CN106772530A - 术前束流剂量测量设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种术前束流剂量测量设备，包括设备外壳、光转换模块、反射传输模块和信号检测模块，所述光转换模块、反射传输模块和信号检测模块均安装于设备外壳上；所述光转换模块用于将接收外部发射的束流信号，并将该束流信号转换为光信号，然后将光信号传输至反射传输模块；所述反射传输模块用于将接收到的光信号传输至信号检测模块；所述信号检测模块根据接收到的光信号得到光信号分布图，并将光信号分布图传输至一图像分析系统，通过该图像分析系统得到束流剂量分布。本发明的束流剂量测量设备反应速度快，测量精度高，设备较小，由于束流剂量测量设备经过事的校准，计算机可以实时将这些图像数据直接转化为剂量数据。
Description
技术领域
本发明属于剂量验证设备技术领域，尤其涉及一种术前束流剂量测量设备。
背景技术
传统的放射治疗以X射线(γ光子)作为照射粒子，由于其成本低，占地少等优势，已经获得了较为全面的推广。由于光子和物质相互作用的特点，使用X射线(γ光子)照射肿瘤时，X射线(γ光子)会把大部分辐射剂量沉积在肿瘤的前端，同时会把相当部分的的剂量沉积在肿瘤后端，只有少量的剂量是沉积在肿瘤区域。这会造成对肿瘤前后区域健康器官或组织的辐射损害，成为X射线(γ光子)放疗难以避免的副作用。而使用质子束或重离子束照射肿瘤时，由于质子和重离子本身的Brag峰效应，可以把几乎全部的剂量沉积路径末端。调节入射质子/重离子的能量，可以使得其在人体内部的路径末端刚好位于肿瘤区域。这样就实现了把绝大部分剂量沉积在肿瘤区域的目的。此时，放射治疗对肿瘤的前部区域影响较小，而对肿瘤候补的区域影响更小。这正是用质子/重离子放疗效果优于X射线(γ光子)放疗效果的原因所在。
综上所述，相对于传统的X射线(γ光子)放疗而言，质子/重离子放疗是一种更为精准的放疗——因为它能将绝大部分剂量沉积在肿瘤区域而几乎不伤害周围的健康组织。
目前术前验证所用的剂量测量仪器主要以成像板或其他离线剂量测量仪为主。
像素化电离室是一种实时在线测量的剂量验证系统，利用空间分布的多个微小电离室，配以电子学读出单元和数据处理系统，实时测量质子/重离子束的空间剂量分布。
成像板不能在照射的时候实时读取剂量数据，实验过程繁琐且耗时，一次验证耗时60分钟左右，不能充分利用治疗终端的宝贵机时。像素化电离室这种仪器体积庞大，结构复杂，空间分辨率低，使用多有不便，多用于定期检验或特例研究。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种术前束流剂量测量设备，其能解决实时读取剂量分布的技术问题。
本发明的目的采用以下技术方案实现：
一种术前束流剂量测量设备，包括设备外壳、光转换模块、反射传输模块和信号检测模块，所述光转换模块、反射传输模块和信号检测模块均安装于设备外壳上；
所述光转换模块用于将接收外部发射的束流信号，并将该束流信号转换为光信号，然后将光信号传输至反射传输模块；
所述反射传输模块用于将接收到的光信号传输至信号检测模块；
所述信号检测模块根据接收到的光信号得到光信号分布图，并将光信号分布图传输至一图像分析系统，通过该图像分析系统得到束流剂量分布。
优选地，所述光转换模块为一荧光闪烁屏。其能进一步公开了光转换模块的具体结构。
优选地，所述反射传输模块为一反射镜。其进一步公开了反射传输模块的具体结构。
优选地，所述信号检测模块为一相机，该相机包括透镜和感光器件，反射传输模块接收到的光信号通过透镜后被所述感光器件感应。其进一步公开了信号检测模块的具体结构。
优选地，所述信号检测模块包括透镜和感光器件，反射传输模块接收到的光信号通过透镜后被所述感光器件感应。其进一步公开了信号检测模块的具体结构。
优选地，所述反射镜与荧光闪烁屏的夹角为45度，荧光闪烁屏的入射面与透镜的入射面垂直。其进一步公开了解决了束流辐射的技术问题。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明的束流剂量测量设备反应速度快，测量精度高，设备较小，由于束流剂量测量设备经过事先的标准和校准，计算机可以实时将这些图像数据直接转化为剂量数据；通过设置反射光路系统，将相机安装到质子/重离子束流垂直方向上，减少辐射对相机的影响，进一步延长了相机的使用寿命，通过图像处理减小图像中的噪声，并且对仪器进行一定的辐射屏蔽，对仪器的辐射防护进行合理的优化设计。
