CN110727010B - 直线加速器的剂量监测系统及方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种直线加速器的剂量监测系统及方法。所述直线加速器的剂量监测方法包括获取第一电离室的第一类采集信号和第二电离室的第二类采集信号。获取电离室供电单元提供的电流信号作为第三类采集信号。将上述三类采集信号分别转化为第一类辐射剂量信息、第二类辐射剂量信息和第三类辐射剂量信息。本申请中所述直线加速器的剂量监测方法可以同时监控直线加速器的剂量监测系统的三类辐射剂量信息。在原来直线加速器的剂量监测系统原理分析的基础上，增加了对电离室的直流偏压提供的电流大小进行监测，即监控得到了所述第三类辐射剂量信息。本申请提供的所述剂量监测方法结合双冗余的剂量监测系统能实现三重剂量冗余监测功能。

Description

直线加速器的剂量监测系统及方法

技术领域

本申请涉及以医疗器械领域，特别是涉及一种直线加速器的剂量监测系统及方法。

背景技术

在医用直线加速器中，一般会用电离室去监测辐射剂量，有专门的辐射剂量监测电路来实现此功能。电离室是一种探测电离辐射的气体探测器，由收集极、高压极、接地极组成，以气体作为电离介质。当X射线或者电子线照射电离室时，先与电离室壁作用，通过光电吸收、康普顿散射和电子对生成作用损失能量，产生次级电子。次级电子进入电离室空气空腔，使电离室内空气电离，并在电场作用下形成电离电流，然后通过收集极输出到测量控制单元，以检测辐射的强度、平坦度和对称性。

电离室一般需要提供几百伏的直流偏压，传统的电离室一般为双冗余电离室。传统的双冗余电离室一般只提供收集极、高压极、接地极的电压信息。结合收集极、高压极、接地极的电压信息生成辐射剂量监测信息。传统的双冗余电离室的辐射剂量监测信息不够全面，对于电离室辐射剂量的监测精度不够。

发明内容

基于此，有必要针对传统的双冗余电离室的辐射剂量监测信息不够全面，对于电离室辐射剂量的监测精度不够的问题，提供一种直线加速器的剂量监测系统及方法。

一种直线加速器的剂量监测方法，包括：

获取第一电离室的第一类采集信号和第二电离室的第二类采集信号；

获取电离室供电单元提供的电流信号作为第三类采集信号；

将所述第一类采集信号、所述第二类采集信号和所述第三类采集信号分别转化为第一类辐射剂量信息、第二类辐射剂量信息和第三类辐射剂量信息。

在一个实施例中，还包括：

分别对所述第一类辐射剂量信息、所述第二类辐射剂量信息和所述第三类辐射剂量信息进行校正。

在一个实施例中，还包括：

判断所述第一类辐射剂量信息、所述第二类辐射剂量信息和所述第三类辐射信息之间的差值；

当所述第一类辐射剂量信息、所述第二类辐射剂量信息、所述第三类辐射剂量信息中任意两类的辐射剂量信息差值在第一预设范围内，则控制直线加速器执行以下操作的任意一种：

控制所述直线加速器立即停止工作；或者

控制所述直线加速器继续工作，并提示用户辐射剂量信息异常。

在一个实施例中，当所述第一类辐射剂量信息、所述第二类辐射剂量信息、所述第三类辐射剂量信息中任意两类的辐射剂量信息差值超过第二预设范围的最大值，控制直线加速器立即停止工作。

在一个实施例中，当所述第一类辐射剂量信息、所述第二类辐射剂量信息、所述第三类辐射剂量信息中任意两类的辐射剂量信息差值大于第一预设范围小于第二预设范围的最大值，则提示用户辐射剂量信息异常。

在一个实施例中，还包括：

获取第N电离室的第N类采集信号，将所述第N类采集信号转化为第N类辐射剂量信息。

一种直线加速器的剂量监测系统，包括：

电离室，包括：

第一电离室；

第二电离室，所述第二电离室的高压正极与所述第一电离室高压正极连接；

电离室供电单元，与所述第一电离室和所述第二电离室分别连接；以及

电离室信号收集器，与所述第一电离室和所述第二电离室分别连接，用于获取所述第一电离室的第一类采集信息和所述第二电离室的第二类采集信息；

冗余剂量监测器，与所述电离室信号收集器连接，用于将所述第一类采集信息和所述第二类采集信息转化为第一类辐射剂量信息和第二类辐射剂量信息；冗余剂量监测器还用于获取所述电离室供电单元提供的电流信号，并转化为第三类辐射剂量信息；以及

控制器，与所述冗余剂量监测器连接，用于获取所述第一类辐射剂量信息、所述第二类辐射剂量信息和所述第三类辐射剂量信息，并根据上述三类辐射剂量信息生成直线加速器的控制指令和/或提示信息。

