分布更密集，使描畫線段與實際輪廓線符合程度更高，照射野勾畫更準(zhǔn)確；優(yōu)化算法一般采用多邊形掃描填充算法，經(jīng)過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等計算后獲取激光光源運動方向與照射野輪廓線的交點定位數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成激光光源位移數(shù)據(jù)，伺服電機據(jù)此驅(qū)動激光光源運動到指定位置；
[0021](5)通過逐點連接各定位點，完成照射野主動勾畫程序。
[0022]本發(fā)明的有益效果是:所述的一種模擬射野的平行光野指示方法及裝置，其具有實時接收照射控制系統(tǒng)中照射野數(shù)據(jù)文件的通信功能，采用伺服電機驅(qū)動激光光源組形成燈光野，照射野輪廓指示精確快速，既具有照射野范圍的激光指示和測距功能，同時也具有患者特異性的腫瘤靶區(qū)輪廓的主動勾畫功能。離子束照射野激光指示裝置填補了離子束輻照領(lǐng)域沒有專門的離子束照射野指示系統(tǒng)的空白。本發(fā)明技術(shù)方案帶來的有益效果主要有以下三點:
[0023](I)經(jīng)過準(zhǔn)直的激光二極管光源具有發(fā)散性小、線性好的優(yōu)點，尤其是激光光源獨有的方向性強、單色性好的特點，可準(zhǔn)確模擬高度平行和低發(fā)散的離子束流。
[0024](2)離子束照射野激光指示裝置兼具指示、定位和勾畫的多種功能。由于具有與治療計劃系統(tǒng)(或治療控制系統(tǒng))進行數(shù)據(jù)通信的功能，激光光源由電機驅(qū)動，可依照定位數(shù)據(jù)靈活地從束流射野角度定點指示出離子束照射野邊緣，因此既具有常規(guī)的照射野指示的功能，也具有供技術(shù)人員定位腫瘤靶區(qū)投影輪廓的主動勾畫功能，也解決了易被遮擋和易形變的技術(shù)問題。利用離子束流的平行關(guān)系，離子束照射野激光指示裝置還能比對多葉光柵構(gòu)型與腫瘤靶區(qū)投影輪廓之間的符合程度。
[0025](3)整個離子束照射野激光指示裝置由電機驅(qū)動，其結(jié)構(gòu)緊湊，體積小，運動精確快速，可靠性高，也提高了易維護性；激光二極管光源功率小(1-1Omw量級)，單色性好，精度高，安全性和穩(wěn)定性高；激光指示系統(tǒng)整體是一個剛性結(jié)構(gòu)，其安裝難度和裝配誤差相比常規(guī)的點光源燈光指示系統(tǒng)得到很大的降低；因此，整個系統(tǒng)成本低，實用性和可靠性高。

【專利附圖】

【附圖說明】
:
[0026]圖1為本發(fā)明的離子束照射野激光指示裝置結(jié)構(gòu)圖；
[0027]圖2為重離子束流配送燈光野模擬示意圖；
[0028]圖3為本發(fā)明的離子束照射野激光指示方法流程圖；
[0029]圖4為本發(fā)明由HIRTPS計算得出的腫瘤靶區(qū)最大投影輪廓；
[0030]圖5為本發(fā)明主動勾畫模式下初次激光定點勾畫的照射野輪廓；
[0031]圖6為本發(fā)明的主動勾畫模式下二次激光定點勾畫的照射野輪廓。
[0032]圖中所示:1.旋轉(zhuǎn)底座，2.平移基座3.伺服電機驅(qū)動器，4.激光光源，5.照射野輪廓，6.燈光野。

【具體實施方式】
[0033]以下結(jié)合附圖所示之最佳實例作進一步詳述:
[0034]如圖1和2所示，所述的一種模擬離子束射野的平行光野指示裝置，其特點是包括旋轉(zhuǎn)底座1，所述的旋轉(zhuǎn)底座I上安裝有平移基座2，平移基座2上設(shè)置有相對運動的兩組平行束激光指示單元；所述的平行束激光指示單元由多個伺服電機驅(qū)動器3連接激光光源4形成的激光指示條等間距緊密排列形成的矩陣結(jié)構(gòu)，激光光源4安裝在伺服電機驅(qū)動器3前端，單個激光光源由伺服電機驅(qū)動器橫向驅(qū)動到達照射野輪廓與運動路線交點，激光光源4縱向發(fā)出激光線順束流方向進行指示，兩組激光指示單元按照照射野構(gòu)型輪廓的等間距取樣點驅(qū)動激光光源組以點陣模式模擬出照射野輪廓5形成燈光野6。
