CN110354402A - 电子束剂量测量系统及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明实施例涉及医疗，公开了一种电子束剂量测量系统及检测方法。本发明中，电子束剂量测量系统包括透明介质，用于被电子束照射；成像装置，用于对已被照射电子束的透明介质进行拍摄；主控系统，与成像装置进行通讯，用于获取成像装置所拍摄到的透明介质的完整图像；主控系统用于在获取到成像装置所拍摄到的图像后，通过图像计算得到射入透明介质中电子束的剂量。与现有技术相比，使得在消融肿瘤时，可确定电子束发射装置打出的电子束真正作用在肿瘤上的剂量，从而可实现对肿瘤完全消融且不影响正常器官，提高治疗效果。

Description

电子束剂量测量系统及检测方法

技术领域

本发明实施例涉及一种医疗设备，特别涉及电子束剂量测量系统及检测方法。

背景技术

肿瘤，作为一种危害人类生命的首要疾病，其治疗方法主要依赖手术、化疗和放疗。但是，无论是采用哪种方法都会给患者带来极大的痛苦。例如，当采用手术治疗时，不但治疗成本高，而且具有较高的风险，治疗难度较大，患者在术后还需要经历较长的伤口愈合期和回复期。而当采用化疗和放疗时，由于X射线和质子放疗很难让射线随运动器官的运动而调整射线的照射方向，而在治疗过程中需要射线需要照射一定的时间才能达到杀死肿瘤细胞的治疗目的，同时由于X射线的穿透能力强，在治疗的时候由身体外照射，X射线会穿过人体，因此会在肿瘤病灶部位的前后的正常组织沉积很多的能量。且肿瘤一般长在肺、肝脏、胃等活动器官上，肿瘤会随着各器官活动，因此X射线更照射人体时，更需覆盖肿瘤可能移动的方位。

在这种情况下，为了能够消融活动的肿瘤，且不损害正常的人体组织，使用发射电子束的肿瘤治疗设备，电子束发射装置将电子束发射如束流针，推送装置将束流针推入皮肤，让电子束打入肿瘤。但发明人发现，现在肿瘤治疗设备消融肿瘤时，打出的电子束真正对肿瘤作用的电子束剂量无法确定，在剂量过小时无法实现对肿瘤的完全消融，剂量过大时对肿瘤周边的正常器官造成伤害，进而无法达到预期的肿瘤治疗效果。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种电子束剂量测量系统及检测方法，使得在消融肿瘤时，可确定电子束发射装置发射出的电子束真正作用在肿瘤上的剂量，从而可实现对肿瘤完全消融且不影响正常器官，提高治疗效果。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种电子束剂量测量系统，包括：

透明介质，用于被电子束照射；

成像装置，用于对已被照射电子束的所述透明介质进行拍摄；

主控系统，与所述成像装置进行通讯，用于获取所述成像装置所拍摄到的所述透明介质的完整图像；

其中，所述主控系统用于在获取到所述成像装置所拍摄到的图像后，通过得到图像计算射入所述透明介质中电子束的剂量。

本发明的实施方式还提供了一种电子束剂量测量方法，采用上述电子束剂量测量系统，包括如下步骤：

向透明介质发射电子束；

向所述透明介质拍摄，获得当前所述透明介质的完整图像；

通过得到的所述透明介质的完整图像，计算射入所述透明介质内电子束的剂量值。

本发明实施方式相对于现有技术而言，由于该检测系统设有透明介质、成像装置和主控系统，在实际使用时，电子束被打入透明介质中，照射透明介质，使透明介质的亮度改变且产生光斑，成像装置再对透明介质进行拍摄。主控系统再获取成像装置拍摄到的图像，通过图像计算出透明介质被电子束照射后的亮度和里面的光斑大小，从而得到照射到透明介质中的电子束的剂量，该光斑大小即为电子束能够作用到的肿瘤大小，该剂量即为治疗设备需要发射出的电子束真正作用在肿瘤上的剂量。进而在消融肿瘤时，通过该检测设备检测出的电子束剂量，则可知道肿瘤是否能被完全消融或周边正常器官被影响，因此可根据实际情况调节打出的电子束，提高肿瘤的治疗效果。

