模拟定位机

2024-10-23

模拟定位机（通用7篇）

模拟定位机篇1

模拟定位机是用诊断 X 射线球管代替直线加速器和 Co-60 放射治疗辐射源, 用kV级X射线代替直线加速器和 Co-60 的 MV 级治疗用射线, 通过模拟定位机的机械运动来模拟各种治疗机的几何位置和运动, 通过电视系统观察治疗肿瘤时所需的放射野形状、靶区中心位置及减少重要器官吸收剂量的机架角度。模拟定位机在放射治疗计划过程中执行六大重要功能: (1) 靶区及重要器官的定位; (2) 确定靶区 (或危及器官) 的运动范围; (3) 治疗方案的确认 (治疗前模拟) ; (4) 勾画射野和定位、摆位参考标记; (5) 拍摄射野定位片或验证片; (6) 检查射野挡块的形状及位置等。在放射治疗计划设计形成方案后, 在正式照射之前, 必须按治疗条件如机架角度、准直器角度、治疗床角度、射野 “#” 形大小, 进行透视的模拟和照相的验证, 并与治疗计划给出的 BEV 图进行比较, 是放射肿瘤医师和物理师的共识。

模拟定位机的主要组成部分:

主机:中等能量以上 X 线发生装置 (以500 mA、125kV X 线发生装置) , 但X 线球管头及高压发生器必须要特殊设计及工艺处理。

机械部分:准直器, 通过“#”字线对称 (或非对称) 移动及准直器旋转角度, 以设计照射野;定位床, 床面可做前后、左右移动, 上下可升降, 定位床还可做 ±90°旋转;旋转机架, 通过球管支臂和增强器支臂所支撑的 X 线球管头和影像增强器作等中心 ±180° 旋转。

控制台和电器机柜:各种机械运动的控制和操作部分。

医用电视系统:观察定位肿瘤治疗方案。由影像增强器、摄像头、控制盒、监视器组成。

定位激光系统:由三盏两两垂直、产生的激光线直径小于 1mm 的激光灯组成。

由于在放射治疗过程中模拟定位机的使用率极高, 故障也就频繁出现。现将其常见故障的检修作如下介绍:

故障一:在定位曝光过程中, 多次出现黑屏, 无图像显示, 但停机稍等 10 min, 再重新曝光, 有时又能正常曝光。

分析与检修:根据东芝 LX—40A 模拟定位机的工作原理得知, 出现黑屏有四个原因: (1) 没有 X 线的发生; (2) 影像增强器故障; (3) 控制电路及影像增强器与显示器的信号线故障; (4) 显示器故障。任一情况出现都会发生黑屏故障。

首先用辐射剂量仪检查, 将辐射剂量仪探头放在定位机房内进行曝光, 测到射线剂量, 说明该设备能产生 X 射线, X 射线产生系统是好的;另外, 当曝光时, 操作控制台上的曝光指示灯亮, 这说明控制电路正常工作。进一步检查影像增强器与显示器的信号线, 正常。用排除法可确定发生黑屏的原因是影像增强器。拆开影像增强器后发现其高压供电电路板 (High voltage power supply, model:vp——33314) 有虚焊现象, 焊好、装好影像增强器, 试机, 机器正常。

故障二:有时无论使用手控盒按钮、控制台按钮、床身的按钮操作床的运动床均没有运动, 而是机架在旋转运动。此时, 按升床按钮, 机架顺时针旋转;按降床按钮, 机架逆时针旋转。操作机架的运动正常。此现象随机出现且持续时间不一。

分析与检修:根据图纸分析, 与床运动相关的有A01板、A04板和A12板。此故障主要是由接触不好或元件性能不好造成。重新拔插各板并检查每一个插头, 故障现象依旧。机架顺时针运动、升床、机架逆时针运动、降床均受A04板控制;而它们的运动速度则均由A01板控制。现在, 故障出现时, 按升床按钮时, 机架顺时针旋转;按降床按钮时, 机架逆时针旋转。说明A04板控制良好。可以排除A04板故障可能。故障时使用延伸板在A01板上测量。按升床按钮时, 测量IC14的3、4脚电压, 均为5 VDC, 正常;按降床按钮时, 测量IC14的11、4脚电压, 均为5 VDC, 正常。初步排除A01板故障的可能。故障时使用延伸板在A12板上测量, 无论按升床或降床按钮, 9A均为15 VDC。说明SSR 9没有工作, 100 VAC不能通过SSR 9提供给RY4的线圈, 继电器RY4不能吸合, 从而不能进行机架和床运动之间的切换。更换A12板的SSR 9, 试机, 机器正常。

小结:东芝LX-40A模拟定位机在平时使用过程中, 出现故障的情况复杂多样。维修工程师只有经过专业的培训, 熟悉电路图纸, 平时做好维护、保养, 才能降低其故障率和缩短排除故障时间, 从而提高设备使用率, 产生更好的社会效益和经济效益。

参考文献

[1]胡逸民.肿瘤放射物理学[M].北京:原子能出版社, 1999

[2]殷蔚伯.肿瘤放射治疗学[M].北京:中国协和医科大学出版社.2003

[3]崔可亮.论放射治疗模拟定位机在天津如何发展[J].天津药学, 1994, 6 (2) :5-8

模拟定位机篇2

故障一:

机头能超过限位继续旋转, 随后发现按下手控盒使能开关, 拨动井线及光阑Y时, 相应部件无法运动。

故障分析:机头超限位旋转考虑为机头限位装置失效。仔细观察发现机头在超过限位后继续旋转时, 机头内部会发出异常响声, 推测是机头过限位旋转时, 内部运动控制电缆被拉拽过度导致线路接触不良, 进而造成部分功能失效。

