CN202956489U - 医用加速器的剂量监测系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型用于对医用加速器输出剂量的精确剂量，特别涉及一种医用加速器的剂量监测系统。其特征在于：外壳（1）内部固定设置电气连接的电源组件（5）、STM主控板（2）和两块剂量积分板（3、4），外壳（1）采用全铝制屏蔽外壳，两块剂量积分板（3、4）的输入端分别设置接口，用于连接接收剂量监测电离室产生的电流信号，其输出端分别连接STM主控板（2）的输入端，STM主控板（2）的输出端通过CAN总线连接设置在外壳（1）上的通讯接口，用于与医用加速器的主控系统利用CAN通讯进行数据传输。本实用新型有效降低外部电磁干扰和内部元器件之前的相互干扰对剂量监控系统的影响，提高了剂量监测的准确性，提高了医用加速器的主控系统的稳定性。
Description
技术领域
本实用新型主要用于对医用加速器输出剂量的精确剂量，特别涉及一种医用加速器的剂量监测系统。
背景技术
原有的剂量系统，一般只是将剂量监测电离室产生的电流信号转化为数字脉冲信号。这些数字脉冲信号由医用加速器的主控系统进行计数。这样，一方面计数终端远离信号发生部件，增加了系统的不可靠性；另一方面，医用加速器的主控系统还有进行出束、运动以及和外部设备的通讯等等工作，这样也会影响剂量计数的实时准确性。
实用新型内容
根据以上现有技术的不足，本实用新型要解决的技术问题是：提供一种能够自主的进行剂量计数，信号扰动少，稳定性高的医用加速器的剂量监测系统。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种医用加速器的剂量监测系统，包括外壳，其特征在于：外壳内部固定设置电气连接的电源组件、STM主控板和两块剂量积分板，外壳采用全铝制屏蔽外壳，电源组件设置连接外壳外部的电源插头，电源组件的输出端分别连接STM主控板和第一剂量积分板、第二剂量积分板的电源端，第一剂量积分板、第二剂量积分板的输入端分别设置接口，输出端分别连接STM主控板的输入端，STM主控板的输出端通过CAN总线连接设置在外壳上的通讯接口。
本实用新型采用全铝制屏蔽外壳，所有部件均在外壳内，这样可以有效降低外部电磁干扰对剂量监控系统的影响。STM主控板采用STM32系统，由于STM32系统本身具有兼容性强，成本低，稳定性高，支持CAN2.0等优点，该系统能够支持调强、滑窗、容积调强等多种先进放疗技术。利用STM32微控制技术开发的剂量监控系统，该系统通过CAN通讯与医用加速器的主控系统相连接。
其中优选方案是：
所述的数据传输是指医用加速器的主控系统发送预置剂量计数值至STM主控板，STM主控板和剂量积分板直接将剂量监测电离室产生的电流信号转化为实际剂量数值，并通过CAN通讯告知医用加速器的主控系统，并且在剂量计数达到预置值时主动发出停束命令。
所述的电源组件包括模块电源U4-U7和滤波单元U8，电源插头通过电源线连接滤波单元U8的输入端，滤波单元U8的输出端分别连接模块电源U4-U6，模块电源U4采用LB03-10B03，模块电源U4的输出端分别连接STM主控板U1和第二剂量积分板U3，模块电源U5采用LB03-10A15，模 块电源U5的输出端分别连接第一剂量积分板U2和第二剂量积分板U3，模块电源U6采用LB03-10B24，模块电源U6的输出端分别连接STM主控板U1和模块电源U7，电源模块U7采用DC24-500V，模块电源U7的输出端连接供给电离室电源。采用模块电源结构，降低原有电源单元之间相互的电磁干扰、散热等影响，并且减少占用空间。
所述的第一剂量积分板包括电气连接的低零漂剂量积分电路、放大电路、时钟电路、A/D转换电路，低零漂剂量积分电路的输入端通过接口连接接收剂量监测电离室产生的电流信号。本实用新型使用了新型剂量积分电路。传统的剂量积分电路一般使用高精度运放，但是工作环境的温度、湿度及气压变化会影响积分电路的零漂值，造成剂量系统精度降低。本实用新型使用了由低零漂运放构成剂量积分电路，该电路具有高精度、低零漂的特点。这样既可满足信号转换精度，又克服了系统的零漂点不稳定的影响，增加了剂量系统的可靠性。
所述的低零漂剂量积分电路采用OP400集成运放芯片。
为了进一步集成功能，提高外壳内部使用率，在以上的基础上，进一步提出改进。
所述的外壳内部还设置有信号转接板U13和-500V取样板U14，电源组件的输出端分别连接STM主控板U1、信号转接板U13、电离室电源和第一剂量积分板U2、第二剂量积分板U3的电源端，信号转接板U13的输入端分别连接第一剂量积分板U2、第二剂量积分板U3和-500V取样板U14的输出端，信号转接板U13的输出端连接STM主控板U1的输入端，-500V取样板U14的输入端设置连接电离室-500V信号。
