CN110389372B - 一种射野计算方法及*** - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种射野计算方法,包括以下步骤:在检测板被加速器照射时,获取检测板上同一计算路线上的若干个电离室所检测到的电荷量;对获取到的若干个所述电荷量进行归一化处理得到同一计算路线上的平均测量数;根据预设的测量数‑射野关系,将所述平均测量数转化为所述计算路线上的射野范围。本发明还对应公开了一种射野计算***。本发明中公开的方法及***,相对于现有技术中利用半导体探测器进行射野范围检测的方案,不存在被半导体探测器所在位置限制的问题,可通过电荷量对射野范围进行计算,检测范围更大,精度更高,且电离室相对于半导体探测器具有更高的稳定性和更长的使用寿命。
Description
技术领域
本发明属于医疗辅助技术领域,具体涉及一种射野计算方法及***。
背景技术
医用加速器是生物医学上的一种用来对肿瘤进行放射治疗的粒子加速器装置,其借助不同形态的电场,将各种不同种类的带电粒子加速到更高能量,以放射出可以用于治疗疾病的射线,常常被简称为加速器。加速器在使用过程中需要对其射野范围进行检测及校准。
现有技术多数用半导体探测器来对射野范围的边缘进行检测,如美国SunNuclear公司型号为Daily QA3的晨检仪,其提供的是一种半导体探测器检测射野边缘的技术方案,在其检测面的中心分布有多个检测边,单个检测边由3个半导体探测器组成,通过3个半导体探测器是否检测到射线的照射,来区分射线的射野边缘到达哪一个半导体探测器所在的位置。
但现有技术使用半导体对射野边缘进行检测的方案中,因其仅利用半导体探测器检测射线是否达到所在半导体探测器的位置,其检测的精度受到半导体探测器的位置限制,且半导体探测器数量较少,相邻的半导体探测器间存在间距,导致其检测的范围较窄,且精度不足,具有一定的局限性,同时,半导体探测器的能量响应和长期稳定性不如电离室,存在稳定性差和使用寿命较短的问题。
发明内容
为了克服上述技术缺陷,本发明提供一种射野计算方法及***,检测范围更大,精度更高,且电离室相对于半导体探测器具有更高的稳定性和更长的使用寿命。
为了解决上述问题,本发明按以下技术方案予以实现的:
一种射野计算方法,包括以下步骤:
在检测板被加速器照射时,获取检测板上同一计算路线上的若干个电离室所检测到的电荷量;
对获取到的若干个所述电荷量进行归一化处理得到同一计算路线上的平均测量数;
根据预设的测量数-射野关系,将所述平均测量数转化为所述计算路线上的射野范围。
相对于现有技术,本方法的有益效果为:
本方法通过对电离室所获取到的电荷量进行归一化处理,并使用预设的测量数-射野关系根据处理后得到的平均测量数计算出当前射野范围在单一方向上的尺寸,相对于现有技术中利用半导体探测器进行射野范围检测的方案,本方法不存在被半导体探测器所在位置限制的问题,可通过电荷量对射野范围进行计算,检测范围更大,精度更高,且电离室相对于半导体探测器具有更高的稳定性和更长的使用寿命。
本方法的进一步改进在于,所述测量数-射野关系通过以下步骤进行设定:
使用加速器以一已知的射野范围对同一计算路线上的若干个电离室进行照射;
获取所述同一计算路线上的若干个电离室所检测到的电荷量;
对获取到的若干个所述电荷量进行归一化处理得到同一计算路线上的平均测量数;
重复多次以上步骤,获得多个所述平均测量数和多个对应的射野范围;
具体的,可以以一固定的精度确定多个已知的射野范围,使用加速器分别以多个已知的射野范围对同一计算路线上的若干个电离室照射多次,从而每次照射均可以计算得到一已知的射野范围对应的平均测量数;
使用拟合算法,对多个所述平均测量数和多个对应的射野范围进行拟合,得到所述测量数-射野关系。
本方法的进一步改进在于,所述归一化处理为以下步骤:
将所述若干个电离室中的中心电离室所检测到的电荷量作为基准值;所述中心电离室为设置在检测板中心,且在加速器照射时处于射野中心的电离室;
