阅读说明：本技术 利用多传感器进行三维射束分析仪的ssd精确调整方法 (SSD (solid State disk) accurate adjustment method for three-dimensional beam analyzer by using multiple sensors ) 是由 杨国涛 熊秋锋 龚岚 黄成刚 张秋辰 于 2020-05-23 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种利用多传感器进行三维射束分析仪的SSD精确调整方法,通过三维射束分析仪的扫描支架,并配合液位传感器,获取线阵光敏CCD与三维射束分析仪水面的固有距离；通过线阵光敏CCD,并控制升降平台的升降,获取准确的SSD距离；线阵光敏CCD主要完成对野灯暗线的判断,以及SSD刻度线的判断。本发明有效的避免了人眼观察和估读SSD引起的误差,提高了利用三维射束分析仪对放射治疗设备水中剂量分布检测的准确性。(The invention discloses a method for accurately adjusting SSD of a three-dimensional beam analyzer by utilizing multiple sensors, which comprises the steps of obtaining the inherent distance between a linear array photosensitive CCD and the water surface of the three-dimensional beam analyzer through a scanning bracket of the three-dimensional beam analyzer and by matching with a liquid level sensor; the accurate SSD distance is obtained by linear array photosensitive CCD and controlling the lifting of the lifting platform; the linear array photosensitive CCD mainly completes the judgment of the dark line of the wild lamp and the judgment of the SSD scale mark. The invention effectively avoids the errors caused by human eye observation and SSD estimation, and improves the accuracy of detecting the dose distribution in water of the radiotherapy equipment by using the three-dimensional beam analyzer.)

利用多传感器进行三维射束分析仪的SSD精确调整方法

技术领域

本发明涉及三维射束分析仪调整领域，特别是一种利用多传感器进行三维射束分析仪的SSD精确调整方法。

背景技术

2015年恶性肿瘤发病约392.9万人，死亡约233.8万人约占居民全部死因的23.91％。平均每天超过1万人被确诊为癌症，每分钟有7.5个人被确诊为癌症。与历史数据相比，癌症负担呈持续上升态势。近10多年来，恶性肿瘤发病率每年保持约3.9％的增幅，死亡率每年保持2.5％的增幅。根据WHO数据显示，大约70％的癌症患者在治疗过程中需要进行放射治疗，其中40％的人可以得到根治。

2017年，国家癌症中心发布了《放射治疗质量控制基本指南》，在此基础上，2017年启动了本次发布的5部放疗专项指南的撰写工作，经过两年的评审、修改，今年正式对外发布。发布了《医用电子直线加速器质量控制指南》、《后装治疗机的质量控制和质量保证》、《螺旋断层放疗系统的质量保证》、《放射治疗记录与验证系统质量控制指南》和《调强放疗剂量验证实践指南》5部放疗质控指南，这是我国首次发布针对不同放疗技术和设备的指南。

三维射束分析仪也称三维水箱，是对医用电子直线加速器(或60Co治疗机)输出的射线三维剂量分布进行测量和分析的大型仪器。是加速器厂商在生产过程中，对加速器各项参数进行调试的必须工具，也是治疗计划系统(TPS)所需参数的测量工具。不管是加速器的生产，还是临床的放射治疗过程，都需要该系统测量的数据。因此，三维水箱在保证放射治疗质量中起着非常重耍的作用。

根据《JJG589-2008医用电子加速器辐射源》规范内容，源皮距离(SSD)是指放疗设备的放射源到人体皮肤的距离。在对放疗设备进行水中剂量分布检测时是指放疗设备放射源到三维射束分析仪的水箱箱体内的水面距离。为了对放疗设备进行质量检测，必须对放疗设备的各项关键剂量参数进行检测。而在对放疗设备这一些关键剂量参数进行量值检测中，需要调整SSD，保证三维射束分析仪水面到放射源的距离为规程规定的100cm。

