本发明专利技术涉及一种重离子束治癌当中剂量监测探测器标定和校准的装置及方法。其结构特征是在束流轴线上依次放置准直器、剂量监测探测器、迷你型脊形过滤器、水箱和标准电离室，标准电离室置于水箱中。通过标准电离室在水介质中不同深度处吸收剂量的测量得到照射束流微小展宽Ｂｒａｇｇ峰（ｍｉｎｉ－ＳＯＢＰ）在水中的深度位置。在该深度位置处，利用标准电离室对剂量监测探测器进行了标定和校准，得到剂量监测探测器对具有高斯型分布微小展宽Ｂｒａｇｇ峰治癌束流测量的标定和校准因子。由该标定和校准因子，可以方便地控制肿瘤靶区内物理吸收剂量均匀或生物有效剂量均匀三维适形照射治疗的整个过程，满足实际临床治疗当中不同临床病例治疗的需要，提高了治疗装置的治疗效率。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种在实施重离子束三维适形照射治癌当中对剂量监测探测 器进行标定和校准的装置及方法。利用本方法， 一方面可确认加速器提供重 离子束的能量，另一方面便于对肿瘤靶区内物理吸收剂量均匀和生物有效剂 量均匀三维适形照射治疗的控制，满足实际临床治疗当中不同临床病例治疗 的需要。
技术介绍
重离子束以其倒转的深度剂量分布、侧向散射小、较高的相对生物学效应(RBE)和低的氧增比(OER)等特点，使重离子束治癌成为当今国际上先进、 有效的放射治疗方法。目前，只有少数发达国家和我国正在开展肿瘤患者的 重离子束临床治疗试验研究，初步的临床治疗试验研究结果显示重离子束治 癌具有非常显著的疗效，且没有明显的毒副作用。在目前束流横向扩展的被 动型束流配送系统上，均实施着重离子束对肿瘤靶区的两维适形照射治疗， 即通过摆动磁铁与散射体配合横向扩展治癌束流形成大的照射场，横向上通 过多叶准直器截取该照射场，获得照射野的形状与肿瘤在束流方向上的最大 投影形状一致，纵向上通过脊形过滤器展宽重离子束的Bmgg峰，使得展宽 Bragg峰(spread-out Bragg peak, SOBP)的宽度与肿瘤靶区在束流方向上的厚 度一致，展宽Bragg峰(SOBP)高剂量区的后沿形状由置于患者体表的组织补 偿器来调整。在实施重离子束两维适形照射治疗前，对束流照射剂量的准确监测和控 制是成功实施重离子束对肿瘤靶区适形照射治疗的关键一环，即需要对束流 配送系统中的剂量监测探测器，如穿透型电离室、闪烁体探测器等进行标定 和校准，这样才能保证照射治疗的剂量与处方剂量一致，达到重离子束放射 治疗的目的。目前采用的标定和校准方法为在均匀照射野的照射下，通过 移动置于水箱中的标准电离室，测量利用脊形过滤器将Bmgg峰展宽为一定宽度后的束流的深度剂量分布，并据此找到该束流展宽Bmgg峰的中间位置 在水介质中的深度，然后将标准电离室置于此深度处，利用标准电离室对束 流在SOBP中间位置深度处水中吸收剂量的绝对测量，标定和校准剂量监测 探测器的读数，得到束流在SOBP中间位置深度处水中吸收剂量值与剂量监 测探测器的读数之间的关系。最终利用以此方法标定和校准后的剂量监测探 测器来控制重离子束对肿瘤耙区两维适形照射治疗的实施。由此可见，对束 流方向上不同厚度的肿瘤靶区均需要设计不同的脊形过滤器来展宽束流的 Bmgg峰以适应肿瘤靶区的厚度，并且需要利用上述方法进行剂量监测探测器 对具有不同展宽Bmgg峰的治疗束流响应的标定和校准，在实际临床治疗应 用中非常繁琐和耗时，降低了重离子束治疗装置治疗患者的效率。因此，建 立一套高效的对剂量监测探测器进行准确标定和校准的方法对今后逐渐在我 国开展的重离子束治癌先进技术具有非常重要的促进作用，同时为在我国发 展代表放射治疗的先进、有效技术~~重离子束治癌项目奠定坚实的基础。
技术实现思路
为充分发挥重离子束应用于放射治疗的优势，我们利用重离子束对肿瘤 靶区的三维适形照射装置(申请号200610105306.9)中的迷你型脊形过滤器将 重离子束的尖锐Bmgg峰略微扩展为高斯型剂量分布的微小展宽峰 (mini-SOBP)，然后利用该微小展宽峰对沿束流方向上一定厚度的肿瘤耙区实 施由深层到浅层的逐层照射治疗，从而提高了重离子束治疗的适形程度。在 此基础上，本专利技术的目的在于提供一种重离子束治癌当中剂量监测探测器的 标定和校准的装置。