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1、10申请公布号CN102078662A43申请公布日20110601CN102078662ACN102078662A21申请号201010588443922申请日20101210A61N5/0020060171申请人江苏海明医疗器械有限公司地址225101江苏省扬州市开发区临江路166号72发明人吴建兴王小军王春波陈璞高阳薛小峰柘江邓勇74专利代理机构北京理工大学专利中心11120代理人李爱英郭德忠54发明名称一种电子线能量档位无级差式数字化医用直线加速器系统57摘要本发明公开了一种电子线能量档位无级差式数字化医用直线加速器系统，其硬件部分包括一台工业控制计算机、数据通信专用设备以及治疗头设备。
2、；软件部分包括调制器参数设置模块，自动束流控制模块AIC，自动频率控制模块AFC，自动剂量控制模块ADC，加速管配电控制模块，治疗头散射膜选择控制模块，剂量评估与标校模块，治疗模块；调制器参数设置模块，自动束流控制模块AIC，自动频率控制模块AFC，自动剂量控制模块ADC，加速管配电控制模块，治疗头散射膜选择控制模块分别在6MEV16MEV能量内，根据细致化级差等级和相邻二固定能档的实际设置值，每隔一定间隔，得到相应的值，剂量评估与标校模块，根据以上模块，在某一设定级差上得到的一系列数字化医用加速器所需要的值后，在该模块中根据已设定好的标准对剂量进行评估和校正，如果在正常的范围内，则将相关信息。
3、发给外围设备执行机构进行执行，使用电子线能量无级差式医用直线加速器对病患治疗时，提高了能量与肿瘤深度的匹配度，为每个病患制定更为精准的治疗方案。51INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书9页附图1页CN102078665A1/2页21一种电子线能量档位无级差式数字化医用直线加速器系统，其硬件部分包括一台工业控制计算机、数据通信专用设备以及治疗头设备；软件部分包括调制器参数设置模块1，自动束流控制模块AIC2，自动频率控制模块AFC3，自动剂量控制模块ADC4，加速管配电控制模块5，治疗头散射膜选择控制模块6，剂量评估与标校模块7，治疗模块8，其特征在于调。
4、制器参数设置模块1在能量区间内，根据细致化级差等级和相邻二固定能档的实际设置值，每隔一定间隔，对高压设置值、磁控管高压灯丝设置值、磁体电流设置值设置并存储一次，并通过常规计算得到每一间隔的高压值，从而得到一个实际要输出的能量值，最后，在该模块内形成一组功率数值；自动束流控制模块AIC2在能量区间内，根据细致化级差等级和相邻二固定能档的实际设置值，每隔一定间隔，对束流设置值、电子枪灯丝设置值、栅压设置值设置并存储一次，并通过常规计算得到每一间隔的真实束流值，最后，在该模块内形成一组真实束流数值；自动频率控制模块AFC3在能量区间内，利用初始频率位置、两个增益值、移相器位置计算出，从2856100。
5、MHZ到2856200MHZ区间内，根据细致化级差等级和相邻二固定能档的实际设置值，每隔一定间隔，能得到一组实际跟踪位置；自动剂量控制模块ADC4在能量区间内，根据细致化级差等级和相邻二固定能档的实际设置值，每隔一定间隔，通过调整四道增益的修正系数，得到一组预知的剂量率；加速管配电控制模块5在能量区间内，根据细致化级差等级和相邻二固定能档的实际设置值，每隔一定间隔，通过对预聚焦值、输入导向、四路聚焦值、输出导向、线性主偏电源、辐偏电源等的微调和计算，得到一组偏转后真实束流的能量值；治疗头散射膜选择控制模块6在能量区间内，根据细致化级差等级和相邻二固定能档的实际设置值，对6个散射膜进行选择控制，。
6、具体的选择控制原则如下当治疗头散射能量区间在6MEV7MEV之间时，选择6MEV；能量区间7MEV9MEV之间，选择8MEV；能量区间9MEV11MEV之间，选择10MEV；能量区间11MEV13MEV之间，选择12MEV；能量区间13MEV15MEV之间，选择14MEV；能量区间15MEV16MEV之间，选择16MEV；剂量评估与标校模块7，根据以上模块，在某一设定级差上得到的一系列数字化医用加速器所需要的值后，在该模块中根据已设定好的标准对剂量进行评估和校正，如果在正常的范围内，则将相关信息发给外围设备执行机构进行执行。2根据权利要求1所述的一种电子线能量档位无级差式数字化医用直线加速器系。
