用于重离子治疗装置的束晕探测器联锁应用系统及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于重离子治疗装置的束晕探测器联锁应用系统及方法，其包括：若干束晕探测终端，分别设置在各束流高能线末端，均包括束晕探测器模块、运动控制装置模块、束晕信号转换模块和下位机数据采集模块；束晕探测器模块用于对束流高能线末端射出的束流的各方向进行监测；运动控制装置模块用于控制束晕探测器模块的位置移动；束晕信号转换模块用于对束晕探测器模块的监测信号进行转换；下位机数据采集模块用于进行联锁报警判断，将联锁报警信号输出到终端治疗控制联锁系统，同时将所有数据存储到数据库；束晕数据采集控制系统用于每个束流终端的束晕探测器信号采集、运动控制及数据变量发布。本发明专利技术可以广泛应用于重离子治疗领域。

【技术实现步骤摘要】
用于重离子治疗装置的束晕探测器联锁应用系统及方法
本专利技术涉及放射治疗
，尤其是涉及一种用于重离子治疗装置的束晕探测器联锁应用系统及方法。
技术介绍
束晕探测器在国内外加速器装置上都有安装使用，其功能主要是测量束流的束晕状态，并且将部分束晕消除或刮削掉，从而改善束流的质量。因此，目前束晕探测器在功能上是一个束流准直器。在重离子治疗装置上,束晕探测器的应用也是作为一个束流准直器，其主要用于对终端束流质量进行控制。束流安全联锁系统在重离子治疗装置中起着保护患者在治疗时不会受到不正确的照射和剂量的危害等作用。束晕探测器联锁应用系统就是利用束晕探测器的工作原理，通过监测被刮削掉的束晕强度计数来判断束流的状态从而进行束流联锁。束晕联锁系统可以作为是束流安全联锁系统的一个辅助手段。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种用于重离子治疗装置的束晕探测器联锁应用系统及方法，在重离子治疗装置中利用高能束线上的束晕探测器进行束流安全联锁，其主要原理是通过四个方向上的束晕探测器在刮削束晕的状态下持续监测被刮削部分的束流强度变化来判断束流的稳定性，从而进行束流的安全联锁。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：本专利技术的第一个方面，是提供一种用于重离子治疗装置的束晕探测器联锁应用系统，其包括：若干束晕探测终端、束晕数据采集控制系统和数据库；各所述束晕探测终端分别设置在待探测重离子治疗装置的各束流高能线末端，且每一所述束晕探测终端均包括束晕探测器模块、运动控制装置模块、束晕信号转换模块和下位机数据采集模块；所述束晕探测器模块用于对各束流高能线末端上、下、左、右方向上的束流信号进行监测；所述运动控制装置模块用于控制相应束晕探测器模块的位置移动；所述束晕信号转换模块用于将束晕探测器模块上的监测信号转化成下位机数据采集模块可识别的TTL信号；所述下位机数据采集模块用于根据接收到的TTL信号以及预设阈值进行联锁报警判断，将联锁报警信号输出到终端治疗控制联锁系统，同时通过以太网将所有数据存储到数据库，便于终端束诊联锁系统和束晕数据采集控制系统读取；所述束晕数据采集控制系统用于控制各束晕探测终端的信号采集、运动控制及数据变量发布。进一步地，所述束晕探测器模块包括靶室、上束晕探测器、下束晕探测器、左束晕探测器和右束晕探测器以及剂量电离室；所述靶室设置在待探测重离子治疗装置的其中一个束流高能线末端；所述上束晕探测器、下束晕探测器、左束晕探测器和右束晕探测器分别设置在所述靶室的上、下、左、右方向，每一个所述束晕探测器内均设置有移动式分条电离室，分别用于对所述靶室内上下左右方向上的束晕信号进行监测；所述剂量电离室设置在所述靶室的前侧，并位于束流行进方向上，用于对束流的剂量信息进行监测；各所述移动式分条电离室和剂量电离室所监测的数据均发送到所述束晕信号转换模块进行转换。进一步地，所述运动控制装置模块包括四个运动控制装置，分别为上运动控制装置、下运动控制装置、左运动控制装置和右运动控制装置，所述上运动控制装置、下运动控制装置、左运动控制装置和右运动控制装置分别与所述束晕探测器模块中的上束晕探测器、下束晕探测器、左束晕探测器和右束晕探测器对应连接，用于在所述束晕数据采集控制系统的控制信号下对各所述束晕探测器的位移进行控制。进一步地，所述上运动控制装置、下运动控制装置、左运动控制装置和右运动控制装置均包括探测器驱动结构和运动控制机箱；所述探测器驱动结构与所述属于探测器相连，其采用步进电机驱动，位移精度为0.5mm；所述运动控制机箱中设置有步进电机驱动控制器，用于对所述步进电机进行控制。进一步地，所述束晕信号转换模块包括甄别器、电平转换器和NIM机箱；所述甄别器用于通过调整电平阈值对所述束晕探测器模块的监测信号进行选择，其输出的是NIM信号；所述电平转换器用于将所述甄别器输出的NIM信号转换成TTL信号；所述NIM机箱用于为所述甄别器和电平转换器供电。