一种医用直线加速器参数的验证方法技术

本发明专利技术提供一种医用直线加速器参数的验证方法，通过信息采集、分析、仿真计算以及对比方法，解决放射治疗过程中，可能导致的放射治疗安全事故的问题。日志数据是直线加速器系统中存在的重要数据资源，但由于日志数据量巨大，一般的加速器生产厂商只开放有限的数据采集、浏览的基本服务。本发明专利技术提出的是一种基于日志数据的医用直线加速器参数的验证方法，可以根据用户实际需求，对直线加速器系统进行监控，对直线加速器操作者的操作进行审查，对日志数据进行分析。

【技术实现步骤摘要】
一种医用直线加速器参数的验证方法
本专利技术属于医疗器械领域，涉及一种医用直线加速器控制日志文件采集器的信息采集、分析、仿真计算以及对比方法，尤其涉及一种医用直线加速器参数的验证方法。技术背景放射治疗中，治疗计划验证的策略随着放疗技术的复杂化程度变化而发展。目前，治疗计划验证的策略是使用二维或三维电离室矩阵代替患者本人，对治疗计划进行验证。这样操作仍存在多个缺陷，包括：1、使用二维或三维电离室矩阵是一种离线计划进行验证方法，无法获取治疗时刻的医用直线加速器运行状态，不能捕捉到患者在多次治疗过程中加速器运行状态的差别。例如某些随温度、湿度、气压、电子元器件等变化引起的加速器治疗误差或错误，就很难通过一次离线治疗计划验证往往捕捉到；2、目前的验证方法无法在治疗时刻对错误的治疗计划或医用直线加速器运行情况报警。如上所述，使用二维或三维电离室矩阵是一种离线计划进行验证方法，无法估计在治疗过程中可能发生的加速器参数错误。此外操作过程中，因为操作不当造成的意外也无法通过离线验证排除；3、无法对电离室矩阵验证通过率较低的计划做机器参数性能分析。影响电离室矩阵验证通过率的因素较多，其中一部分来自于直线加速器参数误差或错误，另一部分来自于所执行的治疗计划带来的误差，而来自于直线加速器参数误差或错误是主要因素，并且会随着直线加速器的使用率和故障率提高而提高；4、二维或三维电离室矩阵受生产工艺影响，电离室有一定尺寸限制，导致电离室矩阵空间分辨率只能达到亚厘米级别，此外还存在测量噪声问题。对于调强放疗所要求的治疗误差不能超过2mm，而对于立体定向放疗，所要求的治疗误差不能超过1mm。目前的电离室矩阵较难发现毫米级别的参数误差；上述问题容易导致放射治疗安全事故的发生，目前尚未提出有效的解决方案。
技术实现思路
本申请的主要目的在于提供一种医用直线加速器参数的验证方法，为了实现上述目的，本专利技术包括以下步骤：1.信息采集：从加速器数据处理控制主机1上，使用直线加速器日志数据获取子模块2，通过网络方式采集医用直线加速器主机的日志数据。1)在数据主机3上，使用UDP(UserDatagramProtocol，用户数据包协议)协议的数据传输方式，创建一个UDP服务进程，接收通过UDP传输方式发送的日志数据，创建数据；2)获取方式包括直线加速器运行时刻实时获取(在线方式)和从直线加速器病人数据库获取(离线方式)；3)获取的数据包括直线加速器治疗过程中的机架角度，准直器角度，床角度，钨门位置，多叶准直器叶片位置，多叶准直器叶片运动速度等参数；4)将上述数据读出并更新到数据分析处理主机数据库文件中。2.数据分析和对比：获取加速器的运行日志文件，对运行日志文件进行解析。计划数据文件按控制点序列获取，加速器的运行日志文件按时间序列获取，获取后转化成控制点序列，并于计划数据比较。1)日志文件解析的参数，包括直线加速器治疗过程中，按照时间序列获取的机架角度，准直器角度，床角度，钨门位置，多叶准直器叶片位置，多叶准直器叶片运动速度等进行标识，得到参数化自定义文件，并保存至文件管理库模块，按照时间序列形成格式化的机器数据。使用分析处理逻辑把来自计划系统的参数和来自医用直线加速器的运行参数映射到共同的参考坐标空间(RCS)。使用直线加速器日志数据解析子模块4，转化成控制点序列有序地写入解析参数文件，同时减轻磁盘的读写负荷，减少数据冗余。2)提取治疗计划系统5数据，使用治疗计划数据获取子模块6，提取DICOMRT(医学数字成像和通信放射治疗)文件格式的机器参数。用于将所述直线加速器的参数信息，包括机架角度，准直器角度，床角度，钨门位置，多叶准直器叶片位置，多叶准直器叶片运动速度等参数，测试需求以及与匹配的诊断测试序列配置文件存储至诊断测试序列数据库中。按控制点序列读出并更新到数据分析处理主机数据库文件中。3)获得加速器异常运行的触发消息，根据控制点序列对计划参数和加速器日志参数比较，所选对比参数超过预设容差值时，获取应用程序描述信息并记录该时刻机器参数状态；根据应用程序描述信息向远程的测试端发送异常日志记录。