GB T 18987-2003 放射治疗设备 坐标系、运动与刻度.pdf
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1、GB/T 18987-2003/IEC 61217: 1996 前-E F司本标准等同采用IEC61217: 1996(放射治疗设备坐标系、运动与刻度以英文版).在标准制定中修改了IEC61217 :1996图16i)中一项明显数据错误。附录E(资料性附录)的术语增加了中文定义,并保留了原文。本标准的附录A、附录B、附录C、附录D、附录E均为资料性附录。本标准由国家药品监督管理局提出。本标准由全国医用电器标准化技术委员会放射治疗、核医学和放射剂量学设备标准化分技术委员会归口。本标准由国家药品监督管理局北京医疗器械质量监督检验中心负责起草。本标准主要起草人g齐晓、潘铭乔。皿GB/T 18987-
2、2003/IEC 61217: 1996 I 言在医疗单位的放射治疗室内,通常有不同制造商生产的多种放射治疗设备;在放射治疗中,可能同时应用多种放射治疗设备。为了计划和模拟治疗,放射治疗设备应能处于不同的角度和直线位置,对患者摆位和射线束定位;在移动束放射治疗的情况下,患者在非放射治疗过程中,设备应能旋转和变换位置。在使用治疗计划中,患者的位置以及辐射束的尺寸、方向和位置必须能准确地按放射治疗设备的程序设定和变换并且不出差错,这是十分重要的。如同一种用途的各种不同类型的设备上类似运动的标记和刻度不一致的话,可能导致错位。因此,用于放射治疗的设备,包括放射治疗模拟装置,需要有标准来规定和刻度其坐
3、标系。另外,象超声、X射线、CT和MRI这样的确定肿瘤区域的设备,它们所提供的数据,必须与放射治疗坐标系有确定的关系,才能为治疗计划系统所采用。需要有单独的几何参数坐标系来便于一个坐标系和另一个坐标系之间的点和向量的数学转换。制定本标准是为了统一各类远距离放射治疗设备和相关的模拟装置、治疗计划系统中所采用的坐标系、刻度与运动方向,明确各坐标系在运动(旋转)中相互转换的关系,这对于保证放射治疗的准确性、避免因使用不同类型设备引起的混乱和错误,维护患者和使用者的人身安全是十分重要的。同时,本标准的制定也是为了适应开展国际贸易、技术和经济交流以及实现标准和产品与国际接轨的需要。运动名称采用GB/T1
4、7857-1999(医用放射学术语和GB/T10149-1988(医用X射线设备术语和符号以neqIEC 60788 :1984)、GB9706. 5(医用电气设备能量为150MeV医用电子加速器专用安全要求以GB9706. 5 -1999. eqv IEC 60601-2-1)和GB9706. 16 (医用电气设备第2部分s放射治疗模拟机安全专用要求)(GB9706. 16-1999.idt IEC 60601-2-29:1993)以及IEC60788附录AA所定义的术语。本标准不属于安全准则,不包含操作要求。以下标准中,包括了对设备运动和刻度的约定:GB 9706.5 医用电气设备能量为1
5、50MeV医用电子加速器专用安全要求(GB9706.5 1999.idt IEC 60601-2-1) GB 9706. 17 医用电气设备第2部分:Y射束治疗设备安全专用要求(GB9706. 17-1999. idt IEC 60601-2-11 :1 997) GB 9706. 16 医用电气设备第2部分=放射治疗模拟机安全专用要求(GB9706. 16-1999. idt IEC 60601-2-29: 1993) GB 15213 医用电子加速器性能和试验方法(GB15213-1994.eqv IEC 60976:1989) GB/T 17856 放射治疗模拟机性能和试验方法(GB/T
6、17856-1999.eqv IEC 61168 :1 993) 以上标准中的约定,在本标准中有一定数量的变化和增加,附录D中给出对照。一个标准坐标系对于放射治疗计划的安全性起着重要作用,本标准中所描述的刻度与坐标系是相容的。制造商在新的设备中应采用本标准规定的刻度。如果使用者为了满足现有设备的方法而要求制造商提供非标准的刻度方法,制造商可提供将现有设备转换为本标准的真j度方法的刻度。本标准未规定非等中心设备和辐射头的俯仰和旋转要求。凹GBjT 18987-2003/IEC 61217 :1 996 放射?告拧设备坐串串系、运焉与J度1 范围本标准适用于远距离放射治疗过程中有关的设备与数据,包