目前采用的调整方式为升降平台配合人眼观察，当100cm的SSD刻度线与射野的十字暗线重合就可以，存在一下问题：人眼观察误差为0.1mm～0.5mm。人眼判断误差为0.2mm以上的误差就超过了国标《YYT 1538-2017放射治疗用自动扫描水模体系统性能和试验方法》的定位精度要求，严重影响了检测结果的准确性。这些误差直接影响到PDD(百分深度剂量)测量的数据，尤其是最大剂量点这个关键剂量参数，降低了检测结果的准确性，如果是最终转换到患者的治疗过程中，那么就会导致照射不足或者过量等危险。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种利用多传感器进行三维射束分析仪的SSD精确调整方法，减小利用三维射束分析仪检测放疗设备水中剂量分布过程中的SSD确认时的人为误差，并满足《YYT 1538-2017放射治疗用自动扫描水模体系统性能和试验方法》规定的定位精度，提高剂量分布检测结果的准确性，降低对放疗患者的身体伤害。

为解决上述问题，本发明采用的技术方案是：

一种利用多传感器进行三维射束分析仪的SSD精确调整方法，包括以下步骤：

步骤1：设置程控升降平台，用于升降三维射束分析仪；线阵光敏CCD(ChargeCoupled Device，电荷藕合器件图像传感器)与液位传感器在三维射束分析仪Z轴方向的距离为机械固定距离；

步骤2：下降三维射束分析仪Z轴，当液位传感器有读数时停止；

步骤3：打开直线加速器野灯，移动三维射束分析仪X轴、Y轴，当线阵光敏CCD显示像素全部或者中心部分达到最小值，表明已经找到野灯暗线AB，并重合；

步骤4：关闭野灯，打开测距灯；上升升降平台，当线阵光敏电阻全部显示255或大于128时，停止上升；

步骤5：读取液位传感器显示的液位值a cm；人工读取SSD刻度线刻度X cm，并输入主程序；

步骤6：主程序判断是否大于标准给的SSD，假设为SSD为100cm,X小于100cm，主程序就控制升降台上升(100-X)cm，反之就下降(X-100)cm；

其中，主程序判断过程为：

步骤6.1：首先是读取液位值，判断液位值是否为零，若为零，则向三维射束分析仪发送控制指令，下降Z轴；若不为零，则判断是否超出量程，若超过量程，则向三维射束分析仪发送控制指令，上升Z轴，若未超过量程，则记录下当前液位值a cm；

步骤6.2：打开野灯，并将线阵光敏CCD移动至暗线附近；

步骤6.3：读取线阵光敏CCD的像素值；判断像素值是否全部为零，若不为零，则向三维射束分析仪发送控制指令，在X轴上，沿着该点正向扫描20mm间距0.1mm，还未找到点，就回到起点，负向扫描20mm间距0.1mm；若像素全部为零则关闭野灯，打开测距灯；

步骤6.4：再次读取线阵光敏CCD的像素值；判断像素值是否全部大于127，不大于127，则向升降平台发送上升指令，扫描间距0.1mm；像素值全部大于127，则人工读取刻度值Xcm，并输入程序中；

步骤6.5：判断是否大于100cm；若大于100cm，则向升降平台，发送下降(X-100)cm的指令，间距0.1mm；若小于100cm,则向升降平台，发送上升(100-X)cm的指令，间距0.1mm；

步骤6.6：完成调整后，向升降平台发送上升(3-a)cm的指令，间距0.1mm；

步骤7：再上升(3-a)cm。

与现有技术相比，本发明有益效果是：有效的避免了人眼观察和估读SSD引起的误差，提高了利用三维射束分析仪对放射治疗设备水中剂量分布检测的准确性。

附图说明

图1是医用直线加速器利用三维射束分析仪检测示意图。

图2是SSD刻度线。

图3是直线加速器野灯特点。

图4是传感器装夹示意图。

图5是SSD自动对位操作流程。

图6是SSD调整主程序。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。本发明是为了解决利用三维射束分析仪检测放疗设备剂量分布过程中的SSD人为误差问题，利用线阵光敏CCD进行三维射束分析仪的SSD刻度线识别，再控制升降平台完成SSD的精确调整。本发明主要分成两个部分：SSD刻度线识别、控制升降平台。