故障排除:首先将机架转至90° (方便检修) , 关机。拆开机头电路板盖, 发现电路板上多根细电缆已被扯断。通过查看电路图, 用万用表一一测量, 找到对应接入点后用电烙铁将已扯断的电缆线焊接到对应的线槽里, 接着开机查看, 井线及光阑运动恢复正常。

再次关机, 拆开机头外罩, 小心卸下球管, 观察发现球管下方机头限位器固定螺丝已掉落, 使得限位器触点无法正常工作。找到螺丝重新固定限位器, 装上球管及机头外罩, 重开机, 机头运动恢复正常。

故障二:

按下定位床使能开关及升降控制键, 定位床不能升降, 但床的进退和左右运动均正常。

故障分析:定位床三个方向的运动是由三组驱动电路分别控制三个运动电机实现的。故障最有可能发生在控制升降运动的驱动电路及电机本身上。

故障排除:使用万用表测量, 升降驱动电路各段均未发现有接触不良的现象, 排除线路故障的可能。接着用万用表检测电机, 证实升降电机已烧坏。至此故障原因找到, 购买同一型号的电机更换后定位床运动恢复正常。

故障三:

机器工作过程中, 踩下透视踏板, 曝光控制盒瞬间断电, 但机架、机头及定位床均可正常运动。关机再重启后曝光控制盒仍无法通电。

故障分析:曝光控制盒的电源是由高压发生器控制输入的。不能通电的原因可能有两种:一种是曝光控制盒内部线路出现故障, 二是高压发生器出现故障, 高压发生器的故障最有可能就是保险烧坏。

故障排除:首先用万用表检测曝光控制盒内部各线路, 均未发现异常。然后检测高压发生器, 打开高压发生器外罩, 发现电路板的温度较高, 取出三个保险一一测量, 发现其中两个已烧坏。更换了同一型号的保险后曝光控制盒可正常通电工作, 故障排除。

小结:

在排除故障时, 分析确定故障的原因很重要, 维修设备应遵循由易到难的原则。了解故障的现象, 判断发生故障的原因制订方案也应从最可能的原因开始查找故障, 直至确诊, 最后排除故障。

参考文献

[1] 罗虹, 刘勇.东芝CT机故障检修2例[J], 医疗设备信息, 2003, 15 (3) :64.

[2] 王时庆, 卡金平;东芝CT机常见故障统计分析.中国期刊全文数据库前6条 1

模拟定位机篇3

但在实际应用中, 我们发现该网络系统有一定的缺陷:Varian公司的设备不能与其它厂家的设备之间直接互联互通。例如:物理师通过Eclips计划系统制作完毕的患者复位计划数据, 如DRR复位图像、机架角等, 只能保存在网络服务器中, 不能以DICOM格式直接推送给非Varian公司模拟定位机。模拟定位机技师对患者复位时在复位软件Simulation的数据库中找不到患者复位资料, 无法校正患者等中心治疗位置。我们从提高工作效率, 操作人员方便易用, 减少放疗流程环节的角度着手解决此问题, 以期达到提高放疗质控水平的目的。

1 DICOM格式文件直传存在的问题

1.1 Aria放疗网络拓扑结构 (如图1)

1.1.1 Varian公司的Eclips计划系统主机通过同一交换机连接在网络服务器上, IP地址都被设备厂家固定在了10.10.10.1 的internal网段内无法更改。

1.1.2 Varian公司的两台直线加速器主机通过同一交换机连接在网络服务器上, IP地址都被设备厂家固定在了192.2.2.1 的treatment网段内无法更改。

1.1.3 其它公司的设备主机通过同一交换机连接在网络服务器上, IP地址都被设备厂家固定在192.168.182.3 的external网段内[3]。

Eclips计划系统产生的数据存储在网络服务器中。我院常规定位用模拟机属于第三方模拟机, 被要求放在external网段内。技师可以在该模拟机的软件simulation上将采集到的患者图像、机器参数传到服务器上供物理师制定放疗计划, 但医生技师在调强放疗前使用模拟机校正等中心位置时无法收到到通过Aria网络传来的患者复位计划数据。模拟机电脑主机内的simulation软件具有独立的数据库, 自身可以存储患者数据, 具有一台小型服务器的功能。我们希望复位计划数据可以直接通过DICOM格式传送到模拟机的数据库中作为备份, 即使在断网的情况下也可以方便的查询, 调取DRR复位图像、机架角参数等。分析Aria放疗网络结构图, 发现出现此问题的主要原因是我科常规定位用模拟机和Varian Eclips计划系统不在同一网段, 模拟机只能向网络服务器单向存储信息, 无法接收信息。

2 方法

2.1 DICOM联网要求

根据DICOM协议, 连接的双方通过应用实体 (Application Entity , 简称AE) 进行通讯, AE的名字叫做AE Title。AE代表了某个进程, 它必须拥有物理网络中唯一的网络地址, 即表示层地址。由于DICOM采用TCP/IP作为底层协议, AE映射到表示层地址就是IP地址和TCP端口号。在进行实际的DICOM设备连接时, 必须设置AETitle、IP和端口号这三个参数, 才能接收DICOM图像。设置参数后, DICOM网关监听网络消息, 接收到DICOM连接消息后, 协商传输语法、应用上下文、表示上下文等内容, 一旦协商成功, 就与医疗设备建立连接, 进行数据传输, 实现DICOM通讯过程。两家不同公司的设备要考虑两台设备是否具有共同的服务类, 且遵守SCP (作为互联的提供者) SCU (作为互联的使用者) 配对[4,5]。

