一种放射治疗中出射剂量实时监测装置及其控制方法

文档序号:654598 发布日期:2021-04-27 浏览:14次 >En<

阅读说明:本技术 一种放射治疗中出射剂量实时监测装置及其控制方法 (Real-time emergent dose monitoring device in radiotherapy and control method thereof ) 是由 张书旭 罗松桂 林生趣 余辉 张国前 张全彬 王锐濠 于 2021-01-05 设计创作,主要内容包括:本发明公开了一种放射治疗中出射剂量实时监测装置及其控制方法,所述所述监测装置包括水平底座、T型立架、旋转臂、二维平面探测器、适配器和PC终端;所述T型立架固定在所述水平底座上,所述旋转臂的第一端固定在所述T型立架上,所述旋转臂的第二端装配所述适配器,所述二维平面探测器固定在所述适配器上,所述PC终端与所述二维平面探测器连接;本发明能够使探测平面最大限度靠近患者体表,缩小了患者体表与探测平面的间距,进而能够减小由于患者体表与探测平面间距导致的剂量误差;同时,能够使得PC终端获取二维平面探测器的探测结果,并根据探测结果计算出放射治疗过程中射线穿过患者身体后的出射剂量二维分布。(The invention discloses a real-time monitoring device for emergent dose in radiotherapy and a control method thereof, wherein the monitoring device comprises a horizontal base, a T-shaped vertical frame, a rotating arm, a two-dimensional plane detector, an adapter and a PC terminal; the T-shaped stand is fixed on the horizontal base, a first end of the rotating arm is fixed on the T-shaped stand, a second end of the rotating arm is assembled with the adapter, the two-dimensional plane detector is fixed on the adapter, and the PC terminal is connected with the two-dimensional plane detector; the invention can enable the detection plane to be close to the body surface of the patient to the maximum extent, reduce the distance between the body surface of the patient and the detection plane and further reduce the dosage error caused by the distance between the body surface of the patient and the detection plane; meanwhile, the PC terminal can obtain the detection result of the two-dimensional plane detector, and the two-dimensional distribution of the emergent dose of the ray passing through the body of the patient in the radiotherapy process is calculated according to the detection result.)

一种放射治疗中出射剂量实时监测装置及其控制方法

技术领域

本发明涉及肿瘤放射治疗出射剂量监测技术领域,尤其是一种放射治疗中出射剂量实时监测装置及其控制方法。

背景技术

现有的肿瘤放射治疗过程中,将放疗计划移植到模体中进行治疗前的计划验证,其只是直接反映了放疗计划在模体中预期得到的剂量分布(DQA)与体模中实测得的剂量分布(DTest)的差异,并未能反映患者预期的受照剂量(DTPS)与治疗过程中实际受照剂量(DRT)的差异,因此,众多研究表明,这种治疗前的模体验证模式的意义非常有限,即使放疗计划在模体中预期得到的剂量分布(DQA)与体模中实测得的剂量分布(DTest)相比,完全一致或完全达标,也不能说明在后续的实际治疗时患者所得到的受照剂量(DRT)与患者预期的受照剂量(DTPS)一致或相符。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此,本发明提出一种放射治疗中出射剂量实时监测装置及其控制方法。

本发明所采取的技术方案是:

一方面,本发明实施例包括一种放射治疗中出射剂量实时监测装置,包括水平底座、T型立架、旋转臂、二维平面探测器、适配器和PC终端;所述T型立架固定在所述水平底座上,所述旋转臂的第一端固定在所述T型立架上,所述旋转臂的第二端装配所述适配器,所述二维平面探测器固定在所述适配器上,所述PC终端与所述二维平面探测器连接;

所述二维平面探测器用于对所述放射治疗中任意照射角度射野进行实时监测;

所述PC终端接收所述二维平面探测器的监测结果,并计算射线穿过患者身体后的出射剂量二维分布。

进一步地,所述水平底座设有第一滑动槽、第一限位板和第一盖板,所述第一滑动槽、所述第一限位板和所述第一盖板共同构成第一固定装置,所述第一固定装置用于固定所述T型立架;

