放療設(shè)備的旋轉(zhuǎn)部的檢測方法和裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種放療設(shè)備的旋轉(zhuǎn)部的檢測方法，該檢測方法包括步驟：S1、將激光感應(yīng)裝置固定于放療設(shè)備的可旋轉(zhuǎn)部位的旋轉(zhuǎn)軸心處，將三個激光定位燈分別放置于激光感應(yīng)裝置的兩側(cè)和頂側(cè)；S2、計算機(jī)根據(jù)激光感應(yīng)裝置接收到的激光信號計算出激光定位燈的十字線的交點坐標(biāo)；S3、可旋轉(zhuǎn)部位根據(jù)預(yù)設(shè)角度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)；S4、重復(fù)步驟S2和S3至少兩次后，根據(jù)得到的至少三組的交點坐標(biāo)通過最小二乘法擬合圓的方程式計算出圓心坐標(biāo)與半徑；S5、檢測半徑間的夾角與預(yù)設(shè)角度的差值、圓心坐標(biāo)與旋轉(zhuǎn)軸心的平面坐標(biāo)的差值是否在標(biāo)準(zhǔn)誤差范圍內(nèi)。其有益效果是：完全取代人工目測的方式，使檢測過程更加快速、檢測結(jié)果更加精確。
【專利說明】放療設(shè)備的旋轉(zhuǎn)部的檢測方法和裝置
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)療設(shè)備測量【技術(shù)領(lǐng)域】，尤其涉及一種放療設(shè)備的旋轉(zhuǎn)部的檢測方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)和現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，在腫瘤放射治療領(lǐng)域，醫(yī)用直線加速器，模擬定位機(jī)等醫(yī)療設(shè)備的旋轉(zhuǎn)機(jī)械向著大型、高速和自動化方向發(fā)展，且放療作用于人體的射線能量越來越高，這對旋轉(zhuǎn)機(jī)械狀態(tài)監(jiān)測和故障診斷提出了更高的要求，稍有不慎造成放射線漏射、偏射與腫瘤位置有偏差，都會導(dǎo)致高能射線照射到人體正常組織或器官從而對患者產(chǎn)生致命的影響。
[0003]旋轉(zhuǎn)部的軸心作為旋轉(zhuǎn)機(jī)械的一個重要的狀態(tài)特征參量，能簡單、直觀、形象地反映設(shè)備的運行狀況。放療設(shè)備中的直線加速器的等中心精度的大小是現(xiàn)代放射腫瘤學(xué)治療質(zhì)量的關(guān)鍵因素，它的準(zhǔn)確測量和調(diào)整是一個放射治療單位質(zhì)量保證和質(zhì)量控制的首要因素，如果這個問題沒有解決好，適形放療、調(diào)強放療等現(xiàn)代精確放射治療方法就無法實現(xiàn)。直線加速器等中心精度的變化將直接影響患者放射治療計劃中靶區(qū)和危及器官的定位，雖然機(jī)器在安裝時已通過驗收并達(dá)到臨床要求，但在每天的使用中，設(shè)備由于運動磨損老化、環(huán)境因素、故障維修等原因，機(jī)械精度變差從而產(chǎn)生一定的誤差。同時，由于不同的生產(chǎn)商的設(shè)備安裝方式、安裝工程師和機(jī)器使用頻率不同，在一定程序上也會影響直線加速器等中心的精度。如果等中心精度的大小無可靠的保證，盲目使用適形放療、調(diào)強放療必定會導(dǎo)致放療失敗。