在一个实施例中，所述第一电离室包括：

第一收集极，所述第一收集极包括五个收集部，其中第一收集部、第二收集部、第三收集部、第四收集部环状设置，第五收集部设置于所述第一收集部、所述第二收集部、所述第三收集部和所述第四收集部围成的环状中间；以及

第一高压极，与所述第一收集极层叠间隔设置，所述第一高压极包括第一高压正极和第一高压负极；

第二电离室，包括：

第二高压极，包括第二高压正极和第二高压负极，所述第二高压正极与所述第一高压正极连接，所述第二高压负极与所述第一高压负极连接并且接地；以及

第二收集极，与所述第二高压极层叠间隔设置。

在一个实施例中，所述电离室还包括：

第N电离室，与所述电离室供电单元连接，所述第N电离室中包括至少一个收集极或者至少一个收集部。

一种用于存储处理器可执行指令的计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于执行上述中任一项所述的方法。

本申请中提供一种直线加速器的剂量监测系统及方法。所述直线加速器的剂量监测方法包括获取第一电离室的第一类采集信号和第二电离室的第二类采集信号。获取电离室供电单元提供的电流信号作为第三类采集信号。将上述三类采集信号分别转化为第一类辐射剂量信息、第二类辐射剂量信息和第三类辐射剂量信息。本申请中所述直线加速器的剂量监测方法可以同时监控直线加速器的剂量监测系统的三类辐射剂量信息。在原来直线加速器的剂量监测系统原理分析的基础上，增加了对电离室的直流偏压提供的电流大小进行监测，即监控得到了所述第三类辐射剂量信息。本申请提供的所述剂量监测方法结合双冗余的剂量监测系统能实现三重剂量冗余监测功能。

附图说明

图1为电离室的工作原理图；

图2为传统方案中的直线加速器的剂量监测系统的结构示意图；

图3为本申请一个实施例中提供的直线加速器的剂量监测方法的步骤示意图；

图4为本申请一个实施例中提供的直线加速器的剂量监测系统的结构示意图；

图5为本申请一个实施例中提供的直线加速器的剂量监测系统的结构示意图；

图6为本申请一个实施例中提供的直线加速器的剂量监测系统示意图；

图7为本申请一个实施例中提供的电流监测单元的电路结构示意图；

图8为本申请一个实施例中提供的电流监测单元的电路结构示意图；

图9为本申请一个实施例中提供的直线加速器的剂量监测系统的结构示意图。

附图标号说明：

直线加速器的剂量监测系统10

电离室100

第一电离室110

第一收集极111

第一收集部111a

第二收集部111b

第三收集部111c

第四收集部111d

第五收集部111e

第一高压极115

第二电离室120

第二收集极121

第二高压极122

电离室供电单元130

电离室信号收集器140

冗余剂量监测器200

电流监测电路210

电荷放大单元211

比较单元212

采样保持单元213

数模转化单元214

控制单元215

电压监测电路220

控制器300

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

请参阅图1，提供了电离室的工作原理图。电离室是由两个电极和其间的充气室构成的电离辐射探测器。电离室用于在其电极上收集电离辐射在探测器测量体积(空间)内产生的离子和电子。由于室内电场不足以产生气体倍增，因此需要再两极板上加高压电场。由图1可知，两个电极板可以等效为电容，在电容的两个极板上附加直流电压，可以产生高压电场，一般该电压为几百伏。通过电容两极板的空气室中的X射线或者电子束流均为高能粒子线，可以导致空气室中的空气中的分子电离为正负离子。或者说X射线或电子束流均为高能粒子线，通过电离室两极板时，可以导致充气室内的空气电离为正负离子。正负离子在高压电场的作用下，会分别向两极板运动，从而可以通过测量直流电压提供的电流大小，来转化计算实际剂量。

请参阅图2，法规规定用于治疗癌症的直线加速器的剂量监测系统必须是冗余的，所以在使用电离室监测剂量时，电离室本身必须是冗余的。其次，电离室的供电链路，剂量监测链路也必须是冗余的。由图2可知，剂量监测系统的电离室由两个电离室组成，分别为电离室1(由第一层和第二层构成)和电离室2(由第三层和第四层构成)，分别对应图2中电离室部分的上半区域和下半区域。每个电离室由两个极板构成，理论上分为4层。但其中的第2层和第3层通过一个绝缘板粘合在一起，形成一层，电气上也是相连同的。此层作为高压层，提供几百伏的直流电压，用于和参考层形成直流电场。整个电离室的第1层和第4层其实有两部分，高压参考层(地)和信号层，信号层与高压参考层之间通过绝缘薄片粘合在一起。其中信号层用于收集空气室中电离产生的正电荷。如图2所示，电离室1的信号层可输出5个独立的信号，电离室2的信号层仅输出1个信号。根据法规要求，信号1，信号2，信号3，信号4和信号5一般用于测量剂量信号的对称性和均整性。信号6一般用于计量总的剂量信息。一般的，信号1，信号2，信号3，信号4和信号5的辐射剂量总和等于信号6的辐射剂量。总共6个由电离室输出的有关剂量监测的信号输入到冗余的剂量处理电路，完成剂量监测信息。同时该剂量监测系统还需要监测电离室供电电源的电压信号。最后，剂量监测系统将极板间高压电压值和剂量监测信息实时上报给中央控制系统，从而实现治疗计划的剂量监测。另外由图2可知，一般会将电离室高压供电部分与剂量监测部分分为单独的模块来设计，直接在物理上实现高压与低压电路的隔离。

