CN109100770A - 一种基于荧光薄膜和光纤探针的放射治疗剂量测量系统 - Google Patents

一种基于荧光薄膜和光纤探针的放射治疗剂量测量系统 Download PDF

Info

Publication number
CN109100770A
CN109100770A CN201811185320.3A CN201811185320A CN109100770A CN 109100770 A CN109100770 A CN 109100770A CN 201811185320 A CN201811185320 A CN 201811185320A CN 109100770 A CN109100770 A CN 109100770A
Authority
CN
China
Prior art keywords
optical fiber
dosemeter
fiber probe
probe
fluorescence membrane
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201811185320.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN109100770B (zh
Inventor
代智涛
涂东
于亚军
李妩舟
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Wuhan University WHU
Original Assignee
Wuhan University WHU
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Wuhan University WHU filed Critical Wuhan University WHU
Priority to CN201811185320.3A priority Critical patent/CN109100770B/zh
Publication of CN109100770A publication Critical patent/CN109100770A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN109100770B publication Critical patent/CN109100770B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/02—Dosimeters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/02—Dosimeters
    • G01T1/08—Photographic dosimeters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
    • G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
    • G01T1/02—Dosimeters
    • G01T1/10—Luminescent dosimeters

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • High Energy & Nuclear Physics (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
  • Measurement Of Radiation (AREA)
  • Radiation-Therapy Devices (AREA)

Abstract

本发明公开了一种基于荧光薄膜和光纤探针的放射治疗剂量测量系统，包括剂量仪、CCD相机、光强接收器和计算机；剂量仪水平放置于治疗床上，位于加速器机头正下方；CCD相机位于剂量仪斜上方；剂量仪通过光纤与光强接收器连接，光强接收器通过数据线与计算机连接；计算机通过数据线与CCD相机连接。本发明保证剂量测量准确度的同时具有较高空间分辨率，且具有较高的性价比。另外本发明同时兼具多种用途，如射野大小和多叶准直器(MLC)走位精度验证、加速器日常晨检仪和病人治疗计划剂量验证。

