CN201207085Y - 重离子束治癌当中剂量监测探测器标定和校准装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种重离子束治癌当中剂量监测探测器标定和校准的装置。其结构特征是在束流轴线上依次放置准直器、剂量监测探测器、迷你型脊形过滤器、水箱和标准电离室，标准电离室置于水箱中。通过标准电离室在水介质中不同深度处吸收剂量的测量得到照射束流微小展宽Bragg峰(mini－SOBP)在水中的深度位置。在该深度位置处，利用标准电离室对剂量监测探测器进行了标定和校准，得到剂量监测探测器对具有高斯型分布微小展宽Bragg峰治癌束流测量的标定和校准因子。由该标定和校准因子，可以方便地控制肿瘤靶区内物理吸收剂量均匀或生物有效剂量均匀三维适形照射治疗的整个过程，满足实际临床治疗当中不同临床病例治疗的需要，提高了治疗装置的治疗效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种在实施重离子束三维适形照射治癌当中对剂量监测探测器进行标定和校准的装置。
背景技术
重离子束以其倒转的深度剂量分布、侧向散射小、较高的相对生物学效应(RBE)和低的氧增比(OER)等特点，使重离子束治癌成为当今国际上先进、有效的放射治疗方法。目前，只有少数发达国家和我国正在开展肿瘤患者的重离子束临床治疗试验研究，初步的临床治疗试验研究结果显示重离子束治癌具有非常显著的疗效，且没有明显的毒副作用。在目前束流横向扩展的被动型束流配送系统上，均实施着重离子束对肿瘤靶区的两维适形照射治疗，即通过摆动磁铁与散射体配合横向扩展治癌束流形成大的照射场，横向上通过多叶准直器截取该照射场，获得照射野的形状与肿瘤在束流方向上的最大投影形状一致，纵向上通过脊形过滤器展宽重离子束的Bragg峰，使得展宽Bragg峰(spread-out Bragg peak，SOBP)的宽度与肿瘤靶区在束流方向上的厚度一致，展宽Bragg峰(SOBP)高剂量区的后沿形状由置于患者体表的组织补偿器来调整。
在实施重离子束两维适形照射治疗前，对束流照射剂量的准确监测和控制是成功实施重离子束对肿瘤靶区适形照射治疗的关键一环，即需要对束流配送系统中的剂量监测探测器，如穿透型电离室、闪烁体探测器等进行标定和校准，这样才能保证照射治疗的剂量与处方剂量一致，达到重离子束放射治疗的目的。目前采用的标定和校准方法为：在均匀照射野的照射下，通过移动置于水箱中的标准电离室，测量利用脊形过滤器将Bragg峰展宽为一定宽度后的束流的深度剂量分布，并据此找到该束流展宽Bragg峰的中间位置在水介质中的深度，然后将标准电离室置于此深度处，利用标准电离室对束流在SOBP中间位置深度处水中吸收剂量的绝对测量，标定和校准剂量监测探测器的读数，得到束流在SOBP中间位置深度处水中吸收剂量值与剂量监测探测器的读数之间的关系。
发明内容
为充分发挥重离子束应用于放射治疗的优势，我们利用重离子束对肿瘤靶区的三维适形照射装置(申请号：200610105306.9)中的迷你型脊形过滤器将重离子束的尖锐Bragg峰略微扩展为高斯型剂量分布的微小展宽峰(mini-SOBP)，然后利用该微小展宽峰对沿束流方向上一定厚度的肿瘤靶区实施由深层到浅层的逐层照射治疗，从而提高了重离子束治疗的适形程度。在此基础上，本实用新型的目的在于提供一种重离子束治癌当中剂量监测探测器的标定和校准的装置。即在三维适形照射治疗时对束流配送系统中剂量监测探测器进行标定和校准，其目的是在实施重离子束对肿瘤靶区三维适形照射治疗时准确控制照射剂量，使得肿瘤靶区的治疗剂量与临床医师给出的处方剂量相一致，达到重离子束治疗的最佳效果。
本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现：
一种重离子束治癌当中剂量监测探测器的标定和校准装置，是由准直器、剂量监测探测器、迷你型脊形过滤器、标准电离室和水箱构成。在束流线下游依次放置准直器、剂量监测探测器、迷你型脊形过滤器、水箱和标准电离室，采用准直器截取由束流配送系统形成的束流照射野，照射野大小为10cm×10cm，标准电离室置于水箱中，标准电离室灵敏体积为0.1cm3～0.055cm3，由步进电机带动可在水箱中移动，移动精度为0.1mm，迷你型脊形过滤器距水箱的距离为65cm～100cm，以满足由迷你型脊形过滤器对束流微小展宽Bragg峰后在测量位置处横向上(即垂直束流方向上)的照射野均匀。