[0035]所述的旋轉(zhuǎn)底座I實現(xiàn)繞束流軸線以0.5度的步長旋轉(zhuǎn)180度；平移基座2以0.2mm的步長沿導(dǎo)軌運動10-20mm，平移基座2運動方向與束流軸線垂直；平行束激光指示單元運動方向與束流軸線垂直，與平移基座2位移方向垂直；平移基座2、旋轉(zhuǎn)底座I及激光指示條三者的運動實現(xiàn)了激光指示條的三自由度運動。
[0036]所述的激光光源4為自準(zhǔn)直激光二極管，激光光源4的激光發(fā)射方向與電機運動方向垂直，與束流方向平行。
[0037]所述的旋轉(zhuǎn)底座I保證激光指示單元在指示特殊構(gòu)型如凹多邊形照射野時具有適形靈活度；平移底座提供激光指示單元主動勾畫靶區(qū)輪廓時提高勾畫分辨率的技術(shù)手段。其既具有照射野范圍的激光指示和測距功能，同時也具有患者特異性的腫瘤靶區(qū)輪廓的主動勾畫功能。
[0038]所述的一種模擬離子束射野的平行光野指示裝置，其工作時具有兩種工作模式:常規(guī)指示模式:激光指示單元指示特定的具有規(guī)范尺寸的離子束照射野，如1X 1cm2的照射野；主動勾畫模式:激光指示單元依照腫瘤靶區(qū)投影數(shù)據(jù)主動定點指示出離子束照射野輪廓取樣點，幫助確定腫瘤靶區(qū)在體表投影的輪廓，或者配合多葉光柵構(gòu)型，通過離子平行束流的關(guān)系比對驗證多葉光柵構(gòu)型與腫瘤靶區(qū)投影輪廓之間的符合程度。激光指示機構(gòu)在必要時通過平移基座整體位移以增大激光指示分辨率，提高描繪照射野的準(zhǔn)確度。激光指示機構(gòu)控制系統(tǒng)通過DICOM (DIC0MRT)通信協(xié)議以及RS232串口通信模式與TPS數(shù)據(jù)庫或其他醫(yī)療信息數(shù)據(jù)庫進行通信，獲取照射野數(shù)據(jù)或靶區(qū)投影輪廓等數(shù)據(jù)。
[0039]所述的一種模擬離子束射野的平行光野指示裝置，其工作時具有兩種工作模式:1，常規(guī)指示模式:激光指示單元指示特定的具有規(guī)范尺寸的離子束照射野，如1XlOcm2的照射野；2，主動勾畫模式:激光指示單元依照腫瘤靶區(qū)投影輪廓5的等間距取樣點驅(qū)動激光光源組以點陣模式模擬出離子束照射野輪廓取樣點，即形成燈光野輪廓6，幫助確定腫瘤靶區(qū)在體表投影的輪廓，或者配合多葉光柵構(gòu)型，通過離子平行束流的關(guān)系比對驗證多葉光柵構(gòu)型與腫瘤靶區(qū)投影輪廓之間的符合程度。激光指示機構(gòu)在必要時通過平移基座2整體位移以增大激光指示分辨率，提高描繪照射野的準(zhǔn)確度。激光指示機構(gòu)通過DICOM (DIC0MRT)通信協(xié)議以及RS232串口通信模式與TPS數(shù)據(jù)庫或其他醫(yī)療信息數(shù)據(jù)庫進行通信，獲取照射野數(shù)據(jù)或靶區(qū)投影輪廓等數(shù)據(jù)。
[0040]如圖3所示，所述的一種模擬離子束射野的平行光野指示方法，其特點是包括如下步驟:
[0041](I)功能模式選擇，平行光野指示裝置的工作功能模式分為常規(guī)射野指示模式和主動勾畫模式，當(dāng)選用常規(guī)射野指示模式時，直接讀取射野數(shù)據(jù)進行激光定位指示；
[0042](2)當(dāng)選用主動勾畫模式時，首先與離子束治療計劃系統(tǒng)(或照射控制系統(tǒng))通過DICOM(DIC0MRT)通信協(xié)議以及RS232串口通信模式進行數(shù)據(jù)通信，獲取腫瘤靶區(qū)在束流方向上的靶區(qū)投影輪廓數(shù)據(jù)或照射野輪廓數(shù)據(jù)，輪廓數(shù)據(jù)包括標(biāo)明數(shù)據(jù)來源、屬性、轉(zhuǎn)換矩陣的文件頭和坐標(biāo)數(shù)據(jù)；
