二维半导体矩阵调强实时验证测量系统技术方案

一种二维半导体矩阵调强实时验证测量系统，属用于测量调强放疗的剂量和剂量分布的测试仪器。主要由下位机和具有分别控制若干组通道的若干个ＣＰＵ以及二维探测器阵列组成，其中，由电离辐射探测器组成二维探测器阵列，电离辐射探测器的排列方式采用二维平面矩阵排列，或者采用中心部分用二维矩阵和外围用正方形线阵排列相结合方式。它具有灵敏度高、剂量线性好、测量重复性高的特点。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及用于调强放疗射线质量控制的验证测量系统，特别是涉及二维半 导体矩阵调强实时验证测量仪器。
技术介绍
近年来，精确的放疗技术IMRT在我国逐步得以广泛应用，其核心调强放疗计划软 件系统(TPS)主要来自国外，国内也有许多TPS软件产品问世，并用于临床。TPS软件系统 由于依据的数学模型和剂量计算的方法不同，很难保证软件系统之间不出现较大的差别。 因此，为保证患者的生命安全，真正达到精确放疗效果，急待解决的方法就是研制出能直接 测量IMRT剂量分布并实时验证TPS计划测试系统.国外仅美国、德国等少数国家研制出了 这类仪器.该仪器在临床上的重要作用是1、放射治疗系统的实时二维强度分布测量，用于计划系统TPS实时验证。2、测量各种调强放射治疗技术(MLC、物理补偿器调强等)调强照射野。3、直线加速器的常规QA工作(均整度、对称性、光射野一致性、偏野、半野及合成 测量等)。4、一维、二维和三维剂量曲线、等剂量轮廓线、二维/三维剂量分布图以及感兴趣 区(ROI)的设置和分析。用于调强放疗(IMRT)质量控制和调强放疗计划系统(TPS)的实时验证系统的研 制和应用为调强放疗技术提供了临床上的安全保证，给我国千百万肿瘤患者带来了福音。 为促进我国的调强放疗术的进一步的发展奠定了牢固基础。国内外同类研究现状分析及存在的问题(含科技查新结果)1、国内同类研究现状分析和存在的问题(1)由中国测试技术研究院研制的多通道剂量仪，通常用10通道剂量仪与四川大 学林大全教授研制的仿真人体模相配合，能实测病灶中心及邻近点的剂量分布，以达到部 分辐照点对调强放疗TPS的验证目的。优点仿真人体组织等效真实的模拟患者的实际受照射治疗的状况。由于采用的 是自主研制的无角响应的环状半导体探测器，它适合任何照射方式。缺点仅是预先布局的若干点上进行测量，不能提供三维剂量分布图。不能实时指 导临床治疗。(2)胶片法常用的胶片法，灵敏度高，但是操作步骤复杂，获取速度较慢，影响其 稳定性因素很多，如显定影中的温度和时间控制条件、胶片质量的变化等，不能实现实时 指导临床治疗。2、国外同类研究现状分析及存在的问题(1)多通道剂量仪(通常为10通道剂量仪)配合IMRT体模、测量布局的若干点处 剂量和剂量比，无法提供三维剂量分布。IMRT体模材料为有机玻璃材料，等效性差，尤其是使用的半导体的探测器为固定方向，角响应差，给临床调强放疗验证中的准确可靠性增加 了难度。(2)美国SUN核技术公司生产的型号为1175 (Mapcheck)分布图检测仪。德国 PTff-Freibuyg公司生产的2D_Array调强放疗组合系统。分布图检测仪由445个光电二级管精确排列。能实时提供三维等剂量分布图并可 与TPS计算的剂量分布图比较。达到验证TPS的目的，并能及时指导临床放疗。德国PTW生产的2D_Array调强放疗组合系统是由平板电离室二维矩阵构成，探测 器排列矩阵数量最多的为729个探测器。IBA同样用平板电离室矩阵，测量通道数有1020道和1600道。本技术的目的是提供一种灵敏度高、剂量线性好、测量重复性高的二维半导 体矩阵调强实时验证测量系统。本新型的目的是这样实现的一种二维半导体矩阵调强实时验证测量系统，包括 下位机具有分别控制若干组通道的若干个CPU以及二维探测器阵列，由半导体探测器组 成二维阵列排列方式采用二维平面矩阵排列，或者采用中心部分用二维矩阵和外围用正 方形线阵列排列相结合方式。上述二维平面矩阵排列是由1600个电离辐射探测器，相邻探测器中心间隔7mm、 均布设置在280 X 280mm2平面内组成。上述中心部分用二维阵列和外围用正方形线阵排列相结合方式是采用620个 电离辐射探测器设置在280X280mm2平面内，其中196个电离辐射探测器设置在上述280 X 280mm2平面中心100 X IOOmm2范围内、相邻探测器中心间隔7mm、均布组成二维矩阵， 其余424个电离辐射探测器在上述二维矩阵外围采用正方形线阵排列均布设置。