将除中心电离室以外的其余电离室所检测到的电荷量分别与所述基准值进行比值计算得到相应的测量数;
将计算得到的若干个电离室对应的测量数进行平均值计算,得到所述平均测量数。
本方法的进一步改进在于,所述将除中心电离室以外的其余电离室所检测到的电荷量分别与所述基准值进行比值计算得到相应的测量数的步骤前还包括以下步骤:
将除中心电离室以外的其余电离室所检测到的电荷量使用对应的修正系数进行修正。
本方法的进一步改进在于,所述拟合算法为线性拟合算法。
本方法的进一步改进在于,所述计算路线为:
以所述中心电离室为起点向检测板边缘延伸的路线;
或,经过所述中心电离室和检测板边缘的任意两点的路线。
本发明还对应公开了一种射野计算***,包括设置在检测板上的:
中心电离室以及设置在中心电离室周围的若干组检测电离室,每组检测电离室设置在同一计算路线上,每组检测电离室包括若干个检测电离室;
所述电离室用于在加速器照射时检测电荷量;
处理器,与各所述电离室连接以接收所述电荷量,用于执行上述方法以对加速器照射的射野范围进行计算。
相对于现有技术,本***的有益效果为:
本***通过对电离室所获取到的电荷量进行归一化处理,并使用预设的测量数-射野关系根据处理后得到的平均测量数计算出当前射野范围在单一方向上的尺寸,相对于现有技术中利用半导体探测器进行射野范围检测的方案,本***不存在被半导体探测器所在位置限制的问题,检测范围更大,精度更高,且电离室相对于半导体探测器具有更高的稳定性和更长的使用寿命。
本***的进一步改进在于,包括中心电离室以及设置在中心电离室周围的四组检测电离室;
所述四组检测电离室分别设置于呈十字分布的四个方向上。
本***的进一步改进在于,所述检测电离室的形状为长方形,其长边与所在的计算路线平行。
本***的进一步改进在于,每组检测电离室包括一个检测电离室。
附图说明
图1是本发明的实施例1中所述可计算射野的检测板的电离室设置示意图;
图2是本发明的实施例1中所述检测电离室的俯视结构示意图;
图3是本发明的实施例1中所述检测电离室的剖视结构示意图;
图4是本发明的实施例1中所述射野范围的检测方法的步骤示意图;
图5是本发明的实施例1中所述测量数-射野关系的设定步骤示意图;
图6是本发明的实施例1中所述实际测量得到的电离室的电荷量数据表;
图7是本发明的实施例1中所述修正后的电离室的电荷量数据表;
图8是本发明的实施例1中所述归一化处理后的电离室的电荷量数据表;
图9是本发明的实施例1中所述拟合得到的数据曲线示意图;
图10是本发明的实施例2中所述检测板的电离室设置示意图;
图11是本发明的实施例3中所述检测板的电离室设置示意图。
图中:
1-检测板;11-中心电离室;12-检测电离室;121-收集板;122-高压板;123-绝缘板;1231-空腔。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明,并不用于限定本发明。
实施例1
图1示出了本发明的一个实施例,公开了一种可计算射野的检测板1,其包括设置在中心的正方形状的中心电离室11和分别设置在中心电离室11周围的四个长方形状的检测电离室12;具体的,检测板11在被加速器照射时,中心电离室11应处于加速器的射野的中心,即以中心电离室11作为照射的中心对照点;
具体的,四个检测电离室12分别设置在中心电离室11的上、下、左、右四个相互垂直的方向,检测电离室12的长边与所在方向平行,且四个检测电离室12的尺寸相同,与中心电离室11的距离也相同;
具体的,中心电离室11和检测电离室12均为空气电离室;
具体的,图2-图3示出了检测电离室12的具体结构,其包括收集板121、高压板122以及中间的绝缘板123,具体的,绝缘板123的中心具有长方形的空腔1231。
具体的,收集板121中设置有收集极,高压板122中设置有高压极,收集极和高压极均通过电路连接至检测板1中的处理器(图中未示出)。