7、统的软件部分，其特征在于各模块中所述的能量区间一致，在6MEV16MEV之间，步长为01MEV。3根据权利要求1所述的一种电子线能量档位无级差式数字化医用直线加速器系统的软件部分，其特征在于所设定的级差等级一致，优先设定为02MEV间隔。4根据权利要求1所述的一种电子线能量档位无级差式数字化医用直线加速器系统的软件部分，其特征在于相邻二固定能档分别为6、8、10、12、14、16MEV。5根据权利要求1所述的一种电子线能量档位无级差式数字化医用直线加速器系统的软件部分，其特征在于使用时依据能量的大小，调用数据库内相应的设置值给调制器设置模块1设置参数，得到一个实际要输出的调制器功率；调用数据库。
8、内相应的设置值给权利要求书CN102078662ACN102078665A2/2页3自动束流控制AIC模块2设置参数，控制自动束流控制AIC模块2输出指定的束流；调用数据库内相应的设置值给自动频率控制AFC模块3设置参数，自动频率控制AFC模块3输出控制磁控管工作在指定的频率点；调用数据库内相应的设置值给自动剂量控制ADC模块4设置参数，自动剂量控制ADC模块4控制四道剂量真实的显示、监控加速器输出的剂量；调用数据库内相应的设置值给加速管配电控制模块5设置参数，加速管配电控制模块控制加速管内的电子束斑形状、输出束流的最佳能量；治疗头散射膜选择控制模块6根据系统精细化能量的要求，选择控制原则控制。
9、散射膜驱动选择相应的散射膜。权利要求书CN102078662ACN102078665A1/9页4一种电子线能量档位无级差式数字化医用直线加速器系统技术领域0001本发明涉及一种加速器，特别是一种电子线无级差式数字化医用直线加速器，属于计算机控制领域；背景技术0002放射治疗的主要手段有医用电子直线加速器、伽玛刀、钴60治疗机、后装机和X射线治疗机等。0003直线加速器在各种放射治疗设备中占主导地位，发达国家直线加速器的装机量已占市场放疗设备装机总量的95以上，国内装机量为800台左右，占放疗设备装机总量的60左右。国内直线加速器装机量每年以20左右的速度递增，目前是占主导地位，若干年后将占统治。
10、地位。加速器是现代治疗肿瘤病患的重要设备。0004医用直线加速器主要分为三大类低能、中能、高能。0005随着加速器技术的发展，医用加速器普遍采用带多档电子线的中高能双光子加速器。一般来说，生产厂家提供的加速器具有多档35档电子线，每档电子线的能量在设备出厂时标定好，用户使用时无法改变。在实际使用过程中，由于肿瘤的深度位置个体化差异比较大，物理师很难直接用标定好档位的电子线对病患进行直接治疗，往往需要采用生物补偿胶进行补偿，用以对治疗深度的调整，使用时较复杂。而且，往往由于能量与实际肿瘤深度的匹配性差，在治疗病患时，不是能量过大，伤害了健康的肌体部分，就是能量不足，使肿瘤得不到及时和有效的治疗，。
11、延长了病患治愈的时间，严重的甚至耽误了病患的治疗时机，0006为了按病患的实际情况进行合理治疗，通过计算机控制减小对电子线档位的划分阶梯，即通过电子线无级差式的方式来提高能量与肿瘤深度的匹配度。发明内容0007本发明提出一种电子线能量档位无级差式数字化医用直线加速器系统。使用电子线能量无级差式医用直线加速器对病患治疗时，提高了能量与肿瘤深度的匹配度，为每个病患制定更为精准的治疗方案。0008本发明根据加速器新的设置值更新加速器各能量能档间隔为01MEV所对应的全数字式加速器各分系统所需的预置数据的数据库。0009本系统包括调制器参数设置模块，自动束流控制AIC模块，自动频率控制AFC模块，自动。
12、剂量控制ADC模块，加速管配电控制模块，治疗头散射膜选择控制模块，剂量评估与标校模块，治疗模块治疗软件；0010主要体现在，在能量区间6MEV16MEV之间建立细致化级差等级，级差等级根据实际需要从01MEV05MEV不等，优选为02MEV，使各级差之间的差异变小到感觉不到级差的变化。0011在调制器参数设置模块内，分别在能量区间6MEV16MEV之间，根据细致化级差等说明书CN102078662ACN102078665A2/9页5级和相邻二固定能档6、8、10、12、14、16MEV的实际设置值，按间隔为02MEV的能量，拟合出能量对应的调制器功率，对高压设置值、磁控管高压灯丝设置值、磁体电。
