[發明專利]一種醫用加速器束流自動對中控制方法

有效

• 申請號: 201611217277.5
• 申請日: 2016-12-26
• 公開（公告）號: CN106730415B
• 公開（公告）日: 2019-08-30
• 發明（設計）人: 柘江;吳建興;陳璞;王春波;柏磊
• 申請（專利權）人: 江蘇海明醫療器械有限公司
• 主分類號: A61N5/10
• 分類號: A61N5/10
• 代理公司: 北京理工大學專利中心 11120
• 代理人: 代麗;仇蕾安

技術領域

本發明涉及醫療和工業輻照應用的電子直線加速器技術領域，具體涉及一種醫用加速器束流自動對中控制方法。

背景技術

放射治療的任務是根據各個病人的病灶情況，選擇、設計和實施最佳的治療計劃。這樣的計劃主要包括治療野的大小、方向、各個靶區的劑量貢獻，還包括對總處方劑量進行分次治療等。因此，需要對加速器輸出的束流著靶位置進行自動控制，從而確保輸出的劑量在治療野內滿足均整度要求。現階段，醫用加速器治療野內劑量的均整度的要求越來越高，而現有加速器結構復雜、工作環境電磁干擾強，劑量均整度容易受到擾動，無法高質量地保證治療野內劑量均整度要求。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種醫用加速器束流自動對中控制方法，能夠用于對醫用電子直線加速器的劑量的對稱度、均整性自動計算、自動調整。

本發明的醫用加速器束流自動對中控制方法，包括如下步驟：

步驟1，采用設計的電離室采集醫用加速器束流信號和偏離束流信號；其中，電離室包括主電離室和沿主電離室X軸或Y軸相對稱的兩個對分電離室；主電離室的中心位于醫用加速器束流的理想中心軸線上，對醫用加速器束流信號進行采樣，得到主信號；分電離室對醫用加速器束流沿X軸或Y軸偏離時的偏離束流信號進行采樣，得到X方向的偏離束流信號L、R信號或Y方向的偏離束流信號G、T信號；其中，X、Y方向分別為：以束流中心為原點的束流截面上的相互垂直的兩個方向；

步驟2，計算對稱的兩個分電離室采集的偏離束流信號的劑量率對稱度誤差值，根據劑量率對稱度誤差值以及輸出導向電源的理想導向電源值，計算出當前導向電源值；其中，理想導向電源值為：醫用加速器束流在理想導向電源值下，束流偏差為0；

步驟3，將醫用加速器的輸出導向電源值調節為步驟2計算獲得的當前導向電源值，從而調節醫用加速器束流的位置。

進一步地，所述步驟2中，劑量率對稱度誤差值計算方法包括如下子步驟：

步驟2.1，對步驟1采集的偏離束流信號進行放大、整流，形成鋸齒狀脈沖信號；

步驟2.2，利用醫用加速器的束流同步信號對步驟2.1的脈沖信號進行積分，得到該分電離室對應的劑量率；

步驟2.3，比較兩個對稱的分電離室的劑量率，得到該方向的劑量率對稱度誤差值。

進一步地，采用PID調節方法對醫用加速器的輸出導向電源進行調節，其中，當前導向電源值為：比例系數P×輸出導向電源的當前誤差值+積分系數I×啟動時刻到當前時刻的導向電源誤差累計值+微分系數D×當前誤差值與上一次誤差值的差值；其中，比例系數P、積分系數I和微分系數D預先通過實驗確定。

進一步地，如果當前的導向電源值超出輸出導向電源的工作范圍，則輸出導向電源工作在允許的極值處，并發出報警信號。

進一步地，所述理想導向電源值根據機架角度分段計算。

進一步地，根據機架角度分段計算時，各段的機架角度分別為：[316，45]、[46，135]、[136，225]和[226，315]。

有益效果：

(1)本發明利用設計的電離室采集醫用加速器束流信號和X或Y方向的偏離束流信號，然后計算兩個對稱的分電離室之間的劑量率對稱度誤差值，根據劑量率對稱度誤差值以及輸出導向電源的理想導向電源值獲得當前導向電源值；然后通過改變醫用加速器輸出導向電源，從而調節醫用加速器束流的位置，修正該對劑量率對稱度誤差，從而使得醫用加速器束流在治療野內滿足均整度的要求。本發明能夠快速、有效地實現加速器束流的對中，提高治療野內劑量的均整度，且可靠性好。

(2)本發明利用醫用加速器的束流同步信號對采集的偏離束流信號進行積分，以脈沖面積作為劑量率，計算方法簡單，可靠。

(3)本發明還提供了一種PID調節方法對醫用加速器的輸出導向電源進行調節，調節方法簡單、易實現，充分考慮了輸出導向電源的當前誤差值、導向電源誤差累計值和兩次劑量率偏差的差值，能夠實時動態響應劑量率的變換。

(4)理想導向電源值根據機架角度分段計算，計算結果更為精確。

附圖說明

圖1為本發明醫用加速器束流自動對中控制系統組成示意圖。

圖2為電離室各層雙面結構示意圖。(a)為電離室的第一層和第五層云母片，單面鍍鋁，鍍層面向電離室內部；(b)為電離室的第三層云母片，雙面鍍鋁；第一、三、五層云母片為高壓電極；(c)為電離室的第二層和第四層，雙面鍍鋁，第二層和第四層相對旋轉90度擺放，這兩片云母片為收集電極。