數顯式機械等中心測量儀的研制

徐鋒， 司軍， 王軍海，張珂

（泰安市腫瘤防治院，山東泰安 271000）

數顯式機械等中心測量儀的研制

徐鋒， 司軍， 王軍海，張珂

（泰安市腫瘤防治院，山東泰安 271000）

開發一種檢測放療設備機械等中心的測量裝置，利用數顯標尺顯示所檢測設備機械等中心的偏離值，從而獲得調整數據。此裝置測量精度為0.01mm，達到高精度放療設備的等中心旋轉誤差≤1mm的要求，為放療設備提供了質量保證，減少治療誤差，提高放射治療質量。

放療設備；機械等中心；數顯標尺

Abstract:To develop a measuring equipment to detect the mechanical isocenter of radiotherapy equipment, which shows the diversion from the isocenter of the detecting equipment by the digital-display scaleplate, thus to obtain the adjusted data. The measuring accuracy is 0.01mm, which satisfies the demand that isocenter rotation error of the high accuracy radiotherapy equipment≤1mm. The device provides quality assurance (QA) for the radiotherapy equipment, also reduces treatment error,and raises radiotherapy quality.

Key words:radiotherapy equipment;mechanical isocenter; digital-display scaleplate

醫用直線加速器的等中心精度和準確性，在放射治療中是非常重要的，它不僅代表了治療機或模擬機的機械運行精度，而且它是確定射野及其射野特性的基本出發點。要使患者按計劃得到精確治療，必須要有嚴格的質量保證措施。放療設備等中心的準確性的質量保證是通過等中心驗證系統完成的。

1 放療設備的等中心定義

按照國際標準IEC對等中心的定義（IEC788rm-37-32）：在放射學設備中，各種運動的基準軸線圍繞一個公共中心點運動，輻射軸從以此點為中心的最小球體內通過，此點即為等中心。通俗地說：放療設備準直器的旋轉軸與治療床的旋轉軸重合在一條直線上，它與機架旋轉軸的交點即為等中心。

圖 1 放療設備等中心示意圖

事實上，放療設備的等中心精度確定由以下步驟完成（如圖1所示）：

(1)準直器旋轉軸②的確定；

(2)治療床公轉旋轉軸③與準直器旋轉軸②的重合性確定；

(3)機架旋轉軸①即機械等中心的確定。

現在我們主要討論機械等中心的精度驗證，其驗證方法很多，大部分外購成型產品，其原理為光學式，結果不直觀，操作復雜，價格昂貴。我們所研制的數顯式機械等中心測量儀設計結構簡單，準確性強，能夠準確顯示偏差數據，作為調整依據。

2 材料與方法

2.1 機械等中心測量儀的結構

其結構由上機座、下機座、搖臂及容柵式測量顯示機構組成。下機座內的搖臂能夠旋轉，上下機座與連桿之間有容柵測量裝置，容柵測量裝置是由兩個數顯標尺組成，為保證測量的準確性，在下底座上裝有水平儀（如圖2）。

數顯標尺的工作特點：帶電源開關；任意位置清零；測量單位可轉換；帶數據輸出、數據保持；帶預置功能；帶有兩個固定架，分別裝于兩端。分辨率為0.01mm、精度為±0.03mm。

2.2 機械等中心的測量

2.2.1 準直器旋轉軸的確定

圖 2 數顯式等中心測量儀

(1)用水平尺使機架精確位于0°，將帶有十字標示的坐標方格紙放置在治療床面上，打開模擬燈，調整治療床位置，使光野十字中心與坐標紙十字標記重合，將坐標紙的十字標示放置于標稱源皮距處，360°旋轉準直器，測量光野十字中心在坐標紙上投影所形成的軌跡的最大徑向偏離應控制在1mm內。

(2)用水平尺確認機架0°、準直器0°，打開光野燈，坐標紙平面在等中心平面，光野十字中心的投影對準坐標紙上的十字標記，然后將治療床在等中心上下各10cm范圍內作垂直運動，觀察光野十字中心的投影與坐標紙上的十字標記重合度，誤差必須小于1mm。

2.2.2 治療床公轉旋轉軸與準直器旋轉軸的重合性確定

用水平尺確認機架0°、準直器0°，治療床自轉0°、公轉90°。治療床面位于光野等中心平面。床面上放置帶有十字中心的坐標紙。打開光野燈，調整坐標紙的位置，光野十字中心的投影對準坐標紙上的十字標記，推動床身旋轉180°，光野十字中心的投影對準坐標紙上的十字標記，誤差必須小于1mm。

