[发明专利]用于粒子治疗装置的束流布拉格峰探测电极、系统及方法

说明书

本发明放射性治疗装置技术领域，涉及一种用于粒子治疗装置的束流布拉格峰探测电极、系统和方法，包括：前电离室、降能器和后电离室；沿粒子束入射方向依次设置所述前电离室、降能器和后电离室；前电离室包括若干分条电离室，用于实时测量粒子束的二维位置分布情况；降能器，用于降低入射粒子束的能量；后电离子室包括若干单元电离室；用于实时获得粒子束的布拉格峰，并根据布拉格峰获得粒子束的射程。其能够实现全部治疗束流能量监测，射程测量精度高，并且不需要更换降能区域的探测器电极来解决上述问题。

技术领域

本发明涉及一种用于粒子治疗装置的束流布拉格峰探测电极、系统及方法，属于放射性治疗装置技术领域，特别涉及质子和碳离子等粒子治疗装置的放射治疗质量保证。

背景技术

用于质子和碳离子治疗装置终端束流射程质量保证的监测设备，主要有水箱电离室和布拉格峰探测器。水箱电离室在测量束流布拉格峰峰位方面具有精度高的特点，但是测量时间较长，并且不能监测45°方向的束流布拉格峰峰位，不利于进行日常的质量确认(Quality assurance，简写为QA)监测。布拉格峰探测器目前普遍是由平板电离室加降能片队列排布组成，具有可以快速监测束流布拉格峰峰位和任意方向束流布拉格峰峰位的特点，但是监测束流布拉格峰峰位精度低，并且探测器体积大重量重，不利于现场人员的日常操作。

目前质子治疗装置的束流治疗能量为50-230MeV，重离子治疗装置的束流治疗能量120～400MeV，通过模拟计算(降能片采用PMMA有机玻璃材料)，如果用布拉格峰探测器在治疗装置上监测全部束流布拉格峰峰位，所需要的PMMA材料厚度分别是24mm-340mm和26mm-270mm。PMMA材料的密度是1.15-1.19g/cm³，按常用的布拉格峰探测器的有效面积(100×100mm²)计算，探测器实际所需要的PMMA材料重量将分别达到4kg和3.2kg左右。另外，加上电离室材料和固件的重量，仅探测器电极的重量就达到了7kg和6.2kg左右。探测器电极长度需要至少达到700mm和540mm。因此，部分布拉格峰探测器设计时为了降低探测器重量，采用了前置降能区域的方案，不同的束流能量区域在探测器前放置了不同厚度的降能区域，这样可以有效降低了探测器通道数量和自身重量，但是需要在测试过程中频繁中断束流进入治疗室更换降能区域，延长QA监测时间。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种用于粒子治疗装置的束流布拉格峰探测电极、系统及方法，其能够实现全部治疗束流能量监测，射程测量精度高，并且不需要更换降能区域的探测器电极来解决上述问题。

为实现上述目的，本发明提出了以下技术方案：一种用于粒子治疗装置的束流布拉格峰探测电极，包括：前电离室、降能器和后电离室；粒子治疗装置的粒子束依次经过前电离室、降能器和后电离室；前电离室包括若干分条电离室，用于实时测量粒子束的二维位置分布情况；降能器，用于降低入射粒子束的能量；后电离子室包括若干单元电离室；用于实时获得粒子束的布拉格峰，并根据布拉格峰获得粒子束的射程。

进一步，分条电离室包括高压基板、垫板、垂直信号极板和水平信号极板，垂直信号极板的前后各设置一个垫板，水平信号极板的前后各设置一个垫板，在分条电离室的最前方、最后方以及两信号极板之间均设置一高压基板。

进一步，垫板为框型金属板；垂直信号极板为在框型金属板的基础上纵向设置若干彼此平行的金属条；水平信号极板为在框型金属板的基础上横向设置若干彼此平行的金属条。

进一步，降能器分为若干不同的区域，每个区域的厚度不同。

进一步，降能器为阶梯型，最底层厚度最大，其上各层厚度逐层递减，最上层厚度最小。

进一步，降能器为PMMA。

进一步，单元电离室由一极板和一块有机玻璃板组成，极板包括框架和两层聚酰亚胺膜，框架前后各粘一层聚酰亚胺膜，为了保证框架前后的聚酰亚胺膜之间的空气流动，框架上设置流气槽，用于两层聚酰亚胺膜间气隙的空气流通。。