GB/T 18987-2003 放射治疗设备 坐标系、运动与刻度

GB/T18987-2003/IEC61217:1996

前言

本标准等同采用IEC61217:1996《放射治疗设备—坐标系、运动与刻度})(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:齐晓、潘铭乔。

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引言

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/T17857-1999《医用放射学术语》和GB/T10149-1988(医用X射线设备术语和符号》(rieqIEC60788:1984),GB9706.5(医用电气设备能量为1?-50MeV医用电子加速器专用安全要求》(GB9706.5-1999,egvIEC60601-2-1)和GB9706.16(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,idtIEC60601-2-29:1993)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:GB9706.5医用电气设备能量为1-50MeV医用电子加速器专用安全要求(GB9706.5-1999,idtIEC60601-2-1)GB9706.17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,idtIEC60601-2-11:1997)GB9706.16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,idtIEC60601-2-29:1993)GB15213医用电子加速器性能和试验方法(GB15213-1994,egvIEC60976:1989)GB/T17856放射治疗模拟机性能和试验方法(GB/T17856-1999,egvIEC61168:1993)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刻度方法的刻度。本标准未规定非等中心设备和辐射头的俯仰和旋转要求。

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放射治疗设备坐标系、运动与刻度

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，包括与放射治疗计划系统、放射治疗模拟机、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，如使用计算机时，便于计算机控制

2坐标系

对于每一个相对于其他部件运动的设备主要部件，如图1所示和表I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。每一个主要部件(如机架、辐射头)相对于自己的坐标系总是固定的。等中心医用电子加速器和放射治疗模拟机的透视图如图la),14a)和14b)中所示。坐标系的等角投影如这几个图中所示。在图中，当从坐标系的原点正面观察时，一个绕坐标系某轴的椭圆箭头(等角投影)都按该坐标系绕此轴作顺时针旋转。注:在下述单独坐标系的描述中，有时，当未从该坐标系原点观察时，轴的旋转用逆时针旋转(CCW)来描述。下面条款中所述坐标系定义，使能从一个坐标系的点或向量的坐标对另一个坐标系的转换所作的数学变换(旋转和/或平移)，见附录A中坐标系变换实例2.1基本规则2.1飞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正参数方向如图2所示。所有坐标系角度置零。所有坐标系2轴垂直向上。2.12坐标系的轴用一个大写字母和小写字母来识别坐标系。2.1.3坐标系具有分级结构(母子关系)，这意味着每一个坐标系都是从另一个坐标系派生出来的。共同的母系是固定参考坐标系，图3和表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，另一个与治疗床有关。2.1.4每个子坐标系(d)的位置与方向都可以由其母系通过对其原点(Ld)沿母系〔、)一个轴、二个轴或三个轴的平移，然后绕其平移后的某一轴旋转来确定。注;设备部件的机械运动可能会按不同的顺序进行，只要设备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。图lb)和Ic)举例说明了子系原点Id沿母系坐标轴Xm,Ym,Zn平移。图lb)说明了原点Id沿Xm,Ym,Zm的平移以及绕平行于Zm轴的Zd轴旋转。图1c)说明了原点Id沿Xm,Ym,Zm的平移以及绕平行于Ym轴的Yd轴旋转示例:限束器坐标系是从机架坐标系派生出来的，而后者又是从固定系统派生出来的。这样，机架坐标系的旋转可以引起限束器坐标系在固定坐标系中类似的旋转。限束器坐标系的原点(辐射源的位置)在固定坐标系中发生了空间位移2.1.5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面坐标系中的坐标(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固定坐标系(即限束器坐标系到机架坐标系再到固定坐标系)，再从固定坐标系向下到床面坐标系(即固定坐标系到治疗床坐标系，再到床面自转坐标系，最后如能实现，到床面坐标系)。通过这

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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(IT,绕X轴，甲绕Y轴，0绕Z轴)，用一个小写字母来表示所提及的坐标系。示例:Ob=30。意指“限束装置d'坐标系相对于机架“扩坐标系绕限束器坐标系Zb轴作30。的旋转(从等中心看，顺时针)(见图12a),126)，图5中Ob=150)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系原点在其母系机架坐标系的介轴上的位置。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:Xl[Xb]二(某一数值)表示辐射野或界定辐射野边缘X1在限束器系Xb轴上的位移。注:当组件只能沿一个坐标轴位移，这个坐标系轴的标识可以舍去这样，上面的例子XI-(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:Xr=+20cm

