[发明专利]一种高性能放疗过程中切伦科夫光采集装置及采集方法

说明书

一种高性能放疗过程中切伦科夫光采集装置及采集方法，包括采集的切伦科夫信号的带通滤波器，带通滤波器上设置有高通光量成像镜头，高通光量成像镜头用于采集装置具有大的进光量，位于带通滤波器后端设置有高能射线屏蔽舱，高能射线屏蔽舱顶部设置有用于增强切伦科夫光进行信号的像增强器，像增强器输出端依次连接中继镜头、光电探测器和高压模块，位于高能射线屏蔽舱底部设置有时序模块。本发明具有测量精度高、结构简单的特点。

技术领域

本发明涉及光学技术领域，特别涉及一种高性能放疗过程中切伦科夫光采集装置及采集方法。

背景技术

切伦科夫辐射(Cerenkov Radiation，CR)是指高速带电粒子在非真空介质穿行过程中,粒子速度大于光在该介质中运行速度时，在运动路径的方向产生局部极化，并在回到平衡态的过程中能够释放可见光和近红外光子。当放射线粒子进入生物组织中也会出现CR现像，Robertson等首次将切伦科夫辐射应用于生物医学成像领域并提出切伦科夫光发光成像(Cerenkov Luminescence Imaging，CLI)这一概念。CLI具有诸多光学显像的优点如无辐射伤害、成像速度快、高通量、价格低廉、应用范围广，尤其是可以用来监测放疗过程组织中的剂量。

但是，高能射线经过生物组织所产生切伦科夫光信号是一种非常微弱的光信号，其强度大概是10^-6～10^-9W/cm²，同时切伦科夫光的波长主要集中在蓝紫的短波长区域，生物组织对其具有非常强的吸收，只有人体组织浅表所产生的少量切伦科夫光信号能够穿透组织而被采集得到，因此真正能够被采集进行成像的切伦科夫光信号非常微弱，并且具有产生瞬时性、易受环境光干扰等特点，同时在放疗过程里切伦科夫光信号的采集过程中，高能射线会损坏CLI数据采集装置的感光元件和辅助电子器件，如果CLI数据采集装置相机暴露在高剂量的高能射线之下，它会很快被损坏。另一方面高能射线本身能够使CLI数据采集装置的感光元件获得远高于切伦科夫光信号的响应。因此研发具有高灵敏高时间分辨率的放疗切伦科夫信号采集装置是亟待解决的一项关键技术问题。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明的目的在于提供一种高性能放疗过程中切伦科夫光采集装置及采集方法，具有测量精度高、结构简单的特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种高性能放疗过程中切伦科夫光采集装置，包括采集切伦科夫信号的带通滤波器1，带通滤波器1上设置有高通光量成像镜头2，高通光量成像镜头2用于保证采集装置具有大的进光量，位于带通滤波器1后端设置有高能射线屏蔽舱9，高能射线屏蔽舱9顶部设置有用于增强切伦科夫光进行信号的像增强器，所述的像增强器输出端依次连接中继镜头6、光电探测器7和高压模块8，位于高能射线屏蔽舱9底部设置有时序模块10，时序模块10用于像增强器的开关选通功能。

所述的像增强器包括依次设置的光阴级3、微通道板4和荧光屏5。

所述的中继镜头6负责将像增强器增强之后的光信息耦合到高灵敏度的光电探测器7上，光电探测器7将光信号转化为电信号输出。

所述的高压模块8为像增强器的微通道板提供高压，控制像增强器的增益。

所述高能射线屏蔽舱9由对射线具有高吸收特性的铅或钨材料制作而成。

所述的带通滤波器1采用400-650nm的高性能窄带滤波片。

所述的时序模块10使用序列采集方式获得时间序列图像，然后进行时间域滤波，利用时间随机特性将其消除。

一种新型高性能放疗过程中切伦科夫光采集方法，包括以下步骤：

医用直线加速器对患者进行治疗时，时序模块10结合系统中的同步控制电路通过统一的协议，保证CLI数据采集装置只在加速器射线出束时刻(约3μs)打开像增强器进行采集；