一种医用直线加速器多叶光栅的位置检测系统的研究

摘要

多叶光栅（MLC）应用到肿瘤放射治疗设备中已经有几十年的历史，它具有高适形度、透射半影小、漏射低等特点。随着三维适形放疗（3D-CRT），调强放疗（IMRT），图像引导放疗（IGRT），生物适形放疗（BCRT）等精确放疗技术的发展，对多叶光栅叶片到位精度的要求越来越高。例如，在调强放射治疗中，控制多叶光栅形成多个不规则子野，其不同形状的子野剂量叠加实现了对肿瘤靶区的适形以及对束流的调制[1]。多叶光栅叶片到位精度对整个放射治疗效果影响巨大，是实现精确放疗的重要环节。
　　本研究提出了一种基于OpenCV的医用直线加速器多叶光栅位置检测系统的设计方案，目前该系统的设计适用于多叶光栅自检。首先对光栅叶片前端使用标记物做适当标记，将摄像机固定于多叶光栅下等中心位置；然后，使用摄像机获取多叶光栅运动的视频图像，并通过USB2.0传输到PC端；最后，对获取的图像进行处理，使用相机标定的方法获取相机内参，利用相机参数矫正图像，对图像进行灰度阈值处理，采用轮廓提取的方法获取每个感兴趣点（标记点）轮廓，根据所得轮廓计算获得每个感兴趣点重心坐标，通过标记点实际位移与图像像素移动的关系，计算获得叶片实际位移与图像像素移动个数的比例，最终通过该比例以及像素移动个数计算标记点的实际位移量，该位移量便是叶片的实际位移量。在模拟仿真测试时，使用该方法对38个感兴趣点分别移动2cm、4cm、7cm、11cm位置进行测试，摄像机可以准确捕捉到38个测试点，感兴趣测试点位置测算准确，误差均在1mm以内，满足系统要求。

目录

声明

符号说明

第一章 绪论

1.1 课题研究背景

1.2 多叶光栅位置检测研究现状

1.3 研究内容

第二章 系统总体设计方案

2.1 系统应用环境

2.2 关键技术要求及重点难点

2.3 系统总体设计

2.4 本章小结

第三章 图像采集模块设计

3.1 相机选型

3.2 标记物

3.3 光源

3.4 本章小结

第四章 图像处理软件模块设计

4.1 VS2013

4.2 OpenCV

4.3 本章小结

第五章 系统实现

5.1 硬件模块实现

5.2 软件模块实现综述

5.3 图像采集

5.4 相机标定模块

5.5 图像矫正

5.6 比例测定

5.7 位移计算

5.8 本章小结

第六章 总结与展望

参考文献

附录一

附录二

附录三

攻读硕士学位期间发表的文章和申请的专利

致谢