[发明专利]一种碳量子点薄膜制备方法及其在切伦科夫剂量监测中的应用

说明书

本发明提供一种碳量子点薄膜制备方法及其在切伦科夫剂量监测中的应用。其中，该方法包括：通过磁力搅拌获得碳量子点溶液与UV固化胶的均匀混合溶液；以透光均质塑料薄膜为基底，对混合溶液滴定‑旋涂‑紫外固化制备可适形的柔性碳量子点薄膜；在光子、电子放射治疗过程中，将碳点薄膜覆盖在患者皮肤表面，通过射线与组织相互作用发射的切伦科夫光子激发碳点薄膜发射特定波长荧光，结合封装相应波段带通滤光片的CCD光子探测器，实现剂量递送过程中表面光强分布图像的快速高质量获取；依据光学光子与剂量沉积之间的定量关系，最终得到放射治疗剂量分布。本发明具有快速、准确、简单、易行等特点，能有效解决切伦科夫光表面剂量学中光信号微弱以及在不同组织中的衰减差异导致的剂量预测不准确的难题，可有效确保放射治疗的疗效及保障患者辐射安全。

技术领域

本发明属于辐射剂量学领域，具体涉及基于切伦科夫效应的表面剂量成像方法。

背景技术

体内表面剂量测量是放射治疗中评估组织表层治疗计划准确性和验证剂量递送的有用工具。此外，不同放疗分次中表面剂量的变化可以帮助临床工作人员做出适应计划的决定，并可能有助于解释和减少皮肤反应。在接受放射治疗的癌症患者中，已使用胶片、TLD和凝胶剂量计等方法进行表面剂量的测量。

当电子能量高于切伦科夫光阈能时，将沿圆锥波前方向发射切伦科夫光子，它的能量与带电粒子的能量沉积成一定的比例关系，所以可以将切伦科夫光的光子总能量或者光子数作为一个“中介参量”来确定物质中相应的带电粒子剂量沉积。切伦科夫光学成像具有诸多光学显像的优点如无额外辐射损伤、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浅表中的剂量。

但是，放射治疗过程中在患者组织中产生的切伦科夫光子是一种非常微弱的光信号，其强度约为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，由于生物组织较高的光学吸收与散射系数，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。因此亟需研发增强切伦科夫效应的碳量子点薄膜以解决切伦科夫光表面剂量学中光信号微弱以及在不同组织中的衰减差异导致的剂量预测不准确的难题，提高切伦科夫成像的图像质量。

发明内容

为了解决切伦科夫光表面剂量学中光信号微弱以及在不同组织中的衰减差异导致的剂量预测不准确的问题，本申请提出了一种碳量子点薄膜制备方法及其在切伦科夫剂量监测中的应用。

具体地，该方法包括：

通过磁力搅拌获得碳量子点溶液与UV固化胶的均匀混合溶液；

以透光均质塑料薄膜为基底，对混合溶液滴定-旋涂-紫外固化制备可适形的柔性碳量子点薄膜；

在光子、电子放射治疗过程中，将碳点薄膜覆盖在患者皮肤表面，通过射线与组织相互作用发射的切伦科夫光子激发碳点薄膜发射特定波长荧光；

结合CCD光子探测器，实现剂量递送过程中表面光强分布图像的快速高质量获取；以及

依据光学光子与剂量沉积之间的定量关系，最终得到放射治疗剂量分布。

根据本申请的一些实施例，通过磁力搅拌获得碳量子点溶液与UV固化胶的均匀混合溶液以及对混合溶液滴定-旋涂-紫外固化制备可适形的柔性碳量子点薄膜具体包括：

塑料薄膜基底在使用前需要进行超声洗涤与干燥。洗涤过程具体为：将塑料基底分别在去离子水、乙醇中超声清洗10min；

碳量子点溶液与UV固化胶液的混合方法为：通过磁力搅拌配合加热温度控制系统进行充分均匀混合，所述加热温度为30℃；

碳量子点薄膜旋涂过程中的速度为500 5000r/min，旋涂时间为10～100s；