信号转接板U13，减少STM主控板U1上的部件，减少相互干扰，进一步提高精确性。-500V取样板U14实现电离室内多种规格信号的采集，进一步提高剂量监测的精确性。
所述的电源组件包括模块电源U4-U7、U12和滤波单元U8，电源插头通过电源线连接滤波单元U8的输入端，滤波单元U8的输出端分别连接模块电源U4-U6、U12，模块电源U4采用LB03-10B03，模块电源U4的输出端分别连接信号转接板U13和第一剂量积分板U2、第二剂量积分板U3，模块电源U5采用LB03-10A15，模块电源U5的输出端分别连接第二剂量积分板U3和-500V取样板U14，模块电源U6采用LB03-10B24，模块电源U6的输出端分别连接信号转接板U13和模块电源U7，模块电源U12采用LB03-10B12，模块电源U12的输出端连接STM主控板U1，模块电源U7采用DC24-500V，电源模块U7的输出端连接供给电离室电源。
本实用新型医用加速器的剂量监测系统所具有的有益效果是：通过一体化设置和优化，整体上能够达到：
1、在减轻医用加速器的主控系统负担的基础上，进一步提高了剂量监测的准确性，避免了剂量超限造成的事故；
2、提高了医用加速器的主控系统的稳定性；
3、有效降低外部电磁干扰和内部元器件之前的相互干扰对剂量监控系统的影响，进一步提高监测精确性；
4、微处理器采用采用STM32系统，使得剂量监控系统具有兼容性强，成本低，稳定性高，支持CAN2.0，传输效率高等优点，能够扩展应用支持调强、滑窗、容积调强等多种先进放疗技术。
附图说明
图1是本实用新型的实施例1的结构示意图；
图2是本实用新型的实施例1的电气原理图；
图3是本实用新型的实施例1的低零漂剂量积分电路的电路原理图；
图4是本实用新型的实施例2的电气原理图。
图中：1、外壳 2、U1、STM主控板 3、U2、第一剂量积分板 4、U3、第二剂量积分板 5、电源组件 U4-U7、U12、模块电源 U8、滤波单元 U9-U11、放大器 U13、信号转接板 U14、-500V取样板 C1、C2、电容 R1-R9、电阻 D1、二极管。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的实施例做进一步描述：
实施例1：
如图1所示，外壳1内部固定设置电气连接的电源组件5、STM主控板2和第一剂量积分板3、第二剂量积分板4，外壳1采用全铝制屏蔽外壳。
电源组件5设置连接外壳外部的电源插头，电源组件5的输出端分别连接STM主控板2和两块剂量积分板3、4的电源端。
第一剂量积分板3、第二剂量积分板4的输入端分别设置接口，用于连接接收剂量监测电离室产生的电流信号，其输出端分别连接STM主控板2的输入端，STM主控板2的输出端通过CAN总线连接设置在外壳1上的通讯接口，用于与医用加速器的主控系统利用CAN通讯进行数据传输。
医用加速器的主控系统发送预置剂量计数值至STM主控板2，STM主控板2和第一剂量积分板3、第二剂量积分板4直接将剂量监测电离室产生的电流信号转化为实际剂量数值，并通过CAN通讯告知医用加速器的主控系统，并且在剂量计数达到预置值时主动发出停束命令。
如图2所示，电源组件5包括模块电源U4-U7和滤波单元U8，电源插头通过电源线连接滤波单元U8的输入端，滤波单元U8的输出端分别连接模块电源U4-U6。
模块电源U4采用LB03-10B03，模块电源U4的输出端分别连接STM主控板U1和剂量积分板U3。模块电源U5采用LB03-10A15，模块电源U5的输出端分别连接第一剂量积分板U2、第一剂量积分板U3。模块电源U6采用LB03-10B24，模块电源U6的输出端分别连接STM主控板U1和模块电源U7。电源模块U7采用DC24-500V，模块电源U7的输出端连接供给电离室电源。
第一剂量积分板3包括电气连接的低零漂剂量积分电路、放大电路、时钟电路、A/D转换电路，低零漂剂量积分电路的输入端通过接口连接接收剂量监测电离室产生的电流信号。
如图3所示，低零漂剂量积分电路采用OP400集成运放芯片。低零漂剂量积分电路包括放大器U9-U11，放大器U9的正相和反相输入端分别设置电阻R2、R3，正相和反相输入端之间设置电容C1和二极管D1，放大器U9的反相输入端和输出端之间设置电阻R1，放大器U9的输出端通过电阻R6连接放大器U10。放大器U10的正相输入端通过电阻R5连接15V信号地，放大器U10的反相输入端和输出端之间设置电阻R4。放大器U10的输出端通过电阻R7连接放大器U11。放大器U11的反相输入端通过电阻R8连接15V信号地，正相输入端通过电容C2连接15V信号地，反相输入端与输出端之间设置电阻R9。
放大器U9-U11中的部分或者全部，采用OP400集成运放芯片。
实施例2：