13、流设置值通过模拟方法计算建立数据库，数据库中的每一组设置参数对应每个能量所需的调制器输出功率。使用时依据能量的大小，调用数据库内相应的设置值给调制器设置模块设置参数，从而得到一个实际要输出的调制器功率，保障加速器输出能量。0012在自动束流控制AIC模块内，分别在能量区间6MEV16MEV之间，根据细致化级差等级和相邻二固定能档6、8、10、12、14、16MEV的实际设置值，按间隔为02MEV的能量，拟合出剂量对应的束流值，对束流设置值、电子枪灯丝设置值、栅压设置值设置通过模拟方法计算建立数据库，数据库中的每一组设置参数对应每个能量所需的束流大小。使用时依据能量的大小，调用数据库内相应的设置。
14、值给自动束流控制AIC模块设置参数，控制自动束流控制AIC模块输出指定的束流，保障加速器输出剂量的稳定性。0013在自动频率控制AFC模块内，分别在能量区间6MEV16MEV之间，根据细致化级差等级和相邻二固定能档6、8、10、12、14、16MEV的实际设置值，按间隔为02MEV的能量，拟合出加速器工作对应的跟踪频率值，初始频率位置、两个增益值、移相器位置设置通过模拟方法计算建立数据库，数据库中的每一组设置参数对应每个能量所需的跟踪频率。使用时依据能量的大小，调用数据库内相应的设置值给自动频率控制AFC模块设置参数，自动频率控制AFC模块输出控制磁控管工作在指定的频率点，保障加速器输出能量的。
15、稳定性。0014自动剂量控制ADC模块，分别在能量区间6MEV16MEV之间，根据细致化级差等级和相邻二固定能档6、8、10、12、14、16MEV的实际设置值，按间隔为02MEV的能量，拟合出加速器工作对应的四道剂量监控系统的剂量率，对四道剂量监控系统的修正值设置通过模拟方法计算建立数据库，数据库中的每一组设置参数对应每个能量所输出的剂量率。使用时依据能量的大小，调用数据库内相应的设置值给自动剂量控制ADC模块设置参数，自动剂量控制ADC模块控制四道剂量真实的显示、监控加速器输出的剂量，保障加速器输出剂量的可靠性、一致性和稳定性。0015加速管配电控制模块，分别在能量区间6MEV16MEV之。
16、间，根据细致化级差等级和相邻二固定能档6、8、10、12、14、16MEV的实际设置值，按间隔为02MEV的能量，拟合出加速器工作对应的加速管输出的束流能量，对预聚焦值、输入导向、四路聚焦值、输出导向、线性主偏电源、辐偏电源设置通过模拟方法计算建立数据库，数据库中的每一组设置参数对应每个能量所输出的束流能量。使用时依据能量的大小，调用数据库内相应的设置值给加速管配电控制模块设置参数，加速管配电控制模块控制加速管内的电子束斑形状、输出束流的最佳能量，保障加速器输出能量是指定的能量。0016治疗头散射膜选择控制模块，分别在能量区间6MEV16MEV之间，根据细致化级差等级，对6个散射膜进行选择选择。
17、性控制，具体的选择控制原则如下0017当加速器输出射线的能量处在6MEV7MEV之间时，治疗头散射膜选择控制模块控制治疗头驱动选择6MEV散射膜；当加速器输出射线的能量处在7MEV9MEV之间时，治疗头散射膜选择控制模块控制治疗头驱动选择8MEV散射膜；当加速器输出射线的能量处在9MEV11MEV之间时，治疗头散射膜选择控制模块控制治疗头驱动选择10MEV散射膜；当加速器输出射线的能量处在11MEV13MEV之间时，治疗头散射膜选择控制模块控制治疗头驱说明书CN102078662ACN102078665A3/9页6动选择12MEV散射膜；当加速器输出射线的能量处在13MEV15MEV之间时，治。
18、疗头散射膜选择控制模块控制治疗头驱动选择14MEV散射膜；当加速器输出射线的能量大于15MEV时，治疗头散射膜选择控制模块控制治疗头驱动选择16MEV散射膜。0018治疗头散射膜选择控制模块根据系统精细化能量的要求，按照上述选择控制原则控制散射膜驱动选择相应的散射膜。0019剂量评估与标校模块，根据以上模块，在某一设定级差上得到的一系列数字化医用加速器所需要的值后，在该模块中根据已设定好的标准对剂量进行评估和校正，如果在正常的范围内，则将相关信息发给外围设备执行机构进行执行，保障输出射线剂量的稳定性、可靠性、可信。0020以上在各模块中所述的能量区间一致，一般为在6MEV16MEV之间，所设定。
19、的级差等级一致，如都设定为02MEV间隔。此外，系统在治疗前，启用状态检验系统，对各个模块同级检测单元进行比对，用来校验是否是在同一级差上进行各个模块内相对应的取值和设置。0021有益效果00221通过精细度级差的划分，提高了数字化医用加速器的精度，保护病患的正常组织；00232通过软件的设计和这种级差划分，有效的代替手工补偿的方法，减少了在治疗过程中因手工补偿而带来的不确定因素，简化了治疗流程；00243在提高了质量和效果的同时，带来了个性化服务可能性。附图说明0025图1一种电子线能量档位无级差式数字化医用直线加速器软件系统结构示意图，1调制器参数设置模块、2自动束流控制模块AIC、3自动。
