[发明专利]一种质子重离子束三维剂量分布探测装置及方法

说明书

本发明涉及一种质子重离子束三维剂量分布探测装置及方法，包括：发光材料、光信号采集单元和数据处理单元；所述发光材料和光信号采集单元均设置在封闭壳体内，所述发光材料用于在待测束流的照射下产生荧光；所述光信号采集单元用于对所述发光材料产生的荧光进行测量；所述数据采集单元设置在所述封闭壳体外部，并通过导线与所述光学信号采集单元相连，用于对所述光学信号采集单元的测量信号进行处理得到待测束流的三维剂量分布。本发明基于发光材料的结构，对光信号采集单元的结构进行了合理设计，使得能够直接测量质子重离子束的三维剂量分布，本发明可以广泛应用于质子重离子束放射治疗技术领域。

技术领域

本发明属于质子重离子束放射治疗技术领域，具体涉及一种质子重离子束三维剂量分布探测装置及方法。

背景技术

近年来，质子重离子放疗技术得到了广泛关注和飞速发展。如何准确测量质子重离子束剂量场分布，然后将预估的剂量递送至肿瘤靶区是确保精准照射的关键环节之一。质子重离子束的剂量场分布可以用照射视场内三维空间点的剂量随时间的变化来描述。目前，还没有一种手段能直接测量三维空间点的剂量，通常只能间接测量剂量场的横向剖面分布和纵向剖面分布。

测量质子重离子束横向剂量的探测器有胶片、闪烁体探测器和平板电离室矩阵配合三维水箱。胶片的优点是测量精度高，缺点是存在摆放误差，不能重复利用造价高，且只能离线处理，目前多用作标定其他探测器。闪烁体探测器的优点是便携，测量时间短，位置分辨率高，是目前用途很广泛的装置。平板电离室矩阵配合三维水箱的优点是剂量测量精度高，缺点是位置分辨率低。

测量离子束纵向剂量的探测器有布拉格峰探测器、平板电离室配合水箱、闪烁体探测器配合降能片等方式。布拉格峰探测器的优点是剂量测量精度高，测量速度快，因此广泛用于纵向剂量分布测量。平板电离室配合水箱的缺点是每次只能得到一个数据点因而耗时，因此对束流的稳定性要求较高。闪烁体配合降能片的方式优点是可以获取某深度的纵向剂量时还能获得该深度处的横向剖面分布，缺点是每次只能获得一个深度的剖面分布，测量耗时，同时对束流的稳定性要求较高。

然而，仅当剂量场分布相对简单时，可以从横向剖面分布和纵向剖面分布得到三维剂量分布。当剂量场相对复杂时，无法从横向剖面分布和纵向剖面分布准确得到三维剂量分布。

发明内容

针对上述问题，本发明的目的是提供一种质子重离子束三维剂量分布探测装置及方法，该装置能够直接获取质子重离子束的三维剂量场分布，为质子重离子治疗的束流参数测量、每日晨检、月检、治疗计划验证的提供一种技术手段。

为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：

第一方面，本发明提供一种质子重离子束三维剂量分布探测装置，包括：

发光材料、光信号采集单元和数据处理单元；

所述发光材料和光信号采集单元均设置在封闭壳体内，所述发光材料用于在待测束流的照射下产生荧光；

所述光信号采集单元用于对所述发光材料产生的荧光进行测量；

所述数据采集单元设置在所述封闭壳体外部，并通过导线与所述光学信号采集单元相连，用于对所述光学信号采集单元的测量信号进行处理得到待测束流的三维剂量分布。

进一步，所述发光材料采用透明材质，且所述发光材料外壁覆盖一层单向透视膜，使得荧光能够从所述发光材料内部穿出，但是所述发光材料外部的杂散光无法进入所述发光材料。

进一步，所述发光材料的纵向长度不小于待测束流在所述发光材料中的穿透深度，所述发光材料的横向长度不小于待检测束流的横向长度。

进一步，所述发光材料采用实心圆柱体结构或长方体结构。