一种基于硬件高斯拟合粒子束治疗装置的束斑位置方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种基于硬件高斯拟合粒子束治疗装置的束斑位置方法，属于束流检测技术领域。包括：根据电离室阴极条带上采样到的电流幅值信号，确定拟合条带位置范围；对拟合条带位置范围内的条带信号缺失值进行填充；根据缺值填充处理后的条带信号和位置，在硬件中使用高斯拟合算法进行拟合，得到粒子治疗中束斑的位置。本发明专利技术通过研究电离室中条带电荷的收集情况，将限定范围、设置阈值、线性插值的高斯拟合算法应用到治疗中束斑位置的计算上，并在FPGA硬件实现，实现了实时快速准确地计算得束斑位置的需求。引入学生t分布函数，采用极大似然法求得束斑位置，与FPGA计算结果进行校验，进一步保证束斑位置监测的准确性。

A method of beam spot location for particle beam therapy device based on hardware Gauss fitting

【技术实现步骤摘要】
一种基于硬件高斯拟合粒子束治疗装置的束斑位置方法
本专利技术属于束流检测
，更具体地，涉及一种基于硬件高斯拟合粒子束治疗装置的束斑位置方法。
技术介绍
在粒子治疗主动式扫描中通过在治疗头末端安装电离室来实时监测治疗过程中所照射的束流位置，以保证正确的束流剂量照射在正确的位置。对于该应用，条带电离室比像素电离室更合适，因为需要读取的通道数更少，检测速度更快(Braccini，S.，etal.，Segmentedionizationchambersforbeammonitoringinhadrontherapy.ModernPhysicsLettersA，2015.30(17):p.1540026.)。由于传递剂量分布的均匀性直接取决于束斑横向位置精度，超过一毫米的位置偏差会导致剂量波动达百分之几，因此所需的位置精度必须达到亚毫米级(Actis，O.，D.Meer，andS.Preciseon-linepositionmeasurementforparticletherapy.JournalofInstrumentation，2014.9(1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于硬件高斯拟合粒子束治疗装置的束斑位置方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：/nS1.根据电离室阴极条带上采样到的电流幅值信号，确定拟合条带位置范围；/nS2.对拟合条带位置范围内的条带信号缺失值进行填充；/nS3.根据缺值填充处理后的条带信号和位置，在硬件中使用高斯拟合算法进行拟合，得到粒子治疗中束斑的位置λ

【技术特征摘要】
1.一种基于硬件高斯拟合粒子束治疗装置的束斑位置方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
S1.根据电离室阴极条带上采样到的电流幅值信号，确定拟合条带位置范围；
S2.对拟合条带位置范围内的条带信号缺失值进行填充；
S3.根据缺值填充处理后的条带信号和位置，在硬件中使用高斯拟合算法进行拟合，得到粒子治疗中束斑的位置λ1。


2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤S1包括以下子步骤：
S11.根据电离室阴极条带上采样到的各条带电流幅值信号幅值xi，找到条带信号峰值xmax；
S12.根据条带信号峰值xmax，设置用于位置拟合的条带信号阈值Thres＝xmax×α，第一预设值α∈(0，1)；
S13.通过判断每一条带的电流幅值信号幅值xi是否高于阈值Thres，确定拟合的条带范围[imin，imax]。


3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，步骤S2包括以下子步骤：
S21.根据条带信号峰值xmax，设置用于线性插值的阈值D＝xmax×β，第二预设值β∈(0，1)；
S22.利用线性插值的阈值D，判断是否i∈[imin，imax]，若是，对信号值xi进行线性插值。


4.如权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，步骤S3包括以下子步骤：
S31.根据缺值填充处理后的条带位置i，在FPGA中计算得到第一矩阵其中，N为预处理后的样本点个数，i为电离室条带位置；
S32.根据缺值填充处理后的条带信号x和位置i，在FPGA中采用CORDIC方法，计算得到第二矩阵其中，x为阴极条带上的信号幅值；
S33.根据第一矩阵和第二矩阵，在FPGA中采用矩阵三角分解，求解含有未知参数a、b、c的矩阵方...

【专利技术属性】
技术研发人员：谭萍，林银洁，雷浩，余业成，胡玉莹，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42