基于准直器的定位激光灯质控装置及其使用方法与流程

1.本发明涉及医疗定位仪器辅助设备领域，特别是一种基于准直器的定位激光灯质控装置及其使用方法。


背景技术：

2.放射治疗中使用大孔径ct、大孔径mr对病人进行定位，使用模拟机对患者位置进行验证，使用各类加速器、γ刀等放疗设备进行治疗，这些治疗设备所在的机房两侧甚至顶棚都安装有激光灯，用于在患者体表或者定位模具表面进行位置标记和摆位、复位。
3.实际应用中定位标记处于患者体表，激光灯实际投影位置通常为距等中心处5cm-30cm，在健壮或肥胖病人以及偏中心摆位的情况下，体表距离等中心处的距离会进一步加大。《医用电子直线加速器质量控制指南》ncc/t-rt 001-2019中，针对2d或3dcrt、imrt或vmat、srs或sbrt等中心处激光灯精度提出不同要求，分别达到：≤2mm、≤1.5mm、≤1mm。其中只要求等中心处激光灯的精度达到一定范围，与实际使用场景中激光灯投影到患者体表的使用场景有差别。
4.常规激光灯安装在机房两侧的墙上或者特定的基座上，通过调整激光灯基座上的螺丝对其位置进行调整，调节的维度包括：水平激光灯的升降和倾斜，竖直激光灯的左右移动和倾斜，一组激光灯整体的倾转及竖直平面上的位移。基于其可运动的维度，激光灯精度变化情况有：激光灯整体偏离等中心，在垂直于投照方向的平面内出现水平、竖直、倾转偏移，同侧正交的两条激光互不垂直或整体倾转，两侧激光灯不重合，激光灯与放疗设备等中心处垂面不垂直（垂面沿头脚方向）等。
5.《医用电子直线加速器质量控制指南》ncc/t-rt 001-2019中对于日检、月检分别建议了不同的检测方法。然而日检方法不能对水平激光灯在等中心处的精度进行判断，也不能对同侧正交激光灯的垂直度进行检查。月检方法对机架旋转到位精度和十字叉丝投影精度高度依赖，并且，调整治疗床检查激光灯的步骤没有实际作用。另外，现有的简易翻转式激光灯校准装置，校准板水平时用于灯光野检测，倾斜时使用灯光野投影和装置上标记线检查激光灯精度和同侧激光灯垂直度，但该装置只能一次检测某一个位置的激光精度，虽可以通过平移治疗床实现对不同位置激光灯精度的检查，但移床办法依赖治疗床本身水平精度，因而仍受到一定的限制。


技术实现要素：

6.本发明的目的是克服现有技术的上述不足而提供一种基于准直器的定位激光灯质控装置及其使用方法。
7.本发明的技术方案是：基于准直器的定位激光灯质控装置，包括底座、一块校准板和两块准直板。
8.所述底座上等距设有五条插槽，底座底部设有水平调节螺丝，底座上分别设有条形横向水平仪、条形纵向水平和圆形水平仪。
9.所述校准板包括矩形校准板、十字矩形槽、短柱分段、金属小球、第一细十字线、校准板标尺和校准板水平仪；十字矩形槽由两条对称的水平矩形槽和两条对称的垂直矩形槽组成，水平矩形槽和垂直矩形槽形成十字形结构，水平矩形槽和垂直矩形槽的延长部分正交于矩形校准板的中心；多个短柱分段等间距的放置于十字矩形槽内，从而在十字矩形槽内形成短柱分段与十字矩形槽间隔设置的结构，且间隔的距离与短柱分段的长度相等；金属小球贯穿固定于矩形校准板的中心位置；矩形校准板的两侧面均印有两条第一细十字线，每个侧面的两条第一细十字线位于金属小球四周且与十字矩形槽平行设置，第一细十字线的延长线印在短柱分段上且延伸至矩形校准板的边缘；四段校准板标尺分别设置于矩形校准板中心靠近十字矩形槽，四段校准板标尺的一端分别与十字矩形槽的末端平行，另一端与第一细十字线垂直；校准板水平仪设置于矩形校准板的顶部。
10.所述准直板包括矩形准直板、空心矩形槽、梯形凸起、第二细十字线、第一标尺、第二标尺和准直板水平仪；空心矩形槽由两条对称的水平矩形槽和两条对称的垂直矩形槽组成，水平矩形槽和垂直矩形槽形成十字形结构，水平矩形槽和垂直矩形槽的延长部分正交于矩形准直板的中心；四条空心矩形槽的尾端均设置有两个对称的梯形凸起；矩形准直板一侧面设置有两条相交于矩形准直板中心的第二细十字线，两条第二细十字线分别与空心矩形槽平行设置，第二细十字线的延长线印在梯形凸起上且延伸至矩形准直板的边缘；四段第一标尺分别设置于矩形准直板中心靠近空心矩形槽的附近，四段第一标尺一端分别与空心矩形槽的末端平行，另一端与第二细十字线垂直，第一标尺的一端与第二细十字线垂直，另一端与空心矩形槽垂直；第二标尺设于梯形凸起的相对位置；准直板水平仪设置于矩形准直板的顶部。