现有技术中，一般针对电离室供电电源仅提供电压监测信息，用于监控电源电压是否满足系统需求，电压是否稳定，是否有过冲或跌落的现象。本申请在此基础上，增加电离室供电电源的电流监测信息(如图4所示)，并在基础上扩展多个新的系统应用。因为该电流监测信息除了反馈高压电源的供电能力之外，还具有反映辐射剂量的信息，故可与已有的冗余剂量监测系统融合，开发冗余度更高，可靠性更好，诊断性更强的应用。

请参阅图3和图4，图3为本申请提供一种直线加速器的剂量监测方法，图4为本申请提供一种直线加速器的剂量监测系统。所述直线加速器的剂量监测方法包括：

S100，获取第一电离室110的第一类采集信号和第二电离室120的第二类采集信号。本步骤中，所述第一类采集信号和所述第二类采集信号可以是电压信号或者电流信号，最终均转化为辐射剂量信息。

S200，获取电离室供电单元130提供的电流信号作为第三类采集信号。本步骤中，对电流信号进行单独监控，而且对检测到的电流信号进行积分。获取所述电离室供电单元130提供的电量，该电量对应着辐射剂量信息。

S300，将所述第一类采集信号、所述第二类采集信号和所述第三类采集信号分别转化为第一类辐射剂量信息、第二类辐射剂量信息和第三类辐射剂量信息。本步骤中，将剂量采集信号转化为辐射剂量信息的具体过程可以根据实际的转化需求进行调整。

本实施例中，提供的直线加速器的剂量监测方法可以同时监控直线加速器的剂量监测系统的三类辐射剂量信息。在原来直线加速器的剂量监测系统原理分析的基础上，增加了对电离室的直流偏压提供的电流大小进行监测，即监控得到了所述第三类辐射剂量信息。本申请提供的所述直线加速器的剂量监测方法提出了针对电离室电源电流信息监测的新应用功能，结合双冗余的剂量监测系统能实现三重剂量冗余监测的功能及报警功能。同时，三重剂量冗余监测系统也能提高剂量监测相关的校准功能，一定程度上提高剂量监测系统的诊断能力。

在一个实施例中，所述直线加速器的剂量监测方法还包括：

分别对所述第一类辐射剂量信息、所述第二类辐射剂量信息和所述第三类辐射剂量信息进行校正。

对所述第一类辐射剂量信息和所述第二类辐射剂量信息进行校正的具体方法步骤可以与对所述第三类辐射剂量信息进行校正的方法步骤一致。具体的校正过程可以参考如下的流程：在直线加速器的剂量监测系统外接一个第三方的剂量监测设备。比如直线加速器出束1min，第三方剂量设备监测到的剂量是500MU(MU是机器计数，剂量单位)。直线加速器的剂量监测系统监测到的总的剂量计数是12345678counts。那么校准参数就是100MU/12345678counts＝0.0000405MU/count，这个校准参数的值非常小，一般会乘以10⁶，即40.5来作为比例因数。校正完成之后，直线加速器的剂量监测系统就知道每个count(count为计数单位)对应多少剂量，每个pulse(pulse为脉冲)对应多少剂量了。一般的校正过程在出厂时和每半年定期检测一次即可。

进一步的，通过所述电离室供电单元130监测到的电流信号转化成的辐射剂量信息(所述第三类辐射剂量信息)还存在第二种校正策略。第二种校正策略存在的场景如下：如果发现所述第一辐射剂量信息和所述二类辐射剂量信息一致，但是跟所述第三类辐射剂量信息有偏差，可以不需要使用第三方剂量监测设备来对此电流信号进行校正，而直接根据所述第一类辐射剂量信息和所述二类辐射剂量信息对此电流信号进行校正。比如，如果三种剂量监测信息有其中2种辐射剂量信息是一致的，可以用此信息来校正第3种辐射剂量信息。如果3种辐射剂量信息互相不一致，则只能通过第三方剂量监测设备来校正。本申请中引入的所述第三类辐射剂量信息的监测手段，确实会对校正策略有帮助，对辐射剂量的监测精度也有一定的提高。比如，可以提高直线加速器的剂量监测系统安全联锁的性能。

