CN113521560B - 一种基于epid的光栅全自动标定方法、装置及放射治疗设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种基于EPID的光栅全自动标定方法、装置及放射治疗设备,该光栅全自动标定方法包括:S1:标注光栅的物理坐标原点在放射治疗等中心平面的投影位置;S2:对每层光栅,逐根伸出或回收每个叶片,并采用EPID记录每个叶片伸出或回收时的图像,运用图像处理技术提取图像内叶片边界位置,得到每个叶片厚度;S3:对每层光栅,同列多个叶片走到同一待标定的物理位置,采用EPID记录同列多个叶片在该物理位置下的图像,根据S2得到的每个叶片厚度,提取出该图像内每个叶片的位置,得到每个叶片的实际等中心位置,并记录在标定表中。本发明可以在各种模式的射束下快速对正交双层光栅进行标定,对FFF模式的射束更加有效,提高光栅标定的精度。
Description
技术领域
本发明属于放射治疗技术领域,具体涉及一种基于EPID的光栅全自动标定方法、装置及放射治疗设备。
背景技术
多叶准直器(MLC)是在放射治疗中,通过机械运动产生适形辐射野的部件,俗称光栅或者光阑。由于在实施放射治疗时,治疗计划***(TPS)根据不同的加速器性能和光栅特性,计算出在放射治疗等中心平面(ISO)的适形情况,因此在加速器执行治疗计划时,需要将下发的治疗计划文件中ISO光栅位置转换成光栅实际运动的物理位置。光栅在ISO平面的位置与治疗计划误差越小,则实际治疗时病人的剂量分布就越接近TPS的计算效果。因此,在机器执行治疗计划前,应该建立光栅平面的物理位置与ISO平面位置的对应关系。
传统的光栅标定方法大多采用光野,即在等中心平面平铺坐标纸,打开加速器机头的光野灯,通过调整MLC不同叶片的物理位置获得其在坐标纸上的投影位置。这种方法操作非常繁琐,需要反复调整,耗时耗力,并且受到人为因素影响较大。另一类更加繁琐的方法是通过辐射剂量学角度定义光栅的位置,即采用三维水箱、二维矩阵、胶片等剂量学验证工具采集数据,再对光栅位置进行标定。
在有均整块搭配的FF(Flattening Filter,FF)模式射束下,这些方法可以有效对光栅位置进行标定。近年来,人们发现移除机头均整块后的FFF(Flattening Filter Free,FFF)模式加速器相比于FF模式剂量率高,可以大大节省治疗时间,同时还可以减少机头内散射和MLC透射,减小半影区使得靶区外剂量跌落更快,因此相关的研究和加速器产品越来越广泛。但与此同时,FFF模式下由于射野内剂量分布不平坦,给采用剂量学方法标定光栅带来了困难。
具体地,对于采用光野灯对光栅标定的方法,在形成光野后,首先设置光栅的单列叶片走到同一位置,然后在坐标纸上观察不同叶片的光野投影,通过软件微调每根叶片的位置,最后将此时的物理位置信息和统一的ISO位置信息保存在软件中,变换位置重复若干次(受人工作业量限制,一般不超过十次),形成单列叶片的标定表,最后再重复以上步骤,对另一列光栅叶片进行标定。如果是通过剂量定义的光栅位置,在测量完等中心平面的剂量分布后,提取光栅位置,变换位置重复若干次,最后生成标定表并保存。
上述方法存在以下问题:
1)采用光野标定时,通过肉眼观察叶片的投影调整叶片位置,人为因素影响较大;此外由于整个标定过程时间较长,因此无法对较多位置的光栅走位进行标定,标定表也较为粗糙,在远离标定表位置处可能使得光栅的偏差较大。
2)对于基于剂量的标定,由于光栅走位结束后需要机头出束然后采集剂量数据,在采集到的计量分布图中很难分辨出叶片的对应编号,因此在实际操作中均采用同列叶片统一标定的方法,即同一列的叶片执行相同的标定文件。对于FF模式的加速器,其射野内平面剂量分布较均匀,不同位置处剂量分布基本一致。而对于FFF模式的加速器,即使是同样的光栅边界识别算法,由于光栅端面的半影函数彼此不同,因此对同一列叶片使用同样的标定表时也可能增大光栅走位误差。
3)上述现有的技术方案效率均比较低,做一次标定整体耗时若干小时。
发明内容
为了解决上述技术问题,本发明提出了一种基于EPID的光栅全自动标定方法、装置及放射治疗设备。
为了达到上述目的,本发明的技术方案如下:
一方面,本发明公开一种基于EPID的光栅全自动标定方法,包括以下步骤:
S1:标注光栅的物理坐标原点在放射治疗等中心平面的投影位置;
S2:对每层光栅,逐根伸出或回收每个叶片,并采用EPID记录每个叶片伸出或回收时的图像,运用图像处理技术提取图像内叶片边界位置,得到每个叶片厚度;
S3:对每层光栅,同列多个叶片走到同一待标定的物理位置,采用EPID记录同列多个叶片在该物理位置下的图像,根据S2得到的每个叶片厚度,提取出该图像内每个叶片的位置,得到每个叶片的实际等中心位置,并记录在标定表中。
在上述技术方案的基础上,还可做如下改进:
作为优选的方案,S1具体包括以下步骤:
S1.1:仅伸出上层光栅和下层光栅中心处的叶片,运动至超过等中心位置一段距离,两者形成十字交叠状,在加速器出束情况下,记录此时EPID上的图像;
S1.2:运用图像处理技术提取S1.1得到的图像内上层光栅叶片和下层光栅叶片的两个边界位置,通过两个边界位置的平均值确定中心处叶片的位置和厚度,上层光栅和下层光栅中心处叶片的交点即为光栅物理坐标原点在等中心平面处的投影位置。
作为优选的方案,在S1.1中,
若上层光栅或下层光栅的叶片数量为奇数时,则上层光栅或下层光栅中心处的叶片仅为一个叶片;
若上层光栅或下层光栅的叶片数量为偶数时,则上层光栅或下层光栅中心处的叶片则为相邻的两个叶片。
作为优选的方案,S2中,对每层光栅具体执行以下步骤:
S2.1:逐根伸出单侧的每个叶片,并用EPID记录此时图像,利用图像处理技术提取图像内光栅叶片的边界位置;
S2.2:逐根收回单侧的每个叶片,并用EPID记录图像,利用图像处理技术提取图像内光栅叶片的边界位置;
S2.3:将S2.1和S2.2得到的同一叶片伸出和收回时对应的两个边界位置取均值,得到该叶片的边界在等中心处的投影位置;
对于最外两侧的叶片,通过闭合时图像内的半影定义最外两侧叶片的外边界;
S2.4:根据相邻叶片边界位置计算差值,得到不同叶片的厚度。
作为优选的方案,S3中,对每层光栅具体执行以下步骤:
S3.1:控制同一方向上同一列的所有叶片依次运动到每个待标定的物理位置,采用EPID记录叶片在每个待标定的物理位置的图像;
S3.2:根据每个叶片的厚度,提取出S3.1得到的图像内每个叶片的位置,并将其保存在标定表内;
S3.3:重复S3.1-S3.2,直至叶片运动完所有的待标定的物理位置后,得到完整的标定表。
作为优选的方案,光栅全自动标定方法还包括以下步骤:
S4:对标定表进行验证。
作为优选的方案,S4具体包括以下步骤:
S4.1:验证计划让光栅走到计划的等中心位置,通过标定表计算出光栅需要前进的物理位置;
S4.2:光栅前进到计划的物理位置后,采用EPID采集图像,分析图像后计算得到测量的等中心位置;
S4.3:比较计划的等中心位置与测量的等中心位置的差异;
如果差异小于阈值,则认为步骤3得到的标定表合格;
如果差异大于等于阈值,将验证阶段产生的需要前进的物理位置与测量的等中心位置对应关系添加到标定表中,更新标定表,重复S4.1-S4.3进行再次验证。
另一方面,本发明还公开一种基于EPID的光栅全自动标定装置,包括:
光栅原点标注模块,用于标注光栅的物理坐标原点在放射治疗等中心平面的投影位置;
叶片厚度获取模块,用于对每层光栅逐根伸出或回收每个叶片,并采用EPID记录每个叶片伸出或回收时的图像,运用图像处理技术提取图像内叶片边界位置,得到每个叶片厚度;
自动标定模块,用于对每层光栅将同列多个叶片走到同一待标定的物理位置,采用EPID记录同列多个叶片在该物理位置下的图像,根据叶片厚度获取模块得到的每个叶片厚度,提取出该图像内每个叶片的位置,得到每个叶片的实际等中心位置,并记录在标定表中。
作为优选的方案,光栅全自动标定装置还包括:
验证模块,验证模块用于对自动标定模块得到的标定表进行验证。
另一方面,本发明还公开放射治疗设备,放射治疗设备用于实施上述任一种基于EPID的光栅全自动标定方法,或者放射治疗设备包括上述任一种基于EPID的光栅全自动标定装置。
本发明一种基于EPID的光栅全自动标定方法、装置及放射治疗设备可以在各种模式的射束下快速对正交双层光栅进行标定,对FFF模式的射束更加有效。同时由于EPID分辨率较高,此方法还可以有效提高光栅标定的精度,对医用加速器的临床实用具有极其重要的意义。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,应当理解,以下附图仅示出了本发明的某些实施例,因此不应被看作是对范围的限定,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例提供的基于EPID的光栅全自动标定方法的流程图。
