專利名稱：醫(yī)學(xué)放射治療相關(guān)設(shè)備定位精度的檢測方法及其裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用光學(xué)手段來測試或分析定位精度的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及利用紅外激光傳播特性來判斷醫(yī)療設(shè)備重要部件定位精度的方法和裝置。本發(fā)明的方法和裝置特別適合用于對醫(yī)學(xué)放射治療相關(guān)設(shè)備定位精度的檢查。
背景技術(shù)：
在醫(yī)學(xué)放射治療相關(guān)領(lǐng)域，醫(yī)用直線加速器、Co60治療機、γ刀所產(chǎn)生的X射線和γ射線對于殺傷癌細胞，抑止癌變部位的擴散有重要的治療作用。但是，治療時必須把射線約束在病灶范圍以內(nèi)，如果這些設(shè)備定位誤差過大，射線照射范圍不準(zhǔn)，對正常人體組織和危險器官產(chǎn)生的副作用也是巨大的?，F(xiàn)在國內(nèi)大型放療設(shè)備大多還被國外著名公司生產(chǎn)的設(shè)備市場壟斷，這些設(shè)備價格昂貴，購買這些設(shè)備的國內(nèi)醫(yī)療機構(gòu)如果請這些公司進行系統(tǒng)精度驗證，往往需要支付不菲的設(shè)備維護費用。而我國的放療行業(yè)管理機制正在逐步完善之中，國家對放療的質(zhì)量保證體系也做出了相應(yīng)的精度指標(biāo)規(guī)范，因此，醫(yī)療機構(gòu)迫切需要一種經(jīng)濟的、智能的、便攜的、可靠的常規(guī)放療設(shè)備精度驗證裝置來滿足目前這方面的需求。
為了保證放射線精確地照射目標(biāo)癌變區(qū)域，就必須定期檢查大型放射治療相關(guān)設(shè)備，如醫(yī)用直線加速器、γ刀、Co60治療機等，及與之相關(guān)的輔助定位設(shè)備，如CT定位機、放療模擬定位機、放療多葉準(zhǔn)直器、激光定位燈等的物理定位精度。如加速器機頭有無下垂；加速器治療床體是否水平；在做斜角照射治療時，機頭偏轉(zhuǎn)角度有無偏差；安裝在治療機房用于治療計劃保障的三位交叉激光定位燈有無發(fā)生位置偏移等。
目前，放射治療物理師進行這些常規(guī)設(shè)備校驗時，普遍利用個人經(jīng)驗?zāi)繙y和簡單工具(如尺子)輔助檢查的方法。這些方法能起到一定的校驗作用，但同時存在著以下一些難以逾越的缺點1.手工檢測工序多、時間長、易出錯，對操作人員的經(jīng)驗要求較高；2.只能定性檢測，不能作定量檢測，不能把檢測出的誤差數(shù)字化顯示，造成每個人對于誤差的理解不盡相同；3.不能實時性檢測，對于受檢設(shè)備的運動精度無法動態(tài)跟蹤并記錄；
4.無法綜合分析誤差，誤差往往是由于整個系統(tǒng)的相互關(guān)聯(lián)產(chǎn)生，十分錯綜復(fù)雜，操作人員無法進行大規(guī)模的綜合系統(tǒng)誤差分析和仿真運算；5.在有射線的檢測環(huán)境，人員無法靠近檢測并實時觀察檢測內(nèi)容。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是設(shè)計一種實現(xiàn)成本較低，但仍能保證足夠的檢測精度的醫(yī)學(xué)放射治療相關(guān)設(shè)備定位精度的檢測方法和裝置。
本發(fā)明采用如下技術(shù)方案解決上述技術(shù)問題一種醫(yī)學(xué)放射治療相關(guān)設(shè)備定位精度的檢測方法，其特征在于該方法包括如下步驟A.將位置信息采樣主機放在醫(yī)學(xué)放射治療相關(guān)設(shè)備的治療床上，利用安裝在采樣主機內(nèi)部的傾角傳感器測量所述治療床平臺的水平度誤差并調(diào)整至允許的誤差范圍；B.移動所述治療床體，利用采樣主機兩側(cè)轉(zhuǎn)盤上的光敏位置傳感器陣列驗證所述放射治療相關(guān)設(shè)備機房兩側(cè)的水平激光定位燈所發(fā)出的激光定位線的一致性，定量分析顯示出位置誤差并進行校準(zhǔn)；C.以步驟A和步驟B的定位結(jié)果為基礎(chǔ)，利用采樣主機頂部轉(zhuǎn)盤上的光敏位置傳感器驗證所述放射治療相關(guān)設(shè)備的加速器上方天花板激光定位燈所發(fā)出的激光定位線的位置精度，定量分析顯示出位置誤差并進行校準(zhǔn)；D.