本申请的实施例中还包括：判断所述第一类辐射剂量信息、所述第二类辐射剂量信息和所述第三类辐射信息之间的差值。

在设备正常使用时(电离室正常使用时)，在所述第一电离室110，所述第二电离室120和所述电离室供电单元130分别获取的所述第一类采集信号、所述第二类采集信号和所述第三类采集信号经过初步校准后，三者监测的剂量信息一致或者说基本一致。

当所述第一电离室110和所述第二电离室120的监测剂量误差在一定范围内可以理解为一致，但与所述电离室供电单元130检测的电流对应的剂量信息不一致(超过一定范围)时，则可以立刻停止出束(电离室不再产生X射线或者电子束流)。即，所述第一类辐射剂量信息、所述第二类辐射剂量信息和所述第三类辐射剂量信息不一致(超过一定范围)时，则可以立刻停止出束。

本实施例中，出现所述第一类辐射剂量信息、所述第二类辐射剂量信息和所述第三类辐射剂量信息不一致(超过一定范围)的情况一般是：电离室供电电源自身的漏电流偏大造成的。因为整个直线加速器的剂量监测系统中监测到的电流包含两种信息：一是代表剂量的电流信息，最终该电流会经过双层电离室；二是代表电离室供电电源本身的漏电流信息(一般几十微安左右，可忽略不计)。如果电离室供电电源使用寿命到期或者有其他温度、湿度等环境严重变化，会造成漏电流偏大，进而产生上述现象。

在一个实施例中，所述直线加速器的剂量监测方法还包括：

判断所述第一类辐射剂量信息、所述第二类辐射剂量信息和所述第三类辐射信息之间的差值。

当所述第一类辐射剂量信息、所述第二类辐射剂量信息、所述第三类辐射剂量信息中任意两类的辐射剂量信息差值在第一预设范围内，则控制直线加速器执行以下操作的任意一种：

控制所述直线加速器立即停止工作；或者

控制所述直线加速器继续工作，并提示用户辐射剂量信息异常。

正常情况下，所述第一类辐射剂量信息、所述第二类辐射剂量信息、所述第三类辐射剂量信息中三重剂量监测必须一致。本实施例中，当所述第一类辐射剂量信息、所述第二类辐射剂量信息、所述第三类辐射剂量信息中任意两类的辐射剂量信息差值在第一预设范围内可以使得所述直线加速器继续工作或者停止工作，具体执行哪一种，可以根据所述直线加速器的性能进行调整，或者根据所述直线加速器正在执行任务的精确程度来执行。比如所述直线加速器的设计精度较高，可以通过调节参数就改变所述第一类辐射剂量信息、所述第二类辐射剂量信息、所述第三类辐射剂量信息之间的辐射剂量关系，那么就可以控制所述直线加速器继续工作，并提示用户辐射剂量信息异常，用户(医务人员)调整所述直线加速器的参数，最终使得三类辐射剂量均匀有效。在一个实施例中，所述第一预设范围大于系统的预设偏差，又小于束流监测错误而导致的偏差。

本实施例中，还可以设置在预设时间内判断偏差是否仍存在，再控制直线加速器是停止工作还是继续出束。如果在预设时间内偏差消失了，则说明可能只是瞬时产生的较小偏差，是可以被允许的。这样的瞬时产生的较小偏差不会影响治疗效果，此时就不会更换直线加速器的出束策略、不会停机修复直线加速器，因此不会耽误治疗。

在一个实施例中，所述直线加速器的剂量监测方法还包括：判断所述第一类辐射剂量信息、所述第二类辐射剂量信息和所述第三类辐射信息之间的差值，当所述第一类辐射剂量信息、所述第二类辐射剂量信息、所述第三类辐射剂量信息中任意两类的辐射剂量信息差值超过第二预设范围的最大值，控制直线加速器立即停止工作。

本申请中，所述第二预设范围的最小值大于所述第一预设范围的最大值。当任意两类的辐射剂量信息差值超过第二预设范围的最大值时，则可能需要检修或者重新设置直线加速器的工作状态了，此时控制直线加速器立即停止工作。在一个实施例中，所述第二预设范围是所述直线加速器中电离室产生联锁的条件时，辐射剂量信息的差距范围。

在一个实施例中，所述直线加速器的剂量监测方法还包括：判断所述第一类辐射剂量信息、所述第二类辐射剂量信息和所述第三类辐射信息之间的差值，当所述第一类辐射剂量信息、所述第二类辐射剂量信息、所述第三类辐射剂量信息中任意两类的辐射剂量信息差值大于第一预设范围小于第二预设范围的最大值，则提示用户辐射剂量信息异常。

