[发明专利]一种辐射空间剂量分布的实时测量装置及测量方法

说明书

本申请提供了一种辐射空间剂量分布的实时测量装置及测量方法，装置包括，暴露在电离辐射环境中的测量体模，包括辐射发光材料、用于储存所述的辐射发光材料的介质；信息读出装置，包括物镜、用于承载物镜的载物平台、用于对所述的载物平台进行位移控制的光学切片采集驱动器、用于采集物镜图像的光探测器，用于获得测量体模内的三维光分布图的数据处理模块；用于计算测量体模空间各点的剂量值的剂量数据重构系统。该测量装置能直观地反映出测量体模内受辐射的三维剂量分布情况，基于其结果能对放射治疗计划以及对病人的实际治疗进行全面核验和认证，适用于放射治疗、粒子介入治疗等医疗场景。

技术领域

本申请涉及一种辐射空间剂量分布的实时测量装置及测量方法，属于核辐射技术应用技术领域，主要用于放射治疗剂量验证，还可以用于工业辐照处理等方面。

背景技术

放射治疗(以下简称放疗)已成为治疗癌症的主要方式之一。放疗效果关键决定因素之一是剂量交付的准确性，要求对靶区内人体组织的三维吸收剂量进行精确测量。

随着临床对放疗精确性要求的不断提高和技术的不断进步，立体定向放疗、三维适形放疗、调强放疗和图像引导放疗等新技术相继出现。为了有效实施这些技术，必须针对这种特异或复杂的照射野和动态的照射条件，解决立体空间的剂量测量，建立肿瘤治疗的剂量学基础。早期的点、面剂量验证技术已不能完全满足现代放疗对于三维吸收剂量与剂量梯度测量准确性和精准性的要求。三维剂量计能反映放疗中靶区组织受辐射的三维剂量分布情况，因此可以满足放疗新技术发展的要求，是当今国际放疗领域的一项重大课题，也是未来剂量验证的主要发展方向。

目前放射治疗过程中广泛使用的三维剂量验证技术是利用三维水箱模拟生物组织的辐射吸收和散射状态，再结合剂量探测器进行3D剂量分布的验证。三维水箱可以比较准确的测量单束射线固定照射过程中剂量的分布，但并不能良好满足复杂照射条件(动态照射条件、复杂照射野等)下的剂量验证。为固定三维动态剂量，相关研究人员发展了凝胶剂量计，通过在凝胶中加入辐射敏感性化合物，当接受电离辐射时化合物发生氧化还原、颜色改变、辐射聚合等变化，然后通过信号采集装置收集信号，进一步模拟分析获得三维剂量分布情况。三维凝胶剂量计可以一次性测量靶区内的三维剂量分布，具有空间分辨率高、剂量精准、组织等效性好等特点，并且凝胶的组成具有多样化，可以满足和设计各种剂量范围和复杂空间放射治疗的剂量验证，已成为放射治疗剂量验证的研究热点。

现有的三维凝胶剂量计中的辐射敏感性化合物经过电离辐射后发生辐射变色、聚合、氧化还原等变化，通过化学发光、磁共振成像(Magnetic Resonance Imaging，以下简称MR)、X射线计算机断层成像(Computed Tomography,以下简称CT)、光学CT、超声等装置作为剂量读出手段，均属于剂量分布信息的离线测量，并且其所需的读出方式往往成本较高并对操作场所要求高，因此，无法实时现场进行验证。采集分析过程与辐射过程的相分离，会造成剂量验证结果的偏离，并不能完全准确反映放射治疗过程中剂量分布情况。因此，即时的三维剂量验证技术将是高精确放疗技术可靠用于临床并保证治疗疗效的前提。此外，现有的三维凝胶剂量计中的辐射敏感性化合物经过一次电离辐射发生变化后通常不能再次使用，限制了其在放疗领域应用的实用性。

申请内容

辐射发光响应是一种即时响应，且光的强弱与射线能量成正比，已经广泛的应用到医学治疗和放射治疗中。为了解决目前对复杂照射野和动态照射条件的即时三维剂量验证的迫切要求，本发明提出一种基于具有辐射发光性质的材料的辐射空间剂量分布的实时测量装置及测量方法，为放疗精确剂量验证技术提供一种新技术手段和研究思路。

为了解决上述技术问题，本申请提供了一种辐射空间剂量分布的实时测量装置，所述的测量装置包括，暴露于电离辐射环境中的测量体模，包括辐射发光材料、用于储存所述的辐射发光材料的介质；信息读出装置，包括物镜、用于承载物镜的载物平台、用于对所述的载物平台进行位移控制的光学切片采集驱动器、用于采集物镜图像的光探测器。