Description

一种基于荧光薄膜和光纤探针的放射治疗剂量测量系统
技术领域
本发明属于医疗系统技术领域，涉及一种放射治疗剂量测量系统，具体涉及一种基于辐射发光荧光薄膜和光纤探针的放射治疗剂量测量系统，可用于进行放射治疗的加速器质控和病人剂量验证。
技术背景
放射治疗是癌症治疗的三大手段之一，随着放射物理与计算机在医疗工作中应用技术的不断进步,现代放射治疗技术越来越趋于精细和复杂化。严格的质量保证(qualityassurance,QA)与质量控制(quality control,QC)程序是取得预期治疗效果的必要条件。国际标准组织对QA的定义是：为得到满足一定的质量需求而制定的所有计划,和保证计划的执行具有足够可靠性所必须的措施与标准。它应该包括整个系统工作涉及的所有相关工作设备、执行方式和全部参与人员的规范标准。而QC则是为保证达到QA标准而对实际工作质量进行的规范化测量、与标准进行比较和对工作过程进行的修正。
通常QC/QA包括两部分，即加速器的QC/QA和病人额QC/QA。在临床工作中需要利用各种测量仪器对加速器的输出稳定性和准确性，以及病人剂量传输的准确性进行测量和验证。通常的测量设备主要包括电离室、胶片和电子射野影像设备(EPID)。但是这些监测设备在实际应用中都具有一定的缺点和局限性。电离室由于剂量学响应特性好，长期以来一直作为绝对计量验证的基准剂量仪，但是其有三个缺点：(1)需要外加高压；(2)空间分辨率低；(3)在进行小野剂量测量时可能无法达到带电离子平衡，会造成较大的测量误差，需要进行相应的修正。胶片的空间分辨率高，且具有较高的定位精度，但是成本高、处理流程复杂，易受环境条件的影响。EPID测量精度可达到0.1mm，可进行剂量的实时和离线验证，但是其设备和软件较为昂贵，且不能进行绝对剂量测量。因此，开发一套能克服以上探测器缺点的放射治疗剂量测量装置是十分必要的。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于辐射发光荧光薄膜和光纤探头的放射治疗剂量测量系统。
本发明所采用的技术方案是：一种基于荧光薄膜和光纤探针的放射治疗剂量测量系统，其特征在于：包括剂量仪、CCD相机、光强接收器和计算机；
所述剂量仪水平放置于治疗床上，位于加速器机头正下方；所述CCD相机位于所述剂量仪上方；
所述剂量仪通过光纤与所述光强接收器连接，所述光强接收器通过数据线与所述计算机连接；所述计算机通过数据线与所述CCD相机连接。
本发明采用两排光纤探头与荧光薄膜组合的方法进行剂量测量，具有如下优点：
(1)与通常所使用的二维矩阵相比较，本发明只使用了101个探头，而通常的剂量测量矩阵一般都有几百个探测单元，本发明极大的降低了探测器的制造成本；
(2)由于收几何尺寸限值，常规探测器矩阵的空间分辨率只能达到5mm左右，而本发明的空间分辨率主要取决于CCD相机的空间分辨率，可以达到亚毫米甚至更高的空间分辨率；
(3)本发明同时兼具多种用途，如射野大小和多叶准直器(MLC)走位精度验证、加速器日常晨检仪和病人治疗计划剂量验证。
附图说明
图1本发明实施例的结构图；
图2本发明实施例的剂量仪正视图；
图3本发明实施例的剂量仪仰视图；
图4本发明实施例的光纤探针安装面板示意图。
具体实施方式
为了便于本领域普通技术人员理解和实施本发明，下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述，应当理解，此处所描述的实施示例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
请见图1，本发明提供的一种基于荧光薄膜和光纤探针的放射治疗剂量测量系统，包括剂量仪2、CCD相机3、光强接收器8和计算机10；剂量仪2水平放置于治疗床6上，位于加速器1机头正下方；CCD相机3通过相机吊杆4固定在治疗室的天花板上，位于剂量仪2上方；剂量仪2通过光纤7与光强接收器8连接，光强接收器8通过数据线9与计算机10连接；计算机10通过数据线5与CCD相机3连接。
请见图2、图3，本实施例的剂量仪2整体外观为长方体，包括上下两层，上面一层为透明固体水层11，下面一层为光纤探针安装面板13；剂量仪2上表面设置有二维水平仪15，与底部设置的四个水平调节螺母22配合，用于实现水平调节，使得剂量仪2面板平面保持水平。
本实施例的剂量仪2三侧面(前、后、左)上均设置有相互垂直的两条“T”形激光定位线12，用于利用治疗室的激光定位系统对剂量仪2进行精确摆位。
请见图4，本实施例的光纤探针安装面板13由两排相互垂直的光纤探针23和一层荧光薄膜24组成，整个光纤探针安装面板13由固体水制成，总共有101个光纤探针镶嵌在光纤探针安装面板13之上。整个光纤探针安装面板13的有效测量面积为40×40cm2，如图4灰色正方形区域所示。从内向外总共标有四个正方形线框，分别为5×5cm2、10×10cm2、20×20cm2和40×40cm2射野边界线，可用于进行射野验证。
本实施例的101个光纤探针分成横竖两排，横排为51个，竖排50个。在10×10射野线以内，每个探针的间隔为0.5cm，在10×10射野线以外，每个探针的间隔为1.0cm。每个探针均为圆柱形，圆柱的轴线与光纤探针安装面板13水平面平行，且与探针排列方向垂直。光纤探针主要用于点剂量测量。在实时测量中，每个探针产生的荧光信号先通过光纤7传输到光强接收器8，经过信号转换后通过数据线9传输到计算机10中，经过处理将光强转换为相应的剂量。
在光纤探针装配完成之后会在光纤探针安装面板13涂一层树脂作为避光材料，然后在树脂膜上均匀涂上辐射发光材料形成荧光薄膜24。荧光薄膜24的面积为40×40cm2。荧光薄膜24主要用于面剂量测量。在测量过程中利用CCD相机3对剂量仪荧光薄膜24实时拍照，便可得到每个时刻测量平面的荧光强度分布，并传输到计算机10中，通过数据处理软件处理，便可得到二维剂量分布。
下面结合附图和3个具体实施例对本发明的做流程作进一步的详细描述：
实施例1：用于加速器射野大小验证和多页光栅(Multi-leaf collimator，MLC)走位精度验证，具体实施步骤如下：
(1)将剂量仪2水平放置于治疗床6上，关闭治疗室照明灯光，打开激光定位系统，使得前后、左右、上下三个方向的激光线与剂量仪2上的激光定位线12对齐，并通过水平调节螺母22进行微调，使得激光线和激光定位线完全重合，并关闭激光定位系统和治疗室所有灯光；
