[发明专利]一种检测直线加速器等中心与球体半径的方法

说明书

技术领域

本发明属于医疗设备测量领域，特别是涉及一种检测直线加速器等中心与球体半径的方法。

背景技术

在肿瘤放射治疗领域，随着放疗技术的进步，放疗作用于人体的射线能量越来越高，对放疗设备本身的精度要求就更为严格，稍有不慎造成放射线漏射、偏射与肿瘤位置有偏差，都会导致高能射线照射到人体正常组织或器官从而对患者产生致命的影响，因此，经常对放射治疗设备进行质量检测与控制就成为放疗物理师必须的工作。

医用直线加速器等中心精度大小是现代放射肿瘤学治疗质量的关键因素。它的准确测量和调整是放射治疗单位质量保证和质量控制的首要因素，如果这个问题没有解决好，则适形放疗、调强放疗等现代精确放射治疗方法无法实现。直线加速器等中心精度的变化将直接影响患者放射治疗计划中靶区和危及器官的定位。按照国际标准IEC和国家标准，医用放射学术语（GB/T17857-1999）对等中心的定义：在放射学设备中，各种运动的基准轴线围绕一个公共中心点运动，辐射轴从以此点为中心的最小球体内通过，此点即为等中心（如图1所示）。所述球体半径指医用直线加速器的机架旋转轴心、治疗床旋转轴心、准直器旋转轴心相交于一点的范围，此范围的半径，简称为球体半径。该球体的直径即为等中心的精度误差，对常规放射治疗，国家标准允许的精度是±2mm,对适形放疗、调强放疗、立体定向放射治疗等精确放疗技术，对该精度有更高的要求，应在±1mm以内。直线加速器等中心包括三个部分，准直器旋转轴代表线束中心轴，并与治疗床的旋转轴重合，它们与机架旋转轴的交点称为等中心。虽然机器在安装时已通过验收并达到临床要求，但在每天的使用中，由于设备的运动磨损老化、环境因素、故障维修等原因，使机器的机械精度变差，从而产生一定的误差。同时，由于不同的生产厂商其设备安装方式和安装工程师，以及机器使用频率的不同，在一定程序上也会影响直线加速器等中心的精度。如果等中心精度的大小没有可靠的保证，盲目使用适形放疗、调强放疗必定会导致放疗的失败。

但目前在全世界范围内，物理师在检测放疗设备的机械与几何精度时，仍然要利用角尺、水平尺、坐标纸等原始辅助工具进行观察目测，通过人工计算与经验判断来检测设备精度是否达标，这在对目前放疗技术需要的十分之一毫米级精度而言，已远远不能满足临床要求；同时在放射线剂量输出方面也需要多种检测工具，检测操作与计算都较为复杂繁琐，以上检测方面技术的落后已严重阻碍了放疗治疗的效果。

发明内容

为解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种通过激光定位灯与光电传感器自动检测并计算直线加速器等中心与球体半径的方法。

一种检测直线加速器等中心与球体半径的方法，所述直线加速器包括机架、准直器和治疗床，所述准直器设置于机架的治疗头的下底面，所述治疗床设置于所述治疗头的下方，该方法应用于检测直线加速器旋转中心与球体半径的系统中，所述系统包括所述直线加速度器、激光定位灯以及光电传感器阵列，所述方法包括步骤：S1、将准直器、机架、治疗床中一个的旋转角度调至零位，激光定位灯相应地设置于被调整旋转角度的准直器、机架或治疗床上，光电传感器阵列相对于激光定位灯固定设置于直线加速器以外，根据光电传感器阵列接收激光定位灯发射出来的光线，分析获取到的光线的中心点，并计算此中心点的坐标，记为第一坐标点；S2、将步骤S1中被调整旋转角度的准直器、机架或治疗床旋转任意角度，根据光电传感器阵列再次分析所述激光定位灯的光线的中心点，并计算此中心点的坐标，记为第二坐标点，然后循环步骤S2获取第三坐标点，然后进入步骤S3；S3、通过最小二乘法将所述准直器、机架或治疗床的第一坐标点、第二坐标点和第三坐标点拟合成圆，获取该圆的圆心坐标并将该圆心坐标相应地设定为准直器、机架或治疗床的轴心；S4、当重复步骤S1至S3直至准直器、机架和治疗床的轴心获取完成后，记准直器的轴心为A(x₁，y₁，z₁)，机架的轴心为B(x₂，y₂，z₂)，治疗床的轴心为C(x₃，y₃，z₃)，根据公式