Page 96 - 《中国医疗器械杂志》2026年第2期

Chinese Journal of Medical Instrumentation 2026年 第50卷 第2期

设 计 与 制 造

质子治疗监控系统通过西门子PLC实时采集加 议之间的数据交互壁垒，解析和整合异构数据。数
速器的磁场强度、射频功率等关键参数，将参数作 据级联通过智能路由分发机制完成，确保数据在系
为输入传递给反馈算法，动态调整离子源以进行移 统内部各功能模块之间的高效传递。系统对采集到
[9]
动，控制加速器产生固定能量束流 ；通过调整降 的数据按照不同类别、不同敏感级别进行分组，并
能器将离开加速器的束流转化为特定能级范围的束 设置对应的访问权限，实现对授权的精细化管理。
[10]
流，从而满足特定治疗需要 ；采集束流位置、偏 质子治疗监控系统用户界面与采集模块上传的
转角度等数据，当束流路径偏移时调节磁铁电流强 标准化数据进行关联，采用“上层系统栏+中央监
度，通过磁场梯度校正束流轨迹；通过贝加莱工控 控区”布局，系统栏直接连接状态字节，通过不同
机对治疗头进行控制，调节射程调节器、可调准直 颜色展示各子系统总体状态；中央监控区接入各系
器等装置以精确引导束流 。 统和设备的关键参数，实时显示设备状态。以图4
[11]
质子治疗监控系统可以通过OPC UA实现各子 水冷却系统界面为例，采用参数化面板设计实现温
系统数据交互和联动。当收到报警信号或检测到异 度和压力数据的实时显示和控制。

常时，系统可按照预设指令自动切断相应设备动力
电源；系统可记录每次治疗的束流参数、系统状态
等关键数据，通过机器学习算法对历史数据进行分
析，预测设备故障和老化趋势。
质子治疗监控系统通过贝加莱工控机控制患者
治疗床，监测称重传感器、碰撞面板等装置状态以
确定患者治疗床状态，并结合校正算法补偿定位误
差，通过X射线发生器在治疗开始前确认患者位置
是否正确。
质子治疗监控系统通过西门子PLC提供使治疗 图4 水冷却系统界面
Fig.4 Water cooling system interface
控制系统完全独立于特定电子单元的安全冗余，并
质子治疗监控系统组态平台设计动态绑定工
通过联锁少量关键组件（如加速器电源、磁铁电源
具，图形界面上的组件与后台实时数据源建立映射
等）来实现。治疗安全系统被部署为模块化系统以
关系，用户可通过可视化编辑界面直接修改设备的
确保有足够的响应时间，分布在多个相同的独立安
各类参数，无需进行底层编码，帮助现场快速完成
全冗余控制单元上，当发生紧急情况时切断对应系
设备调试。
统电源。
质子治疗监控系统通过西门子PLC监控加速器 质子治疗监控系统的报表子系统通过结合实时
水冷却系统的传感器采集到的水位、温度等数据； 和历史数据进行建模，并进一步使用动态趋势分析
监控加速器真空腔、离子源和射线探针、束流传输 算法整合数据，生成高精度曲线。系统提供趋势表
线上的真空计数据，并以此为依据控制初级泵、油 时间轴缩放和区域对比功能，使用户能够精准把握
扩散泵和涡轮分子泵；监控双极磁铁电源、四极磁 参数波动。
铁电源、扫描磁铁电源、调整线圈电源、微转向磁 质子治疗监控系统的报警子系统以事件为基本
铁电源等电源的电流和电压值 ；在数据库中存储 单元，监控治疗过程中发生的重要状态变化和操作
[12]
治疗数据和设备日志，系统定期进行数据完整性校 行为。报警信息通过报警条和报警列表两种形式显
验，当检测到数据异常时，自动启动备份恢复流程。 示，报警条便于用户及时获取异常提醒，报警列表
3.2 系统功能设计 提供详细报警信息，并能够按照时间、等级、设备
质子治疗监控系统采用模块化数据采集架构， 等多维度进行快速检索。报警发生、恢复、确认的
将采集过程拆分为多个独立的组件，使得各模块职 全生命周期信息均记录到数据库中，满足医疗数据
责清晰，便于用户进行系统修改和故障排查。针对 的可追溯性要求，为故障分析、设备优化提供数据
[13]
临床环境中设备来源多样、通信协议不统一的问题， 支持 。
系统集成多协议兼容引擎，突破不同设备和通信协 质子治疗监控系统基于角色访问控制模型构建

210