(2)将CCD相机3连接在计算机10上，并打开相应的数据获取软件；
(3)将MLC开到最大射野，在加速器1设置不同的射野大小，每个射野尺寸出束100MU，出束的同时打开数据获取软件，利用CCD相机3连续拍照；
(4)通过CCD相机3实际获取的射野图像和加速器的原始射野面积进行对比，便可得到加速器实际射野到位误差；
(5)将MLC设置成不同形状，并保存每个形状对应的MLC位置信息。等MLC运动到指定位置后，打开数据获取系统，同时对每个MLC组成的不同形状的射野各出束100MU。通过对CCD相机3拍到的荧光分布图像进行处理分析，便可得到每个MLC的实际位置，与加速器输出的MLC位置信息对比，便可得到每个MLC的走位误差。
实施例2：加速器1每日晨检，具体实施步骤如下：
(1)与实例1中步骤(1)相同；
(2)将剂量仪2通过光纤7、光强接收器8和数据线9连接到电脑上；
(3)在加速器1上设置不同射线能量和类别，以及相应的测量条件并出束，同时打开数据获取软件获取每个光纤探针的信号；
(4)通过软件分析处理便可得到不同射线的绝对计量、射野平坦度和对称性，以及相应的误差信息。
实施例3：病人剂量验证，具体实时步骤如下：
(1)按照剂量仪2的尺寸材料等数据在放射治疗计划系统上创建虚拟模体，并将病人每个射野的及其参数移植到剂量仪虚拟模体上，分别计算出每个射野的剂量分布，生成验证计划；
(2)将每个病人的验证计划通过数据管理系统传输到加速器控制平台；
(3)与实施例1步骤(1)相同；
(4)与实施例1和实施例2步骤(2)相同；
(5)执行病人验证计划，同时用剂量仪2和CCD相机3获取数据；
(6)通过CCD相机3可以得到荧光薄膜上二维剂量相对强度分布，光纤探针可以得到对应点的绝对点剂量，利用每个光纤探针测量得到的剂量与其荧光薄膜测量得到对应的位置上发光强度做线性刻度，便可将荧光薄膜的发光强度转换为剂量分布。
应当理解的是，本说明书未详细阐述的部分均属于现有技术。
应当理解的是，上述针对较佳实施例的描述较为详细，并不能因此而认为是对本发明专利保护范围的限制，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明权利要求所保护的范围情况下，还可以做出替换或变形，均落入本发明的保护范围之内，本发明的请求保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基于荧光薄膜和光纤探针的放射治疗剂量测量系统，其特征在于：包括剂量仪(2)、CCD相机(3)、光强接收器(8)和计算机(10)；
所述剂量仪(2)水平放置于治疗床(6)上，位于加速器(1)机头正下方；所述CCD相机(3)位于所述剂量仪(2)上方；
所述剂量仪(2)通过光纤(7)与所述光强接收器(8)连接，所述光强接收器(8)通过数据线(9)与所述计算机(10)连接；所述计算机(10)通过数据线(5)与所述CCD相机(3)连接。
2.根据权利要求1所述的基于荧光薄膜和光纤探针的放射治疗剂量测量系统，其特征在于：所述剂量仪(2)包括上下两层，上面一层为透明固体水层(11)，下面一层为光纤探针安装面板(13)；所述光纤探针安装面板(13)由两排相互垂直的光纤探针(23)和一层荧光薄膜(24)组成，每个探针产生的荧光信号先通过光纤(7)传输到光强接收器(8)，经过信号转换后通过数据线(9)传输到计算机(10)中，经过处理将光强转换为相应的剂量。
3.根据权利要求1所述的基于荧光薄膜和光纤探针的放射治疗剂量测量系统，其特征在于：所述剂量仪(2)为长方体，其中三侧面上均设置有相互垂直的两条“T”形激光定位线(12)，用于利用治疗室的激光定位系统对所述剂量仪(2)进行精确摆位。
4.根据权利要求2所述的基于荧光薄膜和光纤探针的放射治疗剂量测量系统，其特征在于：所述光纤探针安装面板(13)由固体水制成。
5.根据权利要求2所述的基于荧光薄膜和光纤探针的放射治疗剂量测量系统，其特征在于：所述光纤探针安装面板(13)为长方体，其表面从内向外标设有若干正方形线框，用于进行射野验证。
6.根据权利要求2所述的基于荧光薄膜和光纤探针的放射治疗剂量测量系统，其特征在于：每个所述探针均为圆柱形，圆柱的轴线与所述光纤探针安装面板(13)水平面平行，且与探针排列方向垂直。
7.根据权利要求2所述的基于荧光薄膜和光纤探针的放射治疗剂量测量系统，其特征在于：所述光纤探针安装面板(13)上涂制有一层树脂形成树脂膜作为避光层，所述树脂膜上均匀涂制有辐射发光材料形成荧光薄膜(24)。
8.根据权利要求2所述的基于荧光薄膜和光纤探针的放射治疗剂量测量系统，其特征在于：所述光纤探针(23)为101个，横排为51个，竖排50个；在10×10射野线以内，每个探针的间隔为0.5cm，在10×10射野线以外，每个探针的间隔为1.0cm。
9.根据权利要求1所述的基于荧光薄膜和光纤探针的放射治疗剂量测量系统，其特征在于：所述CCD相机(3)通过相机吊杆(4)固定在治疗室的天花板上。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的基于荧光薄膜和光纤探针的放射治疗剂量测量系统，其特征在于：所述剂量仪(2)上表面设置有二维水平仪(14)，与底部设置的四个水平调节螺母(22)配合，用于实现水平调节，使得所述剂量仪(2)面板平面保持水平。
CN201811185320.3A 2018-10-11 2018-10-11 一种基于荧光薄膜和光纤探针的放射治疗剂量测量系统 Expired - Fee Related CN109100770B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811185320.3A CN109100770B (zh) 2018-10-11 2018-10-11 一种基于荧光薄膜和光纤探针的放射治疗剂量测量系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201811185320.3A CN109100770B (zh) 2018-10-11 2018-10-11 一种基于荧光薄膜和光纤探针的放射治疗剂量测量系统