另外，所述透明介质为水或聚甲基丙烯酸甲酯。从而透明介质被电子束照射后可清晰的显现出亮度和光斑，便于后期计算出作用在透明介质中的电子束剂量。

另外，所述水为固体水或液态水。

另外，所述透明介质的外形为圆柱体或正四棱柱。透明介质的中折射出的光线更为规则，便于后期对透明介质的亮度和光斑的计算。

另外，所述电子束剂量测量系统还包括：

透明容器，用于盛放所述透明介质。从而使得透明介质可具有不同的外形，满足不同的测试需求。

另外，所述成像装置包括：

若干个相机，环绕于所述透明介质的四周，分别以不同角度对所述透明介质进行拍摄；

其中，各所述相机均与所述主控系统进行通讯，所述主控系统还用于获取各所述相机所拍摄到的所述透明介质不同角度的图像，并将各角度的所述图像进行组合拼接得到所述透明介质的完整图像。从而获取电子束照射透明介质后，透明介质的呈现出的完成图像，避免出现盲区。

另外，所述相机的感光波长为200nm至500nm；

所述透明介质的透光率为0.5至1。从而透明介质被电子束照射后，可清晰的显示出亮度和光斑，且相机可拍摄到清晰的图像。

另外，各所述相机均正对所述透明介质进行拍摄。从而拍摄出透明介质更精准的图像。

另外，各所述相机均为CCD相机。从而可与主控系统通讯，让主控系统获取拍摄到的图像。

另外，所述透明介质不同角度的图像均为正对所述透明介质所获得的图像。从而获得透明介质的不同角度的完整图像。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本发明第一实施方式中电子束剂量测量系统的结构示意图；

图2是本发明第二实施方式中电子束剂量测量方法流程图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

本发明的第一实施方式涉及一种电子束剂量测量系统，如图1所示，包括透明介质2、成像装置4和主控系统。电子束发射装置1发射出电子束3，电子束3通过束流针5照射在透明介质2中，透明介质2的亮度改变并产生光斑。成像装置4对已被照射电子束3的透明介质2进行拍摄，拍摄出透明介质2此时的完整图像。主控系统与成像装置4进行通讯，获取成像装置4所拍摄到的透明介质2的完整图像。在主控系统获取到完整图像后，主控系统对该图像进行分析，计算出射入到透明介质2中的电子束3剂量。

通过上述内容不难发现，由于该检测系统设有透明介质2、成像装置4和主控系统，在实际使用时，电子束3被打入透明介质2中，照射透明介质2，使透明介质2的亮度改变且产生光斑，成像装置4再对透明介质2进行拍摄。主控系统再获取成像装置4拍摄到的图像，通过图像计算出透明介质2被电子束3照射后的亮度和里面的光斑大小，从而得到照射到透明介质2中的电子束3的剂量，该光斑大小即为电子束3能够作用到的肿瘤大小，该剂量即为治疗设备需要发射出的电子束3真正作用在肿瘤上的剂量。进而在消融肿瘤时，通过该检测设备检测出的电子束3剂量，则可知道肿瘤是否能被完全消融或周边正常器官被影响，从而可根据实际情况调节打出的电子束3，提高肿瘤的治疗效果。

在本实施方式中，为了让透明介质2被电子束3照射后可清晰的显现出亮度和光斑，透明介质2为水或聚甲基丙烯酸甲酯，也便于后期计算出作用在透明介质2中的电子束3剂量。其中，水可为固体水或液态水。

进一步的，透明介质2的外形为圆柱体或正四棱柱。从而在透明介质2被电子束3照射后，透明介质2的中折射出的光线更为规则，便于后期对透明介质2的亮度和光斑的计算。

更值得一提的是，电子束3剂量测量系统还包括透明容器，透明介质2盛放在其中。且透明介质2的外形与透明容器的外形相同，按照实际测试需求，透明介质2需要呈现什么外形时，就选择什么外形的透明容器。如透明介质2外形需要为圆柱时，选择圆柱状透明容器。

具体的说，成像装置4包括若干个相机，这些相机环绕于透明介质2的四周，分别以不同角度对透明介质2进行拍摄。各相机均与主控系统进行通讯，主控系统还用于获取各相机所拍摄到的透明介质2不同角度的图像，并将各角度的图像进行组合拼接得到透明介质2的完整图像。从而获取电子束3照射透明介质2后，透明介质2的呈现出的完成图像。