具体的,中心电离室11除空腔1231的形状为正方形以外,其余结构均与检测电离室12类似,在此不再赘述。
具体的,电离室在加速器的射线照射下电离空气,产生离子,在高压极的电场的作用下通过收集极收集正负离子,形成感应电流信号,并传输至处理器,处理器处理感应电流信号并计算得到电离室中的电荷量,具体的计算细节属于本领域的公知常识,在此不再赘述。
具体的,处理器中设置有执行代码,用于在检测板1被加速器照射时,执行如图4所示的方法进行射野范围的检测,该方法包括以下步骤:
S1、获取检测板上同一计算路线上的若干个电离室所检测到的电荷量;
具体的,计算路线的选择可以由操作人员根据实际情况进行设定;
具体的,计算路线可以为以中心电离室为起点向检测板边缘延伸的路线,或是,经过中心电离室和检测板边缘的任意两点的路线;
具体的,可以选择以中心电离室11上和下两个方向所形成的纵向线作为一计算路线,也可以以中心电离室11的四个方向中的一个方向作为一计算路线;
具体的,因加速器的射野范围一般为对称的正方形,而本实施例中的检测电离室相对于中心电离室对称设置,故本实施例中选择以中心电离室11上和下两个方向所形成的纵向线作为一计算路线,即获取中心电离室11及其上、下两个方向上的检测电离室12的电荷量;
S2、对获取到的若干个电荷量进行归一化处理得到同一计算路线上的平均测量数;
具体的,归一化处理包括以下步骤:
S21、将中心电离室所检测到的电荷量作为基准值;
S22、将两个检测电离室所检测到的电荷量使用对应的修正系数进行修正;
具体的,修正系数为通过包含有温度系数和气压系数的修正公式计算出的系数,用于对电离室检测到的电荷量值进行修正,以消除环境带来的偏差;
S23、将修正后的两个检测电离室所检测到的电荷量分别与基准值进行比值计算得到相应的测量数;
S24、将计算得到的两个检测电离室对应的测量数进行平均值计算,得到平均测量数。
通过上述归一化处理,可以以中心电离室的电荷值作为基准对两个检测电离室的电荷量进行比例修正,以得到更准确及更稳定的测量数,避免因环境的变化导致计算偏差,从而使得射野计算结果更加准确。
S3、根据预设的测量数-射野关系,将平均测量数转化为该方向上的射野范围。
具体的,测量数-射野关系可以为通过先验数据拟合得到的数据曲线或关系式,具体的,测量数-射野关系在预先设定时,应对照实际测量时选取的方向和电离室的数量,在同等条件下进行多次测量以拟合得到数据曲线或关系式。
图5示出了测量数-射野关系的设定步骤,包括:
S4、使用加速器以一已知的射野范围对两个检测电离室进行照射;
S5、获取两个检测电离室所检测到的电荷量;
S6、对获取到的两个检测电离室的电荷量进行上述归一化处理得到纵向线上的平均测量数;
S7、重复多次步骤S4-S6,获得多个平均测量数和多个对应的射野范围;
S8、使用拟合算法,对多个平均测量数和多个对应的射野范围进行拟合,得到测量数-射野关系;具体的,可以采用线性拟合算法对对多个平均测量数和对应的射野范围进行多项式拟合,得到平均测量数和射野范围间的多项式关系式或数据曲线。
接下来,结合一次实际测量的数据对本实施例中测量数-射野关系的设定进行更详细的说明,图6示出了使用加速器以不同的射野范围对中心电离室及其上下两个方向的两个检测电离室进行照射所得到的电荷量数据;
具体的,上方向的检测电离室经过修正公式计算得到的修正系数为0.9808,下方向的检测电离室经过修正公式计算得到的修正系数为0.98295,使用对应的修正系数对图6中的数据进行修正,图7示出了修正后的电荷量数据,图8示出了对两个检测电离室的数据进行了上述归一化处理之后的测量数数据和最终计算得到纵向方向上的平均测量数数据。
具体的,采用线性拟合算法对对多个平均测量数和对应的射野范围进行多项式拟合,得到平均测量数和射野范围间的多项式关系式或数据曲线,拟合出的多项式关系式和数据曲线如图9所示。后续测量中,纵向方向上的射野范围可以直接通过电离室的电荷量以及这一多项式关系式进行计算得到。