2.2 措施

根据上述原则, 我们在模拟机电脑主机上增加了一块网卡, 使之跟Eclips计划系统连在同一网段internal内, 实现了网络硬件联通。然后在核通模拟机simulation软件和Eclips计划系统中分别添加对方的IP地址, 端口, AE title。

3 结果

经测试, 物理师在Eclips计划系统上制作完毕的患者DRR图像、姓名、性别、计划验证机架角度等复位数据, 均可以顺利的发送到模拟机simulation软件数据库中, 技师复位时直接在该软件中通过住院号、患者姓名查询并调出复位计划。

4 结论

Aria放疗网络默认设置将第三方厂家的设备放在同一网段内, 第三方模拟机只能单向发送患者图像, 机架角度、射野大小等DICOM数据到服务器上, 无法接收患者复位计划参数。二维普通放疗时代, 模拟定位机的功能主要是采集患者定位信息发给计划系统便于物理师做治疗计划。进入调强放疗时代, 模拟定位机的主要功能转向用于治疗前验证等中心位置, 查看患者治疗体位是否与计划一致。大量需要接收计划系统发来的患者复位计划数据而不仅仅是单向发送信息给计划系统。我们在模拟机增加一块网卡, 联通网络, 在模拟定位机simulatio软件和Eclips计划系统软件中添加好对方的IP地址, 端口, AE title, 实现了患者复位计划直接DICOM传送。同时为了确保网络安全, 防止病毒感染, 封掉了模拟定位机的USB端口, 禁止插接私人存储介质到该电脑上。使用4 年来, 网络稳定可靠、数据传送准确、技师操作简单, 达到了优化放疗流程、提升放射治疗质量控制和质量保证的目的。对于使用不同厂家设备之间的互联互通具有参考意义。

参考文献

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[2]高军, 陈广涛, 殷旭东.Varis放疗网络系统在临床工作和科室管理中的应用[J].中国医疗设备, 2008, 23 (12) :59-60.

[3]吴丹, 徐玲, 吴建军.三层交换技术在大型医疗设备互联时的应用[J].中国医疗设备, 2010, 25 (7) :48.

[4]何博, 曹晓光, 杜振洲.DICOM网关的设计与实现[J].计算机与数字工程, 2005, 33 (7) .

模拟定位机篇4

核通Simulix-HQ现代新型模拟定位机具备数字化机械控制平台,配备先进的数字化影像系统(Digital Therapy Imaging,DTI)[1],通过DTI工作站与数字化机械控制平台的相互协作与配合,可实现放疗计划设计、射野定位、射野影像存储与传输及打印等功能[2]。虽然核通SimulixHQ模拟定位机操作手册已对该设备的使用进行了系统阐述,但在实际工作中仍会存在一些问题。现就我科在核通Simulix-HQ模拟定位机临床使用中遇到的常见问题进行分析和解决的说明。

1 模拟定位图像快速传输

1.1 问题分析

基于患者影像资料留存、放疗医师定位习惯或放疗射野设计需要,DTI工作站单个射束下常存储多幅射野或资料图像,有时高达10余幅之多,但实际用于放疗计划设计影像仅需3~4幅[3]。使用overlays勾画进行射野设计时,射野传输时需将射野overlays融合于射野图像,其影像准备过程需花费一定计算时间,尤其是传输图像较多时,影像准备费时问题尤为突出,导致放疗定位工作效率严重降低。

1.2 解决方案

一是在影像传输时不使用overlays选项,这种方法简单,但需放疗医师在放疗计划系统终端重新勾画overlays,存在重复工作问题;另一种方法,模拟定位工作完成后对全部影像数据保存,在射野影像传输时,删除不需传输的图像,仅对所需放疗定位影像进行传输,其影像准备效率将会大幅提高,当然该方法也可选择使用或不使用overlays。使用第二种方法时应注意,影像传输完成后不能对影像数据进行重新保存,或者直接使用Windows控制面板强行关闭DTI工作站应用程序,否则之前删除的图像不可恢复。

2 DTI工作站与放疗计划系统无网络连接时进行射野验证

2.1 问题分析

受制于网络线路不稳定或者故障等原因,三维适形或调强放疗射野有时无法通过Dicom接口传送至核通Simulix-HQ模拟定位机DTI工作站,导致放疗射野无法验证[4]。DTI工作站提供了图像输入接口,以备模拟定位机无网络联接时使用移动存储介质相应影像数据输入,并且能够对输入影像尺寸比例重新定义,以适应射野图像肿瘤轮廓比对,可利用此功能对放疗射野进行验证。

2.2 解决方案

具体方法为:1将放疗射野验证图像从放疗计划系统终端拷贝至光盘;2利用DTI工作站Import模块导入光盘射野图像,根据DTI工作站导入提示测量和输入射野图像标记尺寸从而设置图像比例;3使用F2键(图像对比模式的快捷方式)进入图像对比模式;4于射野验证图像按原有射野轮廓显示勾画overlays;5透视获取实时射野影像;6使用overlays传输按钮将已勾画overlays传至实时射野影像;7利用DTI工作站标尺工具或者直接观察射野轮廓相对于实时射野影像匹配情况进行射野验证或修正。

