一种血液辐照仪的X射线滤过器设计及安装方法

本发明涉及血液辐照仪领域，具体而言，涉及一种血液辐照仪的x射线滤过器设计及安装方法。

背景技术：

1、血液辐照仪是根据输血医学的发展要求而设计的专业辐照装置。与γ射线相比，x射线血液辐照器利用球管产生的x射线对血液制品进行辐照，设备在不工作时不存在辐射。因此，x射线血液辐照器在辐射控制和剂量管理方面更为方便和安全，解决了血液辐照采用同位素源作为放射源的技术瓶颈。但另一方面，x射线较低的能量以及光源出束的不一致性会影响最终的辐照效果，因此设计合理的x射线滤波器并进行准确的安装，提高x射线的平均能量和各个方向的射线均匀度对于整个设备的运行至关重要。

2、同时由于x射线能量较低，因此和传统高能量放射源设计的血液辐照仪相比，穿透物质时的能量衰减也会加剧，从而会导致辐照过程中样品受剂量不均匀，因此通过设计合适的滤过器并安装于射线源上，一方面可以使得x射线的平均能量变强，另一方面可以校准x射线由于距离和出束的不均匀性而导致的与位置相关的不均匀性。

技术实现思路

1、本发明实施例提供了一种血液辐照仪的x射线滤过器设计及安装方法，以至少解决现有x射线的平均能量低和各个方向的射线均匀度较差的技术问题。

2、根据本发明的一实施例，提供了一种血液辐照仪的x射线滤过器设计方法，包括以下步骤：

3、s101:利用gamma源进行探测器一致性校准，使用x射线探测器采集数值，将采集数值作为探测器归一化参数；

4、s102:用x射线源替代gamma源，利用运动控制系统调整x射线源的位置，向探测器方向推进，使得x射线探测器覆盖整个x射线源的出束范围；

5、s103:控制x射线源进行曝光，利用x射线探测器采集相应的曝光数据,获得x射线源响应矩阵；

6、s104:将采集的曝光数据矩阵通过步骤s100所获得的归一化参数校准，获得失配参数矩阵；

7、s105:通过失配参数矩阵计算获得x射线滤过器中相应材料滤过片的厚度参数。

8、进一步地，步骤s101包括：

9、利用弱gamma源进行探测器一致性校准，连接x射线探测器及工控机电脑，将gamma源置于x射线探测器若干米处，优选距离：不小于探测器尺寸的十倍，进行若干次采集，将采集数值作为探测器归一化参数。

10、进一步地，步骤s101具体包括：

11、利用gamma源进行探测性一致性校准，连接x射线探测器及工控机电脑，将gamma源置于x射线探测器外一位置，优选地，置于探测器外2米处，进行10次采集，将采集数值作为探测器归一化参数。

12、进一步地，步骤s105包括：

13、通过s104获得失配参数矩阵，并通过蒙特卡罗仿真计算获得x射线滤过器中相应材料滤过片的厚度参数，使得探测器x射线穿过厚度材料后强度一致。

14、根据本发明的另一实施例，提供了一种血液辐照仪的x射线滤过器安装方法，包括以下步骤：

15、s201:进行x射线源与x射线探测器的z轴位置调整，确保x射线源照射区域覆盖整个x射线探测器，并获得初始探测信号；

16、s202:固定x射线源与x射线探测器的位置，将所设计的滤过片推进到x射线源和x射线探测器之间，其中与x射线源的出束位置的距离为设计过程中的仿真位置；

17、s203:将整个安装区域坐标划分为n*n个坐标点，以1cm为步进计相应的位置为p(x，y)，同时设置探索区域左上角为坐标0点，按照p(0，0)，p(0，1)…p(0，n)，p(1.0)…p(n，4)，p(n，n)推动x射线滤过器在xoy平面内进行运动，在运动到这些位置时进行静止曝光，每个位置曝光多次，并取平均作为该点的测量值；

18、s204:计算每个位置下x射线探测器的fov中所有探测器测量值与平均结果的残差，寻找残差最小的区域作为下一步校准的目标区域，具体计算公式为：

19、

20、其中px，py为曝光位置的x方向及y方向的坐标；i，j为探测器阵列像素点在x方向及y方向上的位置。

21、s205:首先对于s204中明确的目标区域进行离散化处理，从中选取预设百分比例的抽样点按s203方法进行实验标定；其次，构建神经网络ε＝θ(x,y)，并利用抽样点标记的数据训练网络函数；最后，利用训练后的网络计算所有离散位置(xi,yj)的残差εi,j，搜索残差位置最小区域，并确定滤波片的最终安装位置；