本实施例中，所述第一预设范围和所述第二预设范围没有重叠。当所述第一类辐射剂量信息、所述第二类辐射剂量信息、所述第三类辐射剂量信息中任意两类的辐射剂量信息差值大于第一预设范围小于第二预设范围的最大值时，只是会触发一个警告信号(该警告信号可以是提示用户辐射剂量信息异常)，意味着，系统可能需要进行重新校准了，此时没必要立即中止正在进行的束流。也就是说，若三重辐射剂量信息之间的偏差虽然没有超过所述第二预定范围时，此时达不到产生联锁的条件。但如果三类辐射剂量信息彼此的偏差较大，对触发系统去重新校准有了更多的数据来源。本申请中提供的数据来源比之前的双重冗余剂量监测方式多了两倍的数据量。多出的两倍的数据量可以用于判断系统是否要重新校准。

在一个实施例中，所述直线加速器的剂量监测方法还包括：获取第N电离室1N0的第N类采集信号，将所述第N类采集信号转化为第N类辐射剂量信息。

本实施例中，提出的所述电离室100中还包括所述第N电离室1N0。所述直线加速器的剂量监测方法还包括：获取所述第N电离室1N0的所述第N类采集信号。将所述第N类采集信号转化为第N类辐射剂量信息。所述第N类辐射剂量信息与所述第一类辐射剂量信息、所述第二类辐射剂量信息应该是相同或者基本相同的(误差在固定范围内)。判断所述第一类辐射剂量信息、所述第二类辐射剂量信息和所述第N类辐射剂量信息与所述第三类辐射剂量信息之间的差值存在的关系，若在第二预设范围内则控制直线加速器执行以下操作的任意一种：控制所述直线加速器立即停止工作；或者控制所述直线加速器继续工作，并提示用户辐射剂量信息异常。本实施例中，增加了对所述第N类辐射剂量信息的监测，使得所述直线加速器的剂量监测方法可以适应更大的直线加速器的剂量系统。

请参阅图6，一种直线加速器的剂量监测系统10包括电离室100、冗余剂量监测器200和控制器300。

所述电离室100，包括第一电离室110、第二电离室120、电离室供电单元130和电离室信号收集器140。

所述第一电离室110和所述第二电离室120在功能上是并联的。具体的，所述第二电离室120的高压正极与所述第一电离室110高压正极连接。

所述电离室供电单元130与所述第一电离室110和所述第二电离室120分别连接。所述电离室信号收集器140与所述第一电离室110和所述第二电离室120分别连接。所述电离室信号收集器140用于获取所述第一电离室110的第一类采集信息和所述第二电离室120的第二类采集信息。

所述冗余剂量监测器200与所述电离室信号收集器140连接。所述冗余剂量监测器200用于将所述第一类采集信息和所述第二类采集信息转化为第一类辐射剂量信息和第二类辐射剂量信息。所述冗余剂量监测器200还用于获取所述电离室供电单元130提供的电流信号，并转化为第三类辐射剂量信息。

所述控制器300与所述冗余剂量监测器200连接。所述控制器300用于获取所述第一类辐射剂量信息、所述第二类辐射剂量信息和所述第三类辐射剂量信息，并根据上述三类辐射剂量信息生成直线加速器的控制指令和/或提示信息。

本实施例中，提供的所述直线加速器的剂量监测系统10，主要增加了对电离室供电电源(所述电离室供电单元130)的电流监测。即增加了所述冗余剂量监测器200还用于获取所述电离室供电单元130提供的电流信号，并转化为第三类辐射剂量信息。获取所述电离室供电单元130提供的电流信号可以通过电流监测电路来实现。具体可分为两个层级，电流监测电路一方面进行电流监测(模拟部分)，另一方面进行电流信息上报(数字部分)。其中，电流监测电路中的模拟部分一般会在高压监测实施模块中。而数字部分(ADC)可以设计在高压监测实施模块中，也可以设计在剂量监测系统中。信息处理部分(电流累加，阈值设定，诊断功能等)一般会设计在剂量监测系统或者中央控制系统中(比如设置在所述冗余剂量监测器200或者所述控制器300中)。

请参阅图5，本申请提供的所述直线加速器的剂量监测系统10中主要针对已经得到的电流信息进行或累加，或单脉冲的第三重冗余剂量处理。所述直线加速器的剂量监测系统10主要是通过与现有的双重剂量冗余系统进行比较，确认得到的第三重冗余剂量信息是否与剂量监测系统一致。理论上，由该电流信息累积得到的第三重冗余剂量信息(图5中的所述电流检测电路210所得到的所述第三类辐射剂量信息)是双重剂量冗余剂量监测系统中所得到的6个剂量信号(图4中的信号1、信号2、信号3、信号4、信号5和信号6)的累积和。该值比单独的1路信号得到的剂量值要大，从安全性的角度来考虑，用该值做累加剂量联锁的阈值提高了安全性。

在一个实施例中，所述直线加速器的剂量监测系统10还包括电流检测电路210。所述电流检测电路210与所述电离室供电单元130连接，用于获取所述电离室供电单元130传输的电流信息。