2.2.3 機架旋轉軸即等中心的位置確定

一般采用將一枚探針的針尖放置在等中心位置，機架360°旋轉，肉眼觀察旋轉軌跡，誤差比較大。

我們所研制的等中心測量儀能在數顯標尺的液晶顯示窗口上顯示機架旋轉變化情況，記錄下來可描繪出其軌跡，為調整提供依據。

將準直器、治療床置于0°，將等中心測量儀的上機座與放療設備的機頭連接，并固定，下機座與床身連接并固定。通過觀測下底座上的水平儀，能夠將下底座調整水平。調整床面，將測量儀的搖臂水平軸放置在機架旋轉中心位置，此時測量儀上的兩個數顯尺，一個水平放置，平行于床面縱軸，即治療頭的槍靶方向，簡記為Y軸；另一個垂直于治療床的縱軸，即垂直于治療頭的平面，簡記為Z軸。當機架旋轉時，機頭與床身之間的距離變動通過數顯標尺上的LED數顯窗顯示出來，從而作為調整依據。

機架旋轉角度在-90°、 0°、 90°之間旋轉，有三種情況存在。

(1)當Z軸的距離變動指示為0時，說明Y軸與機架旋轉中心所在的軸線重合；如果機架分別旋轉到90°、-90°，Z軸的示值相等；機架旋轉到0°時，示值不為0，說明二者不重合，Y軸在機架旋轉軸的上方或者下方，這時調整床身高度或機架系統，繼續以上步驟，直至機架旋轉180°的范圍內，Z軸的示值不變，說明機架旋轉軸位置確定了。

(2)由于床與機架旋轉面垂直度有偏差，反映在準直器旋轉軸在機架旋轉軸的軸線上的投影位置是變化的，其變化值通過Y軸的LED數顯窗顯示出來。當機架在0°時，將Y軸LED數顯窗清0，則機架在90°、-90°時的示值代表了床身相對于機架旋轉面的垂直度偏差。通過調整機架系統，直至Y軸LED數顯窗顯示為0，說明垂直度已經調整好，這時，機架旋轉軸與準直器旋轉軸的交點即為設備的等中心。

(3)在機架旋轉時，大部分情況是Z軸、Y軸的示值都不在0位，則需要根據實際情況分別調整、檢測，直至機架旋轉的180°范圍內，兩讀數均為0，從而完成調整。

3 測量結果

我們利用所研究的等中心測量儀，對放療設備進行等中心測量的結果（表1）與利用傳統探針式等中心驗證裝置對同一臺放療設備進行等中心測量的結果（表2）進行對照比較。

表 1 數顯式等中心測量儀測量結果

表 2 傳統探針式測量儀測量結果

從表1可看到我們所研究的數顯式等中心測量儀檢測精度為0.01mm，而高精度的放療設備的等中心旋轉誤差要求≤1mm，X刀放療設備的等中心旋轉誤差要求≤0.5mm，完全可以達到測量要求。經過多次測量同一臺放療設備的等中心旋轉誤差，此裝置的重復檢測精度為±0.03mm，即兩次檢測的誤差±0.03mm，檢測時可忽略不計。

從表3可看出，我們所研究的數顯式等中心測量儀克服了肉眼估測、無直觀數據顯示、偏差較大的探針式測量裝置的缺點，可準確確定所測量的設備的等中心偏差。

4 結束語

數顯式機械等中心測量儀結構簡捷，易于操作，檢測精度高，為放射治療設備：加速器、鈷60遠距離治療機、放療模擬定位機等提供了精度保障，減少治療誤差，提高放射治療質量，確保患者得到精確、準確放療，是每個放療單位十分重要且必不可少的配套設施。此裝置已在放療設備檢測中使用，檢測性能高，值得很好地推廣使用。

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Development of the Digital Mechanical Isocenter Measuring Instrument

XU Feng, SI Jun, WANG Jun-hai, ZHANG Ke
(Taian Tumor Hospital,Taian Shandong 271000,China)

TH771+.5

A

10.3969/j.issn.1674-1633.2010.03.012

1674-1633(2010)03-0041-03

2009-08-05

2009-09-25

作者郵箱：xufta@sohu.com