3 电子线铅模托板距离与实际治疗距离匹配

3.1 问题分析

虽然核通Simulix-HQ模拟定位机存在放疗射野挡铅打印选项,但其仅适用于X线铅模的打印,不能用于电子线射野铅模打印,这是因X线线铅模放置距离与电子线铅模放置距离不同,需要用户对电子线铅模照射距离进行重新匹配[5]。每一治疗单元数据文件对应一套模拟治疗参数,更改和匹配电子线治疗单元数据后,需重新添加电子线治疗单元数据文件。

3.2 解决方案

查找系统盘Oncentra IMCON/Treatment Units治疗机单元的配置文件并以记事本文件方式打开,找到“Treatment Units”语句下“Name”语句,将其值更改为“ELECTRON”,再将其后语句“Source Block Tray Distance”值改为“950.0”,将该文件另存为Oncentra IMCON/Treatment Units下的ELECTRON.RTT文件。将语句“Source Block Tray Distance”值改为“950.0”,其目的是将电子线照射距离更改为950mm。为防更改失误,需对原配置文件备份。在打印电子线铅模时,需选择“Treatment Unit”下的的“ELECTRON”治疗单元选项,再进行“Print”选项下的铅模打印。

4 放疗射野图像拼接时问题分析与解决

4.1 问题分析

在对精原细胞瘤“狗腿子”射野或者乳腺癌胸壁射野定位时,由于模拟定位机影像增强器尺寸较小,往往需使用多幅X线图像进行放疗射野拼接[6]。在进行射野图像拼接时,受X线影像透视条件的选择或者自动对比度的影响,往往出现overlays射野中心与X线影像准直钢丝中心配准偏移问题,拼接后的射野图像会出现较大误差,这主要是因X线影像图像质量不佳,导致计算机系统对X线影像准直钢丝中心识别不准所致。另外,由于胸壁电子线射野定位时需将模拟定位机机架旋转30~45°,往往会造成影像增强器不能向左右或前后方向移动,这是因为模拟定位床升床较低,导致影像增强器与地面间距减小,模拟定位机发生逻辑防碰撞事件所致。

4.2 解决方案

解决X线影像准直钢丝中心配准偏移问题,一方面可通过调整影像曝光条件,如提高k V、m A条件以提高或改善X线影像质量解决,另外也可使用DTI工作站提供的定位中心校正工具,进行手工overlays射野中心校正。解决影像增强器不能移动问题,一方面可尝试正常提升影像增强器高度,另一方面可在确保影像增强器与模拟定位床不会碰撞的情况下强行提升影像增强器高度,以脱离逻辑防碰撞事件。为防止图像拼接变形,建议调整影像增强器高度后各拼接图像重新采集。

5 射野图像输出按钮或打印按钮不可用问题

5.1 问题分析

为留存患者病例或者制做射野铅模,需对射野图像输出或者打印,有时会出现射野图像输出按钮或打印按钮不可用问题。核通Simulix-HQ模拟定位机DTI工作站软件设计中,新建定位患者时,除患者ID号必填外,其余参数包括患者姓名、年龄、模拟定位参数均可不填或不选,出于数据错误冗余考虑,DTI工作站不会有任何错误提示,且不会影响模拟定位机械和透视定位操作,但模拟定位参数是否选择直接关系到输出或打印图像尺寸及比例关系,造成射野图像输出或打印按钮不可用。

5.2 解决方案

解决射野图像输出按钮或打印按钮不可用问题,关键在于模拟定位机的规范化操作,即按照常规模拟定位要求完整填写模拟定位数据,尤其是根据治疗要求严格选用治疗单元,即对应射野图像限定尺寸及比例关系,否则即使解决了图像输出和打印问题,得到的也是一个错误的结果。

6 模拟定位机射野参数预置功能的使用

6.1 问题分析

为充分体现数字化模拟定位机的智能化和提高模拟定位效率,核通Simulix-HQ模拟定位机提供了模拟定位参数预置与自动执行功能,允许模拟定位射野参数在DTI工作站与模拟定位机控制处理单元之间相互传输并执行,但有时其预置参数并不能有效执行,这是因为其预置参数的执行需满足一定的基本条件,以防预置参数的执行产生意外事件。

6.2 解决方案

解决方法首先是确保模拟定位机高压控制台应与DTI工作站单元正常联接,否则DTI工作站将不能正常工作,不仅DTI工作站无法正确获取模拟定位机射野参数,而且DTI工作站overlays亦无法传输至模拟定位机进行射野参数预置。其次,为使核通Simulix-HQ模拟定位机机架角度、准直器角度及准直钢丝大小等机械预置参数自动执行,必须确保模拟定位机满足两个前提条件:一是模拟定位机不能存在逻辑防碰撞事件;二是床旁控制台必须处于水平状态。发生逻辑防碰撞事件时可在注意机架、定位床、影像增强器安全的情况下,使用忽略防碰撞按钮强制执行,而若因床旁控制台不能自动执行,则必须翻起床旁控制台方可执行操作。

7 后装模拟定位时的流程优化

7.1 问题分析

后装放疗计划定位片拍摄是模拟定位机的一项主要功能,后装模拟定位最常用的方法是交角后装定位方法。由于后装放疗计划系统对定位图像及机械参数要求苛刻,加之核通Simulix-HQ模拟定位机具有逻辑防碰撞智能化特点,即随模拟定位机机架旋转其源片距随时可能发生变动,要获得满意的后装定位结果其模拟定位操作比较复杂,并且会增加放疗患者不必要的X线辐射剂量,需对后装模拟定位流程进行优化。