进一步地，所述下位机数据采集模块具有4路数字输入通道和1路数字输出通道；所述4路数字输入通道用于接收所述束晕信号转换模块输出的4路TTL信号，并将接收的数据向数据库上传数据变量，同时与上、下、左、右、水平和垂直方向预先设置的阈值进行比较，若信号计数超过预设阈值则通过所述1路数字输出通道输出联锁警报信号和联锁信号变量。进一步地，所述束晕数据采集控制系统中设置有束晕信号界面显示模块、运动控制模块和联锁界面模块；所述束晕信号界面显示模块用于显示所有束流高能线末端的束晕探测器的计数信号；所述运动控制界面模块用于控制所有束流高能线末端的束晕探测器的位置移动；所述联锁界面模块用于所有束流高能线末端的束晕探测器的阈值设置和联锁报警。本专利技术的第二个方面，是提供一种用于重离子治疗装置的束晕探测器联锁应用方法，其包括以下步骤：1)对设置的用于重离子治疗装置的束晕联锁系统进行标定和测试后，根据治疗计划通过束晕数据采集控制系统控制各束晕探测终端内运动控制装置模块将对应的束晕探测器模块推至标定位置处，并根据标定数据设置各个束晕探测器模块的计数阈值；2)在束流治疗过程中连续模式或触发模式下，各束晕探测终端中的下位机数据采集模块对相应的束晕探测器模块进行数据采集，并将采集到的束晕计数数据上传至数据库，同时与预设阈值进行对比，若束晕计数超过预设阈值则输出联锁警报信号和联锁信号变量；3)终端束诊联锁系统和终端治疗控制联锁系统从数据库获取到每个束流高能线末端的下位机数据采集模块发布的数据；终端束诊联锁系统根据获取到的联锁警报信号和联锁信号变量进行联锁响应；终端治疗控制联锁系统根据束晕计数数据和联锁警报信号状态进行联锁整合。进一步地，所述步骤1)中，对束晕联锁系统进行标定和测试的方法，包括以下步骤：1.1)将束晕探测终端安装到待探测重离子治疗装置的其中一束流高能线前进行准直和调试，并记录保存准直和调试后数据；1.2)将束晕探测器模块安装到束流高能线上后，通过束晕数据采集控制系统中的运动控制界面模块根据准直数据设定束晕探测器模块中各束晕探测器的行程；1.3)对各束晕探测器的工作高压进行设置，设置为：-800V至-1200V，并调节甄别器的阈值过滤掉宇宙射线信号，选择出束晕信号；1.4)对束晕探测器模块中的各个束晕探测器进行束晕计数标定；1.5)束晕探测器模块标定完成后，根据标定数据将四个束晕探测器同时推至束流边缘位置，对每个束晕探测器设置阈值，然后晃动束流测试出束晕联锁系统的联锁报警信号输出的响应时间；1.6)重复步骤1.1)～1.5)，完成其他束流高能线终端的束晕探测终端的标定和联锁报警信号的输出测试。进一步地，所述步骤1.4)中，对每个束晕探测器进行束晕计数标定的方法，包括以下步骤：1.4.1)选择一条束流高能线上一个预设强度的束流，并保持供束正常；1.4.2)选择一个束晕探测器，先将该束晕探测器从原点推至30mm左右，观察束晕数据采集控制系统中束晕信号界面显示模块上计数有无明显变化；在束流边缘位置按2mm的间隔距离逐次推进，观察并记录数据；在接近束流的位置按1m本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于重离子治疗装置的束晕探测器联锁应用系统，其特征在于，包括：/n若干束晕探测终端、束晕数据采集控制系统和数据库；/n各所述束晕探测终端分别设置在待探测重离子治疗装置的各束流高能线末端，且每一所述束晕探测终端均包括束晕探测器模块、运动控制装置模块、束晕信号转换模块和下位机数据采集模块；/n所述束晕探测器模块用于对各束流高能线末端上、下、左、右方向上的束流信号进行监测；/n所述运动控制装置模块用于控制相应束晕探测器模块的位置移动；/n所述束晕信号转换模块用于将束晕探测器模块上的监测信号转化成下位机数据采集模块可识别的TTL信号；/n所述下位机数据采集模块用于根据接收到的TTL信号以及预设阈值进行联锁报警判断，将联锁报警信号输出到终端治疗控制联锁系统，同时通过以太网将所有数据存储到数据库，便于终端束诊联锁系统和束晕数据采集控制系统读取；/n所述束晕数据采集控制系统用于控制各束晕探测终端的信号采集、运动控制及数据变量发布。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于重离子治疗装置的束晕探测器联锁应用系统，其特征在于，包括：
若干束晕探测终端、束晕数据采集控制系统和数据库；
各所述束晕探测终端分别设置在待探测重离子治疗装置的各束流高能线末端，且每一所述束晕探测终端均包括束晕探测器模块、运动控制装置模块、束晕信号转换模块和下位机数据采集模块；
所述束晕探测器模块用于对各束流高能线末端上、下、左、右方向上的束流信号进行监测；
所述运动控制装置模块用于控制相应束晕探测器模块的位置移动；
所述束晕信号转换模块用于将束晕探测器模块上的监测信号转化成下位机数据采集模块可识别的TTL信号；
所述下位机数据采集模块用于根据接收到的TTL信号以及预设阈值进行联锁报警判断，将联锁报警信号输出到终端治疗控制联锁系统，同时通过以太网将所有数据存储到数据库，便于终端束诊联锁系统和束晕数据采集控制系统读取；
所述束晕数据采集控制系统用于控制各束晕探测终端的信号采集、运动控制及数据变量发布。