Yr=一10cm

Zr=Ocm2.2固定参考系(+f;)]图1a)]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Yf，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Y}和Zf轴的Xf轴构成。对于等中心设备，原点If就是等中心Io,所以,l了是机架的旋转轴。2.3机架坐标系(“扩)(图4)机架坐标系“9”相对于机架是静止的，它的母系是固定坐标系‘If,。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“f'，重合时，它处于零角度位置。机架坐标系“扩的旋转由坐标系中Xg轴和Zg轴绕介轴旋转的角度9}g来确定(绕固定坐标系0f，的Yf轴)，如果沿水平轴Y1从等中心向着机架观察时，Pg的值随机架的顺时针旋转而增加。2.4限束器或界定器坐标系(0'b")图5)限束器坐标系“b"相对于限束器或界定器系统是静止的，它的母系是机架坐标系“g"。它的原点Ib是辐射源。它的坐标轴Zb与Zg轴重合并指向相同。坐标轴Xb与Yb垂直于辐射野或界定辐射野的边缘X1,X2,Y1和Y2(见6.4)。注:辐射野边缘的位置由坐标系来确定，而坐标系不是由辐射野边缘确定的.对于从等中心到辐射源距离可变的设备(如一些放射治疗模拟机)，这种源轴距(5月D)运动对应于限束器坐标系‘?b'，沿其母系机架坐标系“g'，的Zg轴的线性位移。限束器系统坐标系‘?b'，当其坐标轴Xb,Yb相对于Xg,介坐标轴平行且同向时处于零角度位置。限束系统“b"的旋转用其坐标轴Xb,Yb绕Zb(也即绕机架坐标系“扩的Zg轴)旋转的角度Bb确定。从等中心向辐射源看，辐射野或界定辐射野顺时针旋转时，Bb值随之增加〔图15a),15b)D,2.5楔形过滤器坐标系(+w")图7)楔形过滤器的坐标系“w”相对于楔形过滤器是静止的，它的母系是限束器坐标系“b"。它的原点

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Iw是这样确定的，其坐标轴、.u指向楔形过滤器的薄端，在零位置时，轴Z二通过辐射源，与Zb重合，并指向相同。注I制造者或使用者可以选择I，的位置来适应楔形过滤器装置的设计，例如:可以将I、确定为轴Z、与楔形过滤器的一个特定平面的交点楔形过滤器坐标系“w”和限束器坐标系“b"在零角度位置时，即Ow=O,Ob=。时，楔形过滤器的薄端(沿YU，轴，透过率最大)朝向机架，坐标轴Xw和Yv平行于对应的轴Xb,Ybo楔形坐标系“、”的旋转，由坐标轴Xw,Yw绕Z、轴(平行于限束器“b"的Zb轴)转过的角度而来确定。从辐射源看去，楔形过滤器绕Zw轴(平行于Zb轴)逆时针旋转时，角度Ow随之增加。在楔形过滤器坐标系“w”限束器坐标系“b0和机架坐标系“扩为零角度时，原点I二的一个正的纵向位移，对应于楔形过滤器薄端沿冷轴向机架的运动，而原点Iw的一个正的横向位移则对应于沿Xb轴，向面向机架的观察者的右边运动.注2:为了便于安装机械的楔形过滤器，可以两边插人。在这种情况下，楔形过滤器的定位角也适用。例如如果,.b.,坐标系和“广坐标系在零角度位置(Bb=0,qg=0)，面向机架时楔形过滤器的薄端指向观察者的左边插人时，Bw角对应于eo0;楔形过滤器的薄端指向观察者的右边插人时，Bw角对应于270。2.6X射线影像接收器坐标系("r?)<图6和图8).,r?坐标系相对于X射线影像接收器是静止的(例如，影像增强器、X射线暗盒中的X射线照相胶片、放射增感屏/板)，它的母系是“9”坐标系，它的原点介在影像接收面的中心点。.}r>.坐标系处于零角度位置时，它的坐标轴Xr,Yr,Zr分别平行于“了，坐标系的Xg,介、介轴。“r’坐标系的旋转，由其坐标轴Xr,Yr,绕Zr(平行于Zg轴)旋转的角度Br来确定。从辐射源观察，X射线影像接收器逆时针旋转时，角Br值随之增加。"r”坐标系处于零位置时，其原点Ir在等中心。这种情况在机械上有可能实现不了，但它决定了.}r"坐标系沿Zg轴点的位移。注i:从辐射源到X射线影像接收器平面的距离(SID)也可用来确定影像的几何放大倍数Rx,Ry,Rz的数值分别是影像接收面的原点Ir沿Xg,介,Zg的横向、纵向和垂直的位移注2:当有几个不同装置(如X射线照相胶片或影像增强器)用作设备的X射线影像接收器时，每个装置可以有自己的原点Ir,2.7治疗床坐标系(0s")(图9)“:”坐标系相对于绕垂直轴Z:旋转的治疗床的那部分是静止的。通常将部件设计成转台就可得到这种旋转。+S"坐标系的母系是“f,坐标系，它的子系是自转坐标系‘}e?注I:0s坐标系应用干等中心治疗床和非等中心治疗床。前者由在空间静止的垂直旋转轴来决定，而后者这个轴可以沿平行于坐标轴XJ和Yf的方向作直线运动。“:”坐标系的原点I，在垂直旋转轴Z:上，离地面的距离等于等中心离地面的距离在治疗床的零位置，I、在等中心“S"坐标系中Xs,YS,Z、轴分别重合于“f,坐标系Xf,Yf,Zf轴。“、”坐标系的旋转由坐标轴X.s,YS绕Z，轴(平行于Zf轴)转过的角度Bs来确定。从上面向下观察，治疗床逆时针旋转时，角度Bs值随之增加。注2:对于非等中心治疗床，原点Is沿Xf和).f轴的横向和纵向位移的值被记作Sz和Sya注3:由于1:的高度是固定的:S-。床面相对于等中心垂直位移见2.9，被记作Tz.2.8床面自转坐标系(0e")(图10和图11)等中心治疗床能够有绕一个垂直轴ze旋转的床面，该z。轴可以沿“、”坐标系Ys坐标轴平移使之与“、”坐标系坐标轴Zs间距为Le.e;坐标系相对于床面自转装置是静止的。它的母系是治疗床“:”坐标系。它的子系是床面“t”坐