[0004]由于以上原因，放療設(shè)備在使用中需要經(jīng)常進(jìn)行旋轉(zhuǎn)部的質(zhì)量檢測與控制，但目前放療物理師在檢測放療設(shè)備的旋轉(zhuǎn)部的機(jī)械與幾何精度時，仍然要利用角尺、水平尺、坐標(biāo)紙等原始輔助工具進(jìn)行觀察目測，通過人工計算與經(jīng)驗判斷來檢測設(shè)備精度是否達(dá)標(biāo)，這對需要0.1毫米級精度的放療技術(shù)而言，已遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是:提供一種放療設(shè)備的旋轉(zhuǎn)部的檢測方法，該檢測方法包括步驟:
[0006]S1、將激光感應(yīng)裝置固定于放療設(shè)備的旋轉(zhuǎn)部的旋轉(zhuǎn)軸心處，所述激光感應(yīng)裝置包括光電傳感器；將三個激光定位燈分別放置于激光感應(yīng)裝置的兩側(cè)和頂側(cè)，位于激光感應(yīng)裝置兩側(cè)的激光定位燈和光電傳感器這三者的位置在同一直線上；
[0007]S2、激光感應(yīng)裝置接收到激光定位燈發(fā)射的激光后根據(jù)激光信號計算出激光定位燈的十字線的交點坐標(biāo)；
[0008]S3、所述旋轉(zhuǎn)部根據(jù)預(yù)設(shè)角度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)并帶動位于旋轉(zhuǎn)軸心處的激光感應(yīng)裝置一起旋轉(zhuǎn)； [0009]S4、重復(fù)步驟S2和S3至少兩次后，根據(jù)得到的至少三組的交點坐標(biāo)通過最小二乘法擬合圓的方程式計算出圓心坐標(biāo)與半徑；
[0010]S5、根據(jù)計算出的圓心坐標(biāo)與半徑結(jié)合上述多組交點坐標(biāo)對旋轉(zhuǎn)部的旋轉(zhuǎn)軸心、旋轉(zhuǎn)角度和旋轉(zhuǎn)軸心的跳動半徑進(jìn)行檢測。
[0011]本發(fā)明采用的另一個技術(shù)方案是:提供一種放療設(shè)備的旋轉(zhuǎn)部的檢測裝置，包括:激光感應(yīng)裝置，用于固定于放療設(shè)備的旋轉(zhuǎn)部的旋轉(zhuǎn)軸心處，所述激光感應(yīng)裝置包括光電傳感器；激光定位燈，用于分別放置于激光感應(yīng)裝置的兩側(cè)和頂側(cè)，位于激光感應(yīng)裝置兩側(cè)的激光定位燈和光電傳感器這三者的位置在同一直線上；激光感應(yīng)裝置還用于接收到激光定位燈發(fā)射的激光后根據(jù)激光信號計算出激光定位燈的十字線的交點坐標(biāo)；旋轉(zhuǎn)部，用于根據(jù)預(yù)設(shè)角度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)并帶動位于旋轉(zhuǎn)軸心處的激光感應(yīng)裝置一起旋轉(zhuǎn)；擬合模塊，用于根據(jù)得到的至少三組的交點坐標(biāo)通過最小二乘法擬合圓的方程式計算出圓心坐標(biāo)與半徑；檢測模塊，用于根據(jù)計算出的圓心坐標(biāo)與半徑結(jié)合上述多組交點坐標(biāo)對旋轉(zhuǎn)部的旋轉(zhuǎn)軸心、旋轉(zhuǎn)角度和旋轉(zhuǎn)軸心的跳動半徑進(jìn)行檢測。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:采用激光對放療設(shè)備的旋轉(zhuǎn)部的旋轉(zhuǎn)軸心、旋轉(zhuǎn)角度和旋轉(zhuǎn)軸心的跳動半徑進(jìn)行檢測，可完全取代人工目測的方式，使檢測過程更加快速、檢測結(jié)果更加精確。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1是本發(fā)明的放療設(shè)備的旋轉(zhuǎn)軸心和旋轉(zhuǎn)角度的檢測方法的一個實施方式的執(zhí)行流程圖；