以兩側(cè)的水平激光定位燈和上方天花板激光定位燈的定位結(jié)果為基礎(chǔ)，構(gòu)建手持控制器中嵌入式操作系統(tǒng)的虛擬三維坐標(biāo)系，該虛擬三維坐標(biāo)系構(gòu)成整個測量系統(tǒng)的參照系；所述放射治療相關(guān)設(shè)備的定位檢測是指由采樣主機和手持控制器組成的檢測裝置自動測量被檢測的光信號在所述激光定位燈所構(gòu)建的虛擬三維坐標(biāo)系中的偏移量，通過檢測裝置中的嵌入式系統(tǒng)軟件計算和分析位置偏移的性質(zhì)，模擬現(xiàn)場定位結(jié)果和所述參照系之間的相對關(guān)系，由系統(tǒng)自動顯示糾正和減小誤差的指令信息。
對所述放射治療相關(guān)設(shè)備的定位檢測包括如下過程E.啟動采樣主機，利用兩側(cè)和頂部轉(zhuǎn)盤上的光敏位置傳感器分別識別和驗證放射治療相關(guān)設(shè)備的小機頭和大機頭的旋轉(zhuǎn)角度，定量分析顯示出角度誤差；F.根據(jù)兩側(cè)和天花板的激光定位燈所發(fā)出的激光線偏移來驗證放射治療相關(guān)設(shè)備的床體的平移、升降和旋轉(zhuǎn)運動的運動精度，定量分析顯示出位置誤差；G.根據(jù)兩側(cè)和天花板的激光定位燈所發(fā)出的激光線偏移來驗證激光線和標(biāo)尺燈的一致性，定量分析顯示出位置誤差；H.利用旋轉(zhuǎn)位置傳感器陣列直接驗證燈光野的尺寸和位置精度，間接計算出機頭內(nèi)準(zhǔn)直器的開合尺寸和定位誤差；I.利用旋轉(zhuǎn)位置傳感器陣列驗證通過多葉準(zhǔn)直器打下來的光野的大小，間接驗證多葉準(zhǔn)直器的葉片定位精度和運動精度；J.利用旋轉(zhuǎn)位置傳感器陣列直接驗證燈光野和照射野的一致性，定量分析顯示出誤差。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案還包括設(shè)計一種醫(yī)學(xué)放射治療相關(guān)設(shè)備定位精度的檢測裝置，包括用于采集醫(yī)學(xué)放射治療相關(guān)設(shè)備光線和射線照射點位置信息的采樣主機和用于處理來自采樣主機采樣信息以及向采樣主機發(fā)出采樣請求指令的手持控制器；所述采樣主機與手持控制器通過連接纜線或無線通信接口雙向連接。因此，檢測人員可以在遠離射線輻射的地方對設(shè)備的定位精度進行檢測。
所述采樣主機包括主機殼體，分別安裝在主機殼體左側(cè)面、右側(cè)面和頂面的左側(cè)轉(zhuǎn)盤、右側(cè)轉(zhuǎn)盤和頂部轉(zhuǎn)盤，所述左側(cè)轉(zhuǎn)盤、右側(cè)轉(zhuǎn)盤和頂部轉(zhuǎn)盤的外表面各布置有傳感器陣列，分別用于接收來自醫(yī)學(xué)放射治療相關(guān)設(shè)備左側(cè)、右側(cè)和頂部三個方向的激光定位燈所發(fā)出的激光定位信息，所述左側(cè)轉(zhuǎn)盤、右側(cè)轉(zhuǎn)盤和頂部轉(zhuǎn)盤受安裝在主機殼體內(nèi)的驅(qū)動機構(gòu)的驅(qū)動作旋轉(zhuǎn)運動。
所述采樣主機還包括安裝在主機殼體上的傾角傳感器，用于檢測醫(yī)學(xué)放射治療相關(guān)設(shè)備的治療床面的水平度。
布置在左側(cè)轉(zhuǎn)盤、右側(cè)轉(zhuǎn)盤和頂部轉(zhuǎn)盤外表面的傳感器陣列中的傳感器為光敏傳感器、X射線傳感器或兩者的組合，它們的分布方式為沿轉(zhuǎn)盤半徑方向差分排布的至少一維的傳感器陣列，一維排列的傳感器陣列通過旋轉(zhuǎn)變成了同心不同徑的環(huán)形檢測帶，一維傳感器陣列的疏密程度決定了環(huán)形檢測帶的疏密程度，采用差分排列后的傳感器陣列將有效增加檢測帶的密度，也就提高了檢測精度。
所述傳感器陣列分步將所接收的光信號或者射線信號轉(zhuǎn)化為電信號，再通過安裝在轉(zhuǎn)盤上的A/D轉(zhuǎn)換電路將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字串行信號，最后通過連接纜線或無線通信接口將所述數(shù)字串行信號傳遞給遠處的手持控制器進行處理和顯示。
