CN105182400A - 用于放疗实时在体剂量监测的石英光纤剂量计 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于放疗实时在体剂量监测的石英光纤剂量计，包括一根石英闪烁光纤、一根石英通信光纤、一台光电倍增管和一台计算机；所述石英闪烁光纤与所述石英通信光纤连接；所述石英通信光纤直接接入所述光电倍增管；所述光电倍增管通过电信号线与所述计算机相连接。所述石英闪烁光纤为掺杂发光材料的特种光纤，作为辐射传感器，与所述具有抗辐射特性的石英通信光纤通过熔融焊接进行光耦合，将传感器产生的光信号传输至所述光电倍增管，光信号经过收集和放大后转换为电信号，由计算机和相应软件系统进行信号采集和数据分析处理。本发明提供的剂量计可实现对肿瘤病人在放疗过程中所接受剂量的实时在体监测。
Description
技术领域
本发明涉及一种辐射剂量测量系统，具体涉及一种用于放疗实时在体剂量监测的石英光纤剂量计。
背景技术
放疗是治疗肿瘤的重要手段，对患者吸收剂量的监测和验证是放疗安全和有效的重要保障。近年来发展的放疗新技术，例如三维适形放疗（3DConformalRadiationTherapy，3DCRT）和调强放射治疗（IntensityModulatedRadiationTherapy，IMRT）等，要求剂量计具有更高的灵敏度和空间分辨率，并且能够进行实时（realtime）和在体（invivo）监测，传统的剂量计已经很难满足此要求。
目前，放疗使用的传统剂量计主要有电离室、胶片和热释光（或光释光）剂量计，还有半导体和金属氧化物场效应管（MOSFET）探测器等，其中电离室主要用于吸收剂量的日常监测和校准，其它几种方法常用于患者在治疗过程中接受剂量的监测验证。但这几种方法都有一定的局限性，例如电离室，使用小灵敏体积的电离室可以达到一定的空间分辨率，但由于漏电和噪声会造成测量结果的准确性；胶片虽然能给出二维的相对剂量分布，但不能进行实时监测。近年来应用相对较多的是热（或光）释光剂量计、半导体和MOSFET探测器。热（或光）释光剂量计在采用Al2O3:C单晶或多晶晶体作为释光材料之后，可以加工成为很小的尺寸，实现了对吸收剂量空间分布的精确测量，但其缺点是必须逐一读出每个剂量计的吸收剂量，工作量较大，并且也不能提供实时监测；而半导体和MOSFET探测器都可以提供实时剂量监测，但其探测灵敏度均与温度、能量等因素相关，MOSFET探测器还具有剂量累积效应，严重影响了其使用寿命。
与上述传统的剂量计相比，光纤剂量计有许多独特的性质。第一，体积小，常规石英光纤的直径只有125微米，能够满足高的空间分辨率测量要求，也正是因为这一特点，从医学上对人体最小侵入的角度考虑，光纤剂量计最适合进行体内实时监测；第二，也是光纤剂量计最大的特点，信息的传输是通过光信号，相对于半导体和MOSFET等通过电信号传输信息的剂量计，光纤剂量计最大的优势就是抗电磁干扰，并且传感器不需要高压电源供给和绝缘保护，这一特点在正在研发中的核磁共振结合放疗的新技术中将有很好的应用前景；第三，可以实现远程遥控监测，控制系统可以放在距离传感器几百米以外的地方，意味着光纤剂量计可以在严酷的环境条件下使用，例如测井、反应堆监测等，这也是放疗用剂量计必须具备的特点之一；第四，可以实现多点监测，一个控制系统可以监控多个光纤传感器，这也使得对放疗中的空间剂量分布的实时监测成为一种可能。
发明内容
本发明的目的在于利用上述光纤剂量计的优势特征，根据放疗的特殊要求，设计一种用于放疗实时在体剂量监测的石英光纤剂量计，具有高空间分辨率和高灵敏度，能够进行实时在体监测，以满足放疗新技术对剂量监测和验证要求，配合目前正在使用的放疗新设备给肿瘤患者提供更精确更安全的治疗。
为达到上述目的，本发明采用下述技术方案：
一种用于放疗实时在体剂量监测的石英光纤剂量计，包括一根石英闪烁光纤、一根石英通信光纤、一台光电倍增管和一台计算机；所述石英闪烁光纤与所述石英通信光纤连接；所述石英通信光纤直接接入所述光电倍增管；所述光电倍增管通过电信号线与所述计算机相连接。
所述石英闪烁光纤为掺杂发光材料的特种光纤，作为辐射传感器，即石英光纤剂量计的探头部分；所述石英通信光纤为具有抗辐射特性的通信用石英光纤，用于传输传感器产生的光信号，作为石英光纤剂量计的信号传输部分，所述石英闪烁光纤与石英通信光纤通过熔融焊接进行光耦合；所述光电倍增管为常规光电倍增管，用于收集和放大光信号，计算机和相应软件作为石英光纤剂量计的信号采集和数据分析部分。
本发明与现有技术相比较，具有如下显而易见的突出实质性特点和显著优点：
（1）体积微小，有较高的空间分辨率；（2）采用光通信，具有很好的抗电磁干扰特性；（3）传感器和信号传输均采用石英光纤，具有很强的环境适应性；（4）一个控制系统可以监控多个传感器，容易实现多点监测。
综上所述，本发明最显著的特点是适用于肿瘤患者在放疗过程中所接受剂量的实时在体监测。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
具体实施方式
本发明的实施结合附图说明如下：
参见图1，一种用于放疗实时在体剂量监测的石英光纤剂量计，包括一根石英闪烁光纤1、一根石英通信光纤2、一台光电倍增管3和一台计算机4。所述石英闪烁光纤1通过熔融焊接与所述石英通信光纤2连接；所述石英通信光纤2直接接入所述光电倍增管3；所述光电倍增管3通过电信号线与所述计算机4相连接。
所述石英闪烁光纤1为掺杂发光材料的特种光纤，当受到射线辐照时会产生具有特定波长的光信号，光信号通过具有抗辐射特性的通信用石英光纤2传输，到达所述光电倍增管3，经过收集和放大的光信号被转换为电信号，由所述计算机4和相应配套软件进行信号采集和数据分析。
当病人接受放疗时，通过导管将剂量计的探头部分，即石英闪烁光纤1放入病人体内（或直接放在体外）需要监测剂量的区域，在放疗过程中病人所接受的剂量与所述石英光纤剂量计接受到的信号存在正比关系，由此实现对病人放疗剂量的实时在体监测。
Claims (4)
1.一种用于放疗实时在体剂量监测的石英光纤剂量计，其特征在于，包括一根石英闪烁光纤（1）、一根石英通信光纤（2）、一台光电倍增管（3）和一台计算机（4）；所述石英闪烁光纤（1）与所述石英通信光纤（2）连接；所述石英通信光纤（2）直接接入所述光电倍增管（3）；所述光电倍增管（3）通过电信号线与所述计算机（4）相连接。
2.根据权利要求1所述的用于放疗实时在体剂量监测的石英光纤剂量计，其特征在于，所述石英闪烁光纤（1）为掺杂发光材料的特种光纤，作为辐射传感器。
3.根据权利要求1所述的用于放疗实时在体剂量监测的石英光纤剂量计，其特征在于，所述石英通信光纤（2）为具有抗辐射特性的通信用石英光纤。
4.根据权利要求1所述的用于放疗实时在体剂量监测的石英光纤剂量计，其特征在于，所述石英闪烁光纤（1）与石英通信光纤（2）通过熔融焊接进行光耦合。
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