[发明专利]一种放射、放疗设备等中心点的检测方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种放射、放疗设备等中心点的检测方法及装置。

背景技术

各种光线放射设备都需要在空间模拟坐标系，确立虚拟的坐标原点位置，以确保射线方位和物理运动的精确。尤其，在医学放射检查和放射治疗领域，放射检查设备(例如：CT、x线模拟定位机等)和放射治疗设备(例如：医用直线加速器、多叶光栅准直器、γ刀、Co60治疗机等)都是通过三维激光定位灯在空间拟合出这些设备的治疗中心轴和空间定位坐标系，利用射野模拟灯照射出的光斑位置和形状拟合出病人的照射靶区(疑似病灶检查区域或病灶治疗区域)位置和形状，然后再由医生遥控射线束照射靶区。在这种情况下，如果三维激光定位灯拟合出来的空间坐标系和这些设备的现实机械空间坐标系相比误差过大，或者，射野模拟灯照射出的光斑位置和形状与TPS(治疗计划系统)软件规划好的射线照射靶区数字坐标位置和形状不一致，则会对正常人体组织和OAR(危及器官)产生过量射线照射，后果是非常严重的。

目前，在医院使用环境下，去确定这些大型医疗设备物理等中心点在空间的位置并没有什么高效可靠的方法，通常医生会在小机头上安装探杆，利用探杆端部标识等中心，然后旋转大机头，肉眼观察探杆端部的位置跳动情况，估算出最大的偏移量，然后查看行业设备精度指导手册，判断这个最大偏移量是否超差。

如图1所示，以直线加速器等中心点检测为例，说明现有的检测方法和流程。为了保证直线加速器的射线精确三维定向照射目标靶区(病灶区域)，就必须保证目标靶区在直线加速器103的大机头(Gantry)104的机械回转中心轴B_5轴与直线加速器103的小机头(Collimator)106的机械回转中心轴B_4轴的空间交汇点(即物理等中心点)处，由于等中心点在临床工作中是一切治疗定位的坐标原点，使用非常频繁，通常由左侧墙壁105上的激光定位灯101和右侧墙壁108上的激光定位灯107以及前侧墙壁110上的激光定位灯109共同构成三位交叉激光定位，它们射出的“十字”激光线在空间交汇，用这个交汇点虚拟出等中心点来。医生需要经常检测激光线虚拟出来的等中心点(B_1轴、B_2轴和B_3轴的交汇点)是否与物理等中心点(B_4轴和B_5轴的交汇点)吻合，或者判断偏移量是否在公差带允许范围内。

现有的检测方法及其流程如下步骤。

1)在直线加速器103的小机头106上安装探杆102，探杆102在安装时通过卡榫和螺丝定位，尽量保证与小机头106同轴(亦即与B_4轴同轴)，探杆102主体为细长型，设计长度使下端部正好达到理论上等中心点的位置。

2)在直线加速器103的治疗床111上放置参考标志杆100，参考标志杆100主体也为细长型，参考标志杆100的位置由目测三位交叉激光定位灯射出的激光线(亦即B_1轴、B_2轴和B_3轴)人工定位，使参考标志杆100的端部位于三条激光线的交汇点位置。

3)这样，参考标志杆100前方端部的位置就代表了通过三位交叉激光定位灯虚拟出的等中心点位置；探杆102下端部的位置就代表了通过直线加速器103的大机头104机械回转轴(B_5轴)和小机头106机械回转轴(B_4轴)空间交汇而得到的物理等中心点位置。通过操控大机头104绕B_5轴旋转，人工观察此时探杆102的端部相对于参考标志杆100的端部的位置跳动量，人工估算出最大的偏移量，然后查看行业设备精度指导手册，判断这个最大偏移量是否超差。

整个检测过程需要安装校准探杆102和参考标志杆100，人工观察并计算测量偏差，检测完后要拆卸探杆102和参考标志杆100，使直线加速器恢复到治疗工作准备状态。探杆102和参考标志杆100为钢结构，重量比较重，安装时需要两个人协助完成。探杆102和参考标志杆100的直线度为整个检测过程的重要测量基准，因此要轻拿轻放探杆，并恒温保存探杆102和参考标志杆100，以防因应力释放或者外力作用导致细杆端部的挠度产生较大变化。目前，整个检测时间需要4个小时以上，导致现有检测频率为每三个月至半年检测一次。

以上检测方法和流程所存在的问题是：

1.安装、拆卸探杆102的流程十分繁琐，费时费力。需要先将探杆102定位到小机头106，然后旋紧四个固定螺栓，最后还要校验与B_4轴的同轴度公差。测量完后，需要卸下探杆102，小心保存探杆，以防弯曲变形。

2.使用多次定位、间接测量的检测方法，容易叠加新的误差。如探杆102的安装位置误差、探杆102的长度和挠度误差、小机头106的挠度误差等，它们均会对最后等中心点的校验偏移量造成影响。