所述手持控制器包括用于信號處理的嵌入式微處理器和嵌入式操作系統(tǒng)、用于顯示信號處理分析結(jié)果的LCD顯示屏、觸摸屏式交互信息界面以及用于與外接PC機信息傳遞的通信接口。
所述驅(qū)動機構(gòu)包括位于左、右側(cè)和頂部的三個步進或者飼服電機及其它們的轉(zhuǎn)子和軸承，所述轉(zhuǎn)子通過軸承、導(dǎo)電滑環(huán)分別帶動所述左側(cè)轉(zhuǎn)盤、右側(cè)轉(zhuǎn)盤和頂部轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)。
所述手持控制器與外接PC機的通信接口是USB接口、串口、紅外接口、藍牙接口或網(wǎng)絡(luò)RJ45接口。因此，手持控制器可以將采樣信息通過串口、USB口、紅外接口、藍牙接口和網(wǎng)絡(luò)接口傳輸?shù)酵獠康腜C機，以便對采樣信息作深化處理。手持控制器也可以直接將采樣信息通過打印口傳輸?shù)酱蛴C輸出。
與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的醫(yī)學(xué)放射治療相關(guān)設(shè)備定位精度的檢測方法和裝置具有如下優(yōu)點通過在采樣主機的左右兩側(cè)及頂部轉(zhuǎn)盤設(shè)置旋轉(zhuǎn)的光敏位置傳感器陣列，實現(xiàn)了對醫(yī)學(xué)放射治療相關(guān)設(shè)備定位精度的符合使用要求的低成本檢測。


圖1是本發(fā)明醫(yī)學(xué)放射治療相關(guān)設(shè)備定位精度的檢測裝置在工作狀態(tài)時的示意圖；圖2是采樣主機的剖視示意圖；圖3是光敏位置傳感器陣列的排布示意圖；
圖4是本發(fā)明醫(yī)學(xué)放射治療相關(guān)設(shè)備定位精度的檢測裝置的原理框圖；圖5是本發(fā)明光敏位置傳感器陣列檢測光野的示意圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明及其實施例作進一步的詳細說明。
首先以激光為例來說明定位精度檢測的理論基礎(chǔ)。由于激光的方向性極好，在傳播中始終像一條筆直的線，不易發(fā)散，光強也可以保證的特點，假如激光源偏轉(zhuǎn)一個微小的角度θ，激光源到被照射點的距離為L，根據(jù)三角函數(shù)的推理，那么，被照射點由于激光源偏轉(zhuǎn)角度θ所產(chǎn)生的位移X＝L*tg(θ)假設(shè)激光定位燈到放療物理師需要定位的治療中心位置的距離為3米，激光定位燈由于重力或其它因素的影響角度偏轉(zhuǎn)了0.2度，那么可以計算出被照射點由于激光源偏轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的位移為X＝3*tg(0.2)＝0.01米＝10毫米10毫米的偏移量很容易通過光敏傳感器識別出來，因此，此原理可以利用。
利用單個的光敏傳感器組成一維陣列，模擬價格昂貴的半導(dǎo)體集成光位置敏感傳感器(PSD，Position Sensing Detectors)，采用單個的傳感器組成傳感器陣列50，為了在有限的分布空間內(nèi)提高采樣精度，特意設(shè)計成差分排布，因此能保證傳感器陣列50對射線200著點的采樣精度為＜1毫米。這樣，通過傳感器陣列50對射線200著點進行采樣，既能夠滿足臨床定位誤差的檢測，又能夠滿足低成本市場普及的目的。
根據(jù)需要被檢測治療相關(guān)設(shè)備的定位需求而設(shè)置不同的感應(yīng)傳感器陣列，例如要檢測的系統(tǒng)定位信息為激光定位燈100或者燈光野時，組成傳感器陣列的單個傳感器為光敏傳感器；要檢測的系統(tǒng)定位信息為照射野時，組成傳感器陣列的單個傳感器為X射線傳感器。
對于采用多維定位方式的治療設(shè)備，可以根據(jù)所建立檢測系統(tǒng)中設(shè)置射向不同方向復(fù)數(shù)個發(fā)射源，傳感器陣列也設(shè)置為與上述發(fā)射源數(shù)量相同，并分別對應(yīng)上述各發(fā)射源感應(yīng)所發(fā)射的射線。例如利用三個轉(zhuǎn)盤20檢測三個方向的的激光定位信息，每個轉(zhuǎn)盤20上有一個一維的傳感器陣列50，利用轉(zhuǎn)盤20的旋轉(zhuǎn)，分步采集在二維平面上的光斑信息，三個方向全部收集完畢后，通過串行信號把信息發(fā)送到手持控制器，控制器通過嵌入式微處理器和嵌入式控制軟件進行計算機三維(X、Y、Z方向)重建，分析和顯示誤差信息。
