一种辐射空间剂量分布的实时测量装置及测量方法制造方法及图纸

本申请提供了一种辐射空间剂量分布的实时测量装置及测量方法，装置包括，暴露在电离辐射环境中的测量体模，包括辐射发光材料、用于储存所述的辐射发光材料的介质；信息读出装置，包括物镜、用于承载物镜的载物平台、用于对所述的载物平台进行位移控制的光学切片采集驱动器、用于采集物镜图像的光探测器，用于获得测量体模内的三维光分布图的数据处理模块；用于计算测量体模空间各点的剂量值的剂量数据重构系统。该测量装置能直观地反映出测量体模内受辐射的三维剂量分布情况，基于其结果能对放射治疗计划以及对病人的实际治疗进行全面核验和认证，适用于放射治疗、粒子介入治疗等医疗场景。 1

A real time measuring device and measuring method for radiation dose distribution in space

The present application provides a real-time measuring device and a measuring method of a radiation space dose distribution. The device includes a body model exposed to an ionizing radiation environment, including a radiant material, a medium for storing the radiant luminescent material, and an information readout device, including an objective lens, a carrier platform for carrying an objective lens. An optical slice acquisition driver for the displacement control of the carrier platform and an optical detector for collecting the objective of the object lens are used to obtain the data processing module of the three-dimensional light distribution map in the measurement body model, and the dose data reconstruction system for calculating the dose values of each point in the body mold space. The measuring device can directly reflect the three-dimensional dose distribution of radiation in the measured body model. Based on the results, it can carry out a comprehensive verification and certification for the radiotherapy plan and the actual treatment of the patients. It is suitable for medical scenes such as radiation therapy and particle intervention therapy. One