SSD刻度距离的准确调节；通过利用线阵光敏CCD，识别SSD的刻度线，再人工输入SSD刻度线的读数，根据读数与标准SSD的距离差值，控制步进电机，完成升降平台的升降，从而调整三维射束分析仪水面与放射源的距离，最后由线阵光敏CCD确认是否到位，SSD最终误差控制在±0.1mm，满足《YYT1538-2017放射治疗用自动扫描水模体系统性能和试验方法》的定位精度要求。

图1中，1为医用直线加速器，2为放射源点，3为三维射束分析仪，4为升降平台支撑板，5为升降平台升降柱(误差0.1mm)，6为步进电机。源皮距(Source Skin Distance：SSD)：放射源中心到达体表皮肤照射野中心的距离。在利用三维射束分析仪检测放疗设备时，对于医用直线加速器检测而言，SSD就是照射源与水面的距离，根据《JJG 589-2008医用电子加速器辐射源》，SSD取100cm。

打开直线加速器的测距灯，就会在水面出现图2所示SSD刻度线，SSD刻度线为点亮的，并且从0-200cm，刻度线间隔为1cm，没有显示刻度线区域为暗区。由图3所示为加速器野灯特点，有明暗变化，形成一个“田”字，“田”字的外圈为暗区，中间有两条十字交叉的暗线和四个亮区。而十字交叉的暗线正是放疗设备的AB，GT轴。实际测量时均采用人工调节SSD，人眼观察，当SSD的100cm刻度线与野灯AB方向的暗线重合就可以了，此过程中引入了人为误差。

如图4所示，7为三维射束分析仪Y轴，8为Z轴，9为X轴，10为液位传感器，11为线阵光敏CCD。线阵光敏CCD与液位传感器在Z轴方向的距离为机械固定距离，3cm。液位传感器采用磁性液位传感器测量范围20mm，精度0.1mm。采用TCD1209D线阵光敏CCD，由2048个光敏二极管组成，像素尺寸14μm x 14μm。

如图5所示，本发明的操作步骤如下：

1、下降三维射束分析仪Z轴，当液位传感器有读数时停止。

2、打开直线加速器野灯，移动三维射束分析仪X,Y轴，当线阵光敏CCD显示像素全部(或者中心部分)达到最小值，说明已经找到野灯暗线AB，并重合。

3、关闭野灯，打开测距灯；上升升降平台，当线阵光敏电阻全部显示255(或大于128)时，停止上升。

4、读取液位传感器显示的液位值a cm；人工读取SSD刻度线刻度X cm，并输入主程序。

5、主程序判断是否大于标准给的SSD，假设为SSD为100cm,X小于100cm，主程序就控制升降台上升(100-X)cm，反之就下降(X-100)cm。具体如图6所示：

1)首先是读取液位值，判断液位值是否为零，若为零，则向三维射束分析仪发送控制指令，下降Z轴；若不为零，则判断是否超出量程，若超过量程，则向三维射束分析仪发送控制指令，上升Z轴，若未超过量程，则记录下当前液位值a cm；

2)打开野灯，并将线阵光敏CCD移动至暗线附近；

3)读取线阵光敏CCD的像素值；判断像素值是否全部为零，若不为零，则向三维射束分析仪发送控制指令，在X轴上，沿着该点正向扫描20mm间距0.1mm，还未找到点，就回到起点，负向扫描20mm间距0.1mm；若像素全部为零则关闭野灯，打开测距灯；

4)再次读取线阵光敏CCD的像素值；判断像素值是否全部大于127，不大于127，则向升降平台发送上升指令，扫描间距0.1mm；像素值全部大于127，则人工读取刻度值Xcm，并输入程序中；

5)判断是否大于100cm；若大于100cm，则向升降平台，发送下降(X-100)cm的指令，间距0.1mm；若小于100cm,则向升降平台，发送上升(100-X)cm的指令，间距0.1mm；

6)完成调整后，向升降平台发送上升(3-a)cm的指令，间距0.1mm整

6、再上升(3-a)cm，此为机械固有高度，SSD调整结束。

本发明通过三维射束分析仪的扫描支架，并配合液位传感器，获取线阵光敏CCD与三维射束分析仪水面的固有距离。通过线阵光敏CCD，并控制升降平台的升降，获取准确的SSD距离。线阵光敏CCD主要完成对野灯暗线的判断，以及SSD刻度线的判断。