一种医用直线加速器多叶光栅的位置检测系统的研究

发布时间：2020-04-28 05:48

【摘要】：多叶光栅(MLC)应用到肿瘤放射治疗设备中已经有几十年的历史,它具有高适形度、透射半影小、漏射低等特点。随着三维适形放疗(3D-CRT),调强放疗(IMRT),图像引导放疗(IGRT),生物适形放疗(BCRT)等精确放疗技术的发展,对多叶光栅叶片到位精度的要求越来越高。例如,在调强放射治疗中,控制多叶光栅形成多个不规则子野,其不同形状的子野剂量叠加实现了对肿瘤靶区的适形以及对束流的调制[1]。多叶光栅叶片到位精度对整个放射治疗效果影响巨大,是实现精确放疗的重要环节。本文提出了一种基于OpenCV的医用直线加速器多叶光栅位置检测系统的设计方案,目前该系统的设计适用于多叶光栅自检。首先,对光栅叶片前端使用标记物做适当标记,将摄像机固定于多叶光栅下等中心位置;然后,使用摄像机获取多叶光栅运动的视频图像,并通过USB2.0传输到PC端;最后,对获取的图像进行处理,使用相机标定的方法获取相机内参,利用相机参数矫正图像,对图像进行灰度阈值处理,采用轮廓提取的方法获取每个感兴趣点(标记点)轮廓,根据所得轮廓计算获得每个感兴趣点重心坐标,通过标记点实际位移与图像像素移动的关系,计算获得叶片实际位移与图像像素移动个数的比例,最终通过该比例以及像素移动个数计算标记点的实际位移量,该位移量便是叶片的实际位移量。在模拟仿真测试时,使用该方法对38个感兴趣点分别移动2cm、4cm、7cm、11cm位置进行测试,摄像机可以准确捕捉到38个测试点,感兴趣测试点位置测算准确,误差均在1mm以内,满足系统要求。
【图文】：

示意图,叶片,位置,示意图

出现了普通放疗，适形放疗，调强适形放疗，影像引导放疗，生物适形放。多叶光栅以其高度适形度、透射半影小、漏射低等特点在放疗设备中被广电动多叶光栅系统是按照放疗计划数据，控制电机，驱动光栅叶片运动，要的射野形状，多叶光栅可以实现射野动态或静态成形[4]。在多叶光栅的静态调强中，可对射野要求的强度分布分级，控制多叶光栅个子野进行多次照射[5]；该方法特点是多叶光栅形成一个子野，进行照射照射完成后暂停照射，控制多叶光栅运动形成下一子野时再继续照射，最野照射完成。此时，叠加各个不同子野的流强，，便是要求的强度分布[4]。多叶光栅的动态调强与静态调强的不同之处在于，射野一直不断的动态变始终处于开启状态。这种方式的治疗效率要高于静态调强，但实现过程复光栅一般安装在加速器小机头下方[3]。如图所示：

框图,系统结构,框图,光栅

山东师范大学硕士学位论文2.3 系统总体设计针对上述的系统使用环境，光栅运行速度、光栅叶片宽度等的关键技术要求以及系统研究中遇到的难点，做出如下设计：首先对光栅叶片使用适当标记物进标记，搭建视频图像采集硬件平台，然后软件控制图像采集设备获取多叶光栅运的视频图像，传输至 PC 端，再使用图像处理技术对所获得图像进行处理，最终取光栅叶片位置；与计划数据做做比较，最终输出叶片的到位误差结果。系统结框图如图 2-1 所示。
【学位授予单位】：山东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TH77;TP391.41

【参考文献】