20、频率控制模块AFC、4自动剂量控制模块ADC、5加速管配电控制模块、6治疗头散射膜选择控制模块、7剂量评估与标校模块、8治疗模块。具体实施方式0026分为硬件部分和软件部分0027硬件部分主控制系统是一台工业控制计算机，配备数据通信专用设备。控制机与各分系统采用485通信。0028输出功率根据系统设置而定的全数字式大功率调制器分系统，输出功率从2MW至12MW任意输出。功率输出稳定性大于1。0029所有电源的输出电压/电流均根据系统设置而定的全数字式加速管控制分系统，该系统为整机提供以下几部分电源的供给。X、Y方向预导向电源，预聚焦电源，X、Y输入导向电源，4组聚焦电源，主偏转电源，辅佐偏转电。
21、源。以上各电源在系统输出不同能量射线时，整机需要的值均不同。0030两道独立的全数字式剂量监控、测量分系统，控制X、Y输出导向电源的输出和监控整机射线的质量和对病患治疗的输出剂量，它根据标准剂量仪测试的数据实时修正各能档的剂量修正值，保障治疗数据的真实性。说明书CN102078662ACN102078665A4/9页70031全数字控制的治疗头可根据系统的要求，精确的控制适合其实际能量所需的电子线组合散射膜。0032在6MEV到18MEV电子线应用治疗过程中，全数字式束流控制系统对束流的要求没有本质的变化，只是在相同量级内进行精确的控制，它系统的需求能在23S钟内控制稳定所需的束流，以保障整机。
22、剂量率的稳定性。0033全数字式自动频率控制系统能根据系统的要求，自动启动双路粗跟踪、精跟踪跟踪系统要求的出束频率，并时刻跟随系统温度的变化调整跟踪的频率，以保证所出的射线能谱的纯准，能量一致性高，剂量率稳定性能好。0034全数字的系统安全联保分系统，实时监控系统各分系统、各部分的运行状态，实时回报真实信息，为系统提供真实的安全保障。0035软件部分有以下部分组成0036调制器参数设置模块1，自动束流控制模块AIC2，自动频率控制模块AFC3，自动剂量控制模块ADC4，加速管配电控制模块5，治疗头散射膜选择控制模块6，剂量评估与标校模块7，治疗模块8；0037各软件系统的功能如下0038首先启。
23、动生成数据库软件功能，根据加速器生产调试各能档的PPD数据、各分机的对应设置值生成覆盖整个能量范围能量范围6MEV16MEV，步长为01MEV加速器各能量所对应的全数字式加速器各分系统所需的预置数据的数据库。该数据库包含各分机所需的全部参数，每组参数与肿瘤深度保持一一对应的唯一的关系。0039在设备进行重大维修、更换重大部件时，各分系统的设置值发生变化时，启动更新数据库软件功能，根据加速器新的设置值更新加速器各能量能档间隔为01MEV所对应的全数字式加速器各分系统所需的预置数据的数据库。0040当加速器主控制计算机进入对各分机控制时，启动维护数据库软件功能，该功能作为后台任务一致运行，直到关闭。
24、控制机。维护功能主要是启用加密数据库在数据库生成时建立的备份数据库与现有数据库比对，检测数据库的真实性。0041智能病患分析软件系统根据物理师提供的病患肿瘤深度，精确分析出最合适治疗病患所需的射线能量，并以此从数据库中提取相关的各分机设置数据，建立病患医疗预备方案。0042病例管理软件系统根据物理输入的病患资料，并提取病患医疗预备方案中全部数据，进行综合分析，确定病患的详细治疗方案。同时，对病患建立相应的档案，以保障病患的安全。0043剂量评估、标校系统依据病例管理软件系统提供病患的详细治疗方案实时对剂量进行标校，维护数据库中二道剂量修正值的实时更新，为加速器治疗系统提供病患的最终治疗方案。保。
25、障病患所接受到的剂量真实、可靠、合理。0044加速器治疗系统依据病患的最终治疗方案，在加速器各硬件部分共同作用下，对病患进行真实、有效的治疗。0045例如诊断肿瘤深度D24公分，系统根据物理师开具的初步诊疗方案，由智能病患分析软件系统自动生成病患医疗预备方案，具体为0046智能病患分析软件系统包括调制器参数设置模块1，自动束流控制模块AIC2，自说明书CN102078662ACN102078665A5/9页8动频率控制模块AFC3，自动剂量控制模块ADC4，加速管配电控制模块5，治疗头散射膜选择控制模块6，剂量评估与标校模块7，治疗模块8。0047下面是能量范围处于6MEV8MEV的各模块的设。
