直線(xiàn)加速器等中心點(diǎn)與球體半徑的檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及醫(yī)療設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種直線(xiàn)加速器等中心點(diǎn)與球體半徑的 檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 放射治療通過(guò)體外射線(xiàn)較大程度地增加腫瘤區(qū)域的投射劑量和減少周?chē)＝M 織的受用劑量，從而最大限度的殺滅腫瘤細(xì)胞以降低正常組織的病發(fā)率。隨著放療技術(shù)的 進(jìn)步，醫(yī)用直線(xiàn)加速器從原來(lái)的單能輻射發(fā)展到同源多能，由原來(lái)的千伏級(jí)別的X射線(xiàn)機(jī)， 發(fā)展到具有MV級(jí)射線(xiàn)源的醫(yī)用電子加速器，能量越來(lái)越高，從而為了更好地做到適形放療 和調(diào)強(qiáng)放療，醫(yī)用直線(xiàn)加速器的多葉準(zhǔn)直器的發(fā)展趨勢(shì)為葉片數(shù)量多、厚度小、運(yùn)動(dòng)速度快 和定位準(zhǔn)確等特點(diǎn)。
[0003] 其中，確定醫(yī)用直線(xiàn)加速器等中心點(diǎn)和球體半徑是實(shí)現(xiàn)適形放療、調(diào)強(qiáng)放療等現(xiàn) 代精確放射治療方法的基礎(chǔ)。具體地，在放射學(xué)設(shè)備中，各種運(yùn)動(dòng)的基準(zhǔn)軸線(xiàn)圍繞一個(gè)公共 中心點(diǎn)運(yùn)動(dòng)，輻射軸從以此點(diǎn)為中心的最小球體內(nèi)通過(guò)，此點(diǎn)即為等中心。球體半徑指醫(yī)用 直線(xiàn)加速器的機(jī)架旋轉(zhuǎn)軸心、治療床旋轉(zhuǎn)軸心、準(zhǔn)直器旋轉(zhuǎn)軸心相交于一點(diǎn)的范圍，此范圍 的半徑簡(jiǎn)稱(chēng)為球體半徑，該球體的直徑即為等中心的精度誤差，常規(guī)放射治療國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)允 許的精度是±2mm，針對(duì)適形放療、調(diào)強(qiáng)放療、立體定向放射治療等精確放療技術(shù)，相應(yīng)的等 中心精度有更高的要求，應(yīng)在± Imm以?xún)?nèi)。
[0004] 進(jìn)一步地，醫(yī)用直線(xiàn)加速器中，機(jī)架是一個(gè)重要部件，它的功能是帶著輻射頭在 360度范圍旋轉(zhuǎn)，使從輻射頭發(fā)出的射束隨機(jī)架旋轉(zhuǎn)而改變?nèi)肷浞较?，照射惡性腫瘤進(jìn)行治 療。因此機(jī)架的剛度和旋轉(zhuǎn)軸承的跳動(dòng)誤差直接影響機(jī)器的等中心精度。放療設(shè)備機(jī)械等 中心點(diǎn)不僅在設(shè)備出廠(chǎng)時(shí)至關(guān)重要，設(shè)備在定期維護(hù)過(guò)程中需要通過(guò)質(zhì)量保證程序，對(duì)機(jī) 械等中心點(diǎn)的測(cè)量是質(zhì)量保證中的重要檢測(cè)步驟。然而，相關(guān)技術(shù)中依然以人工目測(cè)為主， 無(wú)法很好地保證等中心點(diǎn)距離各個(gè)射線(xiàn)的垂直距離在要求范圍之內(nèi)，有待改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明旨在至少在一定程度上解決上述相關(guān)技術(shù)中的技術(shù)問(wèn)題之一。
[0006] 為此，本發(fā)明的目的在于提出一種能提高檢測(cè)效率和精度，且簡(jiǎn)單易行的直線(xiàn)加 速器等中心點(diǎn)與球體半徑的檢測(cè)方法。