11.所述校准板和准直板的的大小规格和厚度均相同，使用时，校准板卡扣或销针插入或采用附加固定装置辅助固定于底座中间位置的插槽内，两块准直板对称固定于底座两边的插槽内且设有第二细十字线的一侧面朝向校准板。
12.本发明进一步的技术方案是：所述圆形水平仪为气泡式或电子式。
13.本发明再进一步的技术方案是：所述多个短柱分段由胶水进行固定或者使用卡槽固定。本发明更进一步的技术方案是：所述校准板标尺位于第一细十字线上方和右侧方向的部分标尺为正值，位于下方和左侧方向的部分标尺为负值；所述第一标尺与第二标尺的刻度位于第二细十字线上方和右侧方向的部分标尺为正值，位于下方和左侧方向的部分标尺为负值。
14.本发明更进一步的技术方案是：所述校准板为透明或非透明材质，准直板为透明材质。
15.本发明更进一步的技术方案是：所述校准板和准直板为有机玻璃或碳酸聚酯。
16.本发明提供的另一技术方案是：前述基于准直器的定位激光灯质控装置的使用方法，包括如下步骤，s101，调节底座水平：清理底座上插槽，确保干净无异物；将底座放置于被检激光灯所在机房的设备床上，观察底座上条形横向水平仪、条形纵向水平和圆形水平仪的状态，并使用水平调节螺丝将底座调至水平状态，调节治疗床左右方向以及旋转均归零。
17.s102，调整校准板的位置使得校准板与定位、治疗设备头脚方向重合：将校准板插
入底座上的中间插槽内，并观察校准板顶部的校准板水平仪是否处于水平状态，若不水平，将校准板调节至水平状态；打开激光灯，升降及水平调整设备床使一侧激光灯与校准板上的第一细十字线对齐，校准板水平仪的中心与灯光野十字叉丝或顶棚激光灯投影重合，此时校准板与定位、治疗设备头脚方向重合。
18.s103，确定定位激光灯质控装置影像初始等中心与激光灯等中心的差值：使用ct或加速器上cbct对该定位激光灯质控装置进行扫描，在影像上选取校准板上金属小球的中心，测量并记录该金属小球的中心与影像初始等中心位置的差值，该差值即影像初始等中心与激光灯等中心的差值。
19.s104，获取定位、治疗设备等中心处激光灯的偏移值：在定位、治疗设备操作台上输入所述差值，将定位激光灯质控装置的金属小球的中心移动至影像初始等中心，此时查看校准板两侧第一细十字线与激光灯投影的偏差，并由校准板标尺读出，该读数就是定位、治疗设备等中心处激光灯的偏移值。
20.s105，分别获取激光灯在距定位、治疗设备等中心15cm、30cm处的偏移值与水平垂直投影偏移值：将两块准直板分别插入底座上对称位置的条形插槽内且设有第二细十字线的侧面朝向校准板，并观察准直板顶部的准直板水平仪是否处于水平状态，若不水平，将准直板调节至水平状态；分别观察此时激光灯投影与两块准直板上第二细十字线的偏差，并由准直板上第一标尺读出，该读数即激光灯在距定位、治疗设备等中心15cm、30cm处的偏移值。
21.分别读取激光灯水平投影在准直板左右梯形凸起的第二标尺上投影的读数，该读数的差值即为激光灯水平投影偏移值；分别读取激光灯垂直投影在准直板上下梯形凸起的第二标尺上投影的读数，该读数的差值即为激光灯垂直投影偏移值。
22.s106，利用调整后的定位激光灯质控装置进行测量：分别根据激光灯水平投影偏移值、激光灯垂直投影偏移值调整激光灯的水平和垂直位置，判断激光灯在校准板上第一细十字线与准直板上第二细十字线的投影是否重合，如果重合，则认为该激光灯处于水平/垂直状态；若不重合，则由激光灯投影在第一标尺上的读数减去校准板标尺上投影的读数，该读数即激光灯水平/垂直精度的偏差值，则在后续实际测量过程中对偏差值进行处理。
