一种质子治疗电离室信号发生方法技术

本发明专利技术公开了一种笔形束扫描电离室信号发生方法，包括：通信程序子模块通过该同步通信模块实现和上位机的通信，进而实现读取上位机中下达的目标束流位置/剂量信息；加速器接口程序子模块通过控制所述加速器接口模块中的ADC实现束流流强的读取；位置信号处理程序子模块通过同步通信模块读取束流位置，进行束流位置到条带信号的转换；剂量信号处理程序子模块根据加速器接口模块读取的束流流强信息，控制剂量信号产生模块中的DAC，环境信号处理程序子模块实现对环境传感器模拟信号输出模块的控制，进而输出给电离室电子学进行电离室信号增益的校正。本发明专利技术解决了目前只能载束调试笔形束扫描控制系统和TCS系统的难题，使得上述系统的离线调试成为可能。上述系统的离线调试成为可能。上述系统的离线调试成为可能。

A signal generation method of proton therapy ionization chamber

【技术实现步骤摘要】
一种质子治疗电离室信号发生方法


[0001]本专利技术属于回旋加速器质子治疗领域，具体涉及一种质子治疗电离室信 号发生方法。

技术介绍

[0002]质子治疗中，为了按照预设的位置和剂量对肿瘤病灶进行照射，需要笔 形束扫描(Pencil Beam Scanning，PBS)系统精准的对束流扫描过程实施控 制，不但要将束流偏转到指定位置，而且需要调整束流流强，以实现对照射 剂量的准确控制，从而保证治疗的有效性和安全性。
[0003]现有技术笔形束扫描系统的调试、试运行、以及升级改造过程中，存在 以下问题：必须依赖实际束流的存在才能进行以上工作，而实际上，不论治 疗控制系统(TCS)还是治疗头电子学等相关软硬件系统的调试、试运行、还 是升级改造，都只与束流反馈的信息有关，而与束流本身存在与否没有直接 关系。
[0004]现有技术的做法是：通过平行板条带电离室监测束流、确定束流当前的 位置和剂量：束流经过条带电离室之后，电子学单元通过采集条带(strips) 上的信号并经过拟合、运算得到束流中心位置坐标。同理，剂量信息可以通 过电子学对本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种笔形束扫描电离室信号发生方法，该方法基于一种笔形束扫描电离室信号发生装置，该装置包括：用于模拟束流经过电离室条带平面产生指定位置信号的条带位置信号产生模块、用于模拟束流经过电离室积分平面产生剂量信号的剂量信号产生模块、用于监测电离室工作条件的温度和压力信号的环境传感器模拟信号输出模块、用于实现束流位置/剂量等数据的同步读取并实现和上位机之间的数据通信的同步通信模块、用于和加速器端进行通信的加速器接口模块、用于实现全部控制功能、逻辑处理、数据转换、通信功能的核心控制板卡模块、用于实现笔形束扫描电离室信号发生装置的在线调试和程序下载的程序调试及下载模块、电源模块；该条带位置信号产生模块、剂量信号产生模块、环境传感器模拟信号输出模块各自的输入端分别内连所述核心控制板卡模块、各自的输出端分别外连治疗头电子学；该同步通信模块内连所述核心控制板卡模块、外连上位机；该加速器接口模块内连所述核心控制板卡模块、外连加速器端，所述加速器端外连治疗头电子学，用于通过治疗头电子学接收上位机发送的束流流强信息；该条带位置信号产生模块、剂量信号产生模块分别与核心控制板卡模块单向连接；该环境传感器模拟信号输出模块、同步信息模块、加速器接口模块、程序调试及下载模块分别与核心控制板卡模块双向连接；该电源控制模块分别为上述各个模块供电；所述核心控制板卡模块包括：通信程序子模块、加速器接口程序子模块、位置信号处理程序子模块、剂量信号处理程序子模块、环境信号处理程序子模块；所述的通信程序子模块通过所述同步通信模块实现和上位机的通信，进而实现对于上位机目标束流位置/剂量等信息的读取；所述加速器接口程序子模块通过控制加速器接口模块中的ADC实现束流流强的读取；所述位置信号处理程序子模块一方面根据读取的束流位置信息、产生多路不同占空比的PWM脉冲信号输出给条带位置信号产生模块中的快速开关选择器、从而实现不同条带按照高斯分布实现信号输出；另一方面根据加速器接口模块读取的束流流强信息，控制条带位置信号产生模块中的DAC，实现条带整体输出信号幅值的控制；所述的剂量信号处理程序子模块根据加速器接口模块读取的束流流强信息、控制剂量信号产生模块中的DAC、实现剂量输出信号幅值的控制，束流的流强越大，通过电离室后激起的剂量信号也越大；所述的环境信号处理程序子模块实现对环境传感器模拟信号输出模块的控制，输出0～10V模拟量分别对应温度/压力/湿度信号，进而输出给电离室电子学进行电离室信号增益的校正。其特征在于：该方法包括以下步骤：步骤一：通信程序子模块通过所述同步通信模块实现和上位机的通信，进而实现读取上位机中下达的目标束流位置/剂量信息；步骤二：加速器接口程序子模块从加速器端读取上位机下达的束流流强信息：加速器接口程序子模块通过控制所述加速器接口模块中的ADC实现束流流强的读取，然后，加速器接口程序子模块输出数字信号到加速器接口模块，通过加速器接口模块反馈束流OK信号给加速器端；步骤三：位置信号处理程序子模块通过同步通信模块读取束流位置，进行束流位置到条带信号的转换；根据读取的束流位置信息，产生多路不同占空比的PWM脉冲信号输出给条带位置信号产生模块中的快速开关选择器，从而实现不同条带按照高斯分布实现信号输出；根据加速器接口模块读取的束流流强信息，控制条带位置信号产生模块中的DAC，实现
条带输出信号幅值的控制，因为束流的流强越大，通过电离室后激起的条带信号也越大。步骤四：剂量信号处理程序子模块根据加速器接口模块读取的束流流强信息，控制剂量信号产生模块中的DAC，实现剂量输出信号幅值的控制，束流的流强越大，通过电离室后激起的剂量信号也越大。步骤五：环境信号处理程序子模块实现对环境传感器模拟信号输出模块的控制，输出0～10V模拟量分别对应温度/压力/湿度信号，进而输出给电离室电子学进行电离室信号增益的校正。2.根据权利要求1所述一种笔形束扫描电离室信号发生方法，其特征在于，所述步骤三的进行束流位置到条带信号的转换，具体过程如下：1)通过同步通信模块读取束流位置；2)假设束流中心目标位置在电离室第n个条带中心位置1mm以内，则认为该束流的中心位置在第n个条带的中间位置，然后以该条带为中心左右各按照高斯分布输出5个条带的信号；3)如果束流没有落在第n个条带中心位置1mm以内，而是落在中心靠左或是靠右的0.5mm范围内，那么就以第n条带与第n
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【专利技术属性】
技术研发人员：黄鹏，殷治国，边天剑，冀鲁豫，汪洋，卢晓通，牟雪儿，
申请(专利权)人：中国原子能科学研究院，
类型：发明
国别省市：