TQ-2000B调强剂量分布图检测仪的研制 ——软件开发及性能测试

论文摘要

调强放疗（IMRT）是当前放射性治疗领域的前沿技术。为实现精确放疗的目标，IMRT的治疗计划系统（TPS）必须经过实测验证。本论文研究依托中国科技部项目“调强放疗三维剂量分布实时测试系统”，介绍了自主研发的TQ—2000B剂量分布图检测仪。它由445个按面阵列精确排列的半导体探测器、相关电路及配套软件组成，主要用于IMRT的射线质量控制以及验证调强放射治疗计划。本文从硬件的基本原理结构出发，详细阐述了软件编写以及性能测试。软件开发以Visual C++集成开发环境为基础，结合MFC6.0和OpenGL技术以及动态链接库编程技术，完成了从数学模型到算法的源代码编写，构建了整个测量及分析系统的软件。构造了基于动态链接库的多线程通讯模块、等剂量线算法DLL、输入输出DLL、色彩／灰度图算法DLL以及三维图形模块。使用软件的方法解决了硬件积分电路非线性问题。对仪器的重复性、剂量线性两个性能指标进行了大量的实验；用它直接测量多叶准直器（MLC）叶片运动形成的照射野的三维强度灰度图和经剂量定度后实测的等剂量分布图与传统的胶片法测量的结果进行了比较；通过TQ—2000B实测的等剂量图、剂量值与相同条件下TPS计算的结果进行了比较，从而实现对调强放疗TPS的实时验证。TQ—2000B剂量分布图检测仪的功能、性能及主要技术指标达到了国外同类产品的先进水平。整套系统的研制和应用，将为我国调强放疗技术的临床应用提供安全保证。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 目录
• 第1章 前言
• 1.1 概述
• 1.2 国内外研究现状
• 1.3 本研究的内容
• 1.4 本项目成果
• 1.5 放疗学与剂量学有关术语解释
• 第2章 TQ-2000B硬件基本结构原理
• 2.1 原理结构
• 2.2 上位机
• 2.3 下位机
• 2.4 前置级
• 2.5 微控制系统
• 第3章 TQ-2000B软件开发
• 3.1 软件要求
• 3.2 开发平台
• 3.3 MFC类库
• 3.3.1 CMenu类
• 3.3.2 CDialog类
• 3.3.3 图形设备类和设备环境类
• 3.3.4 其他类
• 3.4 OpenGL技术
• 3.5 动态连接库（DLL，DynamicLinkLibrary）
• 3.5.1 动态链接库导出函数
• 3.5.2 应用程序与DLL导出函数模块建立链接
• 3.5.3 动态链接库导出类
• 3.5.4 应用程序与DLL导出类模块建立链接
• 3.5.5 在DLL中输出对话框
• 3.6 多线程串口通信动态链接库设计
• 3.6.1 VC实现串口通信的方法
• 3.6.2 多线程串口通信类
• 3.6.3 串口通讯动态链接库的实现
• 3.7 输入输出动态链接库的开发
• 3.7.1 基本输入输出动态链接库
• 3.7.2 屏幕输出动态链接库
• 3.8 CTask类
• 3.9 几个重要算法数学模型及软件的实现
• 3.9.1 阵列排布算法
• 3.9.2 445个测量数据的获取
• 3.9.3 创建必需的文件夹和文件
• 3.9.4 加载坐标以及距离文件函数
• 3.9.5 计算选定轴上的探测器标号
• 3.9.6 获取选定轴上的剂量
• 3.9.7 将445个测量数据分配到45*45矩阵中
• 3.9.8 二维剂量矩阵的形成算法
• 3.9.9 二维等剂量曲线
• 3.9.10 二维剂量彩色图/灰度图算法
• 3.9.11 Profile曲线算法
• 3.10 软件发布
• 3.10.1 软件许可加密
• 3.10.2 用户功能限制加密
• 3.10.3 软件说明书
• 3.10.4 安装包的制作
• 第4章 数据处理
• 4.1 测量过程中的数据分析
• 4.1.1 基准分析
• 4.1.2 本底曲线测量分析
• 4.1.3 绝对剂量校准
• 4.2 积分电路的非线性
• 4.2.1 问题的发现
• 4.2.2 原因
• 4.2.3 解决方法
• 4.2.4 计算方法
• 4.3 重复性
• 4.3.1 定义
• 4.3.2 表达式
• 4.4 线性
• 4.4.1 定义及数学模型
• 4.5 离轴比曲线的相关参数
• 4.5.1 均整性（均整度）
• 4.5.2 对称性
• 4.5.3 半影
• 4.5.4 光射野重合性
• 第5章 TQ-2000B性能测试
• 5.1 主要技术指标和性能
• 5.1.1 主要性能指标和参数
• 5.1.2 TQ-2000B与MapCheck1175的性能比较
• 5.2 硬件性能测试
• 5.2.1 重复性
• 5.2.2 剂量线性
• 5.2.3 离轴比曲线的相关参数
• 5.2.4 温度对测量的影响
• 5.3 软件功能测试
• 5.3.1 欢迎界面
• 5.3.2 自动通讯
• 5.3.3 线性修正模块
• 5.3.3 本底曲线测量
• 5.3.4 绝对剂量校准
• 5.3.5 测量
• 5.3.6 曲线/图像显示功能
• 第6章 TQ-2000B、胶片法和TPS剂量分布相互验证
• 6.1 TQ-2000B射线强度和剂量分布图的测量与传统胶片法结果的比较
• 6.1.1 直接测量调强后的射束到达患者皮肤前的二维强度分布
• 6.1.2 测量调强剂量分布与传统胶片法结果进行比较
• 6.2 TQ-2000B剂量分布验证系统与TPS剂量分布的定量分析
• 6.2.1 实测的剂量值与TPS计算结果的比较
• 6.2.2 TQ-2000b剂量分布图验证软件（介绍）
• 6.3 小结
• 结论
• 致谢
• 参考文献
• 附录