[发明专利]一种CBCT高压发生器与平板探测器高速同步触发的方法

说明书

本发明公开一种CBCT高压发生器与平板探测器高速同步触发的方法，该方法包括如下步骤：FPGA采集高压发生器、平板探测器的状态信息，通过PLC控制器处理，实现两者的同步触发；其中，所述PLC控制器分别连接上位机PC与FPGA；所述FPGA通过光耦继电器二、光耦继电器一连接高压发生器，通过光耦继电器三、光耦继电器四连接平板探测器。本发明中PLC与FPGA共同配合，实现了高时序要求情况下，对患者质子治疗过程中，治疗室边旋转边采集定位CBCT图像，为患者肿瘤位置快速成像算法FDK，提供多达900张患者肿瘤位置图像；本发明结构简单紧凑，工作可靠。

技术领域

本发明涉及质子放射性治疗领域，涉及一种质子医疗旋转治疗室精准定位装置CBCT系统提供高速同步采集方法，尤其是涉及用于质子医疗旋转治疗室精准定位装置CBCT的高压发生器与平板探测器的同步触发，具体是一种基于FPGA信号采集的CBCT高压发生器与平板探测器高速同步触发的方法。

背景技术

质子医疗俗称“癌症克星”，质子束对于肿瘤治疗比其它放疗模式优越的地方主要在于利用质子束的Bragg峰,更好地适形包络肿瘤的不同形状,其包络的边界比X和γ射线更锐。质子治疗只对肿瘤病灶进行定点高能量照射，大大降低了肿瘤周围健康组织与器官的受照剂量，能减轻容易受放射线影响的器官的副作用、降低放疗后续影响，切实治疗肿瘤病灶对身体的负担小，对同时患有心脏病等其他疾病的老年患者或体质虚弱的患者也能接受治疗。随着放射治疗技术的发展，以精确定位、精确计划、精确治疗为核心的精确放疗(precision radiotherapy，PT)技术已经打破了传统的经验式的常规治疗模式，成为一种新的“常规”放疗，从而促使放射治疗进入精确放疗的时代。锥形束CT(cone beam CT,CBCT)是基于大面积非晶硅数字化射线探测板，具有体积小，重量轻，开放式架构的特点，可以直接整合到直线加速器上。机架旋转一周就能获取和重建一个体积范围内的CT图像。CBCT可以达到比传统的CT更高的空间分辨率，密度分辨率也足以分辨软组织结构，可以通过肿瘤本身成像引导放疗。而且该系统的射线利用效率高，患者接受的射线剂量少，使它可以作为一种实时监测手段。CBCT具有在治疗位置进行X线透视、摄片和容积成像的多重功能。精准放疗要求的摆位精度高，将CBCT应用在质子医疗设备上可以获取靶区及周围重要器官的三围空间定位，能够降低摆位误差，准确显示患者的位置，同时能够在治疗位对患者进行监测，并快速获得患者当前的治疗剂量。但是如何将CBCT配置在旋转式治疗室里，怎么让CBCT对患者病变部位多维度立体空间内实施实时监控定位一直是难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于FPGA信号采集的CBCT高压发生器与平板探测器高速同步触发的方法，该方法PLC与FPGA配合使用，高速FPGA采集高压发生器和平板探测器的状态信息，PLC对整个系统进行监控，当系统出现异常时，PLC安全报警模块工作，切断高压发生器，X射线管停止出束。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

一种CBCT高压发生器与平板探测器高速同步触发的方法，该方法包括如下步骤：FPGA采集高压发生器、平板探测器的状态信息，通过PLC控制器处理，实现两者的同步触发；其中，所述PLC控制器分别连接上位机PC与FPGA；所述FPGA通过光耦继电器二、光耦继电器一连接高压发生器，通过光耦继电器三、光耦继电器四连接平板探测器。

高压发生器、平板探测器的状态信息通过触发引脚的高低电平来触发对应的光耦继电器，FPGA获取光耦继电器的状态信息，实时向PLC反馈。

工作时，上位机PC输入同步采集指令，PLC工作，旋转治疗室运转运动，PLC触发FPGA，光耦继电器一工作，高压发生器工作，高压发生器触发25ms，曝光完成，光耦继电器二工作，FPGA处理器响应，触发光耦继电器三，平板探测器工作，采集图像存储图像，经过33ms，光耦继电器四触发，FPGA向PLC反馈，PLC读取旋转治疗室旋转角度增量是否等于0.4°，进入下一次采集流程；直到旋转治疗室旋转角度达到360°，一次采集完成。