7、括与放射治疗计划系统、放射治疗模拟桃、等中心Y射束治疗设备、等中心医用电子加速器以及非等中心设备有关的患者影像数据。本标准规定了一套用于远距离放射治疗整个过程都使用的坐标系,规定了用于这一过程中的刻度标记提供之处),以及设备的运动,生日使用计算机时,傻子计算机控制。Z 坐标系对于每一个相对于其他部件运动的设备主要部件,jmI到1所示和农l中所列举,都有一专用的坐标系,还确立了一个固定的参考系统。每个主要部件(如饥架、辐射头)相对于自己的坐标系总是固定的。等中心运用电子郊速器和放射治疗模拟祝您透视00郊题1a)、14a)辛U14扮中所2舌。坐标系的等角投影如这几个图中所示。在图中,当从坐标系的原
8、点正在E观察时,一个绕坐标系菜轴的椭圆箭头(等角投影)都按该坐标系绕此轴作顺时针旋转。注:在下述单独坐标翠的描述中,在时,当未从该坐标草原点观察时,轴的旋转用逆时针旋转(CCW)来描述。T耳条款中所述坐标系定义,便能从一个坐标系始点或向量的坐标对另一个坐在草系的转换所作的数学变换旋转和/或平移),见附录A中坐标系变换实倪。2. 1 基本规则2. 1. 1 所有坐标系均为采用右手直角守则坐标系。坐标系之间直线和角度运动的原参数方向如阁2所示。所有坐标系角度盖章幸事。所有坐标系Z输垂直向上。2. 1. 2 挂标系的革吉思-个大写字母和小写字母来识到坐标系。2. 1. 3 挂标系具有分级结构(母子关
9、系),这意味着每一个坐标系都是从另个坐标系派生出来的a共同的母系是固定参考坐标系,图3和我2显示了分级结构,该结构分为两支子结构。一个与机架有关,另d个与治疗床有关。2. 1. 4 每个子坐标系泌的位置与方向都可以自其母系通过对其原点(LdJ沿母系(m)一个辑、二个较或三个铀的平移,然后烧王若平移后的某输旋转来确定。注.设备部件的机械邀功可能会按不同的顺序进行,只要设各能停在相同的位置和方向,就像设备按原预置的顺序运动一样。001切和10)举例说毫骂了子系原正是Id沿母系坐标输Xm,Ym言Zm平移,图Jb)说明了原点Id洽Xm,Ym、Zm的平移以及统平行于Zm输的Zd轴旋转。图1c)说明了原点
10、Id沿Xm、Ym、Zm的平移以及绕平行于Ym轴的Yd轴旋转。示例,限柬器坐标孟是从机架坐标革派E出来的,而后者又是从固定系统派生出来的。这样,机架坐标革的旋转可以引起限束吉普坐标罩在定坐标展中类似的旋转。限柬器坐标翠的原点i辐射源的佼窒在固定坐标革中发生了空岗位移e2. 1. 5如图3和附录A所示,在一个坐标系中被定义的点,可以用坐标变换在它高一级的坐标系(母系)中和低一级的坐标系(子系)中被定义这样就可以通过一系列的坐标变换,来计算出限束器坐标系中一个被定义的点在床ifij坐标系中的坐标就像2.1. 4中定义的原点旋转和平移),首先,从限束器坐标系向上到路定坐标系(p罢王束器坐标系到机架坐标
11、系蒋i1J远走坐标系).离从应运坐标系;每下到床草草坐标系(即商定坐标系到治疗床坐标系,离到床面自转坐标系,最后如能实现.i1J床而坐标系。通过这GB/T 18987-2003/IEC 61217 ,1996 样的坐标变换,可以很方便地解决在治疗计划中遇到的复杂几何问题,也能减少设备定位中的错误。2. 1. 6标志2.1.6.1 大写字母用于命名坐标轴,小写字母用来命名坐标系。示例,Yg意指机架坐标系中的Y轴。2. 1. 6. 2 一个坐标系相对于其母系绕其自身的一个特定轴旋转时,这种旋转可以用其所绕轴旋转的角度来标明(1绕X轴.1绕Y轴.8绕Z轴),用一个小写字母来表示所提及的坐标系。示伊j
12、ob=300意指限柬装置b坐标系相对于机架g坐标系绕限柬器坐标系Zb轴作30的旋转(从等中心看,顺时针)(见图12a)、12b).图5中8b15)。2. 1. 6. 3 一个坐标系原点在其母系中的平移位置,可以用表明子系的大写字母和该原点在母系平移所沿的坐标轴来表示。示例Ry(某一数值)表示X射线影像接受器坐标草原点在其母系机架坐标翠的Yg轴上的位置。2. 1. 6. 4 对于没有自己坐标系的运动组件,它在坐标系里运动的位置,用大写字母表示运动中的装置,用小写字母来表示其运动所在的坐标系轴。示例,X1XhJ=(某一数值)表示辐射野或界定辐射野边缘X1在限束器系Xh轴上的位移。注z当组件只能沿一
13、个坐标轴位移,这个坐标轴的标识可以舍去四这样,上面的例于X1(某一数值)就足够了。2. 1. 6. 5 一个点在一个坐标系中的位置,用该点在这个坐标系的坐标值表示。示例,X射线影像接受器坐标系中的一个点的坐标值2Xr=十20cm Yr=-10 cm Zr=O cm 2.2 固定参考系(1) 画1a)J固定坐标系f在空间是静止的。它由一个从等中心指向机架的水平坐标轴Yj,垂直向上的坐标轴Zf以及面对机架时指向观察者右方的垂直于Yf和Zf轴的Xf轴构成。对于等中心设备,原点If就是等中心I,所以.Yf是机架的旋转轴。2.3 机架坐标系(g勺(图4)机架坐标系g相对于机架是静止的,它的母系是固定坐标
