自校正、多曲线拟合数字式剂量监控方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种自校正、多曲线拟合数字式剂量监控方法和系统，所述方法包括：预先根据采集值进行数据拟合，拟合函数为分段函数，从而建立起电离室输出信号与实际剂量率的实际非线性对应关系，并非简单的线性关系，因此本发明专利技术的监控系统能够获得精确的实际剂量率，即便在剂量率有较大变化的情况下，也不会产生监控到的剂量与实际剂量之间的大偏差。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及放射治疗器械的
，具体涉及自校正、多曲线拟合数字式剂量 监控方法和系统。
技术介绍
剂量监控系统是将医用电子加速器的X辐射或电子辐射应用于放射治疗的基础 之一。安全、准确、可靠地传送所需的剂量正是剂量监控系统的主要功能。在放射治疗过程中，剂量监控系统采用透射型电离室采集电子加速器的实际剂量 率，并发送给监控主机，由监控主机根据实际剂量率调整后续给予剂量率的大小，以保证向 病人安全、准确、可靠地传送所需剂量。但是，电离室输出信号与实际剂量率并非简单的线性关系，如果不对电离室的输 出信号进行校正，那么在剂量率有较大变化的情况下，监控剂量与实际剂量就会有较大的 偏差。在这种情况下，监控主机根据电离室采集的实际剂量率信号进行剂量率调节不够精 确，从而导致给予的剂量不符合病人需求，危害病人健康。
技术实现思路
本专利技术提供了一种自校正、多曲线拟合数字式剂量监控方法，该方法能够在剂量 率有较大变化的情况下，减小监控到的剂量与实际剂量的偏差。该方法包括预先采集不同剂量率射束照射下对应的电离室输出信号的大小，将采集的电离 室输出信号进行分段，根据采集数据进行分段拟合，得到各电离室输出信号分段的拟合函 数；记录电离室输出信号分段与拟合函数之间的对应关系；在实际监控过程中，采集当前电离室的输出信号，查找建立的对应关系，查找到当 前电离室输出信号所在的分段，以及该所在分段对应的拟合函数；采用得到的拟合函数计 算当前电离室的输出信号对应的当前剂量率；再采用当前工作温度和大气压力对当前剂量 率进行再次校正，得到精确的当前剂量率。为了减少存储量，建立对应关系时，记录电离室输出信号与拟合函数的参数之间 的对应关系，约定各分段的函数类型，例如是一次函数还是二次函数，那么在根据对应关系 获取分段函数时，根据当前电离室的输出信号查找所述对应关系，获得当前电离室输出信 号所在分段以及该所在分段对应的拟合函数的参数，再根据获得的拟合函数的参数以及预 先约定的各分段的函数类型，组成拟合函数，将当前电离室的输出信号值代入拟合函数得 到当前剂量率。本专利技术还提供了一种自校正、多曲线拟合数字式剂量监控系统，该系统包括两路 监控通道，每一路监控通道都包括电离室、前置放大板和剂量监控板；对于每一路监控通道电离室被分为两部分，输出第一信号和第二信号；其中，其中一个电离室被分为左 右两部分，输出左信号和右信号，另一个电离室被分为前后两部分，输出前信号和后信号；在电离室安装的温度传感器输出电离室的温度信号、气压传感器输出电离室的气 压信号；第一信号、第二信号、温度信号和气压信号经过前置放大板的放大输入给剂量监控 板；剂量监控板包括箝位模块、脉冲积分模块、模数转换模块、同步脉冲差分模块以及 单片机；所述同步脉冲差分模块将同步脉冲信号进行差分处理后，送入脉冲积分模块和单 片机；所述第一信号和第二信号分别通过箝位模块的箝位处理和脉冲积分模块的脉冲积分 处理输入模数转换模块，温度信号和气压信号输入模数转换模块；模数转换模块对第一信号、第二信号、温度信号和气压信号进行模数转换输入单 片机；单片机记录有电离室输出信号分段与拟合函数之间的对应关系，该对应关系的确 定方式为预先采集不同剂量率射束照射下对应的电离室输出信号的大小，将采集的电离 室输出信号进行分段，根据采集数据进行分段拟合，得到各电离室输出信号分段的拟合函 数，之后建立电离室输出信号分段与拟合函数之间的对应关系；在实际监控过程中，所述单片机接收来自模数转换模块的第一信号、第二信号、温 度信号和气压信号，将第一信号和第二信号相加，根据相加结果在自身记录的所述对应关 系中查找到当前电离室输出信号所在分段，以及该所在分段对应的拟合函数；采用得到的 拟合函数计算电离室的当前输出信号对应的当前剂量率，再采用电离室的当前工作温度和 大气压力对当前剂量率进行再次校正，得到精确的当前剂量率。