7.2 解决方案

为方便后装放疗计划制定,使用交角法后装定位时,科室各放疗环节常规约定机架角45°、315°拍摄定位片,源片距固定在140 cm。后装交角定位优化流程(以宫颈癌常用3管施源器为例):1摆正患者体位,机架0°下,调整患者体位及治疗床,使准直钢丝十字Y轴方向钢丝与中间施源器标重合,钢丝十字中心与施源器连接器中心对齐;2使用F5键使模拟定位参数(包括机架角、定位床位置、影像增强器位置、源片距等)显示于DTI工作站左上角;3转动机架至45°或315°,尽量升高定位床,透视下使全部施源器位于准直钢丝十字Y轴一侧;4同时按压模拟定位机控制台AFD及执行按钮,直至观察到源片距变为140 cm,获取45°或315°图像并保存;5保持定位床位置不变,转动机架至45°或315°,观察源片距是否为140 cm,否则同时按压模拟定位机控制台AFD及执行按钮,使其距离升至140 cm,获取图像并保存;6传输定位图像至后装放疗计划系统。本流程优化的关键是使用了自动轴片距AFD、DTI工作站模拟定位参数显示及施源器位置的正确设定。F5键用于DTI工作站模拟定位参数显示,在DTI工作站软件中未标示。

8 结语

随着社会的发展和科学技术的不断进步,传统模拟定位机逐渐被现代新型模拟定位机所取代并得到广泛的应用。虽然现代新型模拟定位机在数字化和智能化控制方面具有优越的特性,但是由于操作者理论及实际工作经验的不足,往往拘泥于传统模拟定位机操作习惯,不能很好利用其数字化和智能化的优势,反而给实际放疗模拟定位工作带来各种问题[7,8]。这需要使用者加强现代模拟定位机理论学习和训练,不断打破传统观念的束缚,在临床工作实践中不断探索和总结,提高数字化模拟定位机的使用水平。

摘要：本文根据核通Simulix-HQ型数字化模拟定位机使用实践,分析了模拟定位过程中的定位图像传输效率不高、定位图像拼接存在较大误差、定位图像无法打印、模拟定位参数预置无法执行及该模拟定位机无法用于电子线铅模制做等问题,并提出了相应解决方法,这些方法的综合利用有利于提高数字化模拟定位机操作者的使用水平。

关键词：模拟定位机,工作站,射野,图像传输

参考文献

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[3]赵瑞,李莎,曾莉敏,等.核通Simulix-HQ型模拟定位机在靶区治疗中心校位中的应用[J].现代肿瘤医学,2011,199(3):550-553.

[4]孔令玲,唐红.保证二维适形放疗精度的简易方法[J].中华放射肿瘤学杂志,2006,14(2):139-140.

[5]陈列松,严利明,陆雪官,等.电子线射野勾画模拟架的制作与临床应用[J].临床肿痈学杂志,2003,8(6):450-451.

[6]王娟,师军,吴宪祥.图像拼接技术综述计算机应用研究[J].2008,25(7):1940-1943.

[7]何建成,张一帆.影响医学数字化X线设备影像质量的因素及其质量控制[J].医疗装备,2005,18(7):22-23.

模拟定位机篇5

射波刀的治疗精度主要依赖于影像引导系统、同步追踪系统、机械臂运动系统。修正摆位误差及治疗过程中的实时追踪更是依赖于影像及同步追踪系统自动分析得出的数据[2]。其数据为计算机自动分析得出,不具有直观性。笔者决定利用模拟定位机对射波刀影像同步追踪系统自动分析得出的靶区运动数据进行分析,验证其追踪数据的准确性。

1 材料与方法

1.1 材料仪器

射波刀,美国Accuray公司,第四代(GⅣ);

模拟定位机,荷兰Nucletron公司,Oldelft Simulix HP;

Synchrony模体,美国Accuray公司,Synchrony Motion Table;

Xsight Lung模体,美国CIRS公司,LTT Dynamic Phantom。

1.2 方法

1.2.1 射波刀下Synchrony模体、Xsight Lung模体六维方向运动测量

将Synchrony模体摆放于射波刀治疗床,调用E2E对应Synchrong验证计划[3],曝光条件120 kV、100 mA,使六维方向摆位误差均≤0.2 mm/0.2°。对模体建立呼吸模型,采集呼吸周期中一、三、五、七相位时的运动数据。通过调整Synchrony模体运动速度获得不同呼吸速度下影像系统及同步追踪系统获得的运动数据。

Xsight Lung模体测量时,先进行Xsight Spine摆位,后转入Xsight Lung模式进行建模。获取靶区运动数据。

1.2.2 模拟机下Synchrony模体、Xsight Lung模体三维方向运动偏差

将Synchrony模体摆放于模拟定位机治疗床,曝光条件50 kV、10 mA,在机架分别处于0。及90°人工记录下模体内6粒金标(Fiducials)各自的的运动幅度,取其均值进行L/R、A/P、I/S方向运动分析。

将Xsight Lung模体放于模拟定位机下,观察模体内小球运动,进行数据测量。

2 结果

2.1 射波刀下Synchrony模体、Xsight Lung模体六维方向运动偏差

测量结果显示,改变Synchrony模体的运动速度对其运动幅度无影响,取均值后六维方向运动结果参见表1,运动幅度为I/S方向22.9 mm。Xsight Lung模体的六维方向运动结果参见表2,运动幅度为I/S方向29.1 mm。Synchrony模体及Xsight Lung模体的运动模式均为头脚方向(I/S)匀速运动。