[0014]圖2是本發(fā)明的放療設(shè)備的旋轉(zhuǎn)軸心和旋轉(zhuǎn)角度的檢測裝置的一個實施方式的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖3是本發(fā)明的一個實施方式中光電傳感器的轉(zhuǎn)盤感應(yīng)面上激光定位燈照射的最佳位置示意圖；
[0016]圖4是本發(fā)明的一個實施方式中旋轉(zhuǎn)軸心的跳動半徑的檢測示意圖。
[0017]主要元件符號說明:
[0018]100、醫(yī)用直線加速器治療床；10、床體；11、床體旋轉(zhuǎn)軸心；20、準(zhǔn)直器；21、準(zhǔn)直器旋轉(zhuǎn)軸心；30、機(jī)架；31、機(jī)架旋轉(zhuǎn)軸心；41、第一激光定位燈；42、第二激光定位燈；43、第三激光定位燈；50、激光感應(yīng)裝置。
【具體實施方式】
[0019]為詳細(xì)說明本發(fā)明的技術(shù)內(nèi)容、構(gòu)造特征、所實現(xiàn)目的及效果，以下結(jié)合實施方式并配合附圖詳予說明。
[0020]請參閱圖1，本實施方式為一種放療設(shè)備的旋轉(zhuǎn)部的檢測方法，該檢測方法包括步驟:
[0021]S1、將激光感應(yīng)裝置固定于放療設(shè)備的旋轉(zhuǎn)部的旋轉(zhuǎn)軸心處，所述激光感應(yīng)裝置包括光電傳感器；將三個激光定位燈分別放置于激光感應(yīng)裝置的兩側(cè)和頂側(cè)，位于激光感應(yīng)裝置兩側(cè)的激光定位燈和光電傳感器這三者的位置在同一直線上；
[0022]S2、激光感應(yīng)裝置接收到激光定位燈發(fā)射的激光后根據(jù)激光信號計算出激光定位燈的十字線的交點坐標(biāo)；[0023]S3、所述旋轉(zhuǎn)部根據(jù)預(yù)設(shè)角度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)并帶動位于旋轉(zhuǎn)軸心處的激光感應(yīng)裝置一起旋轉(zhuǎn)；
[0024]S4、重復(fù)步驟S2和S3至少兩次后，根據(jù)得到的至少三組的交點坐標(biāo)通過最小二乘法擬合圓的方程式計算出圓心坐標(biāo)與半徑；
[0025]S5、根據(jù)計算出的圓心坐標(biāo)與半徑結(jié)合上述多組交點坐標(biāo)對旋轉(zhuǎn)部的旋轉(zhuǎn)軸心、旋轉(zhuǎn)角度和旋轉(zhuǎn)軸心的跳動半徑進(jìn)行檢測。
[0026]交點坐標(biāo)的組數(shù)獲取得越多，計算出的圓心坐標(biāo)就越精確。一般在日常檢測中會獲取三組交點坐標(biāo)來進(jìn)行計算，當(dāng)檢測要求提高時，會獲取三組以上的交點坐標(biāo)來進(jìn)行計算。[0027]進(jìn)一步地，在一個優(yōu)選的實施方式中，放療設(shè)備包括醫(yī)用直線加速器治療床、計算機(jī)斷層掃描模擬定位機(jī)治療床、放射治療模擬定位機(jī)治療床和醫(yī)用伽瑪?shù)吨委煷?，這些設(shè)備的旋轉(zhuǎn)部包括床體、準(zhǔn)直器和機(jī)架。
[0028]進(jìn)一步地，在一個優(yōu)選的實施方式中，激光感應(yīng)裝置還包括原點傳感器、水平傳感器、激光定位燈圖像采集器和計算模塊，所述原點傳感器用于輔助光電傳感器接收激光信號時確定坐標(biāo)系的原點位置，所述水平傳感器用于輔助光電傳感器在絕對水平面接收激光信號。