[0007] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提出了一種直線(xiàn)加速器等中心點(diǎn)與球體半徑的檢 測(cè)方法，包括以下步驟：當(dāng)直線(xiàn)加速器的機(jī)架旋轉(zhuǎn)至預(yù)設(shè)角度時(shí)，通過(guò)光學(xué)定位跟蹤器采集 多個(gè)紅外標(biāo)識(shí)物的空間坐標(biāo)；根據(jù)所述多個(gè)空間坐標(biāo)分別記錄多組射線(xiàn)向量的起點(diǎn)和終點(diǎn) 的空間坐標(biāo)位置；根據(jù)所述多個(gè)空間坐標(biāo)位置獲取多組射線(xiàn)向量；根據(jù)理論等中心點(diǎn)的空 間位置選取以理論等中心點(diǎn)為圓心和以預(yù)設(shè)閾值為半徑的球體的點(diǎn)集；以及根據(jù)所述多組 射線(xiàn)向量與所述球體的點(diǎn)集計(jì)算等中心點(diǎn)與球體半徑，以獲取所述直線(xiàn)加速器的等中心點(diǎn) 與球體半徑。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例提出的直線(xiàn)加速器等中心點(diǎn)與球體半徑的檢測(cè)方法，通過(guò)光學(xué) 定位跟蹤系統(tǒng)與紅外標(biāo)識(shí)物檢測(cè)直線(xiàn)加速器的等中心點(diǎn)與球體半徑，取代人工目測(cè)的方 式，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化檢測(cè)，很好地保證等中心點(diǎn)距離各個(gè)射線(xiàn)的垂直距離在要求范圍之內(nèi)，不但 簡(jiǎn)化檢測(cè)流程，并且提高檢測(cè)效率及精度，避免了人為因素對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，計(jì)算效率 高、結(jié)果準(zhǔn)確、簡(jiǎn)單易行。
[0009] 另外，根據(jù)本發(fā)明上述實(shí)施例的直線(xiàn)加速器等中心點(diǎn)與球體半徑的檢測(cè)方法還可 以具有如下附加的技術(shù)特征：
[0010] 進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)判斷計(jì)算得到的等中心點(diǎn)與球體半徑 結(jié)果是否符合標(biāo)準(zhǔn)容差值，且是否為所有等中心點(diǎn)中平均誤差最小的最優(yōu)解獲取所述直線(xiàn) 加速器的等中心點(diǎn)與球體半徑。
[0011] 進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述多個(gè)紅外標(biāo)識(shí)物設(shè)置在所述直線(xiàn)加速 器的治療頭、多葉準(zhǔn)直器與治療床旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的交點(diǎn)位置。
[0012] 進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，在旋轉(zhuǎn)所述機(jī)架之前，將所述直線(xiàn)加速器的 機(jī)架和多葉準(zhǔn)直器旋轉(zhuǎn)至零位。
[0013] 進(jìn)一步地，在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，所述射線(xiàn)向量表示為：
[0014]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種直線(xiàn)加速器等中心點(diǎn)與球體半徑的檢測(cè)方法，其特征在于，包括以下步驟： 當(dāng)直線(xiàn)加速器的機(jī)架旋轉(zhuǎn)至預(yù)設(shè)角度時(shí)，通過(guò)光學(xué)定位跟蹤器采集多個(gè)紅外標(biāo)識(shí)物的 空間坐標(biāo)； 根據(jù)所述多個(gè)空間坐標(biāo)分別記錄多組射線(xiàn)向量的起點(diǎn)和終點(diǎn)的空間坐標(biāo)位置； 根據(jù)所述多個(gè)空間坐標(biāo)位置獲取多組射線(xiàn)向量； 根據(jù)理論等中心點(diǎn)的空間位置選取以理論等中心點(diǎn)為圓心和以預(yù)設(shè)閾值為半徑的球 體的點(diǎn)集；以及 根據(jù)所述多組射線(xiàn)向量與所述球體的點(diǎn)集計(jì)算等中心點(diǎn)與球體半徑，以獲取所述直線(xiàn) 加速器的等中心點(diǎn)與球體半徑。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的直線(xiàn)加速器等中心點(diǎn)與球體半徑的檢測(cè)方法，其特征在于， 通過(guò)判斷計(jì)算得到的等中心點(diǎn)與球體半徑結(jié)果是否符合標(biāo)準(zhǔn)容差值，且是否為所有等中心 點(diǎn)中平均誤差最小的最優(yōu)解獲取所述直線(xiàn)加速器的等中心點(diǎn)與球體半徑。