并具有RS232數(shù)據(jù)通信接口，可與計算機直接通信。 所述三維電離室夾具限定的空間關(guān)系排列，用于確保所有涉及的電離室均能不受阻礙地進(jìn) 行測量，即當(dāng)電離室插入三維電離室夾具時，電離室插入方向與束流方向垂直；沿束流方向 觀察，電離室彼此錯開排列，保證上游電離室不遮擋下游電離室。所述三維電離室夾具可 依據(jù)三維立體，二維平面和一維直線空間排列關(guān)系夾持電離室。
[0061] 實施例2 :見圖3, 一種三維劑量驗證的方法，其主要特點在于步驟包括：
[0062] SI.計算機控制系統(tǒng)獲取由治療計劃系統(tǒng)（TPS)生成的待驗證三維計劃劑量分 布；
[0063] S2.計算機控制系統(tǒng)5控制水模體三維運動支臂將由電離室3和三維電離室夾具 2組成的三維劑量測量頭1運動到感興趣位置，獲取各電離室3對應(yīng)的三維坐標(biāo)值；
[0064] S3.計算機控制系統(tǒng)5基于電離室3三維坐標(biāo)對三維計劃劑量進(jìn)行插值，獲取感興 趣點為圓心半徑3mm球體計劃劑量分布；
[0065] S4.按照計劃照射參數(shù)實施照射，計算機控制系統(tǒng)通過三維劑量測量頭1獲得各 感興趣點對應(yīng)的實測劑量；
[0066] S5.計算機控制系統(tǒng)5對各實測劑量與計算劑量進(jìn)行三維伽馬因子分析；
[0067] S6.獲取并發(fā)布兩者的差異分布。
[0068] 見圖3,所述的三維劑量驗證的方法，其步驟為：
[0069] 100.計算機控制平臺、多通道靜電計和各電離室組成具有計算和測量各電離室對 應(yīng)空間位置劑量的測算模塊；
[0070] 200.計算機控制平臺和三維水箱組成由具有記錄三維劑量測量頭中各電離室空 間位置坐標(biāo)的定位模塊；
[0071] 300.計算機控制平臺中差異分析軟件組成具有比較電離室對應(yīng)計算劑量和實測 劑量的差異分析模塊。
[0072] 所述的定位及計算模塊，由計算機控制臺、多通道靜電計和電離室、以及三維水箱 構(gòu)成，計算機控制臺連接三維水箱和三維測量裝置，具有控制水箱三維運動支臂功能和讀 取由TPS給出的三維計劃劑量的功能；三維劑量測量頭固定于水箱中三維運動臂，控制臺 通過運動臂驅(qū)動三維測量臺運動到感興趣區(qū)域，并根據(jù)各電離室相對坐標(biāo)和三維劑量測量 頭相對等中心坐標(biāo)進(jìn)行電離室精確定位，控制臺據(jù)此進(jìn)行三維插值計算，獲得各電離室對 應(yīng)計劃劑量。
[0073] 實施例3 :見圖4,所述的三維劑量驗證的方法，所述步驟300差異分析模塊包括以 下步驟：
[0074] S10.計算機控制系統(tǒng)控制獲取各感興趣點對應(yīng)的三維坐標(biāo)值；
[0075] S20.對三維計劃劑量進(jìn)行插值，獲取感興趣點為圓心半徑3mm球體計劃劑量分 布；
[0076] S30.計算機控制系統(tǒng)通過三維測量裝置獲得各感興趣點對應(yīng)的實測劑量；
[0077] S40.根據(jù)球體中計劃劑量及其坐標(biāo)計算對感興趣點實測劑量的差異；
[0078] S50.球體中各計算點遍歷計算完后獲取最小伽馬數(shù)值，即此感興趣點的三維伽馬 因子；
[0079] S60.根據(jù)條件判斷計算值是否在該點通過；
[0080] S70.最后將結(jié)果歸檔。
[0081] 三維差異分析模塊，基于改進(jìn)的三維伽馬因子算法進(jìn)行劑量差異統(tǒng)計，即對于每 一個測量點，計算以其為圓心半徑3_球體中所有計算點對此點的伽馬值；用于對各感興 趣點計劃劑量和實測劑量進(jìn)行對比處理，得到分布差異信息并對差異值大于預(yù)設(shè)閾值的空 間位置進(jìn)行標(biāo)識，進(jìn)而生成差異統(tǒng)計表。
[0082] 實驗驗證計算例：
[0083] 對步驟S20和S40的計算方式說明如下。
[0084] 插值算法本實施例以三次線性插值算法為例：
[0085] 三線性插值法是一種基于三維規(guī)則網(wǎng)格的多元插值法。利用晶格點上的數(shù)據(jù)，可 以線性地在局部的立方體中間估算出一個值。它是線性插值的延伸。它在插值點周圍需要 8個相鄰的提前確定的值。
[0086] 方法：
[0087] 在具有周期性和立方的晶格上，令：
[0088] Xd= (x-x QV(X1-X0) (x0< X < X i)
[0089] yd= (y~y 〇) / (yry〇) (y〇< y < y i)
[0090] Zd= (Z-Z0)Z(Z 1-Z0) (z〇< z < z i)