需要注意的,本实施例中只是示出了纵向方向上的射野计算方法,但对于横向方向,即中心电离室的左右两个方向所组成的路线上的两个电离室进行射野计算的方法,同样适用本实施例中提到的射野计算方法。
实施例2
图10示出了本发明的实施例2,公开了一种检测板,其与实施例1相似,不同之处在于其在中心电离室11的每一方向上设置了三个检测电离室12。
实施例3
图11示出了本发明的实施例3,公开了一种检测板,其与实施例1相似,其在中心电离室11的呈X型的四个方向上设置了三个检测电离室12。
在使用实施例2或实施例3的检测板中的电离室进行射野计算时,其计算的思路同样与实施例1公开的射野计算步骤一致,只是所针对的方向不同以及电离室的数量不同。
上述实施例只是示出一些较佳的方案,中心电离室周围的检测电离室的设置数量和方向可以由设计人员根据实际情况进行选择。
以上,仅是本发明的较佳实施例而已,并非对本发明作任何形式上的限制,故凡是未脱离本发明技术方案内容,依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何修改、等同变化与修饰,均仍属于本发明技术方案的范围。
Claims (8)
1.一种射野计算方法,其特征在于,包括以下步骤:
在检测板被加速器照射时,获取检测板上同一计算路线上的若干个电离室所检测到的电荷量;
对获取到的若干个所述电荷量进行归一化处理得到同一计算路线上的平均测量数;
根据预设的测量数-射野关系,将所述平均测量数转化为所述计算路线上的射野范围;
所述测量数-射野关系通过以下步骤进行设定:
使用加速器以一已知的射野范围对同一计算路线上的若干个电离室进行照射;
获取所述同一计算路线上的若干个电离室所检测到的电荷量;
对获取到的若干个所述电荷量进行归一化处理得到同一计算路线上的平均测量数;
重复多次以上步骤,获得多个所述平均测量数和多个对应的射野范围;
使用拟合算法,对多个所述平均测量数和多个对应的射野范围进行拟合,得到所述测量数-射野关系;
所述归一化处理为以下步骤:
将所述若干个电离室中的中心电离室所检测到的电荷量作为基准值;所述中心电离室为设置在检测板中心,且在加速器照射时处于射野中心的电离室;
将除中心电离室以外的其余电离室所检测到的电荷量分别与所述基准值进行比值计算得到相应的测量数;
将计算得到的若干个电离室对应的测量数进行平均值计算,得到所述平均测量数。
2.根据权利要求1所述的射野计算方法,其特征在于,所述将除中心电离室以外的其余电离室所检测到的电荷量分别与所述基准值进行比值计算得到相应的测量数的步骤前还包括以下步骤:
将除中心电离室以外的其余电离室所检测到的电荷量使用对应的修正系数进行修正。
3.根据权利要求1所述的射野计算方法,其特征在于,所述拟合算法为线性拟合算法。
4.根据权利要求1所述的射野计算方法,其特征在于,所述计算路线为:
以所述中心电离室为起点向检测板边缘延伸的路线;
或,经过所述中心电离室和检测板边缘的任意两点的路线。
5.一种射野计算***,其特征在于,包括:
设置在检测板上的:
中心电离室以及设置在中心电离室周围的若干组检测电离室,每组检测电离室设置在同一计算路线上,每组检测电离室包括若干个检测电离室;
所述电离室用于在加速器照射时检测电荷量;
处理器,与各所述电离室连接以接收所述电荷量,用于执行权利要求1-4中任一项所述的方法。
6.根据权利要求5所述的射野计算***,其特征在于,包括中心电离室以及设置在中心电离室周围的四组检测电离室;
所述四组检测电离室分别设置于呈十字分布的四个方向上。
7.根据权利要求6所述的射野计算***,其特征在于,所述检测电离室的形状为长方形,其长边与所在的计算路线平行。
8.根据权利要求6所述的射野计算***,其特征在于,每组检测电离室包括一个检测电离室。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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