扫描离子束照射下的辐射变色胶片剂量测量方法和系统技术方案

本发明专利技术涉及一种扫描离子束照射下的辐射变色胶片剂量测量方法和系统，包括：将辐射变色胶片分为刻度区和剂量测量区，在刻度区照射不同剂量面积乘积梯度的束斑，在剂量测量区照射待测照射野；将辐射变色胶片的刻度区和剂量测量区同时进行数字化，获得刻度区的胶片变色指标分布和剂量测量区的胶片变色分布；根据剂量与胶片变色程度的函数关系和束斑剂量分布函数，构建f

【技术实现步骤摘要】
扫描离子束照射下的辐射变色胶片剂量测量方法和系统


[0001]本专利技术涉及一种扫描离子束照射下的辐射变色胶片剂量测量方法和系统，属于辐射剂量测量


技术介绍

[0002]在离子束辐照科学技术研究、工业及临床医学应用中，常常需要对离子束的辐射场进行剂量分布测量，以保证辐照准确性。剂量分布测量一般需要用到二维剂量探测器。二维剂量探测器具有多种类型，有基于多个电离室的二维电离室矩阵，又可分半导体类型和空气电离室型；也有基于材料受辐射后发光的探测器，如热释光薄膜、闪烁体探测器等；还有基于化学材料辐射变色的探测器，比如需冲洗放射显影胶片和免冲洗的辐射变色胶片、凝胶剂量计薄膜等。
[0003]辐射变色胶片是一种基于有机分子的辐射剂量计，由于有机分子聚合物的尺寸在微米量级，理论上辐射变色胶片的剂量测量空间分辨率也在微米量级。因此，对空间分辨率要求较高的剂量测量场景中，可以使用辐射变色胶片进行测量。此外，辐射变色胶片受剂量率大小影响很小(<106Gy/s)，可用于Flash治疗技术的剂量测量与计划验证等。
[0004]虽然辐射变色胶片具有许多优点，但其剂量测量却需要较为严格的操作规程，以保证测量精度。为提高剂量测量分辨率，辐射变色胶片需要使用专业的透射型扫描仪将胶片数字化输出48位彩色胶片正片。使用辐射变色胶片测量剂量，首先需要对胶片进行剂量刻度，即胶片受到射线照射后的变色程度的量化指标与照射剂量的关系曲线，该曲线称为胶片剂量响应曲线或刻度曲线。在利用胶片测量剂量分布时，再根据胶片的变色程度量化指标和胶片剂量刻度曲线推算出照射剂量分布。因此，剂量刻度曲线的准确性在胶片剂量测量中是非常重要的。由于不同批次的胶片存在加工原材料纯度或工艺上的差异，因此不同批次的胶片对剂量的响应是差异的，所以在使用不同批次的胶片进行剂量测量需要对该批次的胶片进行剂量刻度。常规的胶片剂量刻度方法是，取某一批次胶片中的一张，将其分割成若干小块，在均匀的辐射野中分别照射已知的剂量，待胶片充分变色后(通常照射后避光保存24小时左右)再通过扫描仪进行数字化，最后利用胶片分析工具建立胶片变色程度的量化指标与剂量的一一对应关系曲线。胶片长时间存储或经历不同的暴露历史，也会导致胶片对剂量响应的差异，因此随着存放时间推移，即使是使用相同批次胶片的剂量刻度曲线，刻度曲线获得的时间与剂量测量日期相差较远时也会导致不可忽略的测量误差。因此，常规的胶片剂量测量方法存在与胶片储存时间、暴露环境等与胶片特定经历相关的批次内响应差异的影响。为了提高剂量测量精度，可以提高胶片刻度曲线的获取频率，然而这不但增加了工作量，还增加了胶片的使用成本。此外，在常规刻度胶片方法中，使用的是均匀的照射野，按照剂量梯度逐一照射，因此胶片剂量响应刻度所需的照射时间较长。最后，使用胶片进行剂量测量还需要注意胶片刻度照射与数字化操作的间隔时间，即胶片照射后避光保存的时间。为了保证测量精度，一般要求剂量测量胶片照射后的避光保存时间与刻度胶片照射后的避光保存时间一致。在实际测量中，严格把控避光保存时间上的一致性是
难以实现的，因而为了降低照射后胶片变色不一致导致的测量误差，一般要求胶片在照射后避光保存24小时，等待其充分变色后再利用扫描仪进行数字化。所以，利用胶片测量辐射剂量的规程是复杂且耗时的。其中，辐照后需等待胶片充分变色后才可数字化用于后续剂量分析的非即时性问题是辐射变色胶片用于日常治疗计划剂量验证的最大限制因素。