以便于测试端调用对应病例进行模拟仿真验证；进一步获取测试端反馈的仿真验证结果。4)使用直线加速器日志数据和治疗计划数据查询子模块7，根据步骤2)将所需对比的参数进行标识，得到格式化的治疗机数据。用于根据所述待分析比较的参数信息以及测试需求，查询预设的诊断测试序列库，获取与所述待诊断参数信息以及测试容差值需求匹配的诊断测试序列配置文件。比较来自治疗计划系统的参数与来自医用直线加速器的参数来验证这些参数是否被正确执行，其中，如果两者的偏差小于容差值，则这次治疗通过验证。5)使用计划与治疗数据分析处理子模块8，对执行的计划出束情况与治疗计划系统的情况进行对比，快速分析查看MU和实际照射的误差，机架角度，准直器角度，床角度，钨门位置，多叶准直器叶片位置，多叶准直器叶片运动速度等实际到位精度的误差。获取与待诊断参数信息以及测试需求匹配的控制点序列配置文件，根据不同容差值设定列出、显示、比较。3.通量仿真计算：使用日志文件多叶准直器数据通量仿真子模块9，对日志文件产生的一系列参数，编写不同环境的参数化程序，构建直线加速器等中心平面通量几何模型，分析处理也可以实施来自基于图像的仿真通量图对比。可以将仿真通量图像结果和来自治疗计划系统主机5的通量图像覆盖或并列显示在直线加速器日志数据和治疗计划数据查询子模块7。对比显示可以包括使用不同颜色，示出叶片顶部可见边缘的线条、检测标记。根据预先设定的容差值，显示叶片警告边界、代表叶片前缘位置的线条等。分析处理也可以实施来自基于图像的仿真剂量图对比。通量仿真计算实现步骤为：(1)在虚拟的治疗等中心平面上，根据多叶准直器叶片几何参数，如叶片对数、叶片宽度、叶片步进距离，建立适用于该加速器的计算通量的网格。(2)根据从日志文件读取的多叶准直器叶片日志参数，逐子野形成网格化通量几何形状。(3)根据从日志文件读取的子野机器跳数MU值，逐子野确定网格化通量大小。(4)逐子野对步骤(2)-(3)结果进行叠加，得到仿真通量Φ(s)，s表示通量图中任意一点。4剂量仿真计算：使用日志文件多叶准直器数据剂量仿真子模块10，对日志文件产生的一系列参数，编写不同环境的参数化程序，构建直线加速器等效水模体剂量分布仿真计算，获取等效水模体中实际照射剂量和计划剂量分布对比，并将仿真结果在直线加速器日志数据和治疗计划数据查询子模块7中显示。比较的剂量分布是绝对剂量分布，或相对剂量分布，通过预先设定的容差值对比较结果进行判定是否通过验证。剂量仿真计算实现步骤为：(1)在直线加速器坐标系下，建立虚拟源和等效水模体的几何关系。(2)对包括虚拟源、等效水模体以及空气组成的系统，按照固定大小划分网格，每个网格赋予一定的密度值，如该网格在空气中，则密度为0；如该网格在等效水模体中，则密度为1。(3)从等效水模体中的每一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种医用直线加速器参数的验证方法，其特征在于，通过以下步骤实现：/n(1)信息采集：从加速器数据处理控制主机(1)上，使用直线加速器日志数据获取子模块(2)，通过网络方式采集医用直线加速器主机的日志数据；/n(2)数据分析和对比：获取加速器的运行日志文件，对运行日志文件进行解析，计划数据文件按控制点序列获取，加速器的运行日志文件按时间序列获取，获取后转化成控制点序列，并于计划数据比较；/n(3)通量仿真计算：使用日志文件多叶准直器数据通量仿真子模块9，对日志文件产生的一系列参数，编写不同环境的参数化程序，构建直线加速器等中心平面通量几何模型，仿真通量图像结果和来自治疗计划系统主机5的通量图像覆盖或并列显示在直线加速器日志数据和治疗计划数据查询子模块7，对比显示包括使用不同颜色，示出叶片顶部可见边缘的线条、检测标记，根据预先设定的容差值，显示叶片警告边界、代表叶片前缘位置的线条；/n(4)剂量仿真计算：，分析处理来自基于图像的仿真剂量图对比，结合日志文件多叶准直器数据通量仿真子模块9得到的通量结果，仿真计算等效水模体中实际照射剂量和计划剂量分布对比，并将仿真结果在直线加速器日志数据和治疗计划数据查询子模块7中显示，采用多种剂量比对方法，例如：剂量分布差值分析、一致距离分析DTA，伽马分析等方法比较来自治疗计划系统主机5的分布和来自医用直线加速器仿真的分布；比较的剂量分布是绝对剂量分布，或相对剂量分布，通过预先设定的容差值对比较结果进行判定是否通过验证。/n...

