一种用于放射治疗旋转椅的质量保证设备及旋转椅精度校准方法与流程

本发明涉及一种用于放射治疗旋转椅的质量保证设备和旋转椅精度校准方法。

背景技术：

瘤放射治疗是利用放射线治疗肿瘤的一种局部治疗方法。放射线包括放射性同位素产生的α、β、γ射线和各类x射线治疗机或加速器产生的x射线、电子线、质子束及其他粒子束等。大约70％的癌症患者在治疗癌症的过程中需要用放射治疗，约有40％的癌症可以用放疗根治。放射治疗在肿瘤治疗中的作用和地位日益突出，已成为治疗恶性肿瘤的主要手段之一。多数患者在进行外照射放射治疗时采用平躺在治疗床上的治疗姿势。传统的光子放疗由于拥有旋转机架，束流入射角度的选择不会因为机械原因而受到限制，因此平躺的治疗体位基本可以满足需求。

粒子放射治疗中心，特别是重离子中心以固定的水平束流居多，目前国际上正在运营的十个重离子治疗中心，固定的水平束流治疗头有28个，旋转机架仅1台。如果使用旋转治疗椅，采用坐姿对患者进行放射治疗，就可以在一定程度上增加和改善束流入射方向，可以有效的优化治疗方案，降低毒副反应，提升放射治疗疗效。临床上使用的旋转治疗椅，是一个可以为患者提供精准的平移、旋转和倾斜的高精度设备，其移动、旋转、倾斜的偏差要求严格限制在一定范围之内。因此在使用旋转治疗椅之前需要进行质量保证(qualityassurance,qa)工作。作为质量保证工作的重要部分，位移精度，旋转精度、倾斜精度以及上述移动的重复性等的测量是验证旋转治疗椅的移动精度的关键。目前在使用的质量保证设备是适用于对治疗床进行质量保证工作的设备。质量保证的技术手段大多是通过直尺、角度尺、水平仪等工具，分别对上述位移的精度和重复性进行测量，并没有发展出适用于旋转治疗椅的特有的质量设备。采用上述质量保证的技术手段，设备安装、固定操作较为繁琐，耗时较长，极容易出现测量偏差，使用多有不便。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种用于放射治疗旋转椅的质量保证设备和旋转椅精度校准方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

一种用于放射治疗旋转椅的质量保证设备，其特征在于：包括

固定座，

定位盘，定位盘上具有十字交叉刻度线以及角度刻度线，角度刻度线的圆心点和十字交叉刻度线的交叉点重合，定位盘的四边固定有相对定位盘垂直设置的辅助校准板，辅助校准板上设置有竖直校准线和水平校准线，

水平调节装置，用于调节定位盘的角度和高度，使得至少两个辅助校准板的水平校准线与治疗室内水平激光线重合，从而使得调节定位盘和治疗室内水平激光线平行，

旋转调节装置，用于在定位阶段旋转定位盘，使得辅助校准板上的竖直校准线与治疗室内正交激光线重合，

夹紧装置，用于将固定座固定在旋转椅上，夹紧装置固定在固定座上，

固定座、水平调节装置、旋转调节装置、定位盘从下至上依次设置，固定座上安装水平调节装置，水平调节装置上安装旋转调节装置，旋转调节装置上安装定位盘。

作为优选，所述水平调节装置包括三根直线调节器，直线调节器包括调节螺杆、调节螺杆套、球头、球头座，调节螺杆的下端转动安装在固定座上，且调节螺杆相对固定座轴向固定，调节螺杆和调节螺杆套螺纹配合，调节螺杆套的上端固定球头，球头嵌入球头座的弧面转动槽，所述球头座固定在旋转调节装置的底座上。

作为优选，所述夹紧装置包括夹持框架、夹持板、夹持螺杆，夹持螺杆，夹持框架的一端通过螺纹配合拧有夹持螺杆，夹持螺杆的另一端转动安装在夹持板上，且夹持螺杆的另一端和夹持板保持轴向(夹持螺杆的轴向)固定。