图2为本发明实施例提供的S1.1中,叶片呈十字交叠状的结构示意图。
图3为本发明实施例提供的S2中,标记叶片下边界位置的示意图。
图4为本发明实施例提供的S2中,标记叶片上边界位置的示意图。
图5为本发明实施例提供的光栅在标定和验证过程中,光栅的实际走位示意图。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的优选实施方式。
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
为了达到本发明的目的,一种基于EPID的光栅全自动标定方法、装置及放射治疗设备的其中一些实施例中,其基于正交双层光栅进行描述,正交双层光栅包括:上层光栅叶片和下层光栅叶片,上层光栅叶片和下层光栅叶片所在平面互相平行,且垂直于加速器机头发出的射线方向,上层光栅叶片和下层光栅叶片的运动方向为正交。
如图1-5所示,一种基于EPID的光栅全自动标定方法包括以下步骤:
S1:标注光栅的物理坐标原点在放射治疗等中心平面的投影位置(X0,Y0);
S2:对每层光栅,逐根伸出或回收每个叶片,并采用EPID记录每个叶片伸出或回收时的图像,运用图像处理技术提取图像内叶片边界位置,得到每个叶片厚度;
S3:对每层光栅,同列多个叶片走到同一待标定的物理位置,采用EPID记录同列多个叶片在该物理位置下的图像,根据S2得到的每个叶片厚度,提取出该图像内每个叶片的位置,得到每个叶片的实际等中心位置,并记录在标定表中。
为了进一步地优化本发明的实施效果,在另外一些实施方式中,其余特征技术相同,不同之处在于,S1具体包括以下步骤:
S1.1:仅伸出上层光栅和下层光栅中心处的叶片,运动至超过等中心位置一段距离,两者形成十字交叠状,在加速器出束情况下,记录此时EPID上的图像;
S1.2:运用图像处理技术提取S1.1得到的图像内上层光栅叶片和下层光栅叶片的两个边界位置,通过两个边界位置的平均值确定中心处叶片的位置和厚度,上层光栅和下层光栅中心处叶片的交点即为光栅物理坐标原点在等中心平面处的投影位置(X0,Y0)。
进一步,在S1.1中,
若上层光栅或下层光栅的叶片数量为奇数时,则上层光栅或下层光栅中心处的叶片仅为一个叶片;
若上层光栅或下层光栅的叶片数量为偶数时,则上层光栅或下层光栅中心处的叶片则为相邻的两个叶片。
为了进一步地优化本发明的实施效果,在另外一些实施方式中,其余特征技术相同,不同之处在于,S2中,对每层光栅具体执行以下步骤:
S2.1:逐根伸出单侧的每个叶片,并用EPID记录此时图像,利用图像处理技术提取图像内光栅叶片的边界位置;
S2.2:逐根收回单侧的每个叶片,并用EPID记录图像,利用图像处理技术提取图像内光栅叶片的边界位置;
S2.3:将S2.1和S2.2得到的同一叶片伸出和收回时对应的两个边界位置取均值,得到该叶片的边界在等中心处的投影位置;
对于最外两侧的叶片,通过闭合时图像内的半影定义最外两侧叶片的外边界;
S2.4:根据相邻叶片边界位置计算差值,得到不同叶片的厚度。
具体地,S2根据S1中的光栅物理坐标边界标注结果,以X方向叶片为例,逐步伸出单侧叶片并用EPID记录图像,利用图像处理技术提取此时光栅叶片的边界,逐根收回单侧叶片,用EPID记录图像,利用图像处理技术提取此时光栅叶片的边界;将上述叶片伸出和收回时对应的两个边界位置取均值,或是灰度值交界处,定义为两根叶片的边界在等中心处的投影位置。
由于最外两侧的叶片只能测量闭合时的边界,他们的外侧没有叶片,因此无法测量打开时的边界,可以只通过闭合时的半影定义两侧叶片的外边界,这样就得到一组厚度的位置数据Y_pos=[y0,y1,y2,…y51]。
根据相邻叶片边界位置计算差值,得到不同叶片的厚度,记为Y_thickness=[t1,t2,…t51];
其中:t1=y1-y0,t2=y2-y1,…t51=y51-y50。
将计算出的厚度数据存储,结合S1中标注出的光栅坐标原点,就可以重新算出每根光栅的位置。