【技术实现步骤摘要】
一种辐射空间剂量分布的实时测量装置及测量方法
本申请涉及一种辐射空间剂量分布的实时测量装置及测量方法，属于核辐射技术应用
，主要用于放射治疗剂量验证，还可以用于工业辐照处理等方面。
技术介绍
放射治疗(以下简称放疗)已成为治疗癌症的主要方式之一。放疗效果关键决定因素之一是剂量交付的准确性，要求对靶区内人体组织的三维吸收剂量进行精确测量。随着临床对放疗精确性要求的不断提高和技术的不断进步，立体定向放疗、三维适形放疗、调强放疗和图像引导放疗等新技术相继出现。为了有效实施这些技术，必须针对这种特异或复杂的照射野和动态的照射条件，解决立体空间的剂量测量，建立肿瘤治疗的剂量学基础。早期的点、面剂量验证技术已不能完全满足现代放疗对于三维吸收剂量与剂量梯度测量准确性和精准性的要求。三维剂量计能反映放疗中靶区组织受辐射的三维剂量分布情况，因此可以满足放疗新技术发展的要求，是当今国际放疗领域的一项重大课题，也是未来剂量验证的主要发展方向。目前放射治疗过程中广泛使用的三维剂量验证技术是利用三维水箱模拟生物组织的辐射吸收和散射状态，再结合剂量探测器进行3D剂量分布的验证。三维水箱可以比较准确的测量单束射线固定照射过程中剂量的分布，但并不能良好满足复杂照射条件(动态照射条件、复杂照射野等)下的剂量验证。为固定三维动态剂量，相关研究人员发展了凝胶剂量计，通过在凝胶中加入辐射敏感性化合物，当接受电离辐射时化合物发生氧化还原、颜色改变、辐射聚合等变化，然后通过信号采集装置收集信号，进一步模拟分析获得三维剂量分布情况。三维凝胶剂量计可以一次性测量靶区内的三维剂量分布，具有空间分辨率高、剂量精准、组织等效性好等特点，并且凝胶的组成具有多样化，可以满足和设计各种剂量范围和复杂空间放射治疗的剂量验证，已成为放射治疗剂量验证的研究热点。现有的三维凝胶剂量计中的辐射敏感性化合物经过电离辐射后发生辐射变色、聚合、氧化还原等变化，通过化学发光、磁共振成像(MagneticResonanceImaging，以下简称MR)、X射线计算机断层成像(ComputedTomography,以下简称CT)、光学CT、超声等装置作为剂量读出手段，均属于剂量分布信息的离线测量，并且其所需的读出方式往往成本较高并对操作场所要求高，因此，无法实时现场进行验证。采集分析过程与辐射过程的相分离，会造成剂量验证结果的偏离，并不能完全准确反映放射治疗过程中剂量分布情况。因此，即时的三维剂量验证技术将是高精确放疗技术可靠用于临床并保证治疗疗效的前提。此外，现有的三维凝胶剂量计中的辐射敏感性化合物经过一次电离辐射发生变化后通常不能再次使用，限制了其在放疗领域应用的实用性。申请内容辐射发光响应是一种即时响应，且光的强弱与射线能量成正比，已经广泛的应用到医学治疗和放射治疗中。为了解决目前对复杂照射野和动态照射条件的即时三维剂量验证的迫切要求，本专利技术提出一种基于具有辐射发光性质的材料的辐射空间剂量分布的实时测量装置及测量方法，为放疗精确剂量验证技术提供一种新技术手段和研究思路。为了解决上述技术问题，本申请提供了一种辐射空间剂量分布的实时测量装置，所述的测量装置包括，暴露于电离辐射环境中的测量体模，包括辐射发光材料、用于储存所述的辐射发光材料的介质；信息读出装置，包括物镜、用于承载物镜的载物平台、用于对所述的载物平台进行位移控制的光学切片采集驱动器、用于采集物镜图像的光探测器。优选地，所述的信息读出装置还包括，用于根据所述的光探测器所测结果获得测量体模内的三维光分布图的数据处理模块；所述的实时测量装置还包括，剂量数据重构系统，用于根据所述的数据处理模块所获得的三维光分布图计算测量体模空间各点的剂量值。优选地，所述辐射发光材料均匀的混合在所述介质中，所述辐射发光材料为暴露在电离辐射环境中会实时发光的液闪、塑闪、闪烁纳米粒子中的一种或多种材料制成，所述介质为组织等效且光学透明的材料制成。优选地，所述介质的尺寸和形状与照射对象或靶区相配合。优选地，所述光学切片采集驱动器用于对所述载物平台沿所述物镜的光轴方向进行等间距步进的位移控制，使所述物镜的焦平面等间距步进的通过所述测量体模，所述光探测器用于采集所述测量体模沿所述物镜的光轴不同深度的二维光学切片剖面图像。优选地，所述载物平台的步进间距小于等于1毫米。优选地，所述光探测器为面阵列类数码相机或线阵列类型光探测器。优选地，所述数据处理模块用于通过解卷积运算去除所述光探测器采集的图像中的离焦模糊成分，得到清晰的测量体模序列图像，通过三维重构得到所述测量体模内的三维光分布图。优选地，所述剂量数据重构系统用于对每一时刻所述信息读出装置所得数据进行存储和解读处理，通过重建和剂量校准，获得所述测量体模空间各点的实时吸收剂量值。优选地，所述的测量体模被位于测量体模外部的放射源或者射线发生装置照射；或所述的测量体模被植入测量体模内部的放射性粒子照射。本申请还提供一种辐射空间剂量分布的实时测量方法，所述的测量方法包括以下步骤，(1)将测量体模暴露于电离辐射环境中；(2)采用信息读出装置对所述的辐射发光材料的辐射发光信息进行实时读出，其中，所述的光学切片采集驱动器对所述的载物平台进行位移控制，让所述的物镜的焦平面等间距步进通过所述的测量体模，所述的光探测器采集物镜图像，所述的数据处理模块获取所述的测量体模内的三维光分布图；(3)剂量数据重构系统对所述的信息读出装置所得数据进行存储和解读处理，获得所述的测量体模空间各点的实时吸收剂量值。优选地，所述辐射发光材料均匀的混合在所述介质中，所述辐射发光材料为暴露在电离辐射环境中会实时发光的液闪、塑闪、闪烁纳米粒子中的一种或多种材料制成，所述介质是组织等效且光学透明的材料制成。优选地，步骤(1)还包括，所述介质的尺寸和形状与照射对象或靶区相配合。优选地，步骤(2)具体为，所述光学切片采集驱动器用于对所述载物平台沿所述物镜的光轴方向进行等间距步进的位移控制，使所述物镜的焦平面等间距步进的通过所述测量体模，所述光探测器用于采集所述测量体模沿所述物镜的光轴不同深度的二维光学切片剖面图像，所述数据处理模块通过解卷积运算去除所述光探测器采集的图像中的离焦模糊成分，得到清晰的测量体模序列图像，通过三维重构得到所述测量体模内的三维光分布图。优选地，所述载物平台的步进间距小于等于1毫米，以保证三维剂量验证的高分辨率要求。优选地，所述光探测器为面阵列类数码相机或线阵列类型光探测器。优选地，步骤(3)具体为，所述的剂量数据重构系统对每一时刻所述信息读出装置所得数据进行存储和解读处理，通过重建和剂量校准，获得所述测量体模空间各点的实时吸收剂量值。优选地，步骤(1)具体为，通过在所述测量体模外部放置放射源或者射线发生装置，或者在所述测量体模内部植入放射性粒子，将所述测量体模暴露在电离辐射环境中。本申请所述的一种辐射空间剂量分布的实时测量装置和方法，能直观地反映出测量体模内受辐射的三维剂量分布情况，基于其结果能对放射治疗计划以及对病人的实际治疗进行全面核验和认证，适用于放射治疗、粒子介入治疗等医疗场景。相比现有三维凝胶剂量计方案，能够即时现场测量，并且可重复多次使用，将有力推动先进的放射治疗技术在医院的临床应用，将成为高精确本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种辐射空间剂量分布的实时测量装置，其特征在于，所述的测量装置包括，