作为优选，所述定位盘上固定水平仪，用于确定定位盘水平状态，并可用于测量定位盘倾斜角度。

作为优选，质量保证设备还包括x光片成像校准器，x光片成像校准器包括多轴微调平台、固定板、安装杆以及金属球，多轴微调平台的基座固定在定位盘上，所述多轴微调平台的活动台固定固定板，固定板上固定有安装杆，安装杆的顶部固定有金属球，多轴微调平台的其中一调节轴线垂直于所述定位盘。

作为优选，多轴微调平台采用三轴千分尺微调平台或两轴千分尺微调平台。

基于上述质量保证设备的旋转椅精度校准方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)将固定座固定于旋转椅上，锁止所述夹紧装置，使得质量保证设备与治疗椅之间不发生相对移动；

(2)调节水平调节装置使得用至少两个辅助校准板的水平校准线与治疗室内水平激光线重合，从而使得调节定位盘和治疗室内水平激光线平行；

(3)调节旋转调节装置使得辅助校准板上的竖直校准线与治疗室内正交激光线重合，完成初始化定位；

(4)进行如下校准：

通过控制旋转治疗椅沿x轴直线移动指定距离a，通过x轴的刻度线，测量治疗室内激光相对x轴的位移b，获得单次位移偏差|a-b|，获得直线移动的精确性指标；重复上述过程，记录多个位移偏差|a-b|的数值，通过计算位移偏差|a-b|的浮动范围，获得治疗椅沿x轴直线移动的重复性指标；利用y轴的刻度线，重复上述步骤，获得治疗椅沿y轴直线移动的重复性指标。

通过控制旋转治疗椅旋转指定角度α，通过角度刻度线测量治疗室内激光相对y轴的转动角度β，获得单次旋转偏差|α-β|，获得旋转运动的精确性指标；重复上述过程，记录多个位移旋转偏差|α-β|的数值，通过计算旋转偏差|α-β|的浮动范围，获得旋转运动的重复性指标；

通过控制旋转治疗椅沿x或y轴倾斜指定角度γ，通过水平仪相对测量功能，测量定位盘的倾斜角度δ，获得单次倾斜偏差|γ-δ|,获得倾斜运动的精确性指标；重复上述过程，记录多个倾斜偏差|γ-δ|，通过计算倾斜偏差|γ-δ|的浮动范围，获得倾斜运动的重复性指标，

其中，x轴和y轴分别指代十字交叉刻度线的两根轴线。

上述旋转椅精度校准方法，还包括如下调节步骤：

(1)通过控制旋转治疗椅直线移动，使得x光片成像校准器的金属球位于x光片成像可视范围内，

(2)调节x光片成像校准器的多轴微调平台，使得拍摄x光片成像的中心点与金属球重合；

(3)通过以下方式为旋转治疗椅自身的旋转中心轴位置修正，坐标中心位置修正等参数提供输入数据：

通过控制旋转治疗椅以金属球为中心，沿z轴旋转0-360度，每间隔30度记录金属球与x光片成像中心在x和y方向的位置偏差ax和ay，该数据作为输入参数，对治疗椅旋转中心轴与x光片成像中心轴的偏差进行修正；

通过控制旋转治疗椅以金属球为中心，沿x轴倾斜5-20度，每间隔5度记录金属球与x光成像中心在y和z方向的位置偏差by和bz，该数据作为输入参数，对固定坐标系与治疗椅坐标系坐标中心y和z方向的偏差进行修正；沿y轴重复上述步骤，对固定坐标系与治疗椅坐标系坐标中心x和z方向的偏差进行修正。

本发明与现有技术相比，具有以下优点和效果：

(1)本发明用于放射治疗旋转椅的质量保证设备结构轻便，安装方便，可以进行多种旋转椅的运动精度校准，并且测量结果直观准确，效率高，成本低，实用性强，能够针对不同尺寸的旋转治疗椅进行固定，并开展质量保证测量工作。