[0043](3)進行優(yōu)化計算獲取激光定位數(shù)據(jù)，驅(qū)動激光光源進行激光定點指示；采用多邊形掃描填充算法，獲取激光光源運動方向與輪廓線的交點定位數(shù)據(jù)，經(jīng)過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等計算后轉(zhuǎn)換成激光光源位移數(shù)據(jù)，伺服電機據(jù)此驅(qū)動激光光源運動到指定位置；(4)當(dāng)需要提高照射野勾畫的激光定位精度時，采用第三步驟中的優(yōu)化算法根據(jù)平移基座整體位移數(shù)據(jù)進行激光定位數(shù)據(jù)的多次優(yōu)化計算，獲得排布更密集的激光光源運動方向與輪廓線的交點定位數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成激光光源位移數(shù)據(jù)后驅(qū)動激光光源進行多次激光定點指示；多次激光定點指示，定位點更密集，使描畫線段與實際輪廓線符合程度更高，照射野勾畫更準(zhǔn)確；優(yōu)化算法一般采用多邊形掃描填充算法，經(jīng)過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等計算后獲取激光光源運動方向與輪廓線的交點定位數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成激光光源位移數(shù)據(jù)，伺服電機據(jù)此驅(qū)動激光光源運動到指定位置；
[0044](5)通過逐點連接各定位點，完成照射野主動勾畫程序。
[0045]如圖4、5和6所示，所述的一種一種模擬射野的平行光野指示方法，基本輸入數(shù)據(jù)是由激光指示機構(gòu)與離子束治療計劃系統(tǒng)(或照射控制系統(tǒng))通過DICOM(DIC0MRT)通信協(xié)議以及RS232串口通信模式進行數(shù)據(jù)通信，獲取的腫瘤靶區(qū)在束流方向上的靶區(qū)投影輪廓數(shù)據(jù)或照射野輪廓數(shù)據(jù)；輪廓數(shù)據(jù)包括標(biāo)明數(shù)據(jù)來源、屬性、轉(zhuǎn)換矩陣等的文件頭和坐標(biāo)數(shù)據(jù)。圖4所示即為，激光指示機構(gòu)通過通信協(xié)議從中國科學(xué)院近代物理研究所擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的重離子三維放射治療計劃系統(tǒng)(HIRTPS)獲取的基于虛擬的20X20X20cm3規(guī)則水模體上勾畫的一個靶區(qū)，利用三維重建模型的投影算法獲取的束流方向上靶區(qū)最大投影輪廓。
[0046]如圖5所示，激光指示機構(gòu)進行優(yōu)化計算獲取激光定位數(shù)據(jù)，驅(qū)動激光光源進行激光定點指示；采用多邊形掃描填充算法，初次獲取激光光源運動方向與輪廓線的交點定位數(shù)據(jù)共7對，每對定位點橫向間隔10_，經(jīng)過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等計算后轉(zhuǎn)換成激光光源位移數(shù)據(jù)，驅(qū)動電機據(jù)此驅(qū)動激光光源組以等間距點陣模式在水模體表面指示出照射野輪廓初次定位點。在水模體表面連接間隔10_的7組相對的激光指示單元(共14個激光定位點)即可形成初級照射野輪廓。圖中可見初級照射野輪廓和照射野投影輪廓相比，線段擬合程度較低，分辨率為10mm，適形符合度較差。
[0047]如圖6所示，為增大激光指示分辨率，提高主動勾畫照射野的準(zhǔn)確度和符合程度，通過平移基座的運動，激光指示機構(gòu)整體向X軸負方向平移了 5mm，隨后依照數(shù)據(jù)參數(shù)和文件生成二次定位數(shù)據(jù)，激光指示機構(gòu)同樣以等間距點陣模式在水模體表面指示出照射野輪廓二次定位點。在水模體表面連接初級激光定位點和新增的7組激光定位點即形成了更平滑、符合度更高的照射野輪廓，此時激光定位的分辨率為5mm，適形符合程度相比圖5中所示照射野輪廓提高了一倍。
[0048]以此類推，可繼續(xù)以更小的步長平移(或旋轉(zhuǎn))激光指示機構(gòu)，獲得更小的定位分辨率，勾畫出更貼近理論投影輪廓的符合度更高的照射野輪廓。