23.本发明与现有技术相比具有如下特点：（1）本发明在校准板中设置高密度材料方形短柱和金属小球，方便在校准和测量中使用ct或cbct扫描，对影像等中心进行评估；并且通过激光灯标定的等中心与影像等中心进行比较和评估，提高了装置使用的操作性和简便性。
24.（2）本发明结构简单，安装方便，底座上设有五个插槽，准直板能够在校准板两侧的不同位置测量和评价激光灯在该处的精度，提高了装置使用的校准精度。
25.（3）本发明的装置不仅能够用于定位ct和放疗用加速器等带有平板床的放疗设备，同时其无磁性的特性也能够用于定位mri机房内激光灯的质控检测，且将对激光灯精度的关注扩展到对常见部位放疗定位时体表位置处激光精度的检测，提高了装置的应用场所。
26.以下结合附图和具体实施方式对本发明的详细结构作进一步描述。
附图说明
27.附图1为本发明底座的结构示意图；附图2为本发明校准板的结构示意图；附图3为本发明准直板的结构示意图；附图4为本发明实施例一的结构示意图；附图5为本发明实施例二的结构示意图；附图6为本发明的使用方法流程图。
具体实施方式
28.实施例，如附图1-3所示，用于基于准直器的定位激光灯质控装置，包括底座1、一块校准板2和两块准直板3。
29.所述底座1上等距设有五条插槽1-1，底座1底部设有水平调节螺丝1-2，底座1上分别设有条形横向水平仪1-3、条形纵向水平1-4和圆形水平仪1-5，通过水平调节螺丝1-2和条形横向水平仪1-3、条形纵向水平1-4、圆形水平仪1-5的共同调节配合，圆形水平仪1-5为气泡式或电子式，能够对确保底座1的水平放置。
30.所述校准板2包括矩形校准板2-1、十字矩形槽2-2、短柱分段2-3、金属小球2-4、第一细十字线2-5、校准板标尺2-6和校准板水平仪2-7。十字矩形槽2-2由两条对称的水平矩形槽和两条对称的垂直矩形槽组成，水平矩形槽和垂直矩形槽形成十字形结构，水平矩形槽和垂直矩形槽的延长部分正交于矩形校准板2-1的中心。多个短柱分段2-3等间距的放置于十字矩形槽2-2内，从而在十字矩形槽2-2内形成短柱分段2-3与十字矩形槽间隔设置的结构，且间隔的距离与短柱分段2-3的长度相等，多个短柱分段2-3由胶水进行固定或者使用卡槽固定，等长的短柱分段长度和间隔的距离在ct图像中能够形成高对比度的分段图像，用于测量ct重建层厚偏差。金属小球2-4贯穿固定于矩形校准板2-1的中心位置。矩形校准板2-1的两侧面均印有两条第一细十字线2-5，每个侧面的两条第一细十字线2-5位于金属小球2-4四周且与十字矩形槽2-2平行设置，第一细十字线2-5的延长线印在短柱分段2-3上且延伸至矩形校准板2-1的边缘。四段校准板标尺2-6分别设置于矩形校准板2-1中心靠近十字矩形槽2-2的附近，四段校准板标尺2-6的一端分别与十字矩形槽2-2的末端平行，另一端与第一细十字线2-5垂直，设校准板标尺2-6位于第一细十字线2-5上方和右侧方向的部分标尺为正值，位于下方和左侧方向的部分标尺为负值。校准板水平仪2-7设置于矩形校准板2-1的顶部，用于查看矩形校准板2-1的水平状态。
31.所述准直板3包括矩形准直板3-1、空心矩形槽3-2、梯形凸起3-3、第二细十字线3-4、第一标尺3-5、第二标尺3-6和准直板水平仪3-7。空心矩形槽3-2由两条对称的水平矩形槽和两条对称的垂直矩形槽组成，水平矩形槽和垂直矩形槽形成十字形结构，水平矩形槽和垂直矩形槽的延长部分正交于矩形准直板3-1的中心。四条空心矩形槽3-2的尾端均设置有两个对称的梯形凸起3-3。矩形准直板3-1一侧面设置有两条相交于矩形准直板3-1中心的第二细十字线3-4，两条第二细十字线3-4分别与空心矩形槽3-2平行设置，第二细十字线3-4的延长线印在梯形凸起3-3上且延伸至矩形准直板3-1的边缘。四段第一标尺3-5分别设置于矩形准直板3-1中心靠近空心矩形槽3-2的附近，四段第一标尺3-5一端分别与空心矩形槽3-2的末端平行，另一端与第二细十字线3-4垂直，第一标尺3-5的一端与第二细十字线
3-4垂直，另一端与空心矩形槽3-2垂直；第二标尺3-6设于梯形凸起3-3的相对位置，第一标尺3-5与第二标尺3-6的刻度位于第二细十字线3-4上方和右侧方向的部分标尺为正值，位于下方和左侧方向的部分标尺为负值。准直板水平仪3-7设置于矩形准直板3-1的顶部，用于查看矩形准直板3-1的水平状态。
32.所述校准板2和准直板3的的大小规格和厚度均相同，校准板2为透明或非透明材质，准直板3为透明材质，具体为有机玻璃或碳酸聚酯。使用时，校准板2卡扣或销针插入或采用附加固定装置辅助固定于底座1中间位置的插槽1-1内，两块准直板3对称固定于底座1两边的插槽内且设有第二细十字线3-4的一侧面朝向校准板2，如图4示出了为两块准直板3固定于底座1最外侧的两条插槽内的使用图。
33.实施例二，实施例二与实施例一的结构类似，不同之处在于：两块准直板3对称固定于底座1内侧的两条插槽内，如图5示出了为两块准直板3固定于底座1内侧的两条插槽内的使用图。
34.前述基于准直器的定位激光灯质控装置的使用方法，包括如下步骤：s101，调节底座1水平：清理底座1上插槽1-1，确保干净无异物；将底座1放置于被检激光灯所在机房的设备床上，观察底座1上条形横向水平仪1-3、条形纵向水平1-4和圆形水平仪1-5的状态，并使用水平调节螺丝1-2将底座1调至水平状态，调节设备床左右方向以及旋转均归零。
35.s102，调整校准板2的位置使得校准板2与定位、治疗设备的头脚方向重合：将校准板2插入底座1上的中间插槽1-1内，并观察校准板2顶部的校准板水平仪2-7是否处于水平状态，若不水平，将校准板2调节至水平状态；打开激光灯，升降及水平调整设备床使一侧激光灯与校准板2上的第一细十字线2-5对齐，校准板水平仪2-7的中心与灯光野十字叉丝或顶棚激光灯投影重合，此时校准板2与定位、治疗设备头脚方向重合。
36.s103，确定定位激光灯质控装置影像初始等中心与激光灯等中心的差值：使用ct或加速器上cbct对该定位激光灯质控装置进行扫描，在影像上选取校准板2上金属小球2-4的中心，测量并记录该金属小球2-4的中心与影像初始等中心位置的差值，该差值即影像初始等中心与激光灯等中心的差值。
37.s104，获取定位、治疗设备等中心处激光灯的偏移值：在定位、治疗设备操作台上输入所述差值，将定位激光灯质控装置的金属小球2-4的中心移动至影像初始等中心，此时查看校准板2两侧第一细十字线2-5与激光灯投影的偏差，并由校准板标尺2-6读出，该读数就是定位、治疗设备等中心处激光灯的偏移值。
38.s105，分别获取激光灯在距定位、治疗设备等中心15cm、30cm处的偏移值与水平垂直投影偏移值：将两块准直板3分别插入底座1上对称位置的条形插槽1-1内且设有第二细十字线3-4的侧面朝向校准板2，并观察准直板3顶部的准直板水平仪3-7是否处于水平状态，若不水平，将准直板3调节至水平状态；分别观察此时激光灯投影与两块准直板3上第二细十字线3-4的偏差，并由准直板3上第一标尺3-5读出，该读数即激光灯在距定位、治疗设备等中心15cm、30cm处的偏移值。
39.分别读取激光灯水平投影在准直板3左右梯形凸起3-3的第二标尺3-6上投影的读数，该读数的差值即为激光灯水平投影偏移值；分别读取激光灯垂直投影在准直板3上下梯形凸起3-3的第二标尺3-6上投影的读数，该读数的差值即为激光灯垂直投影偏移值。
40.s106，利用调整后的定位激光灯质控装置进行测量：分别根据激光灯水平投影偏移值、激光灯垂直投影偏移值调整激光灯的水平和垂直位置，判断激光灯在校准板2上第一细十字线2-5与准直板3上第二细十字线3-4的投影是否重合，如果重合，则认为该激光灯处于水平/垂直状态；若不重合，则由激光灯投影在第一标尺3-5上的读数减去校准板标尺2-6上投影的读数，该读数即激光灯水平/垂直精度的偏差值，则在后续实际测量过程中对偏差值进行处理。例如，根据s104中偏移值，对激光灯进行调整，所需移动的位置即该偏移值；又如s105中偏移值与s104中偏移值大小不同时，需要先调整激光灯到水平状态，再进行位置移动。