(2)以在xy两轴或xyz三轴方向上微调的球形针平台，可以结合x光影像技术，为旋转中心轴位置修正，坐标中心位置修正等参数提供输入数据。

附图说明

图1是本发明实施例质量保证设备的结构示意图。

图2是本发明实施例质量保证设备的顶部结构示意图。

图3是本发明实施例质量保证设备的正面结构示意图。

图4是本发明实施例金属球的安装结构示意图。

图5是本发明实施例安装有多轴微调平台的质量保证设备的侧面结构示意图。

图6是本发明实施例金属球在x光片成像系统中的成像效果示意图。

图中序号：固定座1，定位盘2，夹紧调节装置3，辅助校准板4，竖直校准线41，水平校准线42，直线调节器5，调节螺杆51，调节螺杆套52，球头53，球头座54，水平仪6，夹持框架31，夹持板32，夹持螺杆33，x光片成像校准器7，多轴微调平台71，固定板72，安装杆73，金属球74，角度刻度线8，旋转调节装置9，旋转调节装置的转动台面92，旋转调节装置的底座91，微调平台安装孔21

具体实施方式

下面结合附图并通过实施例对本发明作进一步的详细说明，以下实施例是对本发明的解释而本发明并不局限于以下实施例。

参见图1-图5，本实施例用于放射治疗旋转椅的质量保证设备，包括

固定座1，

定位盘2，定位盘2上具有十字交叉刻度线以及角度刻度线8，角度刻度线8的圆心点和十字交叉刻度线的交叉点重合，定位盘2的四边固定有相对定位盘2垂直设置的辅助校准板4，辅助校准板4上设置有竖直校准线41和水平校准线42，

水平调节装置，用于调节定位盘2的角度和高度，使得至少两个辅助校准板的水平校准线与治疗室内水平激光线重合，从而使得调节定位盘2和治疗室内水平激光线平行，

旋转调节装置9，用于在定位阶段旋转定位盘2，使得辅助校准板4上的竖直校准线与治疗室内正交激光线重合，旋转调节装置9采用市场上的精密型手动旋转台。

夹紧装置，用于将固定座1固定在旋转椅上，夹紧装置固定在固定座1上，

固定座1、水平调节装置、旋转调节装置9、定位盘2从下至上依次设置，固定座1上安装水平调节装置，水平调节装置上安装旋转调节装置9，旋转调节装置9上安装定位盘2。旋转调节装置的转动台面92固定定位盘2。

本实施例中，所述水平调节装置包括三根直线调节器5，直线调节器5包括调节螺杆51、调节螺杆套52、球头53、球头座54，调节螺杆51的下端转动安装在固定座1上，且调节螺杆51相对固定座1轴向固定，调节螺杆51和调节螺杆套52螺纹配合，调节螺杆套52的上端固定球头53，球头53嵌入球头座54的弧面转动槽，所述球头座54固定在旋转调节装置的底座91上。

本实施例中，所述夹紧装置包括夹持框架31、夹持板32、夹持螺杆33，夹持螺杆33，夹持框架31的一端通过螺纹配合拧有夹持螺杆33，夹持螺杆33的另一端转动安装在夹持板32上，且夹持螺杆33的另一端和夹持板32保持轴向(夹持螺杆33的轴向)固定。

本实施例中，所述定位盘2上固定水平仪6，用于确定定位盘2水平状态，并可用于测量定位盘2倾斜角度。

本实施例中，质量保证设备还包括x光片成像校准器7，x光片成像校准器7包括多轴微调平台71、固定板72、安装杆73以及金属球74，多轴微调平台71的基座固定在定位盘2上，所述多轴微调平台71的活动台固定固定板72，固定板72上固定有安装杆73，安装杆73的顶部固定有金属球74，多轴微调平台71的其中一调节轴线垂直于所述定位盘2。定位盘2的中部开设有微调平台安装孔21，微调平台安装孔21采用螺纹孔，多轴微调平台71的基座通过螺丝拧入微调平台安装孔21实现多轴微调平台71的基座固定在定位盘2上后，通过调节多轴微调平台71，可以使得金属球74和十字交叉刻度线的交叉点处于同一竖直轴线上。

