粒子治疗快速质量保证测量方法及剂量分布测量装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及粒子治疗领域，具体为粒子治疗快速质量保证测量方法及剂量分布测量装置，该装置包括发光材料单元，发光材料单元数量设置为若干，若干块发光材料单元沿着粒子束流入射方向依次设置；光信号采集单元，光信号采集单元与发光材料单元对应设置，用于对粒子与发光材料单元相互作用发出的光信号进行采集；信号获取及数据处理单元，用于获取光信号采集单元的光信号并进行处理获得剂量分布。本发明专利技术能够实现精准、快速、便捷、高效及实时的粒子治疗QA测量，为粒子放射治疗基础数据获取、定期的束流性能检测及校验、患者治疗计划的剂量验证等提供有力手段，提高粒子治疗的效率，可以广泛地应用于粒子辐射的其他领域。地应用于粒子辐射的其他领域。地应用于粒子辐射的其他领域。

【技术实现步骤摘要】
粒子治疗快速质量保证测量方法及剂量分布测量装置


[0001]本专利技术是关于一种粒子治疗快速质量保证测量方法及剂量分布测量装置，涉及粒子治疗(包括质子治疗、重离子治疗、中子俘获治疗等)


技术介绍

[0002]粒子治疗是放射治疗当中先进有效的手段，为确保粒子治疗安全有效地实施，需要定期对粒子治疗加速器提供的粒子束流及照射野进行QA(质量保证)测量，从而确保粒子治疗加速器提供的束流能够满足疾病治疗的要求，保证粒子放射治疗计划能够被准确无误地执行。因此，需要开发QA测量手段来满足粒子临床治疗当中的需求。由于设备昂贵，粒子治疗加速器属于稀缺资源，若能够高效快速进行粒子治疗QA测量，对提高粒子治疗加速器的效率，增加每台粒子治疗加速器治疗患者数量的能力及造福更多的患者均具有非常重要的意义。同时，在粒子辐照技术的其他领域，例如粒子加速器束流诊断、粒子束辐射测量等方面，快速准确获得粒子束流的性能也是非常重要的。
[0003]当前，粒子治疗QA测量的项目主要为束流及照射野性能等的测量，包括内容为束流能量(在介质中对应的Bragg峰位)、束斑大小、照射野均匀性及对称性等，用于QA测量的方法主要有：电离室与三维水箱组合的测量、胶片测量、二维电离室矩阵测量、闪烁体探测器测量及深度剂量分布探测设备测量(如双电离室配合可变水柱和电离室堆等)等。其中，电离室与三维水箱组合测量方法通过控制电离室在三维水箱中位置，沿粒子束入射方向上(即纵向上)可测量深度剂量分布，从而根据Bragg峰位确定入射粒子束的能量；在垂直束流入射的方向上(即横向上)，可测量不同粒子束不同贯穿深度上的横向剂量分布，从而确定束流束斑大小、照射野的均匀性及对称性等。该方法精确度较高，但是每次测量只能测量水箱空间中一个位置的剂量，要得到完整的剂量分布需要的时间很长，效率低下，不具有实时性，测量耗时耗力。胶片测量方法可测量粒子束纵横上的剂量分布，通常为相对剂量测量，可确定束斑大小、照射野的均匀性及对称性等指标，缺点是胶片不能重复利用，代价高，而且通过胶片获得所需信息的后处理时间较长，同样不具备实时性。二维电离室矩阵通常用于粒子束横向上的剂量分布实时测量，测量速度快效率高，但是位置分辨率低，通常无法测量纵向上的剂量分布。闪烁体探测器利用粒子束在闪烁体材料中沉积能量而导致闪烁体材料发光的特性，利用相机探测光信号并将光强度转换为剂量分布，实现剂量分布的测量，测量速度快、分辨率高、使用较为方便，可测量束斑大小、照射野均匀性即对称性等指标，但该方法可测量的指标有限。深度剂量分布探测设备可用于纵向剂量分布的测量，可快速测量得到完整的纵向剂量分布，缺点是不能测量粒子束在横向上的剂量分布，仅能测量深度剂量分布确定束流能量。
[0004]综上所述，目前用于粒子治疗QA测量方法在测量精度、分辨率、效率、便捷性、实时性以及测量指标的全面性等方面都存在不同的缺点和不足。因此，在当前粒子治疗QA测量当中常采用多种测量手段，以达到对QA指标的全面测量，所以当前的粒子治疗QA测量耗时、效率低，使得粒子治疗的可及性差。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术的目的之一是提供一种剂量分布测量装置；本专利技术的目的之二是提供一种粒子治疗快速质量保证测量的方法，能够实现精准、快速、便捷、高效及实时的粒子治疗QA测量。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：
[0007]第一方面，本专利技术提供的一种剂量分布测量装置，该装置包括：
[0008]发光材料单元，所述发光材料单元数量设置为若干，若干块所述发光材料单元沿着粒子束流入射方向依次设置；
[0009]光信号采集单元，所述光信号采集单元与所述发光材料单元对应设置，用于对粒子与发光材料单元相互作用发出的光信号进行采集；
[0010]信号获取及数据处理单元，用于获取所述光信号采集单元的光信号并进行处理获得剂量分布。
