CN102090898A - 用于快速实时测量点剂量的探测验证的数字图像探测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及用于快速实时测量点剂量的探测验证的数字图像探测装置，数字平板探测器的中间区域设置有至少一只以上的电离室探测器或半导体剂量探头，数字平板探测器的四周部位分别设置有至少一只以上的半导体剂量探头或电离室探测器。由数字平板探测器在MV级能量照射下得到MV级的X射线图像，并由电离室探测器及半导体剂量探头探测接收到该点的MV能量，将该点的点剂量探测结果记录下来；使用者将得到的点剂量探测结果与数字平板探测器的剂量图像上的相应点的剂量结果进行比对处理，即可快速实时地得到数字平板探测器全场范围内的剂量结果。

Description

用于快速实时测量点剂量的探测验证的数字图像探测装置
技术领域
本发明涉及肿瘤放射治疗中用于快速实时的点剂量探测验证的数字图像探测装置，可探测X射线并生成数字图像，用于患者体位验证；探测MV级X射线，获取数字图像，探测点剂量，用于剂量分布验证。
背景技术
直接数字化放射摄影(Digital Radiography，简称DR)，是上世纪九十年代发展起来的X线摄影新技术，具有更快的成像速度、更便捷的操作、更高的成像分辨率等显著优点，成为数字X线摄影技术的主导方向，并得到世界各国的临床机构和影像学专家认可。近年来随着技术及设备的日益成熟，DR在世界范围内得以迅速推广和普及应用，逐渐成为医院的必备设备之一。
DR主要由X-线发生器(球管)、探测器(影像板/采样器)、采集工作站(采像处理计算机/后处理工作站)、机械装置等四部分组成；DR之所以称为“直接数字化放射摄影”的实质就是不用中间介质直接拍出数字X-光像。
目前在医疗领域中，主要有两种数字平板探测器，非晶硅(a-Si)和非晶硒(a-Se)平板探测器。表面上，这两种的平板都是以同样的运行方式：通过面板将提取X射线转化成为数字图像。面板无需像胶片一样进行处理，可以以几秒钟一幅图像的速度到进行数据采集，也可以以每秒30幅图像的速度进行实况采集。另外，由于它们的精度高和视域宽，平板以每秒30幅的速度显示图像，替代图像增强器，是比较理想的。
这两种数字平板探测器分别涉及两种平板探测技术-间接能量转换和直接能量转换。
间接FPD的结构主要是由闪烁体或荧光体层加具有光电二极管作用的非晶硅层(amorphous silicon)再加TFT阵列构成，其原理为闪烁体或荧光体层经X射线曝光后，将X射线光子转换为可见光，而后由具有光电二极管作用的非晶硅层变为图像电信号，最后获得数字图像。
直接FPD结构主要是由非晶硒层(amorphous selenium)加薄膜半导体阵列(Thin Film Transistor array，TFT)构成的平板检测器。由于非晶硒是一种光电导材料，因此经X射线曝光后直接形成电子-空穴对，产生电信号，通过TFT检测阵列，再经A/D转换获得数字化图像。
在剂量监测领域，主要有两类探测器：1)电离室探测器(IonizationChamber)是一种探测电离辐射的气体探测器，精度较高；2)半导体剂量探头(semiconductor detector)是以半导体材料为探测介质的辐射探测器。最通用的半导体材料是锗和硅，其基本原理与气体电离室相类似，故又称固体电离室；半导体剂量探头相比电离室探测器体积要小得多。
目前在医疗临床中，对于KV级的X射线成像，数字探测平板主要用于EPID(Electronic Portal Imaging Device，电子射野影像装置)和ConeBeam(基于大面积非晶硅数字化X射线探测板的锥形束CT)功能；而对于MV级成像，数字探测平板主要用于EPID功能；最终为了实现IGRT(Image Guide Radiation Therapy，图像引导放射治疗)功能。
无论是用于KV级还是MV级成像，得到的图像相当于一张无需冲洗的数字“胶片”，图像中除了记录相关的患者信息，更多记录了图像本身的灰度信息，并通过灰度值与CT值、灰度值与剂量值之间的对应关系(不同的灰度值对应不同的CT值或剂量值)，使医生或物理师可获取所需的数据信息，用于放射治疗中的定位和验证。
但对于目前的探测平板，在用于MV级剂量监测的领域中时，由于目前技术发展的限制，在图像分辨率、信噪比和成像剂量上较之KV级成像效果较差，对于剂量的检测精确度不够高。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术存在的不足，提供一种肿瘤放射治疗中用于快速实时的点剂量探测验证的数字图像探测装置。
本发明的目的通过以下技术方案来实现：
用于快速实时测量点剂量的探测验证的数字图像探测装置，包括壳体和数字平板探测器，所述数字平板探测器封装于壳体中，特点是：所述数字平板探测器的中间区域设置有至少一只以上的电离室探测器或半导体剂量探头。