本实施例中，多轴微调平台71采用三轴千分尺微调平台或两轴千分尺微调平台。

基于上述质量保证设备的旋转椅精度校准方法，其特征在于：包括如下步骤：

(1)将固定座1固定于旋转椅上，锁止所述夹紧装置，使得质量保证设备与治疗椅之间不发生相对移动；

(2)调节水平调节装置使得用至少两个辅助校准板的水平校准线与治疗室内水平激光线重合，从而使得调节定位盘2和治疗室内水平激光线平行；

(3)调节旋转调节装置9使得辅助校准板上的竖直校准线与治疗室内正交激光线重合，完成初始化定位；

(4)进行如下校准：

通过控制旋转治疗椅沿x轴直线移动指定距离a，通过x轴的刻度线，测量治疗室内激光相对x轴的位移b，获得单次位移偏差|a-b|，获得直线移动的精确性指标；重复上述过程，记录多个位移偏差|a-b|的数值，通过计算位移偏差|a-b|的浮动范围，获得治疗椅沿x轴直线移动的重复性指标；利用y轴的刻度线，重复上述步骤，获得治疗椅沿y轴直线移动的重复性指标，

通过控制旋转治疗椅旋转指定角度α，通过角度刻度线8测量治疗室内激光相对y轴的转动角度β，获得单次旋转偏差|α-β|，获得旋转运动的精确性指标；重复上述过程，记录多个位移旋转偏差|α-β|的数值，通过计算旋转偏差|α-β|的浮动范围，获得旋转运动的重复性指标，

通过控制旋转治疗椅沿x或y轴倾斜指定角度γ，通过水平仪6相对测量功能，测量定位盘2的倾斜角度δ，获得单次倾斜偏差|γ-δ|,获得倾斜运动的精确性指标；重复上述过程，记录多个倾斜偏差|γ-δ|，通过计算倾斜偏差|γ-δ|的浮动范围，获得倾斜运动的重复性指标，

其中，x轴和y轴分别指代十字交叉刻度线的两根轴线。

上述旋转椅精度校准方法，还包括如下调节步骤(需要先将x光片成像校准器7安装在定位盘2上，多轴微调平台71的基座固定在定位盘2上后，通过调节多轴微调平台71，可以使得金属球74和十字交叉刻度线的交叉点处于同一竖直轴线上。)：

(1)通过控制旋转治疗椅直线移动，使得x光片成像校准器7的金属球74位于x光片成像可视范围内，

(2)调节x光片成像校准器7的多轴微调平台71，使得拍摄x光片成像的中心点与金属球74重合；(如图6所示)

(3)通过以下方式为旋转治疗椅自身的旋转中心轴位置修正，坐标中心位置修正等参数提供输入数据：

通过控制旋转治疗椅以金属球74为中心，沿z轴旋转0-360度，每间隔30度记录金属球74与x光片成像中心在x和y方向的位置偏差ax和ay，该数据作为输入参数，对治疗椅旋转中心轴与x光片成像中心轴的偏差进行修正；

通过控制旋转治疗椅以金属球74为中心，沿x轴倾斜5-20度，每间隔5度记录金属球74与x光成像中心在y和z方向的位置偏差by和bz，该数据作为输入参数，对固定坐标系与治疗椅坐标系坐标中心y和z方向的偏差进行修正；沿y轴重复上述步骤，对固定坐标系与治疗椅坐标系坐标中心x和z方向的偏差进行修正。

本说明书中所描述的以上内容仅仅是对本发明所作的举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明说明书的内容或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。