数显式机械等中心测量仪的研制

徐锋， 司军， 王军海，张珂

（泰安市肿瘤防治院，山东泰安 271000）

数显式机械等中心测量仪的研制

徐锋， 司军， 王军海，张珂

（泰安市肿瘤防治院，山东泰安 271000）

开发一种检测放疗设备机械等中心的测量装置，利用数显标尺显示所检测设备机械等中心的偏离值，从而获得调整数据。此装置测量精度为0.01mm，达到高精度放疗设备的等中心旋转误差≤1mm的要求，为放疗设备提供了质量保证，减少治疗误差，提高放射治疗质量。

放疗设备；机械等中心；数显标尺

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

医用直线加速器的等中心精度和准确性，在放射治疗中是非常重要的，它不仅代表了治疗机或模拟机的机械运行精度，而且它是确定射野及其射野特性的基本出发点。要使患者按计划得到精确治疗，必须要有严格的质量保证措施。放疗设备等中心的准确性的质量保证是通过等中心验证系统完成的。

1 放疗设备的等中心定义

按照国际标准IEC对等中心的定义（IEC788rm-37-32）：在放射学设备中，各种运动的基准轴线围绕一个公共中心点运动，辐射轴从以此点为中心的最小球体内通过，此点即为等中心。通俗地说：放疗设备准直器的旋转轴与治疗床的旋转轴重合在一条直线上，它与机架旋转轴的交点即为等中心。

图 1 放疗设备等中心示意图

事实上，放疗设备的等中心精度确定由以下步骤完成（如图1所示）：

(1)准直器旋转轴②的确定；

(2)治疗床公转旋转轴③与准直器旋转轴②的重合性确定；

(3)机架旋转轴①即机械等中心的确定。

现在我们主要讨论机械等中心的精度验证，其验证方法很多，大部分外购成型产品，其原理为光学式，结果不直观，操作复杂，价格昂贵。我们所研制的数显式机械等中心测量仪设计结构简单，准确性强，能够准确显示偏差数据，作为调整依据。

2 材料与方法

2.1 机械等中心测量仪的结构

其结构由上机座、下机座、摇臂及容栅式测量显示机构组成。下机座内的摇臂能够旋转，上下机座与连杆之间有容栅测量装置，容栅测量装置是由两个数显标尺组成，为保证测量的准确性，在下底座上装有水平仪（如图2）。

数显标尺的工作特点：带电源开关；任意位置清零；测量单位可转换；带数据输出、数据保持；带预置功能；带有两个固定架，分别装于两端。分辨率为0.01mm、精度为±0.03mm。

2.2 机械等中心的测量

2.2.1 准直器旋转轴的确定

图 2 数显式等中心测量仪

(1)用水平尺使机架精确位于0°，将带有十字标示的坐标方格纸放置在治疗床面上，打开模拟灯，调整治疗床位置，使光野十字中心与坐标纸十字标记重合，将坐标纸的十字标示放置于标称源皮距处，360°旋转准直器，测量光野十字中心在坐标纸上投影所形成的轨迹的最大径向偏离应控制在1mm内。

(2)用水平尺确认机架0°、准直器0°，打开光野灯，坐标纸平面在等中心平面，光野十字中心的投影对准坐标纸上的十字标记，然后将治疗床在等中心上下各10cm范围内作垂直运动，观察光野十字中心的投影与坐标纸上的十字标记重合度，误差必须小于1mm。

2.2.2 治疗床公转旋转轴与准直器旋转轴的重合性确定

用水平尺确认机架0°、准直器0°，治疗床自转0°、公转90°。治疗床面位于光野等中心平面。床面上放置带有十字中心的坐标纸。打开光野灯，调整坐标纸的位置，光野十字中心的投影对准坐标纸上的十字标记，推动床身旋转180°，光野十字中心的投影对准坐标纸上的十字标记，误差必须小于1mm。

2.2.3 机架旋转轴即等中心的位置确定

一般采用将一枚探针的针尖放置在等中心位置，机架360°旋转，肉眼观察旋转轨迹，误差比较大。

我们所研制的等中心测量仪能在数显标尺的液晶显示窗口上显示机架旋转变化情况，记录下来可描绘出其轨迹，为调整提供依据。

将准直器、治疗床置于0°，将等中心测量仪的上机座与放疗设备的机头连接，并固定，下机座与床身连接并固定。通过观测下底座上的水平仪，能够将下底座调整水平。调整床面，将测量仪的摇臂水平轴放置在机架旋转中心位置，此时测量仪上的两个数显尺，一个水平放置，平行于床面纵轴，即治疗头的枪靶方向，简记为Y轴；另一个垂直于治疗床的纵轴，即垂直于治疗头的平面，简记为Z轴。当机架旋转时，机头与床身之间的距离变动通过数显标尺上的LED数显窗显示出来，从而作为调整依据。

机架旋转角度在-90°、 0°、 90°之间旋转，有三种情况存在。

(1)当Z轴的距离变动指示为0时，说明Y轴与机架旋转中心所在的轴线重合；如果机架分别旋转到90°、-90°，Z轴的示值相等；机架旋转到0°时，示值不为0，说明二者不重合，Y轴在机架旋转轴的上方或者下方，这时调整床身高度或机架系统，继续以上步骤，直至机架旋转180°的范围内，Z轴的示值不变，说明机架旋转轴位置确定了。

(2)由于床与机架旋转面垂直度有偏差，反映在准直器旋转轴在机架旋转轴的轴线上的投影位置是变化的，其变化值通过Y轴的LED数显窗显示出来。当机架在0°时，将Y轴LED数显窗清0，则机架在90°、-90°时的示值代表了床身相对于机架旋转面的垂直度偏差。通过调整机架系统，直至Y轴LED数显窗显示为0，说明垂直度已经调整好，这时，机架旋转轴与准直器旋转轴的交点即为设备的等中心。

(3)在机架旋转时，大部分情况是Z轴、Y轴的示值都不在0位，则需要根据实际情况分别调整、检测，直至机架旋转的180°范围内，两读数均为0，从而完成调整。

3 测量结果

我们利用所研究的等中心测量仪，对放疗设备进行等中心测量的结果（表1）与利用传统探针式等中心验证装置对同一台放疗设备进行等中心测量的结果（表2）进行对照比较。

表 1 数显式等中心测量仪测量结果

表 2 传统探针式测量仪测量结果

从表1可看到我们所研究的数显式等中心测量仪检测精度为0.01mm，而高精度的放疗设备的等中心旋转误差要求≤1mm，X刀放疗设备的等中心旋转误差要求≤0.5mm，完全可以达到测量要求。经过多次测量同一台放疗设备的等中心旋转误差，此装置的重复检测精度为±0.03mm，即两次检测的误差±0.03mm，检测时可忽略不计。

从表3可看出，我们所研究的数显式等中心测量仪克服了肉眼估测、无直观数据显示、偏差较大的探针式测量装置的缺点，可准确确定所测量的设备的等中心偏差。

4 结束语

数显式机械等中心测量仪结构简捷，易于操作，检测精度高，为放射治疗设备：加速器、钴60远距离治疗机、放疗模拟定位机等提供了精度保障，减少治疗误差，提高放射治疗质量，确保患者得到精确、准确放疗，是每个放疗单位十分重要且必不可少的配套设施。此装置已在放疗设备检测中使用，检测性能高，值得很好地推广使用。

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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

作者邮箱：xufta@sohu.com