14、系f。它的原点Ig是等中心,它的坐标轴Zg通过并指向辐射源,坐标轴Yg与Yf重合。机架坐标系g与固定坐标系lif重合时,它处于零角度位置。机架坐标系g的旋转由坐标系中Xg轴和Zg轴绕Yg轴旋转的角度/ 1/气,yl Xl 。从辐射源观察,旋转了。b=300的yb方向上的不对称矩形辐射野(见6.的图16C续)限束器角度8b30 FXlO Xl+5 X2+15 FY20 GB/T 18987-2003/IEC 61217: 1996 _ Y2 /Jxb / xv气UL川叫llJJ肯ll可、-/,沪-, / 飞/气,可 /气、g)从辐射源观察,旋转了。b30的Xb方向上的不对称矩形辐射野(见6.4)
15、飞YhI Yg JL气 I 并YI , Xh 、I/ V/沪-7忏-一-Xg /! .g=cos(仇u十Ob) COS9g mt2 = cos8w sinOb十sinOw cosOb= sin(仇v+Ob)mt3 = - cosBw cos8b sinlflg+ sin8w sin8b sinr.pg= -cos(仇u+Ob) sin9g m21=-sinO也.cosOb. COS9g-cosOw. sinllb. cOs9g=-sin(l1.四十I1b) cOS9g mh=sm仇I.J sinb十cos仇V.cosl1b=cos(l1w十Ob)mh=s1n仇v.cosOb. sin9g+co
16、s8w. sinOb. sin9g=sin(仇u十Ob) sin9g mJ1二Sln9gm品=0m3.3=cOSFE 注.一仇u十8b)是模形过滤器在机架坐标革中旋转的整个角度,由于民u通常限制在四个主要角度之一,00,900、180。或270.因此sin(仇u十8b)和cos(I!w+8b)的计算就相对简单了。向量系数是V; = 0 V; = 0 V; = Bz +Wz 反变量等式是z170=M-1(17如牛?)A. 3. 3 从床面坐标系到模型过滤器坐标系的变换令v。为床面坐标系中指向某点的向量,根据A.3. 1和A.3. 2,这一点在固定坐标系中的坐标是z17gf=M-1?。+?而在模型
17、过滤器坐标系?=MMI(?。+?)-17A.4 数字举例适用者可借助下列数字举例,在软件开发中证实自己的变换。A. 4. 1 从母系到子系的变换令子系原点在母系的坐标为znUAnu o。令母系中某一点的坐标为z10 -20 5 如果绕Z轴旋转的角度。是300,则这一点在子系中的坐标是:- 1. 3 - 22. 3 -75 36 GB/T 18987-2003/IEC 61217 , 1996 A. 4. 2 从子系到母系的变换令母系原点与子系原点重合。令子系中某一点的坐标为z30 15 。如果绕母系的Y轴旋转的角度F是700,那么这一点在母系中的坐标是:10. 3 A.4.3 从固定坐标系到床
18、面坐标系的变换参考人3.1并作下列假设28 15 28.2 ?。z111loszr岛=一70佬=旷乃30 20 17。在床面坐标系中的坐标是z58.6 23.4 20 A. 4. 4 从固定坐标系到模型过滤器坐标系的变换参考A.3. 2并作下列假设z9 ?o=斗|叫佬z旷B岛:z 100o e彻b旷W肌Z一4oe归由z一3v。在模型过滤器坐标中的坐标是:14.9 -11. 4 -55.。37 GB/T 18987-2003/lEC 61217: 1996 38 附录H(资料性附录)文献目录IJ Joy,A. R. , A standard system 01 coordinates lor r
19、adiotherapy apparatus. Physics medicine and Biology , 1974多19no.2 , 213-219 2J ICRU Report no. 42 , Use 01 computers in external beam radiotherapy procedures with high energy photons and electrons. Issued 15 December 1987. International Commission on Radia tion Units and Measurements. 7910 Woodmont
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