22、s206:由于x射线的焦点存在漂移，在每次开机后重复s205的过程作为开机校准的一部分。

23、进一步地，在步骤s202中，由工控机电脑控制运动控制系统将所设计的滤过片推进到x射线源和x射线探测器之间。

24、进一步地，在步骤s203中，将整个安装区域坐标设置为n*n个坐标点，以5cm*5cm为例，以1cm为步进计相应的位置为p(x，y)，同时设置探索区域左上角为坐标0点，运动控制系统按照p(0，0)，p(0，1)…p(0，5)，p(1.0)…p(5，4)，p(5，5)推动x射线滤过器在xoy平面内进行运动。

25、进一步地，在步骤s203中，在运动到这些位置时进行静止曝光，每个位置曝光一次，共36次曝光，每次曝光一分钟，x射线探测器采集所有位置的x射线剂量，每个位置采集十次，其中采集时间根据曝光强度大小确定，不超过探测器探测范围的80％，并取平均作为该点的测量值。

26、进一步地，在步骤s204中，得到一次估计位置，为后续精确校准提供合适的初始位置参考。

27、进一步地，在步骤s205中，通过神经网络算法进行位置估计，以加快校准速度。

28、本发明实施例中的血液辐照仪的x射线滤过器设计及安装方法，大大提高了血液辐照仪的辐照均匀性，解决了血液辐照仪由于x射线能量较低带来的辐照不均匀问题，同时自动化的x射线滤过器安装方式有效提高了安装的精度和便利程度，为高均匀x射线辐照提供了硬件基础。本发明在x射线血液辐照领域具有极大的应用价值，为研发高均匀度的血液辐照系统提供有效的技术保证。

技术特征：

1.一种血液辐照仪的x射线滤过器设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的血液辐照仪的x射线滤过器设计方法，其特征在于，步骤s101包括：

3.根据权利要求2所述的血液辐照仪的x射线滤过器设计方法，其特征在于，步骤s101具体包括：

4.根据权利要求1所述的血液辐照仪的x射线滤过器设计方法，其特征在于，步骤s105包括：

5.一种血液辐照仪的x射线滤过器安装方法，其特征在于，包括以下步骤：

6.根据权利要求5所述的血液辐照仪的x射线滤过器安装方法，其特征在于，在步骤s202中，由工控机电脑控制运动控制系统将所设计的滤过片推进到x射线源和x射线探测器之间。

7.根据权利要求5所述的血液辐照仪的x射线滤过器安装方法，其特征在于，在步骤s203中，将整个安装区域坐标设置为n*n个坐标点，以5cm*5cm为例，以1cm为步进计相应的位置为p(x，y)，同时设置探索区域左上角为坐标0点，运动控制系统按照p(0，0)，p(0，1)…p(0，5)，p(1.0)…p(5，4)，p(5，5)推动x射线滤过器在xoy平面内进行运动。

8.根据权利要求6所述的血液辐照仪的x射线滤过器安装方法，其特征在于，在步骤s203中，在运动到这些位置时进行静止曝光，每个位置曝光一次，共36次曝光，每次曝光一分钟，x射线探测器采集所有位置的x射线剂量，每个位置采集十次，其中采集时间根据曝光强度大小确定，不超过探测器探测范围的80％，并取平均作为该点的测量值。

9.根据权利要求5所述的血液辐照仪的x射线滤过器安装方法，其特征在于，在步骤s204中，得到一次估计位置，为后续精确校准提供合适的初始位置参考。

10.根据权利要求5所述的血液辐照仪的x射线滤过器安装方法，其特征在于，在步骤s205中，通过神经网络算法进行位置估计，以加快校准速度。

技术总结
本发明涉及血液辐照仪领域，具体涉及一种血液辐照仪的X射线滤过器设计及安装方法。本发明提出的一种血液辐照仪的X射线滤过器设计及安装方法，实现了X射线滤过器设计方法及X射线滤过器安装方法，大大提高了血液辐照仪的辐照均匀性，解决了血液辐照仪由于X射线能量较低带来的辐照不均匀问题，同时自动化的X射线滤过器安装方式有效提高了安装的精度和便利程度，为高均匀X射线辐照提供了硬件基础。本发明在X射线血液辐照领域具有极大的应用价值，为研发高均匀度的血液辐照系统提供有效的技术保证。

技术研发人员：吴中毅,赵翚,郑炎焱,杜强,葛子聪,刘兆邦,袁刚,郑健,李铭
受保护的技术使用者：中国科学院苏州生物医学工程技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13