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标系，自转坐标系的原点在自转的垂直轴上，该点与地面的距离等于等中心到地面的距离。注1:对于没有自转的等中心治疗床和非等中心治疗床，‘，e’，坐标系与“s’坐标系重合。在自转坐标系的零位置时，坐标轴Xe,Ye,Ze分别平行于“:”坐标系的坐标轴Xs,Ys,Zs,I。在Ys轴上与I、的间距为Le。.}e"坐标系的旋转由坐标轴Xe,Ye绕坐标轴Ze(平行于Z，轴)转过的角度Be来确定。从上面向下观察时，床面绕Ze轴逆时针旋转时，角度Be值随之增大。这样“s"坐标系作角度为Bs的旋转和“e"坐标系作其补角Be=3600-Bs的旋转导致了床面作平行于自身的横向位移。注2:-e;坐标系的旋转不仅引起床面绕自转轴所作的角度Be旋转，而且引起床面“P'坐标系的原点It相对于“s’坐标系有一个位移。2.9床面坐标系(+t")(图10和图11)床面坐标系“t"相对于床面是静止的。它的母系是“e"坐标系。它的原点It在床面中轴上一个特定点上。该点是床面中轴和治疗床坐标系的垂直轴Z:的交点，这是当自转垂直旋转角Be(如有)为零并当床面处于:—水平;—横向处于‘?e'，坐标系中央;—纵向最大限度地远离Z、轴。坐标轴Yt与床面纵向中轴重合并且坐标轴Zt垂直向上(与床面正交)。.t?为零位置时:—原点It与Ie的距离最近(床面完全伸出);—Yt轴和Ye轴重合并方向相同;—坐标轴Xt和Zt分别平行于Xe轴和Z。轴并且方向相同。注1当“t0坐标系处于零位置，原点在等中心，并且自转位置角Bs和Be为零(或无自转运动)，坐标轴Xt,Yt,Zt分别与固定坐标系Xf,Yf,Z/轴重合。Tx,Ty,Tz是床面坐标系原点的横向、纵向和垂直方向位移，这位移相对于自转坐标系沿对应坐标轴Xe,Ye,Z。的运动，或当不具备自转旋转时，沿治疗床坐标系的Xs,YS,Z:轴的运动。注2:假如床面没有绕任何水平轴的旋转(俯仰和摇摆)，床面在空间的旋转由“s’坐标系和(或)“e’坐标系确定。注3:当床面完全伸出时，定义原点It与等中心重合，其目的是对患者的所有治疗，床面在“、”或“砂坐标系中的纵向位置都将是正数。没有必要在等中心位置将原点实际标在床面上，因为这对于可拆卸床板和可延伸的床面是不实用的。只有当原点It在床面上距一可见并可接近的标记点是一已知距离并找得到时，才是必要的。注4:由不同制造者生产的治疗床可能有不同的纵向机械运动范围，床面的原点It可以有不同的位置.