进一步地，上述的用于快速实时测量点剂量的探测验证的数字图像探测装置，其中，所述数字平板探测器的四周部位分别设置有至少一只以上的半导体剂量探头或电离室探测器。
更进一步地，上述的用于快速实时测量点剂量的探测验证的数字图像探测装置，其中，所述半导体剂量探头通过螺钉连接或胶粘剂粘接固定于数字平板探测器上。
再进一步地，上述的用于快速实时测量点剂量的探测验证的数字图像探测装置，其中，所述电离室探测器通过螺钉连接或胶粘剂粘接固定于数字平板探测器上。
本发明技术方案突出的实质性特点和显著的进步主要体现在：
本发明设计新颖，由数字平板探测器在MV级能量照射下得到MV级的X射线图像，通过灰度值与剂量值之间的对应关系的转换，将MV照射剂量显示在数字图像中；同时，由电离室探测器及半导体剂量探头探测接收到该点的MV能量，将精度较高的点剂量探测结果记录下来；医生或物理师将得到的点剂量探测结果与数字平板探测器的剂量图像上的相应点的剂量结果进行比对处理，就可换算成数字平板探测器全场范围的剂量。通过此方式，医生或物理师无需为做位置验证和剂量监测专门添置昂贵的专用剂量检测设备，而可直接借用平板探测器和直线加速器的MV级能量进行操作，同时又能够保证剂量监测结果的精确、快速、有效和方便；堪称是具有新颖性、创造性、实用性的好技术，为一实用的新设计。
附图说明
下面结合附图对本发明技术方案作进一步说明：
图1：本发明的主视示意图；
图2：本发明的仰视示意图。
图中各附图标记的含义见下表：
Figure BSA00000396660900041
具体实施方式
为简化医生或物理师在放射治疗过程中的工作，在剂量监测中应用MV级X射线图像，同时达到剂量验证的精度要求，提出一种利用在MV级图像探测中同时探测点剂量的方式，实现剂量监测。
如图1、图2所示，肿瘤放射治疗中用于快速实时的点剂量探测验证的数字图像探测装置，包括壳体1和数字平板探测器2，数字平板探测器2封装于壳体1中，数字平板探测器2的中间部位设置有电离室探测器3，数字平板探测器2的四角部位分别设置一只半导体剂量探头4。
带有点剂量探测及验证功能的数字平板探测器2为基础，在数字平板探测器2平面中心区域安装一个或多个电离室探测器3，探测该处点剂量，且探测结果精度高。同时，在数字平板探测器2四周各安装一个或多个半导体剂量探头4(位置可变、数量可选)，其探测结果精度较电离室探测器稍低，但动态响应较高。
也可在数字平板探测器2平面中心区域安装一个或多个半导体剂量探头4，在数字平板探测器2四周各安装一个或多个电离室探测器3。
其中，半导体剂量探头4通过螺钉连接或胶粘剂粘接固定于数字平板探测器2上；电离室探测器3通过螺钉连接或胶粘剂粘接固定于数字平板探测器2上。
具体应用时，当数字平板探测器2在MV级能量照射下得到MV级的X射线图像，通过灰度值与剂量值之间的对应关系的转换，将MV照射剂量显示在数字图像中。同时，当MV级能量照射在数字平板探测器2中心区域的电离室探测器3以及四周的半导体剂量探头4上时，由电离室探测器3及半导体剂量探头4探测接收到的该点的MV能量，将精度较高的点剂量探测结果记录下来。医生或物理师将得到的点剂量探测结果与数字平板探测器2的相应点的灰度值进行比对处理，转换从而得到剂量图。通过这样的方式，医生或物理师无需为做位置验证和剂量监测专门添置昂贵的专用剂量检测设备，而可直接借用直线加速器的MV级能量进行操作，同时又能够保证剂量监测结果的较高精确度和快速性。
数字平板探测器2得到的灰度值通过电离室探测器3(或半导体剂量探头4)得到的精确剂量值进行校核处理(对比处理，Calibration)转换为剂量值。虽然在数字平板探测器2上加放不同的假体/模体(Phantom)，可得到不同的透射假体后的灰度值，同样可以对该灰度值的整个到达范围进行校核处理转化并得到实时的整个动态过程的剂量值。
需要理解到的是：以上所述仅是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.用于快速实时测量点剂量的探测验证的数字图像探测装置，包括壳体和数字平板探测器，所述数字平板探测器封装于壳体中，其特征在于：所述数字平板探测器的中间区域设置有至少一只以上的电离室探测器或半导体剂量探头。
2.根据权利要求1所述的用于快速实时测量点剂量的探测验证的数字图像探测装置，其特征在于：所述数字平板探测器的四周部位分别设置有至少一只以上的半导体剂量探头或电离室探测器。
3.根据权利要求1或2所述的用于快速实时测量点剂量的探测验证的数字图像探测装置，其特征在于：所述半导体剂量探头通过螺钉连接或胶粘剂粘接固定于数字平板探测器上。
4.根据权利要求1或2所述的用于快速实时测量点剂量的探测验证的数字图像探测装置，其特征在于：所述电离室探测器通过螺钉连接或胶粘剂粘接固定于数字平板探测器上。
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