本發(fā)明醫(yī)學(xué)放射治療相關(guān)設(shè)備定位精度的檢測裝置就是根據(jù)上面的理論分析設(shè)計出來的。如圖1所示，本發(fā)明的定位精度的檢測裝置包括用于采集醫(yī)學(xué)放射治療相關(guān)設(shè)備光線與射線照射點位置信息的采樣主機1和用于處理來自采樣主機1的采樣信息以及向采樣主機1發(fā)出采樣請求指令的手持控制器2；所述采樣主機1與手持控制器2通過連接纜線或無線通信接口雙向連接，由于采樣主機1與手持控制器2無需近距離放置，因此，當(dāng)操作者因為射線或者其他的原因不方便靠近加速器等設(shè)備時，可以事先將檢測裝置放在治療機房內(nèi)，當(dāng)治療機房的屏蔽鉛門閉合后，操作者可以在遠離射線輻射的地方啟動手持控制器2，通過串口(信號傳輸采用抗干擾能力強的RS-485串行接口標(biāo)準(zhǔn))向采樣主機1發(fā)出采樣請求。
如圖2所示，所述采樣主機1包括主機殼體10，分別安裝在主機殼體10左側(cè)面、右側(cè)面和頂面的左側(cè)轉(zhuǎn)盤201、右側(cè)轉(zhuǎn)盤202和頂部轉(zhuǎn)盤203，其內(nèi)安裝傾角傳感器70；所述左側(cè)轉(zhuǎn)盤201、右側(cè)轉(zhuǎn)盤202和頂部轉(zhuǎn)盤203的外表面各布置有傳感器陣列50，分別用于接收來自醫(yī)學(xué)放射治療相關(guān)設(shè)備左側(cè)、右側(cè)和頂部三個方向的激光定位燈所發(fā)出的激光定位信息和燈光野信息，所述左側(cè)轉(zhuǎn)盤201、右側(cè)轉(zhuǎn)盤202和頂部轉(zhuǎn)盤203受安裝在主機殼體10內(nèi)的驅(qū)動機構(gòu)30的驅(qū)動作旋轉(zhuǎn)運動。所屬傾角傳感器70用于檢測醫(yī)學(xué)放射治療相關(guān)設(shè)備的治療床面的水平度。
所述驅(qū)動機構(gòu)30包括位于左、右側(cè)和頂部的三個步進或者飼服電機311，312，313及其它們的轉(zhuǎn)子321，322，323和軸承411，412，413，所述轉(zhuǎn)子311，312，313通過軸承411，412，413、導(dǎo)電滑環(huán)401，402，403分別帶動所述左側(cè)轉(zhuǎn)盤201、右側(cè)轉(zhuǎn)盤202和頂部轉(zhuǎn)盤203旋轉(zhuǎn)(圖2)。
根據(jù)所需檢測的目標(biāo)不同(如可檢測紅外激光線、白織光、X射線)，所述傳感器陣列50中的傳感器陣列可以是光敏傳感器，或是X射線傳感器，或兩者的組合。根據(jù)不同的采樣需求，在轉(zhuǎn)盤上除了安裝光敏傳感器陣列外，也可加裝X射線(或γ射線)傳感器陣列(或者電離室陣列)，這樣，當(dāng)轉(zhuǎn)盤旋轉(zhuǎn)的時候，也可以按均勻的步距角對在二維平面上的射線分布情況進行采樣，可以驗證放療中很重要的“光野照射野一致性”精度。醫(yī)用直線加速器中一般采用高照度白織光來模擬射野的大小，白織光的波長在400-780納米，因此，可以用光敏特征值在650納米的光敏傳感器陣列旋轉(zhuǎn)掃描出光野的大小，并把信號反饋回控制器處理(如圖5所示)。
如圖3和圖4所示，布置在左側(cè)轉(zhuǎn)盤201、右側(cè)轉(zhuǎn)盤202和頂部轉(zhuǎn)盤203外表面的傳感器陣列50為沿轉(zhuǎn)盤半徑方向差分排布的至少一維的傳感器陣列，所述傳感器陣列50分步將所接收的光信號或者射線信號轉(zhuǎn)化為電信號，再通過安裝在轉(zhuǎn)盤上的A/D轉(zhuǎn)換電路將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字串行信號，最后通過連接纜線或無線通信接口將所述數(shù)字串行信號傳遞給遠處的手持控制器2進行處理和顯示。由于所述左側(cè)轉(zhuǎn)盤201、右側(cè)轉(zhuǎn)盤202和頂部轉(zhuǎn)盤203的旋轉(zhuǎn)，其上一維排列的傳感器陣列50變成了同心不同徑的環(huán)形檢測帶，一維傳感器陣列50的疏密程度決定了環(huán)形檢測帶的疏密程度，采用差分排列后的傳感器陣列50將有效增加檢測帶的密度，也就提高了檢測精度，滾動軸承41的徑向跳動量也會影響到該檢測設(shè)備的檢測誤差，應(yīng)該以D級以上精度的軸承為好。另外，主機殼體10采用單個零件數(shù)控加工工藝，有效避免了采樣主機殼體10的裝配誤差，保證了三個采樣轉(zhuǎn)盤(201、202、203)轉(zhuǎn)軸之間的同軸度、垂直度、平面度等形位公差要求，對提升采樣主機的測量基準(zhǔn)精度有重要的作用。