一般来说,中心位置Y0在中心叶片两个边界值的均值处。
对于正交双层光栅,在一层光栅的厚度标定结束后,使用同样的方法对另一层光栅进行厚度方向的标定。
为了进一步地优化本发明的实施效果,在另外一些实施方式中,其余特征技术相同,不同之处在于,S3中,对每层光栅具体执行以下步骤:
S3.1:控制同一方向上同一列的所有叶片依次运动到每个待标定的物理位置,采用EPID记录叶片在每个待标定的物理位置的图像;
S3.2:根据每个叶片的厚度,提取出S3.1得到的图像内每个叶片的位置,并将其保存在标定表内;
S3.3:重复S3.1-S3.2,直至叶片运动完所有的待标定的物理位置后,得到完整的标定表。
具体地,S3中自动标定过程中光栅如何走位可以有多种方式规定,在本实施例中采用每次采图时使用同一套物理位置进行标定的方法。
对于X方向叶片的标定,控制所有X方向A列叶片物理位置到达x_A_1_phy位置,B列叶片物理位置到达x_B_1_phy,射线出束,EPID采集图像。一般来说,x_A_1_phy和x_B_1_phy可以使两列叶片形成等中心处2cm左右的长缝,这样既能分辨两侧叶片,又可以使标定的位置足够多。
采集完成后,结合S2中的叶片厚度信息,通过EPID采集的图像提取出每根叶片的位置;
由于存在运动误差,无论加速器是FF还是FFF模式的射束,不同叶片的实际等中心位置也不同,在FFF模式射束下偏差更明显。将不同叶片的位置x_A_1_iso_i,x_B_1_iso_i记录在待更新的标定表中,i代表不同叶片的编号。
设置两列叶片运动到下一个待标定的物理位置x_A_2_phy和x_B_2_phy,重复上述步骤,得到此时不同叶片的新标定位置x_A_2_iso_i,x_B_2_iso_i,如此循环往复,直到预设的所有物理标定位置全部走完,生成完整的新标定文件;
对于正交双层光栅,在X方向光栅的走位标定结束后,使用同样的方法对另一层光栅进行位置的标定。
为了进一步地优化本发明的实施效果,在另外一些实施方式中,其余特征技术相同,不同之处在于,光栅全自动标定方法还包括以下步骤:
S4:对标定表进行验证。
进一步,S4具体包括以下步骤:
S4.1:验证计划让光栅走到计划的等中心位置,通过标定表计算出光栅需要前进的物理位置;
S4.2:光栅前进到计划的物理位置后,采用EPID采集图像,分析图像后计算得到测量的等中心位置;
S4.3:比较计划的等中心位置与测量的等中心位置的差异;
如果差异小于阈值,则认为步骤3得到的标定表合格;
如果差异大于等于阈值,将验证阶段产生的需要前进的物理位置与测量的等中心位置对应关系添加到标定表中,更新标定表,重复S4.1-S4.3进行再次验证。
在经过S1-S3后,标定表生成后,对于每根叶片都有一组物理位置与等中心位置的对应关系。具体地,S4在验证标定表的过程中,验证计划让光栅走到计划的等中心位置x_iso_planned,底层软件通过标定表计算出光栅需要前进的物理位置x_phy_planned_i,随后机器出束并在EPID上采集图像,分析EPID的图像后计算测量的等中心位置x_iso_measure_i,比较计划等中心位置x_iso_planned与测量的等中心位置x_iso_measure_i的差异。
如果标定完验证时计算出的差异较小,则认为S3中的自动标定过程可以接受并使用。
如果差异较大,将验证阶段产生的需要前进的物理位置x_phy_planned_i与测量的等中心位置x_iso_measure_i对应关系添加到标定表中,更新标定表,再次验证。
进一步,如果标定完成后的验证过程差异较大,或是在后续使用过程中的验证差异很大,则可能是光栅出现了底层的硬件故障,如卡顿、摩擦过大、电机编码器等出现了问题,需要在底层的故障排除后重新进行标定。
值得注意的是,为了完成以上所有步骤,需要首先将加速器机头方向调整好,偏移和角度倾斜在阈值内。EPID也应调整平坦,标注出等中心位置的投影。
完成这些准备工作后,基于EPID的全自动标定得以展开,此时每根光栅的标定表也可以快速生成。
另一方面,本发明还公开一种基于EPID的光栅全自动标定装置,包括:
光栅原点标注模块,用于标注光栅的物理坐标原点在放射治疗等中心平面的投影位置;