本专利技术的另一目的在于提出一种重离子束治癌当中剂量 监测探测器的标定和校准的方法，即在三维适形照射治疗时对束流配送系统 中剂量监测探测器进行标定和校准，其目的是在实施重离子束对肿瘤耙区三 维适形照射治疗时准确控制照射剂量，使得肿瘤靶区的治疗剂量与临床医师 给出的处方剂量相一致，达到重离子束治疗的最佳效果。本专利技术的目的是通过以下技术方案来实现一种重离子束治癌当中剂量监测探测器的标定和校准装置，是由准直器、 剂量监测探测器、迷你型脊形过滤器、标准电离室和水箱构成。在束流线下游依次放置准直器、剂量监测探测器、迷你型脊形过滤器、水箱和标准电离 室，采用准直器截取由束流配送系统形成的束流照射野，照射野大小为10cmxl0cm，标准电离室置于水箱中，标准电离室灵敏体积为0.1cm3 0.05 5crn3，由步进电机带动可在水箱中移动，移动精度为O.lmm，迷你型脊形过 滤器距水箱的距离为65cm 100 cm，以满足由迷你型脊形过滤器对束流微小 展宽Bragg峰后在测量位置处横向上(即垂直束流方向上)的照射野均匀。 上述束流的能量在治癌所用的能量范围为80~430MeV/u之间。 重离子束治癌当中剂量监测探测器标定和校准的方法a. 通过测量标准电离室在水介质中不同深度处的吸收剂量找到照射束流 微小展宽Bragg峰(mini-SOBP)的峰位在水中对应的深度位置，在该深度处利 用标准电离室对剂量监测探测器进行了标定和校准，得到剂量监测探测器的 标定和校准因子f。b. 由通过剂量优化得到的不同能量束流mini-SOBP峰叠加时的权重因子 集(wj及对剂量监测探测器的标定和校准因子f，可以得到实施重离子束对肿 瘤靶区三维适形照射治疗时经标定和校准后剂量监测探测器对各具有 mini-SOBP束流的剂量监测计数值集{&}，以控制对肿瘤靶区的三维适形照射 治疗。具体讲对剂量监测探测器设置一个固定的计数，在国际原子能机构398 号技术报告提供的测量水中吸收剂量的实用准则(IAEA TRS-398, Absorbed Dose Determination in External Beam Radiotherapy: An International Code of Practice for Dosimetry based on Standards of Absorbed Dose to Water, ISSN 1011-4289, 2000)下，对该固定计数束流的照射，利用标准电离室测量水中不 同深度处的吸收剂量，通过比较找到吸收剂量最大处的深度位置，该位置即 为治癌束流在水中的mini-SOBP峰位深度。然后，将标准电离室置于束流 mini-SOBP峰位深度处，通过三次以上测量得到剂量监测探测器平均计数MU 与标准电离室测量得到的水中吸收剂量平均值De之间的关系，这样就得到了 剂量监测探测器的标定和校准因子f，艮口<formula>formula see original document page 6</formula>在实施重离子束对肿瘤靶区三维适形照射治疗的过程中，还需要得到不同能量束流mini-SOBP峰叠加时的权重因子集《Wi)，从而形成一个与临床医 师给定的处方剂量(DpJ—致的均匀高剂量区域，即一个展宽的Bragg峰区 (SOBP)。这些权重因子Wi可通过使下面的方程得到最小值求得，即:<formula>formula see original document page 7</formula>(2)其中Zj为SOBP所在范围内第j个检查点的深度，Di为形成SOBP中第i个具 有mini-SOBP束流的深度剂量分布，RBEi为第i个具有mini-S本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种重离子束治癌当中剂量监测探测器的标定和校准装置，是由准直器（２）、剂量监测探测器（３）、迷你型脊形过滤器（４）、标准电离室（６）和水箱（５）构成，其特征是在束流（１）下游依次放置准直器（２）、剂量监测探测器（３）、迷你型脊形过滤器（４）、水箱（５）和标准电离室（６），标准电离室（６）置于水箱（５）中。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李强，刘新国，戴中颖，吴庆丰，金晓东，陶家军，
申请(专利权)人：中国科学院近代物理研究所，
类型：发明
国别省市：62[中国|甘肃]
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