如圖4所示，所述手持控制器2包括用于信號處理的嵌入式微處理器和嵌入式操作系統(tǒng)、用于顯示信號處理分析結(jié)果的顯示屏、觸摸屏式交互信息界面以及用于與外接PC機信息傳遞的通信接口。所述通信接口可以是USB接口、串口、紅外接口、藍牙接口或網(wǎng)絡(luò)接口。
以上述檢測裝置作為硬件基礎(chǔ)，本發(fā)明的醫(yī)學(xué)放射治療相關(guān)設(shè)備定位精度的檢測方法包括如下步驟A.將位置信息采樣主機放在醫(yī)學(xué)放射治療相關(guān)設(shè)備的治療床上，利用安裝在采樣主機內(nèi)部的傾角傳感器測量所述治療床平臺的水平度誤差并調(diào)整至允許的誤差范圍；B.移動所述治療床體，利用采樣主機兩側(cè)轉(zhuǎn)盤上的光敏位置傳感器驗證所述放射治療相關(guān)設(shè)備機房兩側(cè)的水平激光定位燈所發(fā)出的激光定位線的一致性，定量分析顯示出位置誤差并進行校準(zhǔn)；C.以步驟A和步驟B的定位結(jié)果為基礎(chǔ)，利用采樣主機頂部轉(zhuǎn)盤上的光敏位置傳感器驗證所述放射治療相關(guān)設(shè)備的加速器上方天花板激光定位燈所發(fā)出的激光定位線的位置精度，定量分析顯示出位置誤差并進行校準(zhǔn)；D.以兩側(cè)的水平激光定位燈和上方天花板激光定位燈的定位結(jié)果為基礎(chǔ)，構(gòu)建手持控制器中嵌入式操作系統(tǒng)的虛擬三維坐標(biāo)系，該虛擬三維坐標(biāo)系構(gòu)成整個測量系統(tǒng)的參照系；所述放射治療相關(guān)設(shè)備的定位檢測是指由采樣主機和手持控制器組成的檢測裝置自動測量被檢測的光信號在所述激光定位燈所構(gòu)建的虛擬三維坐標(biāo)系中的偏移量，通過檢測裝置中的嵌入式系統(tǒng)軟件計算和分析位置偏移的性質(zhì)，模擬現(xiàn)場定位結(jié)果和所述參照系之間的相對關(guān)系，給出糾正和減小誤差的建議。
對所述放射治療相關(guān)設(shè)備的定位檢測包括如下過程E.啟動采樣主機，利用兩側(cè)和頂部轉(zhuǎn)盤上的光敏位置傳感器分別識別和驗證醫(yī)用直線加速器的小機頭和大機頭的旋轉(zhuǎn)角度，定量分析顯示出角度誤差；F.根據(jù)兩側(cè)和天花板的激光定位燈所發(fā)出的激光線偏移來驗證放射治療相關(guān)設(shè)備治療床的平移、升降和旋轉(zhuǎn)運動的運動精度，定量分析顯示出位置誤差；G.根據(jù)兩側(cè)和天花板的激光定位燈所發(fā)出的激光線偏移來驗證激光線和標(biāo)尺燈的一致性，定量分析顯示出位置誤差；H.利用旋轉(zhuǎn)光敏位置傳感器陣列直接驗證燈光野的尺寸和位置精度，間接計算出機頭內(nèi)準(zhǔn)直器的開合尺寸和定位誤差；I.利用旋轉(zhuǎn)的光敏位置傳感器陣列驗證通過多葉準(zhǔn)直器打下來的光野的大小，間接驗證多葉準(zhǔn)直器的葉片定位精度和運動精度；J.利用旋轉(zhuǎn)的光敏和射線位置傳感器陣列直接驗證燈光野和照射野的一致性，定量分析顯示出誤差。
本發(fā)明方法適用于醫(yī)用直線加速器、CT定位機、放療模擬定位機、γ刀、Co60治療機和激光定位燈等多科目定位精度測量，以醫(yī)用直線加速器為例，能夠檢測的項目(按檢測順序排列)如下1.將檢測設(shè)備放在治療床上，利用采樣主機1內(nèi)部的傾角傳感器70測量治療床平臺的水平度誤差并調(diào)整其至允許誤差范圍；2.移動治療床體，驗證加速器機房兩側(cè)水平激光定位燈所發(fā)出的激光定位線的一致性，定量分析顯示出位置誤差并校準(zhǔn)。
3.以1、2中的定位結(jié)果為基礎(chǔ)，驗證加速器上方天花板激光定位燈所發(fā)出的激光定位線的位置精度，定量分析顯示出位置誤差并校準(zhǔn)。
