AD200三维水模体自动测量系统的研制

1 引 言

    具有关资料统计, 当前肿瘤的发病率有逐年上升的趋势, 肿瘤已经成为人类的第二大死因, 放射治疗已成为治疗肿瘤患者的重要手段。因此, 各医疗机构纷纷购置用于肿瘤放射治疗的大型医用设备: 钴治疗机和电子直线加速器。为了保证放射治疗的疗效和患者安全, 需要有准确的治疗计划和安全的治疗措施。因此, 必须对射线束形成的辐射场进行测量和分析, 将测试结果传输到 TPS( 治疗计划系统) 中,以便为患者制定治疗计划。所以, 这项测量的研究就显得尤为重要。

2 研究设计

2.1 构思

    水是人体组织最好的等效物质, 三维水箱盛水后形成了长、宽、高测量模体, 其测量的结果能较接近在人体中测量的结果。三维水模体箱体由有机玻璃材料制作, 而且要求其牢固、密封好、不漏水。

    要测量出水模体任意一点剂量分布, 保证探头在三维空间中任意移动, 这就要求传动机构移动距离准确, 移动平稳, 不起浪花, 重复性好, 不受环境条件影响。

    由于加速器的输出有一定的波动。为了保证测量结果不受其影响, 通常用二个探头( 测量探头和参考探头) 同时测量。用参考探头测量的数据来修正测量探头测量的数据。

2.2 系统设计及工作原理

    AD200 三维水模体自动测量系统由三维水模体( 以下简称水模体) 、升降平台、双通道剂量仪( 含0.15cm³防水电离室和半导体探头) 、三维水模体驱动器( 以下简称驱动器) 和计算机等组成。

    计算机自动顺序控制驱动器的 X、Y、Z 方向走步 ( 驱动器控制水模体中的进口步进电机移动) 运动, 驱动器中的微处理机处理后随即将 X、Y、Z 的坐标值通过接口传给计算机; 通过传动机构( 采用的是导轨方式, 更平稳) 带动夹持在水模体内的运动横梁上电离室或者半导体探头在水模体中精确移动; 计算机控制双道剂量仪( 以下简称剂量仪) 采集探头上的辐射值, 剂量仪的微处理机处理后经接口传给计算机。根据不同的测量模式, 计算机进行数据处理,而后显示其数据、曲线和参数; 升降平台调整水模体的高度( 源皮距- 辐射源与探头的距离) 及水平。系统原理如图 1 所示。

3 系统硬件

3.1 水模体单元

    水模体单元由水模体, 水平调节机构, 升降推车三部分组成。

    水模体: 水模体内的运动横梁, 可夹持电离室或半导体探头。在驱动器的驱动控制下, 根据不同的测量状态, 电离室可在 X、Y、Z 三个方向自由运动。在计算机运行 AD200 三维水模体测量系统软件( 以下简称系统软件) 的控制下, 可完成百分深度测量和平坦度测量的走步运动和测量。使用配备的专用夹具,夹持半导体探头, 并固定在水模体边沿, 置于射野之中, 可作为监督测量修正数据使用。