[0049]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種模擬離子束射野的平行光野指示裝置，其特征是包括旋轉(zhuǎn)底座，所述的旋轉(zhuǎn)底座上安裝有平移基座，平移基座上設(shè)置有相對運動的兩組平行束激光指示單元；所述的平行束激光指示單元由多個伺服電機驅(qū)動器連接激光光源形成的激光指示條等間距緊密排列形成的矩陣結(jié)構(gòu)，激光光源安裝在伺服電機驅(qū)動器前端，單個激光光源由伺服電機驅(qū)動器橫向驅(qū)動到達照射野輪廓與運動路線交點，激光光源縱向發(fā)出激光線順束流方向進行指示，兩組激光指示單元按照照射野構(gòu)型輪廓的等間距取樣點驅(qū)動激光光源組以點陣模式模擬出照射野輪廓形成燈光野。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬離子束射野的平行光野指示裝置，其特征在于:所述的旋轉(zhuǎn)底座實現(xiàn)繞束流軸線以0.5度的步長旋轉(zhuǎn)180度；平移基座以0.2mm的步長沿導(dǎo)軌運動10-20_，平移基座運動方向與束流軸線垂直；平行束激光指示單元運動方向與束流軸線垂直，與平移基座位移方向垂直；平移基座、旋轉(zhuǎn)底座及激光指示條三者的運動實現(xiàn)了激光指示條的三自由度運動。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬離子束射野的平行光野指示裝置，其特征在于:所述的激光光源為自準(zhǔn)直激光二極管，激光光源的激光發(fā)射方向與電機運動方向垂直，與束流方向平行。
4.一種根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種模擬離子束射野的平行光野指示方法，其特點是包括如下步驟: (1)功能模式選擇，平行光野指示裝置的工作功能模式分為常規(guī)射野指示模式和主動勾畫模式，當(dāng)選用常規(guī)射野指示模式時，直接讀取射野數(shù)據(jù)進行激光定位指示； (2)當(dāng)選用主動勾畫模式時，首先與離子束治療計劃系統(tǒng)(或照射控制系統(tǒng))通過DICOM(DICOMRT)通信協(xié)議以及RS232串口通信模式進行數(shù)據(jù)通信，獲取腫瘤靶區(qū)在束流方向上的靶區(qū)投影輪廓數(shù)據(jù)或照射野輪廓數(shù)據(jù)，輪廓數(shù)據(jù)包括標(biāo)明數(shù)據(jù)來源、屬性、轉(zhuǎn)換矩陣的文件頭和坐標(biāo)數(shù)據(jù)； (3)進行優(yōu)化計算獲取激光定位數(shù)據(jù)，驅(qū)動激光光源進行激光定點指示；采用多邊形掃描填充算法，獲取激光光源運動方向與照射野輪廓線的交點定位數(shù)據(jù)，經(jīng)過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等計算后轉(zhuǎn)換成激光光源位移數(shù)據(jù)，伺服電機據(jù)此驅(qū)動激光光源運動到指定位置； (4)當(dāng)需要提高照射野勾畫的激光定位精度時，采用第三步驟中的優(yōu)化算法根據(jù)平移基座整體位移數(shù)據(jù)進行激光定位數(shù)據(jù)的多次優(yōu)化計算，獲得排布更密集的激光光源運動方向與照射野輪廓線的交點定位數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成激光光源位移數(shù)據(jù)后驅(qū)動激光光源進行多次激光定點指示；多次激光定點指示導(dǎo)致定位點分布更密集，使描畫線段與實際輪廓線符合程度更高，照射野勾畫更準(zhǔn)確；優(yōu)化算法一般采用多邊形掃描填充算法，經(jīng)過坐標(biāo)轉(zhuǎn)換等計算后獲取激光光源運動方向與照射野輪廓線的交點定位數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)換成激光光源位移數(shù)據(jù)，伺服電機據(jù)此驅(qū)動激光光源運動到指定位置； (5)通過逐點連接各定位點，完成照射野主動勾畫程序。
【文檔編號】A61N5/10GK104338245SQ201410631363
【公開日】2015年2月11日 申請日期:2014年11月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月11日
【發(fā)明者】戴中穎, 李強, 賀鵬博, 劉新國, 申國盛, 馬圓圓, 黃奇艷, 閆淵林, 肖國青 申請人:中國科學(xué)院近代物理研究所