4.以1、2、3中的定位結(jié)果為基礎(chǔ)，在嵌入式控制器中虛擬構(gòu)建三維坐標(biāo)系，構(gòu)成整個測量系統(tǒng)的基礎(chǔ)。
5.根據(jù)光野中的黑色陰影十字線，利用光敏傳感器識別，驗證小機頭(Collimator)的旋轉(zhuǎn)角度，定量分析顯示出角度誤差。
6.根據(jù)光野中的黑色陰影十字線，利用光敏傳感器識別，驗證大機頭(Gantry)的旋轉(zhuǎn)角度，定量分析顯示出位置誤差。
7.根據(jù)兩側(cè)和天花板的激光定位燈所發(fā)出的激光線偏移來驗證治療床的各種運動精度(包括平移、升降和旋轉(zhuǎn)運動)，定量分析顯示出位置誤差。
8.根據(jù)兩側(cè)和天花板的激光定位燈所發(fā)出的激光線偏移來驗證激光線和標(biāo)尺燈的一致性，定量分析顯示出位置誤差。
9.利用旋轉(zhuǎn)光敏傳感器陣列直接驗證燈光野的尺寸和位置精度，間接計算出機頭內(nèi)準(zhǔn)直器的開合尺寸和定位誤差。
10.利用旋轉(zhuǎn)光敏傳感器陣列驗證通過多葉準(zhǔn)直器打下來的光野的大小，間接驗證多葉準(zhǔn)直器的葉片定位精度和運動精度。
11.利用旋轉(zhuǎn)光敏傳感器陣列和X射線傳感器陣列直接驗證燈光野和照射野的一致性，定量分析顯示出誤差。
以下列舉的是本發(fā)明裝置在實際應(yīng)用中的兩個典型實施例實施例一驗證激光定位燈的三維坐標(biāo)系首先、將采樣主機1擺放在加速器治療床面上，利用采樣主機1上的傾角傳感器70，檢驗治療床床面上的X軸與Y軸水平度(如床面不水平，可通過床面調(diào)節(jié)機構(gòu)調(diào)至水平)。確認床面升至采樣主機1的左側(cè)轉(zhuǎn)盤201、右側(cè)轉(zhuǎn)盤202可以接收左、右兩側(cè)激光定位十字線的高度，啟動檢測功能。此時采樣主機1的左側(cè)轉(zhuǎn)盤201、右側(cè)轉(zhuǎn)盤202開始勻速轉(zhuǎn)動，兩轉(zhuǎn)盤上的光敏傳感器將左、右兩側(cè)激光定位燈的光信號轉(zhuǎn)化為電信號，經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換，通過串口發(fā)送至手持控制器2。該手持控制器2將其轉(zhuǎn)化為數(shù)字化虛擬十字坐標(biāo)系顯示LCD上，并通過左右兩側(cè)接收的十字激光線的位置偏差計算出左、右兩側(cè)激光定位燈的位置偏差，顯示在LCD上。在確認兩側(cè)激光燈位置無超差后，啟動采樣主機1頂部轉(zhuǎn)盤203，通過光敏傳感器接收天花板激光定位燈打下來的十字激光線，檢測其橫向激光線與左右兩側(cè)激光線重合性誤差，縱向激光線是否交于左右兩側(cè)激光線中心點，誤差數(shù)據(jù)通過LCD顯示出來。由此可驗證上、左、右三個激光燈位置是否發(fā)生漂移，角度是否傾斜等(見圖4)。
實施例二驗證加速器燈光野的大小當(dāng)驗證完“實施例一”中激光定位燈的三維坐標(biāo)系后，確保了整個坐標(biāo)系與上圖中的理論坐標(biāo)系相比沒有超差(如果超差后先校正，然后再實施例二的檢測)，這樣，就可以保證加速器的中心束流軸垂直于采樣主機1的頂部轉(zhuǎn)盤203的上表面。打開加速器射野燈，將束流準(zhǔn)直器開合到需檢測狀態(tài)，燈光野照射到采樣主機1的頂部轉(zhuǎn)盤203，在手持控制器2的控制界面上點擊檢測按鈕，這樣，采樣主機1的頂部轉(zhuǎn)盤203開始旋轉(zhuǎn)檢測，探測到的光斑輪廓如圖5中的黑色軌跡，嵌入式計算機將軌跡點統(tǒng)計計算，構(gòu)造出受測燈光野的實際輪廓。最后，通過控制器內(nèi)置的數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)和分析軟件反算出準(zhǔn)直器的位置誤差及減小誤差的糾正手段，在LCD上顯示給操作者(見圖5)。
權(quán)利要求