[0029]在本實施方式中，步驟S2具體包括:
[0030]光電傳感器將接收到的激光信號的光閾值電壓轉(zhuǎn)化為模擬信號；
[0031]激光定位燈圖像采集器將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號形成二值化圖像；
[0032]計算模塊將二值化圖像擬合十字線形成坐標(biāo)點集合數(shù)據(jù)，并以坐標(biāo)點集合數(shù)據(jù)為輸入量，通過最小二乘組合算法擬合計算出激光定位燈十字線的交點坐標(biāo)。
[0033]進(jìn)一步地，在一個優(yōu)選的實施方式中，步驟S4中的「根據(jù)得到的至少三組的交點坐標(biāo)通過最小二乘法擬合圓的方程式計算出圓心坐標(biāo)與半徑」具體包括:
[0034]根據(jù)交點坐標(biāo)KXi, YiM (i=0,l,…，m)在取定的函數(shù)類Φ中求p (x) e Φ使誤差的平方和E2最小，E2= Σ [P(Xi)-Yi]2,該算式的幾何意義表示尋求與給定點KXi, YiM(i=0，l，…，m)的距離平方和為最小的曲線y=p(x)，函數(shù)p(X)為最小二乘解，近似擬合圓的圓心坐標(biāo)為(A，B)，半徑為R，則:
[0035]最小二乘法擬合圓的曲線方程為:R2=(x-A)2+(y-B)2 ；
[0036]圓的曲線方程的另一個形式為:x2+y2+ax+by+c=0 ；
[0037]結(jié)合參數(shù)a、b、C，求得近似擬合圓的圓心坐標(biāo)和半徑的參數(shù)為:
【權(quán)利要求】
1.一種放療設(shè)備的旋轉(zhuǎn)部的檢測方法，其特征在于，該檢測方法包括步驟: 51、將激光感應(yīng)裝置固定于放療設(shè)備的旋轉(zhuǎn)部的旋轉(zhuǎn)軸心處，所述激光感應(yīng)裝置包括光電傳感器；將三個激光定位燈分別放置于激光感應(yīng)裝置的兩側(cè)和頂側(cè)，位于激光感應(yīng)裝置兩側(cè)的激光定位燈和光電傳感器這三者的位置在同一直線上； 52、激光感應(yīng)裝置接收到激光定位燈發(fā)射的激光后根據(jù)激光信號計算出激光定位燈的十字線的交點坐標(biāo)； 53、所述旋轉(zhuǎn)部根據(jù)預(yù)設(shè)角度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)并帶動位于旋轉(zhuǎn)軸心處的激光感應(yīng)裝置一起旋轉(zhuǎn)； 54、重復(fù)步驟S2和S3至少兩次后，根據(jù)得到的至少三組的交點坐標(biāo)通過最小二乘法擬合圓的方程式計算出圓心坐標(biāo)與半徑； 55、根據(jù)計算出的圓心坐標(biāo)與半徑結(jié)合上述多組交點坐標(biāo)對旋轉(zhuǎn)部的旋轉(zhuǎn)軸心、旋轉(zhuǎn)角度和旋轉(zhuǎn)軸心的跳動半徑進(jìn)行檢測。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放療設(shè)備的旋轉(zhuǎn)部的檢測方法，其特征在于，所述放療設(shè)備包括醫(yī)用直線加速器治療床、計算機(jī)斷層掃描模擬定位機(jī)治療床、放射治療模擬定位機(jī)治療床和醫(yī)用伽瑪?shù)吨委煷?；所述旋轉(zhuǎn)部包括床體、準(zhǔn)直器和機(jī)架。