如图4所示，在实施例1的基础上，外壳1内部还设置有信号转接板U13和-500V取样板U14，电源组件5的输出端分别连接STM主控板U1、信号转接板U13、电离室电源和第一剂量积分板U2、第一剂量积分板U3的电源端，信号转接板U13的输入端分别连接第一剂量积分板U2、第一剂量积分板U3和-500V取样板U14的输出端，信号转接板U13的输出端连接STM主控板U1的输入端，500V取样板U14的输入端设置连接电离室-500V信号。
电源组件5包括模块电源U4-U7、U12和滤波单元U8，电源插头通过电源线连接滤波单元U8的输入端，滤波单元U8的输出端分别连接模块电源U4-U6、U12，模块电源U4采用LB03-10B03，模块电源U4的输出端分别连接信号转接板U13和第一剂量积分板U2、第一剂量积分板U3，模块电源U5采用LB03-10A15，模块电源U5的输出端分别连接第二剂量积分板U3和-500V取样板U14，模块电源U6采用LB03-10B24，模块电源U6的输出端分别连接信号转接板U13和模块电源U7，模块电源U12采用LB03-10B12，模块电源U12的输出端连接STM主控板U1，模块电源U7采用DC24-500V，电源模块U7的输出端连接供给电离室电源。
工作原理和使用过程：
工作时，先由医用加速器的主控系统，利用CAN通讯发送预置剂量计数值到STM主控板U1。剂量监控系统接到预置剂量计数值后，启动剂量计数，发送允许出束命令。剂量监测系统直接将剂量监测电离室产生的电流信号转化为实际剂量数值，并通过CAN通讯告知医用加速器的 主控系统，并且在剂量计数达到预置值时主动发出停束命令。
实验效果：
通过以上设置，大气压、温湿度对剂量系统的影响被极大的降低了，在正常工作环境内大气压和温湿度的影响可以忽略不计。剂量系统的重复性从0.7%提高到0.3%。
Claims (6)
1.一种医用加速器的剂量监测系统，包括外壳（1），其特征在于：外壳（1）内部固定设置电气连接的电源组件（5）、STM主控板（2）和两块剂量积分板（3、4），外壳（1）采用全铝制屏蔽外壳，电源组件（5）设置连接外壳外部的电源插头，电源组件（5）的输出端分别连接STM主控板（2）和第一剂量积分板（3）、第二剂量积分板（4）的电源端，第一剂量积分板（3）和第二剂量积分板（4）的输入端分别设置接口，输出端分别连接STM主控板（2）的输入端，STM主控板（2）的输出端通过CAN总线连接设置在外壳（1）上的通讯接口。
2.根据权利要求1所述的医用加速器的剂量监测系统，其特征在于：所述的电源组件（5）包括模块电源U4-U7和滤波单元U8，电源插头通过电源线连接滤波单元U8的输入端，滤波单元U8的输出端分别连接模块电源U4-U6，模块电源U4采用LB03-10B03，模块电源U4的输出端分别连接STM主控板U1和第二剂量积分板U3，模块电源U5采用LB03-10A15，模块电源U5的输出端分别连接第一剂量积分板U2和第二剂量积分板U3，模块电源U6采用LB03-10B24，模块电源U6的输出端分别连接STM主控板U1和模块电源U7，电源模块U7采用DC24-500V。
3.根据权利要求1所述的医用加速器的剂量监测系统，其特征在于：所述的第一剂量积分板（3）包括电气连接的低零漂剂量积分电路、放大电路、时钟电路、A/D转换电路。
4.根据权利要求3所述的医用加速器的剂量监测系统，其特征在于：所述的低零漂剂量积分电路采用OP400集成运放芯片。
5.根据权利要求1所述的医用加速器的剂量监测系统，其特征在于：所述的外壳（1）内部还设置有信号转接板U13和-500V取样板U14，电源组件（5）的输出端分别连接STM主控板U1、信号转接板U13、电离室电源和第一剂量积分板U2、第二剂量积分板U3的电源端，
信号转接板U13的输入端分别连接第一剂量积分板U2、第二剂量积分板U3和-500V取样板U14的输出端，信号转接板U13的输出端连接STM主控板U1的输入端，
500V取样板U14的输入端设置连接电离室-500V信号。
6.根据权利要求5所述的医用加速器的剂量监测系统，其特征在于：所述的电源组件（5）包括模块电源U4-U7、U12和滤波单元U8，电源插头通过电源线连接滤波单元U8的输入端，滤波单元U8的输出端分别连接模块电源U4-U6、U12，模块电源U4采用LB03-10B03，模块电源U4的输出端分别连接信号转接板U13和第一剂量积分板U2、第二剂量积分板U3，模块电源U5采用LB03-10A15，模块电源U5的输出端分别连接第二剂量积分板U3和-500V取样板U14，模块电源U6采用LB03-10B24，模块电源U6的输出端分别连接信号转接板U13和模块电源U7，模块电源U12采用LB03-10B12，模块电源U12的输出端连接STM主控板U1，模块电源U7采用DC24-500V。
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