2.如权利要求1所述的用于重离子治疗装置的束晕探测器联锁应用系统，其特征在于：所述束晕探测器模块包括靶室、上束晕探测器、下束晕探测器、左束晕探测器和右束晕探测器以及剂量电离室；
所述靶室设置在待探测重离子治疗装置的其中一个束流高能线末端；
所述上束晕探测器、下束晕探测器、左束晕探测器和右束晕探测器分别设置在所述靶室的上、下、左、右方向，每一个所述束晕探测器内均设置有移动式分条电离室，分别用于对所述靶室内上下左右方向上的束晕信号进行监测；
所述剂量电离室设置在所述靶室的前侧，并位于束流行进方向上，用于对束流的剂量信息进行监测；
各所述移动式分条电离室和剂量电离室所监测的数据均发送到所述束晕信号转换模块进行转换。


3.如权利要求2所述的用于重离子治疗装置的束晕探测器联锁应用系统，其特征在于：所述运动控制装置模块包括四个运动控制装置，分别为上运动控制装置、下运动控制装置、左运动控制装置和右运动控制装置，所述上运动控制装置、下运动控制装置、左运动控制装置和右运动控制装置分别与所述束晕探测器模块中的上束晕探测器、下束晕探测器、左束晕探测器和右束晕探测器对应连接，用于在所述束晕数据采集控制系统的控制信号下对各所述束晕探测器的位移进行控制。


4.如权利要求3所述的用于重离子治疗装置的束晕探测器联锁应用系统，其特征在于：所述上运动控制装置、下运动控制装置、左运动控制装置和右运动控制装置均包括探测器驱动结构和运动控制机箱；所述探测器驱动结构与所述属于探测器相连，其采用步进电机驱动，位移精度为0.5mm；所述运动控制机箱中设置有步进电机驱动控制器，用于对所述步进电机进行控制。


5.如权利要求1所述的用于重离子治疗装置的束晕探测器联锁应用系统，其特征在于：所述束晕信号转换模块包括甄别器、电平转换器和NIM机箱；所述甄别器用于通过调整电平阈值对所述束晕探测器模块的监测信号进行选择，其输出的是NIM信号；所述电平转换器用于将所述甄别器输出的NIM信号转换成TTL信号；所述NIM机箱用于为所述甄别器和电平转换器供电。


6.如权利要求2所述的用于重离子治疗装置的束晕探测器联锁应用系统，其特征在于：所述下位机数据采集模块具有4路数字输入通道和1路数字输出通道；所述4路数字输入通道用于接收所述束晕信号转换模块输出的4路TTL信号，并将接收的数据向数据库上传数据变量，同时与上、下、左、右...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵祖龙，徐治国，毛瑞士，胡正国，冯永春，李生鹏，康新才，尹炎，魏堃，
申请(专利权)人：中国科学院近代物理研究所，惠州离子科学研究中心，
类型：发明
国别省市：甘肃;62