2.2模拟机下Synchrony模体、Xsight Lung模体三维方向运动偏差

Synchrony模体的六维方向运动结果参见表3,运动幅度为I/S方向23.0 mm。Xsight Lung模体的六维方向运动结果参见表4,运动幅度为I/S方向30 mm。

Synchrony模体在模拟机下测得的数据与射波刀影像系统及同步追踪系统分析得出的运动数据误差别为0.1 mm,Xsight Lung模体下二者的误差为0.9 mm,均小于1 mm。

3 讨论

验证射波刀的影像引导系统和同步追踪系统的准确性对于开展临床治疗、做好射波刀质量控制与质量保证具有重要的指导意义。若对真实病患进行测量,受环境因素影响较大。模体受环境影响较小,所追踪的目标靶区刚性、重复性、周期性也较真实病患好,且呼吸波形均为正弦波,易于采集峰值数据,测量比对结果更加具有说服力。

射波刀影像引导系统由一对固定在患者两侧天花板处的诊断用X射线管及安置于地面上的非晶硅影像探测器组成,与患者形成45°与315°正交拍片,获得病人的空间数据[3]。以Synchrony模体为例,模体内分布6粒金标,构成一定空间结构。影像系统依据两张正交影像获得6粒金标的空间位置,与由定位CT获取得到的数字化重建影像(digitally reconstructed radiograph,DRR)进行比对,获取六维运动信息(三维平移数据、三维旋转数据)。模体运动仅存在I/S方向匀速运动,在模拟定位机环境下,采取0°与90°正交拍片,可以更加直观明了地寻找模体中心并观察运动,获得较准确的运动数据。

结果表明,使用Synchrony模体测量,模体内金标数目>3,构成立体空间结构,刚性程度高,射波刀影像引导系统获得的峰值相位六维方向的运动参数稳定,扰动误差均≤0.1 mm/0.1°。通过Xsight Spine摆位计划获得Xsight Lung模体旋转数据,而后期的肺追踪计划只获得追踪靶区的三维运动(1/R、A/P、I/S方向),且计算机分析获取的运动数据扰动较大,I/S运动方向扰动更是高达4.5 mm,需要通过拍摄多组峰值相位才能获得真正的运动极限值。由此可见,Xsight Lung追踪方式类似于1粒金标的Synchrong追踪方式,追踪空间数据不足,≥3粒金标的Synchrong追踪方式可获得更加理想精确的追踪治疗。同时亦说明,在使用Xsight Lung追踪方式进行呼吸建模时最好采取自动建模与手动建模相结合,拍摄多组数据,建立更加贴近肿瘤运动的真实模型。

因此利用模拟机测量所得数据与射波刀影像追踪系统分析所得数据相符,该测量方法具有可行性。

参考文献

[1]沈君姝,耿薇娜,王朋,等.射波刀追踪方式分析.生物医学工程与临床,2011;15(5):502-504

[2]王境生,李丰彤,袁智勇,等.射波刀Xsight患者六维方向数据分析.医疗卫生装备,2012;33(2):128-129

[3]沈君姝,耿薇娜,王朋,等.射波刀的物理质量保证和治疗控制.生物医学工程与临床,2012;16(2):193-196

模拟定位机篇6

1 设备与方法

1.1 设备

Varian Clinac-23EX直线加速器,核通公司Simulix HQ模拟定位机(配备Oncentra Imcon 1.5图像工作站),模拟定位机专用铅挡块托架,深圳医诺公司YN2D-A全自动热丝切割机,自动温控溶铅炉,低熔点铅(LML),8.5 cm厚度的高密度塑料泡沫(根据直线加速器15 MV射线穿射5%时所需要的低熔点铅厚度为8.5 cm[1]),直线加速器专用铅挡块托盘(带孔刻度十字中心线)。

1.2 方法

1.2.1 各种设备的质量保证

保证模拟机、治疗机及热丝切割机的机械精度,且必须定期检测[2]。模拟定位机专用铅挡块托架的各项参数必须和直线加速器托架一致,由于模拟定位机专用铅挡块托架要比直线加速器托架长很多,因此必须要求模拟定位机专用铅挡块托架在垂直位和非垂直位、负重和不负重情况下都能保持结构一致。铅挡块托盘在插入托架时要求位置固定且与托架间无孔隙,铅挡块托盘的十字中心线要求与直接加速器灯光野的十字中心线及模拟定位机灯光野十字中心线完全吻合。

1.2.2 获取患者图像

做好定位前准备后,使患者在模拟定位机床上按要求的体位躺好,在透视下取得合适的图像并保存至图像工作站,然后在患者身上(或固定罩)做好等中心激光定位标记。

1.2.3 勾画挡块轮廓

放疗医师利用图像工作站勾画射野挡块轮廓图,勾画好后将挡块轮廓保存在图像工作站上(见图1),以便在挡块做好后调出该图像进行验证。

1.2.4 二维适形挡块制作

通过局域网将挡块轮廓以数字化文件传至全自动热丝切割机,由切割机切割出挡块形状的泡沫阴模。在阴模上画出十字中心线,将阴模固定于铅挡块托盘,使阴模的十字中心线与挡铅托盘的十字中心线重合,然后用钻空螺钉固定法制作适形挡铅[3]。

1.2.5 模拟定位机验证挡块

使患者在模拟定位机床上躺好,将做好的铅块插入模拟定位机专用托架,打开储存在图像工作站中该患者的铅挡块轮廓图,在透视下,铅挡块的图像、医师勾画的铅挡块轮廓图像及患者图像同时显示在图像工作站上,见图2。利用图像工作站提供的测量工具测量出铅挡块图像和医师勾画的铅挡块轮廓图像之间的差别。我们要求铅块的误差应小于3 mm,否则需对铅挡块进行修改[4]。对无法修改者,应重新制作。