技术实现思路

[0005]针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种扫描离子束照射下的辐射变色胶片剂量测量方法和系统，用于解决辐射变色胶片的传统使用方法中遇到的批次间和批次内胶片剂量刻度曲线的差异，以及辐照后需长时间避光保存才数字化的不及时性等问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提出了以下技术方案：一种扫描离子束照射下的辐射变色胶片剂量测量方法，包括以下步骤：将辐射变色胶片分为刻度区和剂量测量区，在所述刻度区照射不同剂量面积乘积DAP梯度的束斑，在所述剂量测量区照射待测照射野；将辐射变色胶片的刻度区和剂量测量区同时进行数字化，获得刻度区的胶片变色指标分布f1(x,y)和胶片剂量测量区的胶片变色分布f2(x,y)；定义剂量与胶片变色程度的函数关系f
′
(d)和束斑剂量分布函数d
′
(x,y)，根据f
′
(d)和d
′
(x,y)，构建f
′
(d
′
(x,y))的函数关系；通过调整f
′
(d
′
(x,y))的参数，使胶片变色指标分布f1(x,y)与f
′
(d
′
(x,y))的差值最小化；根据最终获得的f
′
(d
′
(x,y))计算剂量与胶片变色程度的函数关系f
′
(d)和束斑剂量分布函数d
′
(x,y)，获得胶片剂量刻度曲线；根据所述胶片剂量刻度曲线和胶片剂量测量区的胶片变色分布f2(x,y)，获得胶片剂量测量区的剂量分布。
[0007]进一步，所述辐射变色胶片的刻度区和剂量测量区同时进行数字化的方法包括：将刻度区与胶片剂量测量区同时通过胶片扫描仪生成胶片数字化图像，对所述胶片数字化图像进行横向伪影修正，提取刻度区的红、绿、蓝通道的像素值，或将所述胶片数字化图像转换成光密度值或净光密度值，获得胶片变色指标分布f1(x,y)；
[0008]提取胶片剂量测量区的红、绿、蓝通道的像素值，或将所述胶片数字化图像转换成光密度值或净光密度值，获得胶片变色分布f2(x,y)。
[0009]进一步，根据最终获得的f
′
(d
′
(x,y))计算束斑剂量分布函数d
′
(x,y)，刻度区的胶片变色指标分布f1(x,y)与束斑剂量分布函数d
′
(x,y)一一对应，将所述胶片变色指标分布f1(x,y)与束斑剂量分布函数d
′
(x,y)进行拟合获得胶片剂量刻度曲线，将胶片剂量测量区的胶片变色分布f2(x,y)输入所述胶片剂量刻度曲线中，获得胶片剂量测量区的剂量分布。
[0010]进一步，通过多个剂量面积乘积DAP梯度的束斑，能够获得不同范围的剂量与所述胶片变色指标分布f1(x,y)数据点，将不同范围的剂量与所述胶片变色指标分布f1(x,y)数据点一并纳入胶片剂量刻度曲线进行拟合。
[0011]进一步，根据最终获得的f
′
(d
′
(x,y))计算剂量与胶片变色程度的函数关系f
′
(d)，对所述剂量与胶片变色程度的函数关系f
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(d)求反函数，获得胶片剂量刻度曲线，将胶片剂量测量区的胶片变色分布f2(x,y)输入所述胶片剂量刻度曲线中，获得胶片剂量测量区的剂量分布。
[0012]进一步，所述束斑剂量分布函数d
′
(x,y)为椭圆本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种扫描离子束照射下的辐射变色胶片剂量测量方法，其特征在于，包括以下步骤：将辐射变色胶片分为刻度区和剂量测量区，在所述刻度区照射不同剂量面积乘积DAP梯度的束斑，在所述剂量测量区照射待测照射野；将辐射变色胶片的刻度区和剂量测量区同时进行数字化，获得刻度区的胶片变色指标分布f1(x,y)和胶片剂量测量区的胶片变色分布f2(x,y)；定义剂量与胶片变色程度的函数关系f
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(d)和束斑剂量分布函数d
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(x,y)，根据f
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(d)和d
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(x,y)，构建f
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(d
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(x,y))的函数关系；通过调整f
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(d
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(x,y))的参数，使胶片变色指标分布f1(x,y)与f
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(d
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(x,y))的差值最小化；根据最终获得的f
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(d
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(x,y))计算剂量与胶片变色程度的函数关系f
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(d)和束斑剂量分布函数d
′
(x,y)，获得胶片剂量刻度曲线；根据所述胶片剂量刻度曲线和胶片剂量测量区的胶片变色分布f2(x,y)，获得胶片剂量测量区的剂量分布。2.如权利要求1所述的扫描离子束照射下的辐射变色胶片剂量测量方法，其特征在于，所述辐射变色胶片的刻度区和剂量测量区同时进行数字化的方法包括：将刻度区与胶片剂量测量区同时通过胶片扫描仪生成胶片数字化图像，对所述胶片数字化图像进行横向伪影修正，提取刻度区的红、绿、蓝通道的像素值，或将所述胶片数字化图像转换成光密度值或净光密度值，获得胶片变色指标分布f1(x,y)；提取胶片剂量测量区的红、绿、蓝通道的像素值，或将所述胶片数字化图像转换成光密度值或净光密度值，获得胶片变色分布f2(x,y)。3.如权利要求1任一项所述的扫描离子束照射下的辐射变色胶片剂量测量方法，其特征在于，根据最终获得的f
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(d
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(x,y))计算束斑剂量分布函数d
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(x,y)，刻度区的胶片变色指标分布f1(x,y)与束斑剂量分布函数d
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(x,y)一一对应，将所述胶片变色指标分布f1(x,y)与束斑剂量分布函数d
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(x,y)进行拟合获得胶片剂量刻度曲线，将胶片剂量测量区的胶片变色分布f2(x,y)输入所述胶片剂量刻度曲线中，获得胶片剂量测量区的剂量分布。4.如权利要求3所述的扫描离子束照射下的辐射变色胶片剂量测量方法，其特征在于，通过多个剂量面积乘积DAP梯度的束斑，能够获得不同范围的剂量与所述胶片变色指标分布f1(x,y)数据点，将不同范围的剂量与所述胶片变色指标分布f1(x,y)数据点一并纳入胶片剂量刻度曲线进行拟合。5.如权利要求1所述的扫描离子束照射下的辐射变色胶片剂量测量方法，其特征在于...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘新国，李强，马圆圆，张晖，戴中颖，
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：