进一步的，为了获得透明介质2被电子束3照射后的亮度，相机的感光波长为200nm至500nm，透光率为0.5至1，且该相机对X射线不感光。

另外，为了获得透明介质2的图像更为精准，各相机均正对透明介质2进行拍摄。

另外，各相机均为CCD相机。该相机拍摄出透明介质2的完整图像，并且可与主控系统通讯，让主控系统获取拍摄到的图像。

本发明的第二实施方式涉及一种电子束剂量测量方法，该测量方法使用第一实施方式中的电子束剂量测量系统。如图2所示，该测量方法包括如下步骤：

步骤210向透明介质发射电子束；具体的说，为了测试方便，后期数据处理便捷，透明介质的外形为圆柱体或正四棱柱。透明介质放在透明容器中，透明介质可为水或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，透明介质的外形与透明容器相同，通过透明容器固定透明介质的外形。

步骤220向透明介质拍摄，获得当前透明介质的完整图像；具体的说，为了获得透明介质的图像，使用了成像装置，如相机等设备对透明介质进行拍摄。

步骤230通过得到的透明介质的完整图像，计算射入透明介质内电子束的剂量值。

进一步的，透明介质还用于在被电子束照射后发光，并在内部形成光斑；其中，在通过得到的透明介质的完整图像，计算射入透明介质内电子束的剂量值的步骤中，具体包括：

步骤231获得完整图像中透明介质的光照亮度和形成在透明介质中的光斑大小；具体的说，根据拍摄到的图像中光斑为束斑，且呈现为泪珠状，光斑大小即束斑的长度，该光照亮度即为图像的色度值，通过分析拍摄到的图像色泽度即可知道光照亮度。

步骤232通过完整图像中的透明介质的光照亮度和光斑大小，计算得到射入透明介质内电子束的剂量值。

具体的说，从拍摄到的图像获得电子束的剂量值，即是通过光斑大小和光照亮度可计算出射入透明介质内电子束的剂量值，先通过标定的电子束的剂量值H，与其照射透明介质后所形成的光斑大小D和光照亮度L，得出该剂量值H、光斑大小D和光照亮度L之间的比例关系。其中，电子束发射到透明介质中产出光斑呈泪珠状，光斑大小D为光斑的长度，光照亮度L为透明介质被拍摄的图像上的色度值。通过实际理论可知，H＝KDL，K为剂量系数，为了测得系数K，标定出不同剂量的电子束剂量H，向透明介质发射不同剂量的电子束，也相应得出不同的光斑大小D和光照亮度L，并通过拍摄的图像得到。相应的实验数据如下表：

剂量值H(Gy)	光斑大小D(mm)	光照亮度L	系数K(Gy/mm)
				25	10	100	0.02500
37.5	15	150	0.01667
				50	20	200	0.01250
62.5	25	250	0.01000
				75	30	300	0.00833
……	……	……	……

表1标定剂量系数对应表

按照上述表1中标定剂量照射透明介质形成的光斑大小即该电子束剂量能够作用到的肿瘤大小，而实际人体中的肿瘤大小一般为10mm-40mm，因此上述表格中选取了部分常规电子束剂量，通过上述系列参数得出系数K。在实际测量剂量时，根据拍摄的光斑大小D和光照亮度L，选取表1中对应的系数K，从而计算出实际作用在透明介质即作用在肿瘤上的剂量H。在实际测试中，为了方便计算，且光斑较小，在光斑大小D一定范围内，均取同一系数K。具体的说，测得的光斑大小D_测在表1中的光斑D+2mm和D-2mm之间，选择表1中光斑D时的系数K。即当光斑的大小为8mm-12mm时，可选取光斑大小为10mm时的系数K，计算出需要使用的电子束剂量；光斑大小为13mm-17mm时，可选取光斑大小为15mm时的系数K，计算出真正的电子束剂量。本实施方式中，上述表1列出的为部分标定电子束剂量值下各参数值，可依据实际需求标定电子束的其他剂量值，从而获得更可靠的系数值，用于后期治疗肿瘤时打出的电子束真正作用在肿瘤上的剂量值的获取。