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放療設(shè)備的旋轉(zhuǎn)部的檢測方法，其特征在于，所述激光感應(yīng)裝置還包括原點傳感器、水平傳感器、激光定位燈圖像采集器和計算模塊，所述原點傳感器用于輔助光電傳感器接收激光信號時確定坐標(biāo)系的原點位置，所述水平傳感器用于輔助光電傳感器在絕對水平面接收激光信號； 所述步驟S2具體包括: 光電傳感器將接收到的激光信號的光閾值電壓轉(zhuǎn)化為模擬信號； 激光定位燈圖像采集器將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號形成二值化圖像； 計算模塊將二值化圖像擬合十字線形成坐標(biāo)點集合數(shù)據(jù)，并以坐標(biāo)點集合數(shù)據(jù)為輸入量，通過最小二乘組合算法擬合計算出激光定位燈十字線的交點坐標(biāo)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放療設(shè)備的旋轉(zhuǎn)部的檢測方法，其特征在于，步驟S4中所述的「根據(jù)得到的至少三組的交點坐標(biāo)通過最小二乘法擬合圓的方程式計算出圓心坐標(biāo)與半徑」具體包括: 根據(jù)交點坐標(biāo)KXpYiM (i=0，l，…，m)在取定的函數(shù)類Φ中求P (X) e Φ使誤差的平方和E2最小，E2= Σ [P (Xi)-Yi]2,該算式的幾何意義表示尋求與給定點KXi, YiM (i=0,1，…，m)的距離平方和為最小的曲線y=p(x)，函數(shù)p(x)為最小二乘解，近似擬合圓的圓心坐標(biāo)為(A，B)，半徑為R，則: 最小二乘法擬合圓的曲線方程為:R2=(x-A)2+(y-B)2 ； 圓的曲線方程的另一個形式為:X2+y2+aX+by+c=0 ； 結(jié)合參數(shù)a、b、c，求得近似擬合圓的圓心坐標(biāo)和半徑的參數(shù)為: 上 &4c M 'B = --T K =- —2 —2 2 、、O
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的放療設(shè)備的旋轉(zhuǎn)部的檢測方法，其特征在于，步驟S5中對旋轉(zhuǎn)部的旋轉(zhuǎn)軸心、旋轉(zhuǎn)角度和旋轉(zhuǎn)軸心的跳動半徑的檢測具體包括:檢測所述圓心坐標(biāo)與所述旋轉(zhuǎn)軸心的理論平面坐標(biāo)的差值是否在標(biāo)準(zhǔn)誤差范圍內(nèi)；將所述圓心坐標(biāo)與至少三組交點坐標(biāo)相連后形成半徑，檢測半徑間的夾角與所述預(yù)設(shè)角度的差值是否在標(biāo)準(zhǔn)誤差范圍內(nèi)； 將多個所述交點坐標(biāo)作為圓心形成旋轉(zhuǎn)軸心的軌跡，對旋轉(zhuǎn)部的跳動半徑進(jìn)行定量提取，檢測跳動半徑的變換趨勢。
6.一種放療設(shè)備的旋轉(zhuǎn)部的檢測裝置，其特征在于，包括: 激光感應(yīng)裝置，用于固定于放療設(shè)備的旋轉(zhuǎn)部的旋轉(zhuǎn)軸心處，所述激光感應(yīng)裝置包括光電傳感器； 激光定位燈，用于分別放置于激光感應(yīng)裝置的兩側(cè)和頂側(cè)，位于激光感應(yīng)裝置兩側(cè)的激光定位燈和光電傳感器這三者的位置在同一直線上； 激光感應(yīng)裝置還用于接收到激光定位燈發(fā)射的激光后根據(jù)激光信號計算出激光定位燈的十字線的交點坐標(biāo)； 旋轉(zhuǎn)部，用于根據(jù)預(yù)設(shè)角度進(jìn)行旋轉(zhuǎn)并帶動位于旋轉(zhuǎn)軸心處的激光感應(yīng)裝置一起旋轉(zhuǎn); 擬合模塊，用于根據(jù)得到的至少三組的交點坐標(biāo)通過最小二乘法擬合圓的方程式計算出圓心坐標(biāo)與半徑； 檢測模塊，用于根據(jù)計算出的圓心坐標(biāo)與半徑結(jié)合上述多組交點坐標(biāo)對旋轉(zhuǎn)部的旋轉(zhuǎn)軸心、旋轉(zhuǎn)角度和旋轉(zhuǎn)軸心的跳動半徑進(jìn)行檢測。