所述水平底座呈矩形,所述水平底座还设有多个底座水平调节旋钮、多个水平指示器和多个紧固螺钉;所述底座水平调节旋钮用于对所述水平底座进行水平校准,所述水平指示器用于显示所述水平底座是否校准完成。

进一步地,所述T型立架包括水平滑动板和竖直支撑板,所述竖直支撑板竖直固定在所述水平滑动板上,所述水平滑动板固定在所述第一固定装置中;所述竖直支撑板上设有第二滑动槽、第二限位板和第二盖板,所述第二滑动槽、所述第二限位板和所述第二盖板共同构成第二固定装置,所述第二固定装置用于固定所述旋转臂,所述第二盖板用于限制所述旋转臂翻转;

所述竖直支撑板上还设有调节丝杆、锁紧旋钮和角度指示器;所述调节丝杆用于对所述旋转臂进行上升调节和下降调节;所述锁紧旋钮用于对所述旋转臂进行定位,所述角度指示器用于指示所述旋转臂的旋转角度。

进一步地,所述旋转臂的第二端设有第三滑动槽,所述第三滑动槽上装配所述适配器;

所述旋转臂包括旋转臂横杆、旋转轴、旋转指针、滑动方块和旋转角度刻度盘,所述旋转轴、旋转指针、滑动方块和旋转角度刻度盘设置在所述旋转臂的第一端,所述旋转指针与所述旋转轴连接,所述旋转指针穿过所述旋转臂横杆与所述旋转角度刻度盘连接,所述滑动方块与所述旋转轴连接。

进一步地,所述旋转臂设有数控旋转驱动装置,所述数控旋转驱动装置安装在所述旋转轴处;

所述数控旋转驱动装置用于远距离控制所述旋转臂的旋转角度,以驱动所述旋转臂工作。

进一步地,所述旋转臂设有警示开关,当所述旋转臂发生触碰时,所述警示开关控制所述旋转臂停止工作,并发出相应的警示提醒。

进一步地,所述适配器包括边框和伸缩杆,所述伸缩杆与所述边框连接,所述边框中设有安装口、固定旋钮和调节旋钮,所述二维平面探测器安装在所述安装口上;所述固定旋钮用于固定所述二维平面探测器,所述调节旋钮用于对所述二维平面探测器进行位置调节、水平角度调节和竖直角度调节。

另一方面,本发明实施例包括一种放射治疗中出射剂量实时监测装置的控制方法,包括:

在所述放射治疗中控制所述旋转臂转动,使所述二维平面探测器所在平面垂直于射线中心轴;

确定所述射线中心轴穿过所述二维平面探测器所在平面几何的中心;

控制所述二维平面探测器对所述放射治疗中任意照射角度射野进行实时监测;

根据所述二维平面探测器的监测结果,计算射线穿过患者身体后的出射剂量二维分布。

进一步地,所述控制方法还包括:

将所述出射剂量二维分布与预期的出射剂量分布进行实时对比分析;

根据对比分析结果,确定所述放射治疗中出射剂量是否满足预期要求。

另一方面,本发明实施包括一种放射治疗中出射剂量实时监测装置的控制方法,包括:

通过所述数控旋转驱动装置控制所述旋转臂转动,使所述二维平面探测器所在平面垂直于射线中心轴;

确定所述射线中心轴穿过所述二维平面探测器所在平面几何的中心;

控制所述二维平面探测器对所述放射治疗中任意照射角度射野进行实时监测;

根据所述二维平面探测器的监测结果,计算射线穿过患者身体后的出射剂量二维分布。

本发明的有益效果是:

本发明通过设置旋转臂和二维平面探测器,通过转动旋转臂,就能够使探测平面最大限度靠近患者体表,缩小了患者体表与探测平面的间距,进而能够减小由于患者体表与探测平面间距导致的剂量误差;本发明结构简单,便于安装和拆卸,操作也简单;同时,通过设置PC终端与所述二维平面探测器连接,能够使得PC终端获取二维平面探测器的探测结果,并根据探测结果计算出放射治疗过程中射线穿过患者身体后的出射剂量二维分布,进而可对放射治疗过程的准确性进行有效评估。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出,部分将从下面的描述中变得明显,或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解,其中:

图1为本发明实施例所述监测装置的结构示意图;

图2为本发明实施例所述水平底座的结构示意图;

图3为本发明实施例所述T型立架的结构示意图;

图4为本发明实施例所述旋转臂结构的其中一幅侧视图;

图5为本发明实施例所述旋转臂结构的另一幅侧视图;

图6为本发明实施例所述适配器的结构示意图。

图7为本发明实施所述监测装置的控制方法的步骤流程图;

图8为本发明实施所述监测装置的控制方法的另一步骤流程图。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例,所述实施例的示例在附图中示出,其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的,仅用于解释本发明,而不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中,需要理解的是,涉及到方位描述,例如上、下、前、后、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中,若干的含义是一个或者多个,多个的含义是两个以上,大于、小于、超过等理解为不包括本数,以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的,而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本发明的描述中,除非另有明确的限定,设置、安装、连接等词语应做广义理解,所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本发明中的具体含义。

下面结合附图,对本申请实施例作进一步阐述。

参照图1,本发明实施例包括一种放射治疗中出射剂量实时监测装置,其特征在于,包括水平底座1、T型立架2、旋转臂3、二维平面探测器4、适配器5和PC终端6;所述T型立架2固定在所述水平底座1上,所述旋转臂3的第一端固定在所述T型立架2上,所述旋转臂3的第二端装配所述适配器5,所述二维平面探测器4固定在所述适配器5上,所述PC终端6与所述二维平面探测器4连接;

所述二维平面探测器4用于对所述放射治疗中任意照射角度射野进行实时监测;

所述PC终端6接收所述二维平面探测器4的监测结果,并计算射线穿过患者身体后的出射剂量二维分布。

本实施例中,通过转动旋转臂,便可控制二维平面探测器靠近患者的指定部位体表,能够使探测平面最大限度靠近患者体表,缩小了患者体表与探测平面的间距,进而能够减小由于患者体表与探测平面间距导致的剂量误差;本发明结构简单,便于安装和拆卸,操作也简单。

本实施例中,通过设置PC终端与所述二维平面探测器连接,能够使得PC终端获取二维平面探测器的探测结果,并根据探测结果计算出放射治疗过程中射线穿过患者身体后的出射剂量二维分布;本实施例中,PC终端得到放射治疗过程中出射剂量二维分布后,还可进一步将所述出射剂量二维分布与预期的出射剂量分布进行实时对比分析;根据对比分析结果,确定所述放射治疗中出射剂量是否满足预期要求;进而可对放射治疗过程的准确性进行有效评估;具体地,若二者相对差符合一定的专业评估标准,例如二者相对差不超过3mm/±3%;或者标准的符合率大于95%,则说明放疗过程中患者体内受照剂量的准确性满足预期要求。

参照图2,所述水平底座1设有第一滑动槽101、第一限位板102和第一盖板103,所述第一滑动槽101、所述第一限位板102和所述第一盖板103共同构成第一固定装置,所述第一固定装置固定所述T型立架2。

所述水平底座1呈矩形,所述水平底座1还设有多个底座水平调节旋钮104和多个水平指示器105。

参照图2,本实施例中,水平底座1包括4个水平调节旋钮,分别为图2中的104-1、104-2、104-3和104-4;3个水平指示器,分别为105-1、105-2和105-3;第一滑动槽101为T型立架滑动槽,第一滑动槽101的的上下两侧分别设有一个第一限位板,分别为102-1和102-2;第一滑动槽101的左右两侧分别设有一个第一盖板,分别为103-1和103-2;由第一滑动槽101、第一限位板102和所述第一盖板103共同构成第一固定装置,第一固定装置用于防止T型立架2脱落并精确定位;除此之外,水平底座1还设有适配不同型号的放疗设备(如医用加速器等)治疗床的固定底板和紧固螺钉,其中,紧固螺钉如图2中的106-1、106-2所示。

本实施例中,所述底座水平调节旋钮用于对所述水平底座进行水平校准,所述水平指示器用于显示所述水平底座是否校准完成

参照图3,所述T型立架2包括水平滑动板201和竖直支撑板202,所述竖直支撑板202竖直固定在所述水平滑动板201上,所述水平滑动板201固定在所述第一固定装置中;所述竖直支撑板202上设有第二滑动槽、第二限位板和第二盖板,所述第二滑动槽、所述第二限位板和所述第二盖板共同构成第二固定装置202-1,所述第二固定装置固定所述旋转臂3;所述竖直支撑板202上还设有调节丝杆202-2、锁紧旋钮202-3和角度指示器202-4。

本实施例中,所述第二盖板用于限制所述旋转臂翻转;所述调节丝杆用于对所述旋转臂进行上升调节和下降调节;所述锁紧旋钮用于对所述旋转臂进行定位,所述角度指示器用于指示所述旋转臂的旋转角度。

参照图4和图5,所述旋转臂3的第二端设有第三滑动槽301,所述第三滑动槽上装配所述适配器5;所述旋转臂3包括旋转臂横杆302、旋转轴303、旋转指针304、滑动方块305和旋转角度刻度盘306,所述旋转轴303、旋转指针304、滑动方块305和旋转角度刻度盘306设置在所述旋转臂3的第一端,所述旋转指针304与所述旋转轴303连接,所述旋转指针304穿过所述旋转臂横杆302与所述旋转角度刻度盘306连接,所述滑动方块305与所述旋转轴303连接。

本实施例中,旋转臂固定在T型立架上,旋转臂上设有用于指示其转轴中心的旋转指针,通过精确调节T型立架水平方向(左、右方向)位置、并通过T型立架上调节丝杆精确调节高度后,使转轴中心的旋转指针与放疗设备机架旋转中心轴重合,从而使二维平面探测器平面旋转中心轴与放疗设备机架旋转中心轴重合;测量时通过转动旋转臂,使探测器平面始终垂直于射线中心轴,且射线中心轴始终穿过探测平面几何中心。

作为可选的实施方式,所述旋转臂3设有数控旋转驱动装置307,所述数控旋转驱动装置安装在所述旋转轴处。

本实施例中,旋转臂上还配套有数控旋转驱动装置,通过数控旋转驱动装置,可实现远距离遥控驱动旋转臂,方便操作使用。例如,进行多机架角度照射时,操作人员无需进入治疗室,只在控制室就能精确控制旋转臂角度,使二维平面探测器平面始终垂直于射线中心轴,且射线中心轴始终穿过探测平面几何中心。

参照图6,所述适配器5包括边框501和伸缩杆502,所述伸缩杆501与所述边框502连接,所述边框501中设有安装口501-1、固定旋钮501-2和调节旋钮501-3,所述二维平面探测器4安装在所述安装口501-1上。

本实施例中,所述安装口用于安装所述二维平面探测器;所述固定旋钮用于固定所述二维平面探测器,所述调节旋钮用于对所述二维平面探测器进行位置调节、水平角度调节和竖直角度调节。

综上所述,本实施例所述的放射治疗中出射剂量实时监测装置具有以下优点:

本发明通过设置旋转臂和二维平面探测器,通过转动旋转臂,就能够使探测平面最大限度靠近患者体表,缩小了患者体表与探测平面的间距,进而能够减小由于患者体表与探测平面间距导致的剂量误差;本发明结构简单,便于安装和拆卸,操作也简单;同时,通过设置PC终端与所述二维平面探测器连接,能够使得PC终端获取二维平面探测器的探测结果,并根据探测结果计算出放射治疗过程中射线穿过患者身体后的出射剂量二维分布,进而可对放射治疗过程的准确性进行有效评估;通过设置数控旋转驱动装置,可实现远距离遥控驱动旋转臂,方便操作使用。