由以上方案可以看出，采用该方法预先根据采集值进行数据拟合，拟合函数为分 段函数，从而建立起电离室输出信号与实际剂量率的实际非线性对应关系，并非简单的线 性关系，因此本专利技术的监控系统能够获得精确的实际剂量率，即便在剂量率有较大变化的 情况下，也不会产生监控到的剂量与实际剂量之间的大偏差。而且本专利技术采用了单片机，采 用数字器件实现根据对应关系的自校正，系统搭建方便，以较小的代价实现了减小监控到 的剂量与实际剂量之间偏差的效果。附图说明图1为本专利技术自校正、多曲线拟合数字式剂量监控方法的流程图。图2为本专利技术自校正、多曲线拟合数字式剂量监控系统的结构示意图。图3为图2中剂量控制板的结构示意图。具体实施例方式下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。本专利技术提供了一种自校正、多曲线拟合数字式剂量监控方案，其基本思想为预先 根据采集值进行数据拟合，拟合函数为分段函数，从而建立起电离室输出信号与实际剂量 率的实际非线性对应关系，并非简单的线性关系，因此本专利技术的监控系统能够获得精确的 实际剂量率，即便在剂量率有较大变化的情况下，也不会产生监控到的剂量与实际剂量之 间的大偏差。图1为自校正、多曲线拟合数字式剂量监控方法的流程图。如图1所示，该流程包 括步骤1 数据采集。本步骤中，将电离室安装在直线加速器样机上，用不同剂量率的射束透过电离室， 记录在各个剂量率时电离室的输出信号的大小，将采集的电离室输出信号进行分段，根据 这些采集数值进行分段拟合，得到各电离室输出信号分段的拟合函数。具体来说，将剂量率区域分为N个子区域，记为Dv nj (i = 1、2…N)，针 对每个子区域进行拟合，得到子区域1的拟合函数yi = klX+b” y2 = k2x2+b2x+c2，等等。其 中，y为电离室输出信号值，x为实际剂量率。例如，在250-360伦琴/分钟的区域，x = 100时，y = 251 ；x = 145时，y = 342，把这两组数据分别代入250-360伦琴/分钟的区域对应的拟合函数，求出k 2. 02， b ^ 24. 12。步骤2、建立数据库。本步骤中，记录电离室输出信号分段与拟合函数的参数之间的对应关系，且记录 约定各分段的函数类型。在实际中，也可以直接记录电离室输出信号分段与拟合函数之间 的对应关系。具体来说，对于Dvrg，i = 1时在数据库记录与1^2、132、(32的对应关系。表1示出了一种实际数据库的内容。<table>table see original document page 6</column></row><table>表 1步骤3:剂量监控过程。该步骤3包括以下子步骤步骤31、采集当前电离室的输出信号，查找记录在数据库中的对应关系，查找到当 前电离室输出信号所在的分段，以及该所在分段对应的拟合函数的参数，从而得到相应的 拟合函数。例如，采集到的电离室输出信号y为300，查上表，得到它所在分段的参数k =2. 02，b = 24. 12，则拟合函数为<formula>formula see original document page 6</formula>。步骤32、采用得到的拟合函数计算当前电离室的输出信号对应的当前剂量率。例 如，将本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自校正、多曲线拟合数字式剂量监控方法，其特征在于，该方法包括：预先采集不同剂量率射束照射下对应的电离室输出信号的大小，将采集的电离室输出信号进行分段，根据采集数据进行分段拟合，得到各电离室输出信号分段的拟合函数；记录电离室输出信号分段与拟合函数之间的对应关系；在实际监控过程中，采集当前电离室的输出信号，根据所述对应关系，查找当前电离室输出信号所在分段，以及该所在分段对应的拟合函数；采用得到的拟合函数计算当前电离室的输出信号对应的当前剂量率。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：柘江，吴建兴，王春波，王小军，高阳，薛小峰，邓勇，
申请(专利权)人：江苏海明医疗器械有限公司，
类型：发明
国别省市：32[中国|江苏]