【技术特征摘要】
1.一种医用直线加速器参数的验证方法，其特征在于，通过以下步骤实现：
(1)信息采集：从加速器数据处理控制主机(1)上，使用直线加速器日志数据获取子模块(2)，通过网络方式采集医用直线加速器主机的日志数据；
(2)数据分析和对比：获取加速器的运行日志文件，对运行日志文件进行解析，计划数据文件按控制点序列获取，加速器的运行日志文件按时间序列获取，获取后转化成控制点序列，并于计划数据比较；
(3)通量仿真计算：使用日志文件多叶准直器数据通量仿真子模块9，对日志文件产生的一系列参数，编写不同环境的参数化程序，构建直线加速器等中心平面通量几何模型，仿真通量图像结果和来自治疗计划系统主机5的通量图像覆盖或并列显示在直线加速器日志数据和治疗计划数据查询子模块7，对比显示包括使用不同颜色，示出叶片顶部可见边缘的线条、检测标记，根据预先设定的容差值，显示叶片警告边界、代表叶片前缘位置的线条；
(4)剂量仿真计算：，分析处理来自基于图像的仿真剂量图对比，结合日志文件多叶准直器数据通量仿真子模块9得到的通量结果，仿真计算等效水模体中实际照射剂量和计划剂量分布对比，并将仿真结果在直线加速器日志数据和治疗计划数据查询子模块7中显示，采用多种剂量比对方法，例如：剂量分布差值分析、一致距离分析DTA，伽马分析等方法比较来自治疗计划系统主机5的分布和来自医用直线加速器仿真的分布；比较的剂量分布是绝对剂量分布，或相对剂量分布，通过预先设定的容差值对比较结果进行判定是否通过验证。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(1)具体通过以下不实现：
1)在数据主机(3)上，使用用户数据包协议的数据传输方式，创建一个用户数据包服务进程，接收通过用户数据包传输方式发送的日志数据，创建数据；
2)获取方式包括直线加速器运行时刻实时获取和从直线加速器病人数据库获取；
3)获取的数据包括直线加速器治疗过程中的机架角度，准直器角度，床角度，钨门位置，多叶准直器叶片位置，多叶准直器叶片运动速度参数；
4)将上述数据读出并更新到数据分析处理主机数据库文件中。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)具体通过以下步骤实现：
1)日志文件解析的参数，包括直线加速器治疗过程中，按照时间序列获取的机架角度，准直器角度，床角度，钨门位置，多叶准直器叶片位置，多叶准直器叶片运动速度进行标识，得到参数化自定义文件，并保存至文件管理库模块，按照时间序列形成格式化的机器数据,使用分析处理逻辑把来自计划系统的参数和来自医用直线加速器的运行参数映射到共同的参考坐标空间,使用直线加速器日志数据解析子模块4，转化成控制点序列有序地写入解析参数文件，同时减轻磁盘的读写负荷，减少数据冗余；
2)提取治疗计划系统5数据，使用治疗计划数据获取子模块6，提取医学数字成像和通信放射治疗文件格...

【专利技术属性】
技术研发人员：单国平，陈明，王彬冰，白雪，
申请(专利权)人：浙江省肿瘤医院，
类型：发明
国别省市：浙江;33