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的直線(xiàn)加速器等中心點(diǎn)與球體半徑的檢測(cè)方法，其特征在于， 所述多個(gè)紅外標(biāo)識(shí)物設(shè)置在所述直線(xiàn)加速器的治療頭、多葉準(zhǔn)直器與治療床旋轉(zhuǎn)軸線(xiàn)的交 點(diǎn)位置。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的直線(xiàn)加速器等中心點(diǎn)與球體半徑的檢測(cè)方法，其特征在于， 在旋轉(zhuǎn)所述機(jī)架之前，將所述直線(xiàn)加速器的機(jī)架和多葉準(zhǔn)直器旋轉(zhuǎn)至零位。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的直線(xiàn)加速器等中心點(diǎn)與球體半徑的檢測(cè)方法，其特征在于， 所述射線(xiàn)向量表示為：
其中，Pi;1為第i個(gè)機(jī)架角度射線(xiàn)向量起點(diǎn)的坐標(biāo)，P i;2為第i個(gè)機(jī)架角度點(diǎn)射線(xiàn)向量 終點(diǎn)的坐標(biāo)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的直線(xiàn)加速器等中心點(diǎn)與球體半徑的檢測(cè)方法，其特征在于， 所述球體的點(diǎn)集表示為： Isoc= {(x, y, z) I X 2+y2+z2^ 2}, 其中，2mm為所述預(yù)設(shè)閾值。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的直線(xiàn)加速器等中心點(diǎn)與球體半徑的檢測(cè)方法，其特征在于， 根據(jù)以下公式計(jì)算所述球體半徑，所述公式為：
其中，rmin為所述球體半徑，r min所對(duì)應(yīng)的點(diǎn)i so。為所述等中心點(diǎn)，N為所述多組射線(xiàn)向 量的組數(shù)。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的直線(xiàn)加速器等中心點(diǎn)與球體半徑的檢測(cè)方法，其特征在于， 還包括： 根據(jù)所述直線(xiàn)加速器的等中心點(diǎn)與球體半徑獲取所述機(jī)架處于任何位置時(shí)的誤差補(bǔ) 償矢量。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的直線(xiàn)加速器等中心點(diǎn)與球體半徑的檢測(cè)方法，其特征在于， 獲取所述誤差補(bǔ)償矢量的公式為：
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直線(xiàn)加速器等中心點(diǎn)與球體半徑的檢測(cè)方法，其特征在于， 所述光學(xué)定位跟蹤器為NDI設(shè)備。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種直線(xiàn)加速器等中心點(diǎn)與球體半徑的檢測(cè)方法，包括以下步驟：當(dāng)機(jī)架旋轉(zhuǎn)至預(yù)設(shè)角度時(shí)，采集多個(gè)紅外標(biāo)識(shí)物的空間坐標(biāo)；分別記錄多組射線(xiàn)向量的起點(diǎn)和終點(diǎn)的空間坐標(biāo)位置；獲取多組射線(xiàn)向量；選取以理論等中心點(diǎn)為圓心和以預(yù)設(shè)閾值為半徑的球體的點(diǎn)集；根據(jù)多組射線(xiàn)向量與球體的點(diǎn)集計(jì)算等中心點(diǎn)與球體半徑，以獲取直線(xiàn)加速器的等中心點(diǎn)與球體半徑。本發(fā)明實(shí)施例的檢測(cè)方法提高了檢測(cè)效率和精度，避免了人為因素對(duì)檢測(cè)結(jié)果的影響，簡(jiǎn)單易行。
【IPC分類(lèi)】G01B11-00, G01B11-08
【公開(kāi)號(hào)】CN104764400
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510104843
【發(fā)明人】葉佩青, 張翔, 張輝
【申請(qǐng)人】清華大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年7月8日
【申請(qǐng)日】2015年3月10日