本电离辐射探测器的主要性能测量重复性<0.5%剂量线性<0.5%40KGy/60Co 剂量稳定性 < 1. 0% 探测器灵敏度lOOnc/Gy (典型)分辨率0·05cGy测量范围0-300cGy二维阵列排列方式中，一种是二维矩阵排列，另一种是中心部分用二维矩阵与外 围用正方形线阵列排列相结合。探测器的校准相对剂量校准面阵列探测器的有效辐照面积为280X280mm2。将其分为四个象 限，对每个象限所包围的探测器分别进行剂量相对校准和绝对校准。校准方法如下将5cm厚300X 300mm2的固态水置于探测器阵列上面，调源皮距 SSD = 100cm，用IOX IOcm2野中心对准后，选四个象限中任一个象限中心与14cmX14cm光 野中心对准后，再开30 X 30cm2射野，给100MU开机辐照。测量完毕，该象限内(HcmXHcm 野以内的探测器)的读数自动储存。其他三个象限的探测器用同样方法测量。测量完毕，将所有通道的读数归一到中心道的读数，相关校准因子自动储存。绝对剂量校准相对剂量校准完毕，如果需要各道显示绝对剂量，将所有通道归一 到中心点处的标准剂量值上，便完成了绝对剂量校准。相关校准因子自动储存。5、多功能测量软件和验证系统本技术的有益效果是(1)、可提供任意方向离轴比曲线和剂量参数(均整度、光野重合性、半影)和楔形 板离轴比曲线。(2)、实测的三维剂量灰度图，三维等剂量线分布图浏览。(3)、可以用鼠标绕X、y轴任意角度使三维图形倾斜，便于任意角度下观察。(4)、放射治疗系统的实时二维调强分布图。(5)、测量各种调强放射治疗(MLC调强、物理补偿调强等调强照射野)。(6)、外照射治疗常规光野和射野一致性、均整度、对称性、半影、偏野、半野及合成 测量等。(7)、一维、二维和三维数据显示功能剂量曲线、等剂量轮廓线、二维/三维剂量 分布图。在等剂量曲线图中，可以通过设置参数来实现不同的显示线颜色、坐标系统、探测 器位置、鼠标点击处坐标、相对剂量和绝对剂量。在二维灰度图显示区域中，可以通过参数 设置实现显示彩色等剂量图、黑白灰度图、坐标系统、探测器位置、鼠标点击处的坐标、相对 剂量和绝对剂量，在坐标轴附近单击鼠标实现任意位置处的AB方向或GT方向的Profile 显不。(8)、对专用验证分析软件实测的等剂量图和剂量值与TPS计算值的差异性进行 定量分析，分析方法有DTA分析、γ分析及NAT评估方法等。(9)、验证软件能与国际名牌TPS无缝连接。附图说明图1是本新型的仪器原理框图；图2是下位机原理框图；图3是电离辐射探测器的电原理图；图4是电离辐射探测器用二维平面矩阵排列的示意图；图5是电离辐射探测器中心部分用二维矩阵与外围用正方形、线阵列排列的示意 图。具体实施方式图1、图2、图3示出，本新型包括下位机具有分别控制若干组通道的若干个CPU 以及二维探测器阵列，电离辐射探测器组成二维阵列排列方式采用二维平面矩阵排列，或 者采用中心部分用二维矩阵和外围用正方形线阵排列相结合方式。采用多层板技术工艺 (10层板)，整体设计作成平面电路板；为减少体积，电源部分与主机分开；主机板中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种二维半导体矩阵调强实时验证测量系统，包括，下位机：具有分别控制若干组通道的若干个ＣＰＵ以及二维探测器阵列，其特征是：所述电离辐射探测器组成二维阵列：排列方式采用二维平面矩阵排列，或者采用中心部分用二维矩阵和外围用正方形线阵排列相结合方式。

【技术特征摘要】
一种二维半导体矩阵调强实时验证测量系统，包括，下位机具有分别控制若干组通道的若干个CPU以及二维探测器阵列，其特征是所述电离辐射探测器组成二维阵列排列方式采用二维平面矩阵排列，或者采用中心部分用二维矩阵和外围用正方形线阵排列相结合方式。2.根据权利要求1所述二维半导体矩阵调强实时验证测量系统，其特征是所述 二维平面矩阵排列是由1600个电离辐射探测器，相邻探测器中心间隔7mm、均布设置在 280 X 280mm...

【专利技术属性】
技术研发人员：张友德，龚岚，郑永明，邹绪春，
申请(专利权)人：四川中测辐射科技有限公司，
类型：实用新型
国别省市：90[中国|成都]