以从图像中获得的光斑大小D为18mm，测得的光照亮度L为180为例。通过上述内容可知K选取0.0125Gy/mm，计算得出电子束剂量H为40.5Gy，根据这一剂量值，判断出对实际消融的肿瘤治疗情况，调节合理的剂量值。实际使用中，依据图像获得的不同光斑大小和光照亮度将获得不同的剂量值。

进一步的，在向透明介质拍摄，获得当前透明介质的完整图像的步骤中，具体包括：

步骤221绕透明介质，获得透明介质不同角度的图像；

步骤222将各角度的图像进行组合拼接得到透明介质的完整图像。具体的说，通过成像装置设有多个，位于透明介质四周，拍摄透明介质不同角度的图像，成像装置与主控系统通讯，将拍摄到的图像传送给主控系统，主控系统将不同角度的图像组合拼接，从而得到透明介质的完整图像，进而可通过完整图像得出准确的光斑大小和图像最终形成的色度值，从而获得光照亮度。

最后，透明介质不同角度的图像均为正对透明介质所获得的图像。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (13)

1.一种电子束剂量测量系统，其特征在于：包括：

透明介质，用于被电子束照射；

成像装置，用于对已被照射电子束的所述透明介质进行拍摄；

主控系统，与所述成像装置进行通讯，用于获取所述成像装置所拍摄到的所述透明介质的完整图像；

其中，所述主控系统用于在获取到所述成像装置所拍摄到的图像后，通过图像计算得到射入所述透明介质中电子束的剂量。

2.根据权利要求1所述的电子束剂量测量系统，其特征在于：所述透明介质为水或聚甲基丙烯酸甲酯。

3.根据权利要求2所述的电子束剂量测量系统，其特征在于：所述水为固体水或液态水。

4.根据权利要求1所述的电子束剂量测量系统，其特征在于：所述透明介质的外形为圆柱体或正四棱柱。

5.根据权利要求4所述的电子束剂量测量系统，其特征在于：所述电子束剂量测量系统还包括：

透明容器，用于盛放所述透明介质。

6.根据权利要求1所述的电子束剂量测量系统，其特征在于：所述成像装置包括：

若干个相机，环绕于所述透明介质的四周，分别以不同角度对所述透明介质进行拍摄；

其中，各所述相机均与所述主控系统进行通讯，所述主控系统还用于获取各所述相机所拍摄到的所述透明介质不同角度的图像，并将各角度的所述图像进行组合拼接得到所述透明介质的完整图像。

7.根据权利要求6所述的电子束剂量测量系统，其特征在于：所述相机的感光波长为200nm至500nm；

所述透明介质的透光率为0.5至1。

8.根据权利要求4所述的电子束剂量测量系统，其特征在于：各所述相机均正对所述透明介质进行拍摄。

9.根据权利要求4所述的电子束剂量测量系统，其特征在于：各所述相机均为CCD相机。

10.一种电子束剂量测量方法，其特征在于：包括如下步骤：

向透明介质发射电子束；

向所述透明介质拍摄，获得当前所述透明介质的完整图像；

通过得到的所述透明介质的完整图像，计算射入所述透明介质内电子束的剂量值。

11.根据权利要求10所述的电子束剂量测量方法，其特征在于：所述透明介质还用于在被电子束照射后发光，并在内部形成光斑；其中，在通过得到的所述透明介质的完整图像，计算射入透明介质内电子束的剂量值的步骤中，具体包括：

获得所述完整图像中所述透明介质的光照亮度和形成在所述透明介质中的光斑大小；

通过所述完整图像中的透明介质的光照亮度和光斑大小，计算得到射入所述透明介质内电子束的剂量值。

12.根据权利要求10所述的电子束剂量测量方法，其特征在于：

在向所述透明介质拍摄，获得当前所述透明介质的完整图像的步骤中，具体包括：

绕所述透明介质，获得所述透明介质不同角度的图像；

将各角度的所述图像进行组合拼接得到所述透明介质的完整图像。

13.根据权利要求12所述的电子束剂量测量方法，其特征在于：所述透明介质不同角度的图像均为正对所述透明介质所获得的图像。