在一个实施例中，请结合图4和图5，所述直线加速器的剂量监测系统10中所述第一电离室110包括：第一收集极111和第一高压极115。

所述第一收集极111包括五个收集部。其中第一收集部111a、第二收集部111b、第三收集部111c、第四收集部111d环状设置。如图4和图5所示，4个收集部间隔环状设置。第五收集部111e设置于所述第一收集部111a、所述第二收集部111b、所述第三收集部111c和所述第四收集部111d围成的环状中间。

第一高压极115，与所述第一收集极111层叠间隔设置，所述第一高压极115包括第一高压正极和第一高压负极。

所述第二电离室120，包括第二高压极122和第二收集极121。

所述第二高压极122包括第二高压正极和第二高压负极。所述第二高压正极与所述第一高压正极连接，所述第二高压负极与所述第一高压负极连接并且接地。

所述第二收集极121与所述第二高压极122层叠间隔设置。

所述第一电离室110和所述第二电离室120在功能上是并联的。但所述第一电离室110和所述第二电离室120在物理连接上非完全并联。即两个电离室的高压极(高压正极+)是连接在一起的，高压负极(接地极)其实也是连接在一起的。但是两个电离室与接地极在同一层极板或者称薄膜极板上的收集极是不同的。两个电离室的收集极是相互独立的，分别输出到不同的但功能相同的剂量采集电路上。

请参阅图7，提供所述电流监测电路210的一种实施方式。按照图7所示的结构构建所述电流监测电路210可以实现对所述电离室供电单元130中的电流信号的监控。电荷放大单元211与比较单元212和采样保持单元213分别电连接。数模转化单元214与所述比较单元212和所述采样保持单元213分别电连接。控制单元215与所述电荷放大单元211、所述采样保持单元213和所述数模转化单元214分别电连接。所述电荷放大单元211与所述电离室供电电源130电连接，用于采集所述电离室供电电源130产生的电信号。所述数模转化单元214与所述冗余剂量监测器200电连接，用于将所述电流监测电路210监测到的电流信息发送至所述冗余剂量监测器200。所述冗余剂量监测器200将所述电流信息转化为所述第三类辐射剂量信息。

本实施例中，所述电流监测电路210的设置可以增加所述直线加速器的剂量监测系统10的校准机制，提高剂量准确率。所述电流监测电路210可用于区分剂量监测系统中的小剂量信息是真实的小剂量还是由于电路误差或者暗电流导致。暗电流是指加速器停止工作后的残余X射线或者电子束流辐射引入的电流。加速器停止工作后，剂量监测电路是无法监测出通过电离室的实时电流的，因为剂量监测电路是脉冲式工作，脉冲触发源仅在加速器出束工作时起作用。因此，一般在加速器刚开始工作时，可能会检测到由暗电流导致的附加剂量。本申请中通过所述电流监测电路210监测所述电离室供电单元130的电流来检测等效剂量(所述第三类辐射剂量信息)，可以实时评估出暗电流信息，从而对真实的剂量进行校准，因为此监测信息是实时工作的，并非脉冲式的。传统的方案中可以从双冗余剂量监测系统中监测到小剂量信息，但通常不确定该信息是由系统的暗电流引入，还是由固有的电路噪声引入。本申请中能监测到所述电离室供电单元130的供电电流，能确认该小剂量信息是否由暗电流引入。因为如果是由暗电流引入的话，那么剂量监测系统得到的剂量信息与该高压监测电流信息能保持一致，否则就是纯粹地由剂量监测系统自身的电路噪声引入的小剂量信息。此外，可以利用所述电流监测电路210监测的所述电离室供电单元130的电流监测信号来进一步校准剂量监测信号，即把其中的漏电流，电路噪声引入的微小信号减去。

请参阅图8，提供所述电压监测电路220的一种实施方式。按照图7所示的结构构建所述电压监测电路220可以实现对所述电离室供电单元130中的电压信号的监控。从安全角度来看，对所述电离室供电单元130中的电压信号进行监测是有必要的。本申请通过所述电流监测电路210和所述电压监测电路220实现了对所述电离室供电单元130的双通道监测。所述电压监测电路220监测到的电压信息并不代表着剂量信息，它只用于系统进行异常判断。即正常情况下，两个电离室分别监测到的直流偏置电压之差必须在一定的范围之内(比如，不能超过10伏，或者不超过20伏)，并且均在一个值的范围之内(比如电压必须在300伏的±20伏之内)，不在这个比较范围之内，说明系统存在异常。

本步骤中的所述电压监测电路220还可以是其他的结构形式，在此不作具体的限定。

在一个实施例中，请参阅图9，所述直线加速器的剂量监测系统10中所述电离室100还包括：

第N电离室1N0，与所述电离室供电单元130连接，所述第N电离室1N0中包括至少一个收集极或者至少一个收集部。

本实施例中的检测方法和上述实施例中的所述第一电离室110和所述第二电离室120的监测方法相同。本实施例中，设置所述第N电离室1N0可以使得所述直线加速器的剂量监测系统10可以产生更多的辐射剂量信息，可以应用于更广泛的技术领域。