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的放療設(shè)備的旋轉(zhuǎn)部的檢測裝置，其特征在于，所述放療設(shè)備包括醫(yī)用直線加速器治療床、計算機(jī)斷層掃描模擬定位機(jī)治療床、放射治療模擬定位機(jī)治療床和醫(yī)用伽瑪?shù)吨委煷?；所述旋轉(zhuǎn)部包括床體、準(zhǔn)直器和機(jī)架。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的放療設(shè)備的旋轉(zhuǎn)部的檢測裝置，其特征在于，所述激光感應(yīng)裝置還包括原點傳感器、水平傳感器、激光定位燈圖像采集器和計算模塊； 所述原點傳感器用于輔助光電傳感器接收激光信號時確定坐標(biāo)系的原點位置； 所述水平傳感器用于輔助光電傳感器在絕對水平面接收激光信號； 所述光電傳感器用于將接收到的激光信號的光閾值電壓轉(zhuǎn)化為模擬信號； 所述激光定位燈圖像采集器用于將模擬信號轉(zhuǎn)化為數(shù)字信號形成二值化圖像； 所述計算模塊將二值化圖像擬合十字線形成坐標(biāo)點集合數(shù)據(jù)，并以坐標(biāo)點集合數(shù)據(jù)為輸入量，通過最小二乘組合算法擬合計算出激光定位燈十字線的交點坐標(biāo)。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的放療設(shè)備的旋轉(zhuǎn)部的檢測裝置，其特征在于，所述擬合模塊還用于根據(jù)交點坐標(biāo)KHMa=Oa,…，m)在取定的函數(shù)類Φ中求P(X) e Φ使誤差的平方和E2最小，E2= Σ [P(Xi)-Yi]2,該算式的幾何意義表示尋求與給定點KXyYiM (i=0,.1，…，m)的距離平方和為最小的曲線y=p(x)，函數(shù)p(x)為最小二乘解，近似擬合圓的圓心坐標(biāo)為(A，B)，半徑為R，則: 最小二乘法擬合圓的曲線方程為:R2=(x-A)2+(y-B)2 ； 圓的曲線方程的另一個形式為:X2+y2+aX+by+c=0 ； 結(jié)合參數(shù)a、b、c，求得近似擬合圓的圓心坐標(biāo)和半徑的參數(shù)為: <img/ >
10.根據(jù)權(quán)利要求6所述的放療設(shè)備的旋轉(zhuǎn)部的檢測裝置，其特征在于，所述檢測模塊具體包括: 旋轉(zhuǎn)軸心檢測單元，用于檢測所述圓心坐標(biāo)與所述旋轉(zhuǎn)軸心的理論平面坐標(biāo)的差值是否在標(biāo)準(zhǔn)誤差范圍內(nèi)； 旋轉(zhuǎn)角度檢測單元，用于將所述圓心坐標(biāo)與至少三組交點坐標(biāo)相連后形成半徑，檢測半徑間的夾角與所述預(yù)設(shè)角度的差值是否在標(biāo)準(zhǔn)誤差范圍內(nèi)； 旋轉(zhuǎn)軸心的跳動半徑檢測單元，用于將多個所述交點坐標(biāo)作為圓心形成旋轉(zhuǎn)軸心的軌跡，對旋轉(zhuǎn)部 的跳動半徑進(jìn)行定量提取，檢測跳動半徑的變換趨勢。
【文檔編號】A61N5/10GK103736211SQ201410042016
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2014年1月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月28日
【發(fā)明者】李強, 雷國勝 申請人:深圳市醫(yī)諾智能科技發(fā)展有限公司