叶片厚度获取模块,用于对每层光栅逐根伸出或回收每个叶片,并采用EPID记录每个叶片伸出或回收时的图像,运用图像处理技术提取图像内叶片边界位置,得到每个叶片厚度;
自动标定模块,用于对每层光栅将同列多个叶片走到同一待标定的物理位置,采用EPID记录同列多个叶片在该物理位置下的图像,根据叶片厚度获取模块得到的每个叶片厚度,提取出该图像内每个叶片的位置,得到每个叶片的实际等中心位置,并记录在标定表中。
进一步,光栅全自动标定装置还包括:
验证模块,验证模块用于对自动标定模块得到的标定表进行验证。
本发明实施例还公开放射治疗设备,放射治疗设备用于实施上述任一实施例公开的基于EPID的光栅全自动标定方法,或者放射治疗设备包括上述任一实施例公开的基于EPID的光栅全自动标定装置。
值得注意的是,上述实施例公开的图像处理技术为:通过搜索EPID图像上每一行和/每一列的斜率最大的位置,然后对所有最大斜率的位置计算平均值,得到光栅的边界位置。
具体地,图像处理技术包括以下内容:
(A)对EPID图像上的每一行计算斜率,并找出斜率最大的位置rk;其中,k=1,2,…m1,m1为图像的总行数;
(B)对所有的rk计算平均值rowc,即:
(C)对EPID图像上的每一列计算斜率,并找出斜率最大的位置ck;其中,k=1,2,…m2,m2为图像的总列数;
(D)对所有的ck计算平均值colc,即:
(E)得到等中心平面的坐标原点(rowc,colc)。
本发明公开一种基于EPID的光栅全自动标定方法、装置及放射治疗设备,其采用电子射野影像***(EPID)拍摄射线照射后的图像,引用图像处理技术自动计算MLC位置的方法,完成光栅的自动标定,在FF和FFF模式下均可对MLC进行快速高效的标定。
本发明可以在各种模式的射束下快速对正交双层光栅进行标定,对FFF模式的射束更加有效。同时由于EPID分辨率较高,此方法还可以有效提高光栅标定的精度,对医用加速器的临床实用具有极其重要的意义。
应当理解,这里描述的各种技术可结合硬件或软件,或者它们的组合一起实现。从而,本发明的方法和设备,或者本发明的方法和设备的某些方面或部分可采取嵌入有形媒介,例如软盘、CD-ROM、硬盘驱动器或者其它任意机器可读的存储介质中的程序代码(即指令)的形式,其中当程序被载入诸如计算机之类的机器,并被该机器执行时,该机器变成实践本发明的设备。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点,其目的在于让本领域普通技术人员能够了解本发明的内容并加以实施,并不能以此限制本发明的保护范围,凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰,都应涵盖在本发明的保护范围内。
Claims (8)
1.一种基于EPID的光栅全自动标定方法,其特征在于,包括以下步骤:
S1:标注光栅的物理坐标原点在放射治疗等中心平面的投影位置;
S2:对每层光栅,逐根伸出或回收每个叶片,并采用EPID记录每个叶片伸出或回收时的图像,运用图像处理技术提取图像内叶片边界位置,得到每个叶片厚度;
S3:对每层光栅,同列多个叶片走到同一待标定的物理位置,采用EPID记录同列多个叶片在该物理位置下的图像,根据S2得到的每个叶片厚度,提取出该图像内每个叶片的位置,得到每个叶片的实际等中心位置,并记录在标定表中;
S1具体包括以下步骤:
S1.1:仅伸出上层光栅和下层光栅中心处的叶片,运动至超过等中心位置一段距离,两者形成十字交叠状,在加速器出束情况下,记录此时EPID上的图像;
S1.2:运用图像处理技术提取S1.1得到的图像内上层光栅叶片和下层光栅叶片的两个边界位置,通过两个边界位置的平均值确定中心处叶片的位置和厚度,上层光栅和下层光栅中心处叶片的交点即为光栅物理坐标原点在等中心平面处的投影位置;
S2中,对每层光栅具体执行以下步骤:
S2.1:逐根伸出单侧的每个叶片,并用EPID记录此时图像,利用图像处理技术提取图像内光栅叶片的边界位置;
S2.2:逐根收回单侧的每个叶片,并用EPID记录图像,利用图像处理技术提取图像内光栅叶片的边界位置;
S2.3:将S2.1和S2.2得到的同一叶片伸出和收回时对应的两个边界位置取均值,得到该叶片的边界在等中心处的投影位置;
对于最外两侧的叶片,通过闭合时图像内的半影定义最外两侧叶片的外边界;
