质子点扫描系统调试测量与分析

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1、硕士学位论文质子点扫描系统调试测量与分析作者姓名:陈涛指导教师:赵明华研究员中国科学院上海应用物理研究所学位类别:工学硕士学科专业:信号与信息处理培养单位:中国科学院上海应用物理研究所2018年6月ProtonSpotScanningSystemMeasurementandAnalysisAthesissubmittedtoUniversityofChineseAcademyofSciencesinpartialfulfillmentoftherequirementforthedegreeofMasterofSci

2、enceInSignalandInformationProcessingByChenTaoSupervisor:ProfessorZhaoMinghuaShanghaiInstituteofAppliedPhysisChineseAcademyofSciencesJune2018摘要IAbstract[在此处键入][在此处键入][在此处键入]摘要摘要本论文主要围绕国产质子治疗设备中关键部件治疗头的调试开展相关的工作。国产质子治疗装置照射系统采用了笔形束点扫描方式，该方式对于照射位置的精度要求较高，所以需要准确测量束

3、斑的照射位置。本文主要包含以下内容：1．选用Lynx-2D商用荧光靶作为束斑位置测量工具。参考激光光斑定位的方法，使用灰度重心法和高斯分布法两种算法对Lynx-2D获取的束斑图像位置进行定位，并对两种定位方法进行模拟验证，测试对高斯噪声的抗干扰性。在此基础上，在治疗头的等中心处建立一个移动测试平台，利用两种定位算法测量束斑的偏移，验证其定位的准确性。在实际束斑位置测量中，灰度重心法的稳定性和准确性优于高斯分布法，因此主要采用灰度重心法定位束斑位置，并将其开发成一个可视化的分析软件，用于国产质子治疗设备的束斑位置测量

4、。2．在点扫描系统中，通过扫描磁铁偏转质子束流对病人进行照射。在治疗头调试的最初阶段，需要知道磁场强度和束流偏转位置的对应关系。通过改变磁场强度，利用Lynx-2D及开发的软件工具测量分析束斑偏转位置，建立两者的刻度关系，为下一步治疗头的验收及临床实验提供保证。3．通过对磁场与位置关系的测量、建模分析，确保磁铁能准确控制束流偏转的情况下，确立等间距点阵、均匀方形照射野、图案扫描三种方案，对扫描系统进行性能测试，在16*16等间距点阵中，单个照射点在X方向上平均位置偏差在0.4mm内，在Y方向上平均位置偏差在0.2m

5、m内。均匀方形照射野X方向上的profile平坦度为5.14%，Y方向上的profile平坦度为2.09%。扫描的图案在Lynx-2D上能清楚反映原图原貌。测试结果表明，前期建立了准确的束斑位置定位方法以及可靠的磁场强度与束斑偏转位置的对应关系，为后续的照射治疗方案提供技术依据。以上工作为治疗头的后续调试打下基础，有助于设备早日进入临床实验。关键词：质子放疗系统，笔形束点扫描，Lynx-2D，束斑位置测量IAbstractAbstractThispapermainlyfocusesonthecommissionin

6、gofthetreatmentheadsofkeycomponentsindomesticprotontherapyequipment.Thedomesticprotontherapydeviceirradiationsystemadoptsapencilbeamscanningmethod.Itrequiresahighprecisionfortheirradiationposition,soitisnecessarytoaccuratelymeasurethepositionofbeamspot.Thefoll

7、owingsarethemainlyworksofthisarticle:1.TheLynx-2Dcommercialfluorescenttargetproductwasadoptedasabeamspotpositionmeasurementtool.Withreferencetothemethodoflaserspotlocation,graycenterofgravitymethodandGaussiandistributionmethodwereappliedtolocatethebeamspotimag

8、eobtainedbyLynx-2D.Botharesimulatedandtestedwithgaussiannoise.Onthisbasis,amobiletestplatformwasestablishedattheisocenterofthetreatmenthead,andthebeamspotpositionwasmeasuredwiththe