1.2.6 直线加速器拍片验证挡块

使患者在直线加速器床上躺好,把模拟定位机验证合格的挡块插入直线加速器的托架中,在等中心处放置胶片并使胶片完全垂直于射线束的中心线。拍片、洗片后把胶片放在阅片灯上,与模拟定位机打印出的铅挡块轮廓图进行比对,误差在3 mm以内为合格,否则应修改或重新制作。

2 结果

我科自2007年9月引进上述设备,使用至今共制作二维适形挡块1 371块,我们把误差在3 mm以内的铅挡块规定为合格。初次在模拟定位机上验证合格的有1 107块,合格率为80.7%;不合格挡块有264块,不合格率为19.3%。

不合格的铅挡块通过修改或重新制作后经模拟定位机验证合格,治疗前在直线加速器上拍片验证。1 371块铅挡块中,验证合格的有1 345块,合格率为98.1%;不合格的有26块,不合格率为1.9%。

3 讨论

从以上结果可知,初次在模拟定位机上验证合格的有1 107块,合格率为80.7%,不合格率达到19.3%。主要原因在于将塑料泡沫放置到切割机中时位置不准确,泡沫的倾斜会带来泡沫阴模坡度的误差;人工在切割好的泡沫阴模上画十字中心线会出现误差;泡沫阴模的十字中心线和铅挡块托盘的十字中心线没有对准会带来误差;浇铅过程中泡沫阴模在铅挡块托盘上没固定牢固发生偏移会带来误差;浇铅过程中低熔点铅对泡沫阴模的挤压和热度影响也会带来误差等。

所有经模拟定位机验证合格的铅挡块在直线加速器拍片验证时,不合格率仍为1.9%。我们发现,尽管对模拟定位机和直线加速器进行了严格的质量控制,也不管模拟定位机及其专用铅挡块托架的机械参数如何完美的接近于直线加速器,模拟定位机在二维适形挡铅的验证中仍不能完全取代直线加速器。当患者体位的变化、器官运动、铅挡块托盘在托架中的位置、定位激光灯、机架角、准直器角、射野光野重合性等众多误差因素累加到一起时,就会带来可怕的误差,也就会出现在模拟定位机上验证合格的挡块在直线加速器上验证却不合格的现象。因此,在模拟定位机上验证后,误差在允许范围内的挡块还应在直线加速器上拍摄挡块证实片加以复核[5]。

Simulix HQ模拟定位机的图像工作站可以保存患者定位图像,然后由放疗医师在保存的定位图像上勾画二维适形铅挡块轮廓。同传统方法中拍定位片、洗片相比,其更加省时省力,还节约了胶片,勾画过程中可以随时修改更正,比在胶片上修改还要方便。勾画完成后保存勾画挡块轮廓,通过局域网将挡块轮廓文件传输到自动热丝切割机,完全实现了数字化无误差传输,避免了手工切割或数字化仪输入带来的人为误差。当挡块不合要求时,也方便修改重做,不但精确度高、重复性好,而且快捷方便[6]。

在二维适形铅挡块的制作过程中,塑料泡沫阴模的切割、在泡沫阴模上画十字中心线、泡沫阴模在挡铅托盘上的位置固定等环节都是人为因素在起着决定作用,任何一个环节出现误差都可能造成铅块不合格。我们利用模拟定位机的图像工作站对挡块进行初次验证,可以很准确地得出挡块误差的大小,方便修改或重做,可以把大部分问题解决在直线加速器拍片验证之前,提高了直线加速器拍片验证的合格率,减少了重复拍片、洗片的麻烦,节约了胶片,同时也降低了直线加速器的工作负荷。

根据我科的实际工作经验,我们利用模拟定位机的图像工作站参与到二维适形铅挡块的制作和验证中,提高了挡块制作的效率,减少了挡块制作中的误差环节,节约了胶片成本,取得了很好的效果。

摘要：目的:研究模拟定位机图像工作站在二维适形挡块制作和验证中的应用。方法:获取患者图像,放疗医师在图像上勾画铅挡块轮廓,传输到自动切割机制作挡块,将制作完成的挡块在模拟定位机下验证合格后再在直线加速器上拍片验证。结果:1371块铅挡块中,在模拟定位机上初次验证合格的有1107块,合格率80.7%;经模拟定位机验证合格后,1371块铅挡块在直线加速器上拍片验证,合格的有1345块,合格率98.1%。结论:模拟定位机的图像工作站可提高挡块的制作效率,减少挡块制作的误差环节。

关键词：图像工作站,铅挡块,验证

参考文献

[1]殷蔚伯,余子毫,徐国镇,等.肿瘤放射治疗学[M].4版.北京:中国协和医科大学出版社,2008:137.

[2]胡逸民,张红志,戴建荣.肿瘤放射物理学[M].北京:原子能出版社,1999:471-475.

[3]杨麟,王者非,王雷,等.放射治疗的挡铅钻孔螺丝固定技术[J].肿瘤防治研究,2002,29(2):164.

[4]林发生,潘建基,吴君心,等.个体挡块制作的体会和质量保证[J].中华放射肿瘤学杂志,2003,12(4):280-281.

[5]卢杰,钱宁山,李亦斌,等.低熔点铅挡块制作的误差分析和质量控制探讨[J].中华放射肿瘤学杂志,2000,9(2):119.