[0011]所述的剂量分布测量装置，进一步地，所述光信号采集单元与所述信号获取及数据处理单元通过光信号传输光缆进行光信号传输。
[0012]所述的剂量分布测量装置，进一步地，所述光信号采集单元包括第一光信号采集单元和第二光信号采集单元；
[0013]所述第一光信号采集单元和第二光信号采集单元均设置在所述发光材料单元的厚度方向；
[0014]所述第一光信号采集单元用于对粒子与所述发光材料单元相互作用发出的在X方向上的光信号进行采集；
[0015]所述第二光信号采集单元用于对粒子与所述发光材料单元相互作用发出的Y方向的光信号进行采集，其中，Z方向为粒子束流入射方向，X方向为水平方向，Y方向为垂直方向。
[0016]所述的剂量分布测量装置，进一步地，所述第一光信号采集单元和第二光信号采集单元均采用若干CMOS光传感器，CMOS光传感器的宽度与所述发光材料单元的厚度相一致，CMOS光传感器的长度与所述发光材料单元在横向上的宽度匹配。
[0017]所述的剂量分布测量装置，进一步地，与所述光信号采集单元相对的所述发光材料单元的厚度方向均涂有反光材料层。
[0018]所述的剂量分布测量装置，进一步地，所述发光材料单元横向上的尺寸要大于粒子束流的照射野尺寸；若干块所述发光材料单元构成的发光材料单元整体在纵向上厚度要大于粒子治疗加速器提供最高能量束流在发光材料介质中的射程。
[0019]所述的剂量分布测量装置，进一步地，每块所述发光材料单元的两侧面分别设置有发光材料表面涂层即黑色涂料。
[0020]所述的剂量分布测量装置，进一步地，该装置还包括有外壳，用于放置所述发光材料单元和光信号采集单元，所述外壳两侧均设置有把手。
[0021]第二方面，本专利技术还提供粒子治疗快速质量保证测量方法，包括：
[0022]将剂量分布测量装置放置在粒子治疗加速器治疗室的等中心点位置处，且将设置有黑色涂层的一面朝向粒子束流入射方向；
[0023]在无束流照射条件下，通过光信号采集单元对无束流照射时的本底信号进行探
测，获得本底值；
[0024]预设一定剂量的粒子束进行照射，达到预设剂量值后将束流切断，停止照射；
[0025]获取设定剂量粒子束照射后X和Y方向上采集到的光强度信号进行处理，完成束流特征信息提取，其中，Z方向为粒子束流入射方向，X方向为水平方向，Y方向为垂直方向。
[0026]所述的粒子治疗快速质量保证测量方法，进一步地，获取设定剂量粒子束照射后的X和Y方向上采集到的光强度信号进行处理，完成束流特征信息提取，包括：
[0027]将纵向上二维光强度分布通过灰度值转换为二维剂量分布，从而得到深度剂量分布；
[0028]根据X或Y方向上的二维剂量分布图像，获得粒子束流的Bragg峰位置，确定入射粒子束的能量，得到束流在不同贯穿深度上的横向剂量分布，进而确定不同贯穿深度上的束斑大小或照射野的均匀性和对称性；
[0029]利用不同方向上二维分布数据通过三维重建算法将不同空间方向上的二维剂量本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种剂量分布测量装置，其特征至于，该装置包括：发光材料单元，所述发光材料单元数量设置为若干，若干块所述发光材料单元沿着粒子束流入射方向依次设置；光信号采集单元，所述光信号采集单元与所述发光材料单元对应设置，用于对粒子与发光材料单元相互作用发出的光信号进行采集；信号获取及数据处理单元，用于获取所述光信号采集单元的光信号并进行处理获得剂量分布。2.根据权利要求1所述的剂量分布测量装置，其特征至于，所述光信号采集单元与所述信号获取及数据处理单元通过光信号传输光缆进行光信号传输。3.根据权利要求1所述的剂量分布测量装置，其特征至于，所述光信号采集单元包括第一光信号采集单元和第二光信号采集单元；所述第一光信号采集单元和第二光信号采集单元均设置在所述发光材料单元的厚度方向；所述第一光信号采集单元用于对粒子与所述发光材料单元相互作用发出的在X方向上的光信号进行采集；所述第二光信号采集单元用于对粒子与所述发光材料单元相互作用发出的Y方向的光信号进行采集，其中，Z方向为粒子束流入射方向，X方向为水平方向，Y方向为垂直方向。4.根据权利要求3所述的剂量分布测量装置，其特征至于，所述第一光信号采集单元和第二光信号采集单元均采用若干CMOS光传感器，CMOS光传感器的宽度与所述发光材料单元的厚度相一致，CMOS光传感器的长度与所述发光材料单元在横向上的宽度匹配。5.根据权利要求1所述的剂量分布测量装置，其特征至于，与所述光信号采集单元相对的所述发光材料单元的厚度方向均涂有反光材料层。6.根据权利要求1所述的剂量分布测量装置，其特征至于，所述发光材料单元横向上的尺寸要大于粒子束流的照射野尺寸；若干块所述发光材料单元构成的发光材料单元整体在...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢泽欣，陈昊驹，李建国，李强，陈卫强，贺鹏博，戴中颖，
申请(专利权)人：莆田兰海核医学研究中心，
类型：发明
国别省市：