26、置情况。0048在调制器参数设置模块1内分别在能量区间6MEV8MEV之间，根据细致化级差等级，每一间隔02MEV，对高压设置值、磁控管高压灯丝设置值、磁体电流设置值设置并存储一次，并通过常规计算得到每一间隔的高压值，从而得到一个实际要输出的能量值；最后，在该模块内形成一组功率数值；0049表1调制器参数设置表00500051在自动束流控制模块AIC2内分别在能量区间6MEV8MEV之间，根据细致化级差等级，如每一间隔02MEV，对束流设置值、电子枪灯丝设置值、栅压设置值设置并存储一次，并通过常规计算得到每一间隔的真实束流值；最后，在该模块内形成一组真实束流数值；0052表2自动束流控制表00。
27、53间隔/相关值束流设置值电子枪灯丝设置值栅压设置值设置真实束流值MA60MEV120018001700162MEV120101800170010264MEV12201800170010466MEV123018001700106说明书CN102078662ACN102078665A6/9页968MEV12401800170010870MEV1250180017001172MEV12601800170011274MEV12701800170011476MEV12801800170011678MEV12901800170011880MEV130018001700120054在自动频率控制模块AFC。
28、3内分别在能量区间6MEV8MEV之间，利用初始频率位置、两个增益值、移相器位置计算出，从2856100MHZ到2856200MHZ区间内，根据细致化级差等级，如每一间隔02MEV，能得到一组实际跟踪位置；0055表三自动频率控制表00560057自动剂量控制模块ADC4，分别在能量区间6MEV8MEV之间，根据细致化级差等级，如每一间隔02MEV，通过调整四道增益分别分为四个方位的修正系数，得到一组预知的剂量率，如62MEV的剂量率为300CGY/M；0058表4自动剂量控制表0059说明书CN102078662ACN102078665A7/9页10间隔/相关值增益值L增益值R增益值T增益值。
29、G预知的剂量率60MEV12412111135062MEV1241120211111135064MEV1242120411211235066MEV1243120611311335068MEV1244120811411435070MEV124512111511535072MEV1246121211611635074MEV1247121411711735076MEV1248121611811835078MEV1249121811911935080MEV12512212123500060加速管配电控制模块5，分别在能量区间6MEV8MEV之间，根据细致化级差等级，如每一间隔02MEV，通过对预聚焦值。
30、、输入导向、四路聚焦值、输出导向、线性主偏电源、辐偏电源等的微调和计算，得到一组偏转后真实束流的能量值；0061表5加速管配电控制表0062说明书CN102078662ACN102078665A8/9页110063治疗头散射膜选择控制模块6，分别在能量区间6MEV8MEV之间，根据细致化级差等级，对6个散射膜进行选择控制，具体的选择控制原则如下0064当治疗头散射能量区间在6MEV7MEV之间时，选择6MEV；能量区间7MEV9MEV之间，选择8MEV；能量区间9MEV11MEV之间，选择10MEV；能量区间11MEV13MEV之间，选择12MEV；能量区间13MEV15MEV之间，选择14M。
31、EV；能量区间15MEV16MEV之间，选择16MEV；0065剂量评估与标校模块7，根据以上模块，在某一设定级差上得到的一系列数字化医用加速器所需要的值后，在该模块中根据已设定好的标准对剂量进行评估和校正，如果在正常的范围内，则将相关信息发给外围设备执行机构进行执行。0066经剂量评估与标校模块7进行自动剂量标定，生成个性化最终治疗方案，加速器说明书CN102078662ACN102078665A9/9页12治疗系统根据个性化最终治疗方案，对病患进行治疗，治疗时加速器对病患的实际剂量进行统计和监控。0067实际使用过程非常容易，属智能型自动治疗加速器。说明书CN102078662ACN102078665A1/1页13图1说明书附图CN102078662A。