1.一種醫(yī)學(xué)放射治療相關(guān)設(shè)備定位精度的檢測方法，其特征在于該方法包括如下步驟A.將位置信息采樣主機放在醫(yī)學(xué)放射治療相關(guān)設(shè)備的治療床上，利用安裝在采樣主機內(nèi)部的傾角傳感器測量所述治療床平臺的水平度誤差并調(diào)整至允許的誤差范圍；B.移動所述治療床體，利用采樣主機兩側(cè)轉(zhuǎn)盤上的光敏位置傳感器驗證所述放射治療相關(guān)設(shè)備所置機房兩側(cè)的水平激光定位燈所發(fā)出的激光定位線的一致性，定量分析顯示出位置誤差并進行校準(zhǔn)；C.以步驟A和步驟B的定位結(jié)果為基礎(chǔ)，利用采樣主機頂部轉(zhuǎn)盤上的光敏位置傳感器驗證所述放射治療相關(guān)設(shè)備上方天花板激光定位燈所發(fā)出的激光定位線的位置精度，定量分析顯示出位置誤差并進行校準(zhǔn)；D.以兩側(cè)的水平激光定位燈和上方天花板激光定位燈的定位結(jié)果為基礎(chǔ)，構(gòu)建手持控制器中軟件虛擬的三維坐標(biāo)系，該三維坐標(biāo)系構(gòu)成整個測量系統(tǒng)的參照系；所述放射治療相關(guān)設(shè)備的定位檢測是指由采樣主機和手持控制器組成的檢測系統(tǒng)，采樣主機自動測量被檢測的光信號或者射線信號在所述激光定位燈構(gòu)建的虛擬三維坐標(biāo)系中的偏移量，通過手持控制器中的嵌入式軟件計算和分析位置偏移的性質(zhì)，模擬現(xiàn)場定位結(jié)果和所述參照系之間的相對關(guān)系，由系統(tǒng)自動顯示糾正和減小誤差的指令信息。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的檢測方法，其特征在于對所述放射治療相關(guān)設(shè)備的定位檢測包括如下過程A.啟動采樣主機，利用兩側(cè)和頂部轉(zhuǎn)盤上的光敏位置傳感器分別識別和驗證醫(yī)用直線加速器小機頭和大機頭在旋轉(zhuǎn)時釋放出來的射野模擬燈光信號，以此判斷醫(yī)用直線加速器小機頭和大機頭的旋轉(zhuǎn)角度，定量分析顯示出角度誤差；B.根據(jù)兩側(cè)和天花板的激光定位燈所發(fā)出的激光線偏移來驗證放射治療相關(guān)設(shè)備治療床的平移、升降和旋轉(zhuǎn)運動的運動精度，定量分析顯示出位置誤差；C.根據(jù)兩側(cè)和天花板的激光定位燈所發(fā)出的激光線偏移來驗證激光線和標(biāo)尺燈的一致性，定量分析顯示出位置誤差；D.利用旋轉(zhuǎn)采樣主機轉(zhuǎn)盤直接測量醫(yī)用直線加速器燈光野的尺寸和位置精度，間接計算出機頭內(nèi)準(zhǔn)直器的開合尺寸和定位誤差；E.利用旋轉(zhuǎn)采樣主機轉(zhuǎn)盤直接測量醫(yī)用直線加速器通過多葉準(zhǔn)直器打下來的燈光野的大小，間接驗證多葉準(zhǔn)直器的葉片定位精度和運動精度；F.利用旋轉(zhuǎn)采樣主機轉(zhuǎn)盤直接驗證燈光野和照射野的一致性，定量分析顯示出誤差。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的檢測方法，其特征在于所述采樣主機轉(zhuǎn)盤上集成有光敏位置傳感器或者X射線傳感器，或光敏位置傳感器和X射線傳感器的組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的檢測方法，其特征在于所述采樣主機的光敏傳感器和/或X射線傳感器的分布方式為沿轉(zhuǎn)盤半徑方向差分排布的至少一維的傳感器陣列，所述傳感器陣列分步將所接收的光信號或者射線信號轉(zhuǎn)化為電信號，再通過安裝在轉(zhuǎn)盤上的A/D轉(zhuǎn)換電路將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字串行信號，最后通過連接纜線或無線通信接口將所述數(shù)字串行信號傳遞給遠處的手持控制器進行處理和顯示。
5.一種醫(yī)學(xué)放射治療相關(guān)設(shè)備定位精度的檢測裝置，包括用于采集醫(yī)學(xué)放射治療相關(guān)設(shè)備光線和射線照射點位置信息的采樣主機(1)和用于處理來自采樣主機(1)的采樣信息以及向采樣主機(1)發(fā)出采樣請求指令的手持控制器(2)；所述采樣主機(1)與手持控制器(2)通過連接纜線或無線通信接口雙向連接，其特征在于所述采樣主機(1)包括主機殼體(10)，分別安裝在主機殼體(10)左側(cè)面、右側(cè)面和頂面的左側(cè)轉(zhuǎn)盤(201)、右側(cè)轉(zhuǎn)盤(202)和頂部轉(zhuǎn)盤(203)，所述左側(cè)轉(zhuǎn)盤(201)、右側(cè)轉(zhuǎn)盤(202)和頂部轉(zhuǎn)盤(203)的外表面各布置有傳感器陣列(50)，分別用于接收來自醫(yī)學(xué)放射治療相關(guān)設(shè)備所發(fā)出的光信息和射線信息，所述左側(cè)轉(zhuǎn)盤(201)、右側(cè)轉(zhuǎn)盤(202)和頂部轉(zhuǎn)盤(203)受安裝在主機殼體(10)內(nèi)的驅(qū)動機構(gòu)(30)的驅(qū)動作旋轉(zhuǎn)運動。