【技术特征摘要】
1.一种辐射空间剂量分布的实时测量装置，其特征在于，所述的测量装置包括，暴露于电离辐射环境中的测量体模，包括辐射发光材料、用于储存所述的辐射发光材料的介质；信息读出装置，包括物镜、用于承载物镜的载物平台、用于对所述的载物平台进行位移控制的光学切片采集驱动器、用于采集物镜图像的光探测器。2.如权利要求1所述的辐射空间剂量分布的实时测量装置，其特征在于，所述的信息读出装置还包括，用于根据所述的光探测器所测结果获得测量体模内的三维光分布图的数据处理模块；所述的实时测量装置还包括，剂量数据重构系统，用于根据所述的数据处理模块所获得的三维光分布图计算测量体模空间各点的剂量值。3.如权利要求2所述的辐射空间剂量分布的实时测量装置，其特征在于，所述辐射发光材料均匀的混合在所述介质中，所述辐射发光材料为暴露在电离辐射环境中会实时发光的液闪、塑闪、闪烁纳米粒子中的一种或多种材料制成，所述介质为组织等效且光学透明的材料制成。4.如权利要求2所述的辐射空间剂量分布的实时测量装置，其特征在于，所述介质的尺寸和形状与照射对象或靶区相配合。5.如权利要求2所述的辐射空间剂量分布的实时测量装置，其特征在于，所述光学切片采集驱动器用于对所述载物平台沿所述物镜的光轴方向进行等间距步进的位移控制，使所述物镜的焦平面等间距步进的通过所述测量体模，所述光探测器用于采集所述测量体模沿所述物镜的光轴不同深度的二维光学切片剖面图像。6.如权利要求5所述的辐射空间剂量分布的实时测量装置，其特征在于，所述载物平台的步进间距小于等于1毫米。7.如权利要求2所述的辐射空间剂量分布的实时测量装置，其特征在于，所述光探测器为面阵列类数码相机或线阵列类型光探测器。8.如权利要求2所述的辐射空间剂量分布的实时测量装置，其特征在于，所述数据处理模块用于通过解卷积运算去除所述光探测器采集的图像中的离焦模糊成分，得到清晰的测量体模序列图像，通过三维重构得到所述测量体模内的三维光分布图。9.如权利要求2所述的辐射空间剂量分布的实时测量装置，其特征在于，所述剂量数据重构系统用于对每一时刻所述信息读出装置所得数据进行存储和解读处理，通过重建和剂量校准，获得所述测量体模空间各点的实时吸收剂量值。10.如权利要求1-9任意一项所述的辐射空间剂量分布的实时测量装置，其特征在于，所述的测量体模被位于测量体模外部的放射源或者射线发生装置照射；或所述的测量体模被植入测量体模内部的放射性粒子照射。11.一种使用权...

【专利技术属性】
技术研发人员：王璐瑶，文万信，杨翠萍，周冬冬，
申请(专利权)人：苏州大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32