渠系定位信息PC机采集系统研究篇7

目前, 我国灌溉工程多次改建, 诸多灌排渠系布局纷乱, 使灌排管理部门难以及时准确定位渠系位置, 从而影响了灌排工程管理和用水管理。为解决这一问题, 本文利用VB6.0集成开发平台编程, 采用GPS与串口通信技术相结合, 开发了渠系定位信息PC机采集系统。

1 系统方案设计

渠系定位信息PC机采集系统采用Progin科技有限公司生产的ProGin SR-87 GPS数据模块采集灌区渠系定位信息, 通过RS232串口转USB接口电路与PC机进行通信。使用VB6.0集成开发平台在PC机上编程接收GPS模块传送来的数据, 将其分离提取以获取准确的渠系定位信息, 同时将采集的数据和图片实时存入数据库, 为渠系规划提供重要信息。

2 GPS数据格式

本系统采用的ProGin SR-87 GPS模块采用3.0～5.5 V直流电源供电, 能同时跟踪20颗卫星, 该模块具有体积小、高灵敏度、低功耗等优点, 以NMEA0183标准格式输出GPS定位数据。NMEA0183[1]是美国国家海洋电子协会制定的用于航海仪器数据异步通讯的通用接口标准, 它是由ASCII码组成的字符串。ProGin SR-87 GPS模块提供了多种语句格式, 如GPGGA、GPGSA、GPMSS、GPGSV、GPRMC、GPVTG等。本系统采用GPRMC语句, 其数据帧格式为[2,3]:

$GPRMC, 〈1〉, 〈2〉, 〈3〉, 〈4〉, 〈5〉, 〈6〉, 〈7〉, 〈8〉, 〈9〉, 〈10〉, 〈11〉〈CR〉〈LF〉

各字段含义分别为:GP为信息来;RMC为定位语句;〈1〉UTC24 h制标准时间 (“hh/mm/ss”) ;〈2〉定位状态 (A为有效位置, V为非有效接收警告) ;〈3〉纬度 (“ddmm.mmmm”) ;〈4〉纬度方向 (N/S) ;〈5〉经度 (“dddmm.mmmm”) ;〈6〉经度方向 (E/W) ;〈7〉速率 (000. 0～999. 9节) ;〈8〉方位角 (0°～359.9°) ;〈9〉UTC日期 (“dd/mm/yy”) ;〈10〉磁偏角 (0°～180.0°) ;〈11〉校验和 (*hh) ;〈CR〉〈LF〉结束标识符。

3 系统软件设计

系统采用VB6.0集成开发平台编程, 实现GPS数据接收提取、渠系定位信息显示、实地照片及数据存储等功能。其中GPS数据接收提取为系统的核心。系统主要功能见图1。

3.1 串口设置

MSComm控件通过RS232串口与GPS数据模块通信, 接收符合NMEA0183协议的GPS语句。MSComm控件可采用轮询或事件驱动方法[4]从端口获取数据, 本系统采用事件驱动方法。

串口设置:CommPort=4表示通过串口4通信。Settings=“4800, N, 8, 1”分别表示波特率大小、无奇偶校验、数据位数、停止位数。Rthreshold=1表示接收缓冲区每收1个字符都会使MSComm控件产生OnComm () 事件。OutBufferSize=4096表示发送缓冲区为4096字节。其他属性采用默认值。OnComm ( ) 事件主要代码如下:

3.2 GPS数据接收提取

GPS数据显示包括两方面:一是GPS数据接收提取;二是文本框显示各种语句。其中GPS数据接收提取是系统的核心。本系统利用VB6.0集成开发平台编程, 提取分析GPS语句中的$GPRMC语句, 通过解析该语句各字段值, 显示数据信息 (经纬度、速度、时间及日期) 到窗口界面。在程序实现上, 为方便读取GPS信息, 并提高程序的复用性, 事先设计了两个类模块CparseUtils-wjh.cls、RMC-wjh.cls和一个标准模块modulel.bas。以下为主要功能或实现过程。

CparseUtils-wjh类主要获取语句串中数据段的数目和内容, 包含两个函数:Count Parts和Parse。Count Parts用于返回协议语句中用“, ”分割的段数;Parse用于分割数据段内容。

RMC-wjh类用来实现接收语句的判断, 并确定各段字符具体内容。下面列出最核心部分字串判断的程序段:If Utils.Parse (RMC_Sentence, 1) = “$GPRMC” Then//检查正确的协议串头, 以保证为$GPRMC串

3.3 存储数据及图片

创建Access数据库并建立渠系定位信息表, 利用ADOData控件结合代码连接渠系定位信息数据库, 为ADOData控件创建一个记录集, 将接收的GPS数据实时存入, 并实现移动、查找记录及增、删、改数据记录等功能[5]。编程将实地照片与渠系定位信息一一对应存入数据库, 具体实现过程如下:

4 系统测试

对建成的渠系定位信息PC机采集系统沿陕西杨凌渭恵渠进行测试, 试验表明, 测点所在位置为N:34.267 8°, E:108.060 4°。通过实时比对标准北京时间, 证明时间和日期完全正确, 实测速率与静止情况下的真实值误差为0。测试结果见图2、图3。

5 结语

本系统采用GPS与串口通信技术相结合的方式开发了渠系定位信息PC机采集系统, 以VB 6.0为开发平台, 编写了GPS数据接收提取、存储图片及数据程序。测试证明该系统便捷、运行稳定、准确, 对渠系规划具有一定实用价值。

参考文献

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