参照图7,本发明实施例还提供一种放射治疗中出射剂量实时监测装置的控制方法,所述监测装置为图1所示的监测装置,控制方法包括但不限于以下步骤:

S1.在所述放射治疗中控制所述旋转臂转动,使所述二维平面探测器所在平面垂直于射线中心轴;

S2.确定所述射线中心轴穿过所述二维平面探测器所在平面几何的中心;

S3.控制所述二维平面探测器对所述放射治疗中任意照射角度射野进行实时监测;

S4.根据所述二维平面探测器的监测结果,计算射线穿过患者身体后的出射剂量二维分布。

本实施例中,图1所示的监测装置组装完成后,通过控制旋转臂转动,可精确控制二维平面探测器所在平面垂直于射线中心轴,然后进一步确认所述射线中心轴是否穿过所述二维平面探测器所在平面几何的中心;如果是,则控制所述二维平面探测器对所述放射治疗中任意照射角度射野进行实时监测;由于二维平面探测器与PC终端连接,PC终端可接收二维平面探测器的探测结果,并根据探测结果计算出射线穿过患者身体后的出射剂量二维分布。

作为可选的实施方式,所述控制方法还包括:

S5.将所述出射剂量二维分布与预期的出射剂量分布进行实时对比分析;

S6.根据对比分析结果,确定所述放射治疗中出射剂量是否满足预期要求。

本实施例中,PC终端得到放射治疗过程中出射剂量二维分布后,还可进一步将所述出射剂量二维分布与预期的出射剂量分布进行实时对比分析;根据对比分析结果,确定所述放射治疗中出射剂量是否满足预期要求;进而可对放射治疗过程的准确性进行有效评估;具体地,若二者相对差符合一定的专业评估标准,例如二者相对差不超过3mm/±3%;或者标准的符合率大于95%,则说明放疗过程中患者体内受照剂量的准确性满足预期要求。

本发明实施例所述放射治疗中出射剂量实时监测装置的控制方法具有以下技术效果:

本发明实施例通过通过实测放射治疗过程中射线穿过患者身体的出射剂量来评估患者的受照剂量,能够更充分地反映放疗执行的准确性;通过与治疗前的体模计划验证相比,能更直接、更客观、更准确地评价放疗计划执行的结果。

参照图8,本发明实施例还提供一种放射治疗中出射剂量实时监测装置的控制方法,包括但不限于以下步骤:

P1.通过所述数控旋转驱动装置控制所述旋转臂转动,使所述二维平面探测器所在平面垂直于射线中心轴;

P2.确定所述射线中心轴穿过所述二维平面探测器所在平面几何的中心;

P3.控制所述二维平面探测器对所述放射治疗中任意照射角度射野进行实时监测;

P4.根据所述二维平面探测器的监测结果,计算射线穿过患者身体后的出射剂量二维分布。

本实施例中,由于监测装置中的旋转臂上设有数控旋转驱动装置,因此,可以通过所述数控旋转驱动装置控制所述旋转臂转动,进而可实现远距离遥控驱动旋转臂,方便操作使用。例如,进行多机架角度照射时,操作人员无需进入治疗室,只在控制室就能精确控制旋转臂角度,使二维平面探测器平面始终垂直于射线中心轴,且射线中心轴始终穿过探测平面几何中心。

本发明实施例所述放射治疗中出射剂量实时监测装置的控制方法具有以下技术效果:

本发明实施例通过数控旋转驱动装置控制旋转臂转动,能够远程操控监测装置对放射治疗中任意照射角度射野进行实时监测;使得医护人员不用进入治疗室就能进行放射治疗;操作方便,也更加安全。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明,但是本发明不限于上述实施例,在技术领域普通技术人员所具备的知识范围内,还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。

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