其意义在于：1.质子/重离子治癌的优势在于精准的杀死肿瘤细胞而最大限度的保护健康组织。然而，其潜在的风险是由于治疗计划或者加速器工作状态的影响，造成照射剂量的偏差。成像式剂量验证仪的应用，从术前阶段，对质子/重离子治癌的剂量进行测量验证，保证放疗的质量，防范治疗的风险。结合相应的术中验证手段，质子/重离子治癌可以做到相比于传统的验证方法而言更为精准的照射靶区，极大减少邻近肿瘤区域的健康组织所受剂量，保护患者的生命健康。2.由于术前实时剂量验证仪器的使用，可以使每天的术前剂量验证时间从现在的60分钟缩短至15分钟，节省的时间可用于病人照射，从而提高质子/重离子加速器终端的利用率，在有限的时间里治疗更多的病人；节省医疗资源，提高医疗资源的利用率。3.本术前验证仪器，结合术中剂量验证方法，可以更为准确的确定病人的剂量，从而可以使得同一个病人在保证总剂量不变的情况下，适当增加单次照射剂量，从而减少照射次数。
附图说明
图1为本发明术前束流剂量测量设备的结构示意图。
附图标记：1、设备外壳；2、光转换模块；3、反射传输模块；4、信号检测模块；41、透镜；42、感光器件。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：
如图1所示，本发明提供了一种术前束流剂量测量设备，包括设备外壳1、光转换模块2、反射传输模块3和信号检测模块4，所述光转换模块2、反射传输模块3和信号检测模块4均安装于设备外壳1上；所述光转换模块2为一荧光闪烁屏；所述反射传输模块3为一反射镜；所述信号检测模块4为一相机，该相机包括透镜41和感光器件42，反射传输模块3接收到的光信号通过透镜41后被所述感光器件42感应；
所述光转换模块2用于将接收外部发射的束流信号，并将该束流信号转换为光信号，然后将光信号传输至反射传输模块3；在质子/重离子的照射下，会产生较强的X射线(γ光子)以及中子等背景辐射，这些辐射对相机感光器件损伤较大，严重影响其使用寿命，并且已经做过的试验结果表明，如果使用相机在束流方向上正对荧光闪烁屏拍摄，只需要一次测量即可使相机的感光元件报废；故而设计了反射光路系统；
该反射光路系统的反射传输模块3用于将接收到的光信号传输至信号检测模块4；所述信号检测模块4根据接收到的光信号得到光信号分布图，并将光信号分布图传输至一图像分析系统，通过该图像分析系统得到束流剂量分布；其中，所述反射镜与荧光闪烁屏的夹角为45度，荧光闪烁屏入射与透镜41的入射面垂直；通过该反射光路系统将相机安装在质子/重离子束流垂直方向上，减少了辐射对相机的影响，增强了其使用寿命。
并且通过图像分析系统能够有效的去除获取到的图片中的噪声。该图像分析的整个过程如下：将图片传输至分析系统后，通过高斯滤波来去除图片的椒盐噪声；然后通过二维自适应维纳滤波去除高斯噪声；通过获取到的剂量分布信息和分辨率信息来得到经过校准的剂量分布，也即是最终的束流剂量分布。
本发明的工作原理：
当质子/重离子束流打在荧光闪烁屏时，荧光闪烁屏发出闪烁光，该闪烁屏的目的是将粒子能量和强度信息转换为光学信息后用光学手段进行探测，然后反射镜将闪烁光传输至相机处，相机测得闪烁光的分布情况，通过该光学信息可以得到束流粒子的剂量分布，最终能利用图像处理和分析手段来获取粒子束流的剂量分布信息，通过不同深浅不同颜色或不同灰度代表剂量的高低。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种术前束流剂量测量设备，其特征在于，包括设备外壳、光转换模块、反射传输模块和信号检测模块，所述光转换模块、反射传输模块和信号检测模块均安装于设备外壳上；
所述光转换模块用于将接收外部发射的束流信号，并将该束流信号转换为光信号，然后将光信号传输至反射传输模块；
所述反射传输模块用于将接收到的光信号传输至信号检测模块；
所述信号检测模块根据接收到的光信号得到光信号分布图，并将光信号分布图传输至一图像分析系统，通过该图像分析系统得到束流剂量分布。
2.如权利要求1所述的术前束流剂量测量设备，其特征在于，所述光转换模块为一荧光闪烁屏。
3.如权利要求1所述的术前束流剂量测量设备，其特征在于，所述反射传输模块为一反射镜。
4.如权利要求1所述的术前束流剂量测量设备，其特征在于，所述信号检测模块为一相机，该相机包括透镜和感光器件，反射传输模块接收到的光信号通过透镜后被所述感光器件感应。
5.如权利要求1所述的术前束流剂量测量设备，其特征在于，所述信号检测模块包括透镜和感光器件，反射传输模块接收到的光信号通过透镜后被所述感光器件感应。
6.如权利要求4或5所述的术前束流剂量测量设备，其特征在于，所述反射镜与荧光闪烁屏的夹角为45度，荧光闪烁屏的入射面与透镜的入射面垂直。
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