上述束流的能量在治癌所用的能量范围之内，即80～430MeV/u之间。
本实用新型的优点和产生的有益效果：
(1)在水模中利用标准电离室寻找迷你型脊形过滤器对加速器提供的重离子束的高斯型分布微小展宽Bragg峰的峰位可确认加速器提供束流的能量，即在对剂量监测探测器进行标定和校准的同时可确认治癌束流的能量。对重离子束能量的确认是重离子束治癌质量保证体系必须的环节，因而本发明具有一举两得的功效；(2)由高斯型分布微小展宽Bragg峰的峰位对剂量监测探测器的标定和校准，可以方便地控制肿瘤靶区内物理吸收剂量均匀或生物有效剂量均匀三维适形照射治疗的整个过程，满足实际临床治疗当中不同临床病例治疗的需要，提高了治疗装置的治疗效率。
附图说明
图1为本实用新型进行剂量监测探测器标定和校准所采用装置的示意图。
具体实施方式
实施例
利用中国科学院近代物理研究所兰州重离子研究装置(HIRFL)提供的100MeV/u的碳离子束，我们在HIRFL浅层肿瘤治疗终端对本装置及方法进行了测试和验证。实验装置如图1所示，在束流1下游依次放置准直器2、剂量监测探测器3、迷你型脊形过滤器4、水箱5和标准电离室6，标准电离室6置于水箱5中。准直器2截取由束流配送系统形成的10cm×10cm均匀照射野。
100MeV/u碳离子束经真空隔离窗和空气隙到达治疗装置等中心处的能量经测量为95.1MeV/u，迷你型脊形过滤器对该能量束流形成的mini-SOBP的半高宽为4mm，因此，三维适形照射时的分层厚度为2mm。水箱5的中心置于治疗装置的等中心，采用准直器截取由束流配送系统形成的束流照射野，照射野大小为10cm×10cm。实验时采用的剂量监测探测器3为塑料闪烁体探测器(BC-418，厚度50μm)，标准电离室6为一个Markus型平行板电离室(德国PTW/Markus-23343，灵敏体积0.055cm3)，步进电机带动标准电离室移动的精度为0.1mm，迷你型脊形过滤器4距水箱5的距离为65cm。利用UNIDOS剂量计(德国PTW/UNIDOS)对标准电离室的测量计数按照IAEA398号技术报告中的实用准则转换为水中的吸收剂量。首先通过对具有mini-SOBP峰束流的深度剂量分布进行了测量，得到束流的mini-SOBP峰位在水中的深度为21.3mm，将标准电离室移动至该深度处，对塑料闪烁体探测器进行了标定和校准，得到剂量监测探测器的标定和校准因子f为8.61×107ions/Gy。
Claims (7)
1、一种重离子束治癌当中剂量监测探测器的标定和校准装置，是由准直器(2)、剂量监测探测器(3)、迷你型脊形过滤器(4)、标准电离室(6)和水箱(5)构成，其特征是在束流(1)下游依次放置准直器(2)、剂量监测探测器(3)、迷你型脊形过滤器(4)、水箱(5)和标准电离室(6)，标准电离室(6)置于水箱(5)中。
2、根据权利要求1所述的一种重离子束治癌当中剂量监测探测器的标定和校准装置，其特征是束流(1)的能量为80～430MeV/u。
3、根据权利要求1所述的一种重离子束治癌当中剂量监测探测器的标定和校准装置，其特征是上述的剂量监测探测器(3)为穿透型电离室或塑料闪烁体。
4、根据权利要求1所述的一种重离子束治癌当中剂量监测探测器的标定和校准装置，其特征是采用准直器(2)截取由束流配送系统形成的10cm×10cm均匀照射野。
5、根据权利要求1所述的一种重离子束治癌当中剂量监测探测器的标定和校准装置，其特征是标准电离室(6)的灵敏体积为0.1cm3～0.05cm3。
6、根据权利要求1所述的一种重离子束治癌当中剂量监测探测器的标定和校准装置，其特征是标准电离室(5)由步进电机带动可在水箱(6)中移动，移动精度为0.1mm。
7、根据权利要求1所述的一种重离子束治癌当中剂量监测探测器的标定和校准装置，其特征是迷你型脊形过滤器(4)距水箱(5)的距离为65cm～100cm。
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