S2.4:根据相邻叶片边界位置计算差值,得到不同叶片的厚度。
2.根据权利要求1所述的光栅全自动标定方法,其特征在于,在S1.1中,
若上层光栅或下层光栅的叶片数量为奇数时,则上层光栅或下层光栅中心处的叶片仅为一个叶片;
若上层光栅或下层光栅的叶片数量为偶数时,则上层光栅或下层光栅中心处的叶片则为相邻的两个叶片。
3.根据权利要求1所述的光栅全自动标定方法,其特征在于,S3中,对每层光栅具体执行以下步骤:
S3.1:控制同一方向上同一列的所有叶片依次运动到每个待标定的物理位置,采用EPID记录叶片在每个待标定的物理位置的图像;
S3.2:根据每个叶片的厚度,提取出S3.1得到的图像内每个叶片的位置,并将其保存在标定表内;
S3.3:重复S3.1-S3.2,直至叶片运动完所有的待标定的物理位置后,得到完整的标定表。
4.根据权利要求1-3任一项所述的光栅全自动标定方法,其特征在于,所述光栅全自动标定方法还包括以下步骤:
S4:对标定表进行验证。
5.根据权利要求4所述的光栅全自动标定方法,其特征在于,S4具体包括以下步骤:
S4.1:验证计划让光栅走到计划的等中心位置,通过标定表计算出光栅需要前进的物理位置;
S4.2:光栅前进到计划的物理位置后,采用EPID采集图像,分析图像后计算得到测量的等中心位置;
S4.3:比较计划的等中心位置与测量的等中心位置的差异;
如果差异小于阈值,则认为S3得到的标定表合格;
如果差异大于等于阈值,将验证阶段产生的需要前进的物理位置与测量的等中心位置对应关系添加到标定表中,更新标定表,重复S4.1-S4.3进行再次验证。
6.一种基于EPID的光栅全自动标定装置,其特征在于,利用如权利要求1-5任一项所述的光栅全自动标定方法进行操作,包括:
光栅原点标注模块,用于标注光栅的物理坐标原点在放射治疗等中心平面的投影位置;
叶片厚度获取模块,用于对每层光栅逐根伸出或回收每个叶片,并采用EPID记录每个叶片伸出或回收时的图像,运用图像处理技术提取图像内叶片边界位置,得到每个叶片厚度;
自动标定模块,用于对每层光栅将同列多个叶片走到同一待标定的物理位置,采用EPID记录同列多个叶片在该物理位置下的图像,根据叶片厚度获取模块得到的每个叶片厚度,提取出该图像内每个叶片的位置,得到每个叶片的实际等中心位置,并记录在标定表中。
7.根据权利要求6所述的光栅全自动标定装置,其特征在于,所述光栅全自动标定装置还包括:
验证模块,所述验证模块用于对所述自动标定模块得到的标定表进行验证。
8.放射治疗设备,其特征在于,所述放射治疗设备包括:如权利要求6或7所述的基于EPID的光栅全自动标定装置。
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Citations (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN2669903Y (zh) * | 2003-09-15 | 2005-01-12 | 颜廷国 | 双转位多页模拟定位验证光栅 |
DE102010041752A1 (de) * | 2010-09-30 | 2012-04-05 | Siemens Aktiengesellschaft | Kalibrierung eines Lamellenkollimators |
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Patent Citations (6)
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---|---|---|---|---|
CN2669903Y (zh) * | 2003-09-15 | 2005-01-12 | 颜廷国 | 双转位多页模拟定位验证光栅 |
DE102010041752A1 (de) * | 2010-09-30 | 2012-04-05 | Siemens Aktiengesellschaft | Kalibrierung eines Lamellenkollimators |
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