[0091] 本實施例中，對于每一個測量點，在三維計劃劑量中對以其為圓心半徑3mm的球 體進(jìn)行三線性插值，插值步長為〇. 1_。最終獲取以測量點為圓心半徑3_球體中所有空間 坐標(biāo)處的計算劑量值。
[0092] 本實施例三維伽馬因子算法介紹如下：
[0093] γ因子的定義為：
[0094] 式中， ，
【主權(quán)項】
1. 一種三維劑量驗證裝置，其特征在于包括計算機控制平臺、擁有三維劑量測量頭的 多通道靜電計和加持三維運動支臂的三維水模體；計算機控制平臺連接多通道靜電計和三 維水模體；多通道靜電計連接三維劑量測量頭；三維水模體固連三維運動支臂；三維劑量 測量頭固連于三維運動支臂上；計算機控制平臺通過多通道靜電計連接三維劑量測量頭， 形成測量功能；計算機控制平臺通過三維運動支臂控制三維劑量測量頭做空間平移運動。
2. 如權(quán)利要求1所述的三維劑量驗證裝置，其特征在于所述的三維劑量測量頭由三維 電離室夾具和電離室組成，并連接至多通道靜電計；三維電離室夾具為階梯式夾具，在每一 階梯面上加持有多個微靈敏體積電離室，電離室插入方向與束流方向垂直。
3. 如權(quán)利要求2所述的三維劑量驗證裝置，其特征在于所述的階梯式三維電離室夾 具，每一階梯的高度為7-10mm。
4. 如權(quán)利要求1所述的三維劑量驗證裝置，其特征在于所述多通道靜電計同時連接 9-24個電離室；并具有與計算機直接通信的RS232數(shù)據(jù)通信接口。
5.-種三維劑量驗證的方法，其特征在于步驟為：
51. 計算機控制系統(tǒng)獲取由治療計劃系統(tǒng)生成的待驗證三維計劃劑量分布；
52. 計算機控制系統(tǒng)控制水模體三維運動支臂將由電離室和三維電離室夾具組成的三 維劑量測量頭運動到感興趣位置，獲取各電離室對應(yīng)的三維坐標(biāo)值；
53. 計算機控制系統(tǒng)基于電離室三維坐標(biāo)對三維計劃劑量進(jìn)行插值，獲取感興趣點為 圓心半徑3mm球體計劃劑量分布；
54. 按照計劃照射參數(shù)實施照射，計算機控制系統(tǒng)通過三維劑量測量頭獲得各感興趣 點對應(yīng)的實測劑量；
55. 計算機控制系統(tǒng)對各實測劑量與計算劑量進(jìn)行三維伽馬因子分析；
56. 獲取并發(fā)布兩者的差異分布。
6. 如權(quán)利要求5所述的三維劑量驗證的方法，其特征在于步驟還包括有：
100.計算機控制平臺、多通道靜電計和各電離室組成具有計算和測量各電離室對應(yīng)空 間位置劑量的測算模塊；
200.計算機控制平臺和三維水箱組成由具有記錄三維劑量測量頭中各電離室空間位 置坐標(biāo)的定位模塊；
300.計算機控制平臺中差異分析軟件組成具有比較電離室對應(yīng)計算劑量和實測劑量 的差異分析模塊。
7. 如權(quán)利要求5所述的三維劑量驗證的方法，其特征在于還包括有差異分析的步驟： S10.計算機控制系統(tǒng)控制獲取各感興趣點對應(yīng)的三維坐標(biāo)值； S20.對三維計劃劑量進(jìn)行插值，獲取感興趣點為圓心半徑3mm球體計劃劑量分布； S30.計算機控制系統(tǒng)通過三維測量裝置獲得各感興趣點對應(yīng)的實測劑量； S40.根據(jù)球體中計劃劑量及其坐標(biāo)計算對感興趣點實測劑量的差異； S50.球體中各計算點遍歷計算完后獲取最小伽馬數(shù)值，即此感興趣點的三維伽馬因 子； S60.根據(jù)條件判斷計算值是否在該點通過； S70.最后將結(jié)果歸檔。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種三維劑量驗證裝置，包括計算機控制平臺、擁有三維劑量測量頭的多通道靜電計和加持三維運動支臂的三維水模體；計算機控制平臺連接多通道靜電計和三維水模體；多通道靜電計連接三維劑量測量頭；三維水模體固連三維運動支臂；三維劑量測量頭固連于三維運動支臂上；計算機控制平臺通過多通道靜電計連接三維劑量測量頭，形成測量功能；計算機控制平臺通過三維運動支臂控制三維劑量測量頭做空間平移運動。本發(fā)明提供基于水模體和電離室探測器的多模式三維測量裝置及基于重離子立體測量方法和三維伽馬因子分析方法的放射治療計劃三維驗證裝置和方法，功能多樣，操作方便，驗證結(jié)果直觀準(zhǔn)確，效率高，成本低，系統(tǒng)誤差小。
【IPC分類】G01T1-14, G01T1-185, A61N5-10, G01T1-161
【公開號】CN104857639
【申請?zhí)枴緾N201510198221
【發(fā)明人】戴中穎, 李強, 馬圓圓, 申國盛, 劉新國, 賀鵬博, 黃齊艷, 閆淵林
【申請人】中國科學(xué)院近代物理研究所
【公開日】2015年8月26日
【申請日】2015年4月23日