3刻度和数字显示的定义

在相关的IEC安全标准中已包含了提供设备位置刻度的要求。在有刻度的地方，刻度应符合本条款的规定。在正常工作位置，应该很容易读到所有的刻度和数字显示。所有的刻度和数字显示各项应都有清晰的标志，清楚地表明其功能和读数。所有线性刻度应以厘米或毫米分度，但不能同时使用两种单位。当使用于线性刻度和线性数字显示时，数字(除。以外)都应前缀一个正负符号(例一2,-1,+1,+2)。机械线性刻度应有。.5cm或更小间隔的分度。数显应有。.1cm间隔的分度。注:如果一个数值不可能是负数时，可以不要“+’，号(如辐射野或界定辐射野的尺寸FX和FY)。当需要一正数数值时，操Pr者并不需要在数值前面键人一正号，在此数值前会显示一正号。所有旋转刻度和角度数字显示以度标示必须用不带正号的正数，如3580,3590,00,10,20,在终端显示器(VDTS)上，应有词或词组的缩写(不是字母或符号)来显示各种运动部件。

a

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零位置以及刻度值的增加应符合第5和第6条的要求。实例如图12a),12b),12c)o

4设备运动的名称

设备运动的名称如表1所示「见图13a)表1,13b)和130刁。设备运动和名称

轴(1)机架的旋转

轴(2)辐射头的摇摆·轴(3)辐射头的俯仰.

轴(4)限术器或界定器的旋转

轴(5)治疗床的等中心旋转

轴(6)床面绕偏心支架的旋转

轴(7)床面的俯仰“

轴(8)床面的摇摆.

方向(9)床面的垂直位移方向(10)床面的横向位移方向(11)床面的纵向位移方向(12)辐射源对轴(1)的位移“方向(13)机架角度为零时，辐射源对地的位移“

尺寸(14)离辐射源特定的距离处(通常为正常治疗距离)，辐射野或界定辐射野沿Xb方向的尺寸Fa

尺寸(15)离辐射源特定的距离处(通常为正常治疗距离)，辐射野或界定辐射野沿13方向的尺寸F3

方向(16)X射线影像接收器和(或)X线照相胶片盒座垂直于轴(1)和轴(4)的X方向运动

方向(17)X射线影像接收器和(或)X线照相胶片盒座平行于轴()的Y方向运动方向(18)X射线影像接收器和(或)X线照相胶片盒座平行于轴(4)的Z方向运动

轴(19)X射线影像接收器和(或)X线照相胶片盒托的旋转

方向(20)离辐射源特定距离处(通常为正常治疗距离)，辐射束轴到辐射野或界定辐射野边缘X1的距离

方向(21)离辐射源特定距离处(通常为正常治疗距离)，辐射束轴到辐射野或界定辐射野边缘X2的距离

方向(22)离辐射源特定距离处(通常为正常治疗距离)，辐射束轴到辐射野或界定辐射野边缘Y1的距离

方向(23)离辐射源特定距离处(通常为正常治疗距离)，辐射束轴到辐射野或界定辐射野边缘Y2的距离

辐射头和床面的俯仰与摇摆:轴(2),(3)}(7)和(S);辐射头的垂直位移:方向(13)与IEC60601-2-1的规定一致，以保持其连续性，本标准不再作进一步的阐述。b亦适用于辐射源到轴的距离可变的放射治疗模拟机上的刻度。

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5设备的零位里

所有沿X,Y,Z轴的线性位移为零，所有的旋转角IP,T,B置零。设备的位置如下:D辐射束轴线垂直下指并通过等中心;2)矩形辐射野或界定辐射野的边缘X1,X2垂直于边缘Y1,Y2并平行于机架旋转轴介，边缘的定位要使限束器或界定器总的顺时针旋转角与逆时针旋转角相等，或尽可能相等;3)楔形过滤器透过率增加的方向(即薄端)指向机架;4)床面的纵向中轴与机架旋转轴重合;5)床面完全远离机架;6)辐射束轴垂直通过X射线影像接收器中心，其平面通过等中心;7)X射线照相胶片盒的长边平行于机架旋转轴Yb，其确定的平面应与限束器或界定器的旋转轴垂直。

6刻度、分度、方向及显示目录(一览表)

设备所有部件处于初始零角度及线性零位置、刻度读数及方向如下所述。机架的旋转〔图14a)和146))当