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的檢測裝置，其特征在于所述采樣主機(1)還包括安裝在主機殼體(10)上的傾角傳感器(70)，用于檢測醫(yī)學(xué)放射治療相關(guān)設(shè)備治療床面的水平度。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的檢測裝置，其特征在于布置在左側(cè)轉(zhuǎn)盤(201)、右側(cè)轉(zhuǎn)盤(202)和頂部轉(zhuǎn)盤(203)外表面的傳感器陣列(50)中的傳感器為光敏傳感器、X射線傳感器或兩者的組合，它們的分布方式為沿轉(zhuǎn)盤半徑方向差分排布的至少一維的傳感器陣列，所述傳感器陣列分步將所接收的光信號或者射線信號轉(zhuǎn)化為電信號，再通過安裝在轉(zhuǎn)盤上的A/D轉(zhuǎn)換電路將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字串行信號，最后通過連接纜線或無線通信接口將所述數(shù)字串行信號傳遞給遠處的手持控制器(2)進行處理和顯示。
8.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的檢測裝置，其特征在于所述手持控制器(2)包括用于信號處理的嵌入式微處理器和嵌入式操作系統(tǒng)、用于顯示信號處理分析結(jié)果的顯示屏、觸摸屏式交互信息界面以及用于與外接PC機信息傳遞的通信接口。
9.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的檢測裝置，其特征在于所述驅(qū)動機構(gòu)(30)包括位于左、右側(cè)和頂部的三個步進或者飼服電機(311，312，313)及其它們的轉(zhuǎn)子(321，322，323)和軸承(411，412，413)，所述轉(zhuǎn)子(311，312，313)通過軸承(411，412，413)、導(dǎo)電滑環(huán)(401，402，403)分別帶動所述左側(cè)轉(zhuǎn)盤(201)、右側(cè)轉(zhuǎn)盤(202)和頂部轉(zhuǎn)盤(203)旋轉(zhuǎn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的檢測裝置，其特征在于所述手持控制器(2)與外接PC機的通信接口是USB接口、串口、紅外接口、藍牙接口或網(wǎng)絡(luò)RJ45接口。
全文摘要
一種醫(yī)學(xué)放射治療相關(guān)設(shè)備定位精度的檢測方法和裝置，該裝置包括用于采集醫(yī)學(xué)放射治療相關(guān)設(shè)備光束照射點位置信息的采樣主機(1)和用于處理來自采樣主機(1)的采樣信息以及向采樣主機(1)發(fā)出采樣請求指令的手持控制器(2)，所述采樣主機(1)包括分布在主機殼體(10)左右兩側(cè)面和頂面的三個轉(zhuǎn)盤，轉(zhuǎn)盤的外表面各布置有沿轉(zhuǎn)盤半徑方向差分排布的一維傳感器陣列(50)，分別用于接收來自醫(yī)學(xué)放射治療相關(guān)設(shè)備放置場所左側(cè)、右側(cè)和頂部三個方向的激光定位燈所發(fā)出的激光定位信息以及醫(yī)學(xué)放射治療相關(guān)設(shè)備本身發(fā)出的模擬燈光信息。采用本發(fā)明的方法和裝置能實現(xiàn)對醫(yī)學(xué)放射治療相關(guān)設(shè)備治療定位精度的符合使用要求的低成本檢測。
文檔編號G01M99/00GK1857160SQ20061006083
公開日2006年11月8日 申請日期2006年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2006年5月16日
發(fā)明者洪紅光, 牛道立, 楊誠, 李強, 楊冠軍 申請人:楊誠, 李強