多种拟合算法对检测加速器等中心的研究

发布时间：2020-07-01 09:21

【摘要】：在癌症日趋严重的今天,使用医用加速器进行放射性治疗已成为治愈肿瘤的关键技术,而医用直线加速器的等中心位置的精度,直接影响治疗计划中确定的靶区和危及器官的位置。现代医用直线加速器是按照等中心原理设计,机架的旋转轴和治疗床的旋转轴交于一点,此点即是医用直线加速器的等中心。目前,在利用可被红外定位系统识别的定位小球对加速器和治疗床进行运动轨迹拟合时计算等中心时,是将治疗床和机头上的定位小球旋转轨迹直接看成空间的球面上的点进行拟合,通过计算球心和圆形平面法向量的方式得出基准轴线。然而这种方法求得的空间圆形不是球壳的大圆,解算出球心坐标后,很可能与实际的圆平面相距甚远而造成误差。本文在此种方法上进行了改进,首先拟合出运动轨迹的平面,然后把球心限制在平面上进行球体的拟合,求得的球心就是空间圆的圆心坐标。本文还充分利用空间圆的几何特性和数学定理,利用圆上弦的中垂面相交于圆心这一定理计算圆心的位置。为了验证不同拟合算法对等中心的误差影响,本文设计了一系列实验,实验表明,采用圆上弦的中垂面相交方法相较于其他算法更优,具有较高的精确度和实时性。由于医院的加速器和治疗床并不能旋转360度,且有的治疗房间的空间有限,红外定位装置和加速器之间的距离不足以让红外定位装置监控到加速器运动到每一个角度的位置,所以本文用三种拟合方法分别对不同角度下的采样点进行了测量。发现了在旋转角度小于一定角度之后,等中心的计算误差已经不能满足精准放疗的要求了。在针对短圆弧小角度的拟合问题中,本文又采用了高密集采样的方法提高了短圆弧下等中心的精度,使得加速器在只旋转20度的情况下就能够使得拟合计算的精度满足国家标准中精准放疗所要求的小于1mm精度误差。最后,通过本文提出的方法到医院实际测量得到加速器的机械等中心,帮助放射科物理师进行加速器等中心的验证和调整,提高了加速器机械的质量控制水平,并且为放射治疗质量提供更有力地保障。
【学位授予单位】：南京大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH774

【参考文献】

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本文编号：2736575