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN109100770A true CN109100770A (zh) 2018-12-28
CN109100770B CN109100770B (zh) 2020-05-26

Family

ID=64868583

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201811185320.3A Expired - Fee Related CN109100770B (zh) 2018-10-11 2018-10-11 一种基于荧光薄膜和光纤探针的放射治疗剂量测量系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN109100770B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113095131A (zh) * 2021-03-03 2021-07-09 电子科技大学 一种光强数据自动采集标注装置及方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070299561A1 (en) * 2004-10-14 2007-12-27 Akbar Montaser Feedback mechanism for smart nozzles and nebulizers
CN101598597A (zh) * 2009-07-24 2009-12-09 中国计量学院 一种不同方向偏振分量光强分布的检测装置
CN105440188A (zh) * 2015-12-15 2016-03-30 苏州大学张家港工业技术研究院 一种新型三维凝胶剂量计材料及其制备方法
CN105891868A (zh) * 2016-04-12 2016-08-24 哈尔滨易奥秘科技发展有限公司 一种双荧光材料辐射剂量检测光纤探针
CN108169783A (zh) * 2018-02-26 2018-06-15 苏州大学 一种辐射空间剂量分布的实时测量装置及测量方法
CN108325093A (zh) * 2017-09-06 2018-07-27 睿谱外科系统股份有限公司 自屏蔽的集成控制放射外科系统