具体的，请参阅图5提供一种直线加速器的剂量监测系统10。本申请中在所述直线加速器的剂量监测系统10的所述电离室供电单元130(高压供电模块/电源)中添加所述电流检测电路210(用于实现对所述高压供电模块的电流监测功能)。基于此，可扩展出如下新功能：

第一，所述直线加速器的剂量监测系统10可以监测所述电离室供电单元130(电离室高压供电模块/电源)的实时电流。

第二，所述直线加速器的剂量监测系统10可用于诊断电离室供电线缆是否断开。在机器出束过程中，如果监测到所述电离室供电单元130(电离室高压供电模块/电源)输出的高压正常，但是没有剂量或者监测到的剂量可忽略不计，同时也发现电离室供电电流为0，在其他条件可排除的条件下，则可诊断为电离室的供电线缆断开。

第三，所述直线加速器的剂量监测系统10可用于评估电离室两极板间的漏电流，确认出束过程中的底噪。理论上，所述电离室供电单元130(电离室高压供电模块/电源)的电流是脉冲式的，而且只有在出束期间才是脉冲式的，在非出束期间，是不应该有电流的。在非出束期间测量得到的电流值可以认为是底噪。所述底噪是由两极板间的漏电流及电噪声或者电离室的噪声导致。所述直线加速器的剂量监测系统10只用增加了所述电流检测电路210可以准确的检测出电离室两极板间的漏电流，确认出束过程中的底噪。

第四，所述直线加速器的剂量监测系统10可用于区分剂量监测系统中的小剂量信息是真实的小剂量还是由于电路误差或者暗电流导致。同时所述直线加速器的剂量监测系统10还可以增加校准机制，用于提高剂量准确率。暗电流是指加速器停止工作后的残余X射线或者电子束流辐射引入的电流。加速器停止工作后，剂量监测电路是无法监测出通过电离室的实时电流的，因为剂量监测电路是脉冲式工作，脉冲触发源仅在加速器出束工作时起作用。因此，一般在加速器刚开始工作时，可能会检测到由暗电流导致的附加剂量。如果通过电离室供电电流监测来等效剂量，则可以实时评估出暗电流信息，从而对真实的剂量进行校准，因为此监测信息是实时工作的，并非脉冲式的。有些时候，可以从剂量冗余系统中监测到小剂量信息，但通常不确定该信息是由系统的暗电流引入，还是由固有的电路噪声引入，如果能监测到电离室高压供电电流，能确认该小剂量信息是否由暗电流引入。因为如果是由暗电流引入的话，那么剂量监测系统得到的剂量信息与该高压监测电流信息能保持一致，否则就是纯粹地由剂量监测系统自身的电路噪声引入的小剂量信息。此外，可以利用电离室供电电源的电流监测信号来进一步校准剂量监测信号，即把其中的漏电流，电路噪声引入的微小信号减去。

第五，所述直线加速器的剂量监测系统10基于所述电离室供电单元130得到的电流累积信息(所述第三类辐射剂量信息)与剂量监测系统得到的冗余(互为冗余)剂量信息(所述第一类辐射剂量信息和所述第二类辐射剂量信息)，来定义第三重剂量信息，提高系统的准确性与安全性。由图5可知，电离室的剂量信息一般由6个输出信号构成。所述6个输出信号用于计算总的辐射剂量和剂量的对称性及均整性。理论上，该6个输出信号反映的剂量总和应该与所述电流监测电路210监测到的辐射剂量值一样。即如果将电离室监测到的电流值在一段时间内累加，得到的值应该与冗余剂量监测系统中的6个电离室输出信号的处理值之后相加的结果。基于此，本申请提供的所述直线加速器的剂量监测系统10可以给中央控制系统或者剂量监测系统提供第三重冗余剂量监测信息，该信息同样可用于设置基于总剂量阈值的联锁，基于单脉冲剂量阈值的联锁，尤其是在电子束治疗情况下，可极大地提高系统的安全性。同时，基于该电流值做累加剂量联锁的阈值提高了安全性，因为该值比剂量监测系统中的6路信号的任一路都要大。此外，该信息理论上比剂量信息更超前，异常情况下可以提前上报联锁。

一种用于存储处理器可执行指令的计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质用于执行上述任一项所述的方法。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本申请所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和/或易失性存储器。非易失性存储器可包括只读存储器(ROM)、可编程ROM(PROM)、电可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)或闪存。易失性存储器可包括随机存取存储器(RAM)或者外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，RAM以多种形式可得，诸如静态RAM(SRAM)、动态RAM(DRAM)、同步DRAM(SDRAM)、双数据率SDRAM(DDRSDRAM)、增强型SDRAM(ESDRAM)、同步链路(Synchlink)DRAM(SLDRAM)、存储器总线(Rambus)直接RAM(RDRAM)、直接存储器总线动态RAM(DRDRAM)、以及存储器总线动态RAM(RDRAM)等。

JLP17110734BJ

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种直线加速器的剂量监测方法，其特征在于，包括：

获取第一电离室（110）的第一类采集信号和第二电离室（120）的第二类采集信号；

获取电离室供电单元（130）提供的电流信号作为第三类采集信号；

将所述第一类采集信号、所述第二类采集信号和所述第三类采集信号分别转化为第一类辐射剂量信息、第二类辐射剂量信息和第三类辐射剂量信息；

基于所述第一类辐射剂量信息、所述第二类辐射剂量信息与所述第三类辐射剂量信息的比对结果，生成直线加速器的控制指令和/或提示信息。

2.如权利要求1所述的直线加速器的剂量监测方法，其特征在于，还包括：

分别对所述第一类辐射剂量信息、所述第二类辐射剂量信息和所述第三类辐射剂量信息进行校正。

3.如权利要求2所述的直线加速器的剂量监测方法，其特征在于，还包括：

判断所述第一类辐射剂量信息、所述第二类辐射剂量信息和所述第三类辐射信息之间的差值；

当所述第一类辐射剂量信息、所述第二类辐射剂量信息、所述第三类辐射剂量信息中任意两类的辐射剂量信息差值在第一预设范围内，则控制直线加速器执行以下操作的任意一种：

控制所述直线加速器立即停止工作；或者

控制所述直线加速器继续工作，并提示用户辐射剂量信息异常。

4.如权利要求3所述的直线加速器的剂量监测方法，其特征在于，当所述第一类辐射剂量信息、所述第二类辐射剂量信息、所述第三类辐射剂量信息中任意两类的辐射剂量信息差值超过第二预设范围的最大值，控制直线加速器立即停止工作。

5.如权利要求3所述的直线加速器的剂量监测方法，其特征在于，当所述第一类辐射剂量信息、所述第二类辐射剂量信息、所述第三类辐射剂量信息中任意两类的辐射剂量信息差值大于第一预设范围的最大值且小于第二预设范围的最大值，则提示用户辐射剂量信息异常。

6.如权利要求1所述的直线加速器的剂量监测方法，其特征在于，还包括：

获取第N电离室（1N0）的第N类采集信号，将所述第N类采集信号转化为第N类辐射剂量信息。

7.一种直线加速器的剂量监测系统，其特征在于，包括：

电离室（100），包括：

第一电离室（110）；

第二电离室（120），所述第二电离室（120）的高压正极与所述第一电离室（110）高压正极连接；

电离室供电单元（130），与所述第一电离室（110）和所述第二电离室（120）分别连接；以及

电离室信号收集器（140），与所述第一电离室（110）和所述第二电离室（120）分别连接，用于获取所述第一电离室（110）的第一类采集信息和所述第二电离室（120）的第二类采集信息；

冗余剂量监测器（200），与所述电离室信号收集器（140）连接，用于将所述第一类采集信息和所述第二类采集信息转化为第一类辐射剂量信息和第二类辐射剂量信息；冗余剂量监测器（200）还用于获取所述电离室供电单元（130）提供的电流信号，并转化为第三类辐射剂量信息；以及

控制器（300），与所述冗余剂量监测器（200）连接，用于获取所述第一类辐射剂量信息、所述第二类辐射剂量信息和所述第三类辐射剂量信息，并根据上述三类辐射剂量信息生成直线加速器的控制指令和/或提示信息。

8.如权利要求7所述的直线加速器的剂量监测系统，其特征在于，

所述第一电离室（110）包括：

第一收集极（111），所述第一收集极（111）包括五个收集部，其中第一收集部（111a）、第二收集部（111b）、第三收集部（111c）、第四收集部（111d）环状设置，第五收集部（111e）设置于所述第一收集部（111a）、所述第二收集部（111b）、所述第三收集部（111c）和所述第四收集部（111d）围成的环状中间；以及

第一高压极（115），与所述第一收集极（111）层叠间隔设置，所述第一高压极（115）包括第一高压正极和第一高压负极；

第二电离室（120），包括：

第二高压极（122），包括第二高压正极和第二高压负极，所述第二高压正极与所述第一高压正极连接，所述第二高压负极与所述第一高压负极连接并且接地；以及

第二收集极（121），与所述第二高压极（122）层叠间隔设置。

9.如权利要求8所述的直线加速器的剂量监测系统，其特征在于，所述电离室（100）还包括：

第N电离室（1N0），与所述电离室供电单元（130）连接，所述第N电离室（1N0）中包括至少一个收集极或者至少一个收集部。

10.一种用于存储处理器可执行指令的计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质用于执行权利要求1-7中任一项所述的方法。

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