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20070299561A1 (en) * 2004-10-14 2007-12-27 Akbar Montaser Feedback mechanism for smart nozzles and nebulizers
CN101598597A (zh) * 2009-07-24 2009-12-09 中国计量学院 一种不同方向偏振分量光强分布的检测装置
CN105440188A (zh) * 2015-12-15 2016-03-30 苏州大学张家港工业技术研究院 一种新型三维凝胶剂量计材料及其制备方法
CN105891868A (zh) * 2016-04-12 2016-08-24 哈尔滨易奥秘科技发展有限公司 一种双荧光材料辐射剂量检测光纤探针
CN108325093A (zh) * 2017-09-06 2018-07-27 睿谱外科系统股份有限公司 自屏蔽的集成控制放射外科系统
CN108169783A (zh) * 2018-02-26 2018-06-15 苏州大学 一种辐射空间剂量分布的实时测量装置及测量方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张贵银: "SO_2分子荧光辐射的时间分辨测量", 《华北电力大学学报》 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113095131A (zh) * 2021-03-03 2021-07-09 电子科技大学 一种光强数据自动采集标注装置及方法
CN113095131B (zh) * 2021-03-03 2022-06-21 电子科技大学 一种光强数据自动采集标注装置及方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN109100770B (zh) 2020-05-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7040799B2 (ja) 放射線治療の線量較正、再構成および検証の自動化のための方法並びにその実施システム
Nicolini et al. GLAaS: an absolute dose calibration algorithm for an amorphous silicon portal imager. Applications to IMRT verifications
US7636419B1 (en) Method and apparatus for automated three dimensional dosimetry
JP2020521553A (ja) 放射線に基づく治療ビームの位置較正及び検証
Esch et al. Optimized Varian aSi portal dosimetry: development of datasets for collective use
CN107041997A (zh) 放射射束对准和放射射束测量的系统、方法和装置
JP2018514356A (ja) 放射線検出器の較正
CN109893778A (zh) 一种粒子放射治疗射束实时监测方法
Budgell et al. Daily monitoring of linear accelerator beam parameters using an amorphous silicon EPID
CN115413321B (zh) 伽马射线检测系统及其校准方法
CN105056407A (zh) 测量复杂/动态剂量场的四维自动扫描方法及水箱系统
Partridge et al. Leaf position verification during dynamic beam delivery: A comparison of three applications using electronic portal imaging
CN110237445A (zh) 基于epid的在体三维剂量监测及验证方法
CN109100770A (zh) 一种基于荧光薄膜和光纤探针的放射治疗剂量测量系统
US20240108916A1 (en) Quality Assurance Device for a Medical Accelerator
Cheon et al. High-precision quality assurance of robotic couches with six degrees of freedom
CN113975663B (zh) 一种基于辐射致发光技术的精准放疗一体化质量评估系统
Tomatis et al. Gel-layer dosimetry for dose verification in intensity-modulated radiation therapy
Cabello et al. Position reconstruction in detectors based on continuous crystals coupled to silicon photomultiplier arrays
US20240066324A1 (en) Cherenkov Imaging-Based Solution for MR-Linac Quality Assurance
Jiang Quality Assurance Procedures Implementation for Varian TrueBeam
Oderinde et al. Sensitivity of the IQM and MatriXX detectors in megavolt photon beams
CN201725036U (zh) 二维半导体矩阵调强实时验证测量系统
Dogan Tools For Imrt QA
Park et al. Mechanical quality assurance using light field for linear accelerators with camera calibration

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20200526

Termination date: 20201011

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee