专利名称：辐射剂量测定方法
技术领域：
本申请涉及一种辐射剂量测定方法以及用于执行该方法的相关装置。更具体而言，本发明涉及补偿辐射剂量测定胶片中辐射敏感材料量的变化的方法和相关设备。
背景技术：
在使用福射发射源的设施中，例如在癌症患者接收福射治疗的医院中或在福照血液制品的血库中，使用各种方法来定量地确定发射源输送的辐射剂量。实践中使用的方法包括使用热释发光剂量计(TLD)、电离型辐射探测器、摄影胶片和辐射变色材料。TLD使用不方便，因为它们需要复杂而耗时的读出过程。电离型辐射探测器难用而笨重，需要复杂的设置。摄影胶片需要在读出之前耗时很多的化学处理流程。辐射变色材料是优选的，因为它们不需要任何后期曝光处理，并且它们能够以高的空间分辨率测量辐射剂量，但在当前的实践中它们存在不便，因为计算剂量需要复杂的步骤序列，容易出错。美国专利N0.5，637，876描述了一种辐射剂量计，示范性地用于确定辐射处理期间患者受到的辐射水平，其包括设置了一层辐射敏感材料的衬底。辐射敏感材料的光密度根据辐射曝光程度而系统地改变。剂量计可以采取卡或柔性衬底的形式，可以定位于患者或其他辐照主体上，也可以定位于包括反射或透射密度计的剂量读取器中或通过剂量读取器中的槽滑动。辐射剂量计的辐射敏感材料可以由聚合物基质中散布的微晶二炔廿五碳酸(PCDA)构成。使单肢PCDA晶体或相关化合物，例如PCDA金属盐，受到电离辐射，导致聚合发展，聚合度随着辐射剂量增大。可以通过测量光密度或曝光剂量计的光谱吸收来确定聚合的量(因此确定辐射剂量)。不过，已经发现这些参数也随着测量时的装置温度以及聚合物基质中PCDA的散布厚度和水分含量变化。剂量测量的最大精确度必须要考虑到温度和厚度和含水效应。辐射剂量测定胶片提供了在一个点测量辐射曝光度的手段，但其主要用途是获得辐射曝光度的二维图，即二维阵列中多个点处的辐射曝光度。典型用户可以在75dpi的空间分辨率下在一个或多个彩色通道中测量8" X10"尺寸的胶片，生成450000个点处的辐射剂量。当然，可以使用其他分辨率以生成辐射曝光度图。在实践中，在多个点处用辐射敏感胶片测量带来了一个问题。该问题是进行测量的手段的可用性和成本。在主要吸收峰处测量胶片活性成分(例如PCDA或PCDA、LiPCDA的锂盐)的光吸收率以及在预定波长测量其他成分的光吸收率需要使用扫描分光光度计。这样的设备不容易得到，而且成本很高。此外，工作速度会很慢，因为在需要测量的特定波长处光源的强度低。这个问题的可能解决方案是采用胶片或文件扫描仪收集胶片的测量结果。这种手段的优点是这些扫描仪随处可见，成本较低(常常〈1000美元)，它们以高的空间分辨率(最高达2400dpi)扫描，它们操作迅速(在〈30秒内以75dpi分辨率扫描8" X10")，并且它们适于测量颜色。
胶片扫描仪不像分光光度计。它不测量特定波长处的吸光率，而是测量波带上的吸光率。特定型号的扫描仪工作的波带由包括光源光谱输出、光路中滤光器的光谱吸收率和探测器的光谱响应的因素组合来定义。适于彩色测量的扫描仪通常会评估在定义可见光谱的红、绿和蓝部分的三个波带上积分的光吸收，每个波长处光吸收对色彩频带之内总信号的贡献随着波长改变。每个波长处的权重不是用户定义的，而是取决于上述因素，即光源的光谱输出、光路中滤光器的光谱吸收和探测器的光谱响应。

发明内容
这里公开了一种辐射剂量测定方法和用于执行该方法的相关装置。更具体而言，提供了补偿辐射剂量测量胶片中辐射敏感材料量的变化的方法和相关设备。公开了一种辐射剂量测量胶片，其包含与辐射敏感材料成比例的不透辐射材料，利用其可以补偿辐射剂量测量胶片中辐射敏感材料量的变化。可用的聚乙炔辐射敏感成分在暴露于辐射时生成彩色聚合物。这样生产的聚合物在市售低成本胶片扫描仪工作的全部三个可见光谱频带中都表现出吸收。吸收率在至少一个色带中较高，在至少一个色带中较低。尽管在实践中能够选择在至少一个色彩测量频带中基本没有吸收的不透辐射材料，但厚度校正必须要考虑如下事实:接收的信号具有来自不透辐射材料以及活性成分辐射曝光导致的有色成分的贡献。根据一个方面，一种辐射剂量测定方法包括以下步骤:(a)提供辐射剂量测定校准胶片，其包括衬底和设置于所述衬底上的一层辐射敏感材料，其中所述辐射敏感材料包括辐射敏感活性成分和不透辐射材料；(b)将所述辐射剂量测定校准胶片的离散区域暴露于已知剂量的辐射；(C)在多个彩色响应通道中扫描所述曝光的辐射剂量测定校准胶片以生成在多个组成彩色通道中有响应的数字图像Ic ；(d)测量所述数字图像Ic以确定每个组成彩色通道中曝光区域的扫描仪响应值；(e)通过绘制每个组成彩色通道中的所述扫描仪响应值与对应的剂量值的图，并将所述数据拟合到将所述剂量值表达为扫描仪响应值函数的数学函数，从而确定针对每个组成彩色通道的剂量测定校准曲线；(f)提供辐射剂量测量胶片，其包括衬底和设置于所述衬底上的一层辐射敏感材料，其中所述辐射敏感材料包括辐射敏感活性成分和不透辐射材料；在多个彩色响应通道中扫描所述辐射剂量测量胶片，所述测量胶片由暴露于辐射剂量图案的区域构成，以利用多个组成彩色通道中的响应来生成数字图像頂;(g)应用所述剂量测定胶片校准曲线，利用多条校准曲线将每个位置和每个组成彩色通道处包括测量胶片数字图像的响应分成取决于剂量的部分和不取决于剂量的部分，使得组成彩色通道中辐射剂量值之间的差异最小化，所述取决于剂量的部分包括取决于辐射剂量的多个取决于剂量的值，所述不取决于剂量的部分包括多个独立于辐射剂量的不取决于剂量的值；(h)使用所述取决于剂量的值和所述不取决于剂量的值以生成所述辐射剂量测量胶片的剂量图和相对厚度图；(i)使用所述取决于剂量的值和所述不取决于剂量的值以生成所述辐射剂量测量胶片的所述剂量图中包含的信号噪声图；(j)确定校正函数以从所述辐射剂量测量胶片的所述剂量图去除所述信号噪声；以及(k)应用所述校正函数以提供考虑了所述辐射敏感材料层厚度变化的校正剂量图。(I)提供辐射剂量测量胶片，其包括衬底和设置于所述衬底上的一层辐射敏感材料，其中所述辐射敏感材料包括辐射敏感活性成分和不透辐射材料；在多个彩色响应通道中扫描所述辐射剂量测量胶片，所述测量胶片由暴露于辐射剂量图案的区域构成，以利用多个组成彩色通道中的响应来生成数字图像；(m)在多个彩色响应通道中扫描辐射剂量测量胶片以生成数字图像IM，在多个组成彩色通道中有响应，测量胶片由暴露于辐射剂量图案的区域构成；(η)利用多条校准曲线将包括测量胶片数字图像的每个位置和每个组成彩色通道的响应分成取决于剂量的部分和不取决于剂量的部分，使得组成彩色通道中辐射剂量值之间的差异最小化，所述取决于剂量的部分包括取决于辐射剂量的多个取决于剂量的值，所述不取决于剂量的部分包括多个独立于辐射剂量的不取决于剂量的值；(ο)使用所述取决于剂量的值和所述不取决于剂量的值以生成所述辐射剂量测量胶片的剂量图和相对厚度图；(P)使用所述取决于剂量的值和所述不取决于剂量的值以生成所述辐射剂量测量胶片的剂量图中包含的信号噪声图；(q)确定校正函数以从所述辐射剂量测量胶片的所述剂量图去除所述信号噪声；以及(r)应用所述校正函数以提供考虑了所述辐射敏感材料层厚度变化的校正剂量图。根据某些实施例，辐射剂量测量胶片包括衬底和设置于衬底上的一层辐射敏感材料，其中福射敏感材料包括福射敏感活性成分和不透福射材料。根据另一方面，公开了一种辐射剂量测定方法，其包括如下步骤:(a)扫描已经暴露于一定剂量辐射的辐射剂量测量胶片，以生成数字图像頂，其中辐射剂量测量胶片包括衬底和设置于衬底上的一层辐射敏感材料，且其中辐射敏感材料包括辐射敏感活性成分和不透辐射材料。对辐射敏感活性成分曝光生成有色化合物，在扫描仪的至少一个组成通道中表现出取决于剂量的吸收，不透辐射材料在扫描仪的至少一个组成通道中表现出基本与剂量无关的吸收；以及(b)通过考虑辐射敏感材料层厚度变化调节数字图像以生成校正图像。


图1是示出了根据本发明某些实施例而言有用的计算机系统和扫描仪的图示；图2是从辐射曝光之后胶片的图像和红色通道中的响应计算的剂量图；图3是示出了没有厚度校正的计算所得暴露区域剂量轮廓线的曲线图；图4是曲线图，示出了针对厚度异常校正后从红色通道计算的响应轮廓线；图5示出了利用三通道校正方法测量的图像的取决于剂量和不取决于剂量的部分；图6是利用三通道校正方法导出的不取决于剂量的图像部分上的轮廓线；以及图7是示出了利用三通道方法校正前后的剂量轮廓线的曲线图。
具体实施例方式根据本发明的一个方面，描述了一种辐射剂量测定方法，其便于以考虑辐射敏感材料厚度变化的方式确定剂量响应。根据特定实施例，可以利用至少两个分量通道，尤其是利用平板式彩色扫描仪的两个彩色通道计算剂量响应。因此该方法允许将测量的响应分成两个部分，其一是取决于剂量的，另一个与剂量无关。不取决于剂量的部分包含与辐射敏感层的厚度成比例的值。这个部分可用于校正从辐射敏感活性成分导出的剂量响应，以解释由活性成分厚度差异导致的变化。这里使用的术语“图像”是指与被扫描样本对应的数字数据。数字数据可以是直接从扫描仪获得的原始值或基于原始值计算的值，例如光密度或吸光率值。术语“不透辐射材料”是指辐射敏感胶片中提供辐射敏感层厚度的基线度量的材料。根据某些方面，该材料可以是标准参照(marker)染料,其在与福射敏感活性成分表现出峰值吸光率的彩色通道不同的彩色通道中表现出峰值吸光率。在典型情况下，辐射敏感层将由粘合材料基质中包含的辐射敏感成分和不透辐射材料构成。此外,辐射敏感层可以包含其他附加物，例如防腐剂、抗氧化剂和湿润剂。不透辐射材料或标记染料典型地将可溶解或可散布于辐射敏感材料的粘合基质中。尽管不需要，但标记染料材料和辐射敏感层中除辐射敏感成分之外的其他成分可以对辐射曝光不表现任何显著响应，即材料的光谱响应可以在暴露于小于50Gy，在有些情况下小于IOOOOOGy的辐射剂量时，不表现出光学吸收率的显著改变。根据某些实施例，在辐射敏感材料中材料存在的量从大约0.001到大约10%的重量比，更特别地从大约0.01到大约1%的重量比，在某些情况下从大约0.1到大约0.5%的重量比。根据其他方面，不透辐射材料可以是辐射敏感层的一部分，甚至是辐射敏感活性分子或粘合材料或辐射敏感层中任何附加物的组成部分。根据这一方面，组成部分的吸收信号与剂量无关。不透辐射材料可以有足够的量，以提供至少一个组成通道中大约0.2和
2.0，更具体而言大约0.5和1.0之间的吸光率。可以将标记染料用作能够提供与辐射敏感层厚度成比例的吸光率信号的不透辐射材料。有用标记染料的范例包括，但不限于柠檬黄、曙红、喹啉黄、酸性间胺黄。根据某些方面，标记染料可以在可见光谱的蓝色部分中表现出峰值吸光率，在光谱的红色部分中具有非常小或没有吸光率。因此，这些染料通常是黄色的。柠檬黄染料特别有用。辐射敏感材料层可以包含超过一种不透辐射材料或标记染料，其可用于确定辐射敏感层的厚度变化。只要信号与剂量无关，不透辐射材料或标记染料可以在多个彩色通道中生成信号。在至少一个彩色或成分通道中，吸光率的至少某部分是由辐射敏感活性成分导致的，由活性成分造成的吸光率部分应当与辐射剂量成比例。根据本发明的一个方面，公开了一种辐射剂量测量方法。该方法包括在多个彩色响应通道中扫描辐射剂量测定胶片。测量胶片由暴露于辐射剂量图案的区域构成，以生成数字图像，IM ;在多个组成彩色通道中有响应。辐射剂量测量胶片包括衬底和设置于衬底上的一层辐射敏感材料，其中辐射敏感材料包括辐射敏感活性成分和不透辐射材料。利用多条校准曲线将每个位置的响应和包括测量胶片的数字图像的每个组成彩色通道分成取决于剂量的部分和不取决于剂量的部分，取决于剂量的部分包括多个取决于剂量的值，其取决于辐射剂量，不取决于剂量的部分包括多个不取决于剂量的值，其与辐射剂量无关，使得组成彩色通道中辐射剂量值之间的差异最小化。使用取决于剂量的值和不取决于剂量的值生成剂量图和辐射剂量测量胶片的相对厚度图。还使用取决于剂量的值和不取决于剂量的值生成辐射剂量测量胶片的剂量图中包含的信号噪声图。开发校正函数以从辐射剂量测量胶片的剂量图消除信号噪声，然后将校正函数应用于剂量图以提供考虑了辐射敏感材料层厚度变化的校正剂量图。根据某些实施例，辐射剂量测量胶片包括衬底和设置于衬底上的一层辐射敏感材料，其中福射敏感材料包括福射敏感活性成分和不透福射材料。根据另一方面，公开了一种辐射剂量测定方法，其包括扫描已经暴露于一定剂量辐射的辐射剂量测量胶片以生成数字图像頂。对辐射敏感活性成分的曝光生成有色化合物，其在扫描仪的至少一个组成通道中表现出取决于剂量的吸光率，而不透辐射材料在扫描仪的至少一个组成通道中表现出与剂量无关的吸光率。调节数字图像以生成校正图像，其中校正图像解释了辐射敏感层厚度的变化。根据本发明的另一个方面，提供了一种测量辐射剂量测量胶片响应的方法，还包括确定将剂量相关到彩色响应的校准曲线中涉及的步骤。在一个实施例中，该方法涉及在多个响应通道中扫描一个或多个辐射剂量测定校准胶片，其中校准胶片包括若干与已知辐射剂量的水平对应的被成像区域以生成数字图像(在多个响应通道中有响应)，Ic，测量数字图像以获得每个响应通道中的响应值，并针对每个响应通道中的响应值，根据剂量确定多条校准曲线。这里使用的术语“辐射变色胶片”一般指在暴露于电离辐射时改变颜色并生成可见图像的胶片，但暴露于可见光或其他形式的非电离辐射没有显著变化。这里使用的术语“电离辐射”一般指能量水平高到足以让原子损失电子并变为带电或电离的辐射。电离辐射可以是高能粒子的形式，例如α或β粒子，或是电磁波的形式，像Y射线或X射线。高能粒子和电磁波是从衰变的放射性原子的原子核释放的，或者可以通过让加速的电子撞击金属靶来生成。这里使用的术语“扫描仪”一般用于指代可用于光学扫描多维胶片并输出与胶片在一系列位置的光学透射率或反射率相关的多维图像的装置。使用术语“平板扫描仪”描述用于在二维平面中扫描胶片的扫描仪。使用术语“CCD扫描仪”描述传感器装置是电荷耦合元件阵列的扫描仪。这里使用的术语“RGB扫描仪”和“RGB彩色扫描仪” 一般是指生成由包括可见色谱的红、绿和蓝色部分的彩色通道中的响应值构成的图像的扫描仪。这里使用的术语“彩色通道”一般用于指光学彩色扫描仪的输出响应频带之一。这里使用的术语“组成彩色通道(component color channel)”一般用于指多个彩色通道构成的图像之内的彩色通道之一。这里使用的术语“响应值”和“扫描仪响应值” 一般是指光学扫描仪确定的胶片上某位置透射或反射的光强度量。
这里使用的术语“像素值”一般是指数字图像之内个体像素的响应值。这里使用的术语“标记染料”一般是指不受暴露于电离辐射影响的有色物质，其并入辐射敏感胶片的活性层中，以提供至少一个彩色通道中与活性层厚度成正比的参考响应值。这里使用的术语“参考通道”是指标记染料提供最大响应的彩色通道。这里使用的术语“三通道校正”是指这样的校正方法，其中使用三个彩色通道的响应校正辐射敏感胶片的响应在辐射敏感成分厚度上的差异。本发明包括用于补偿辐射剂量测量胶片中辐射性敏感材料厚度变化的设备10和方法。图1中示出了设备10的范例。尽管这里将本发明描述为可以结合平板扫描仪14使用，但如下文更详细描述的那样，可以结合任何各种其他光学扫描设备使用本发明。执行该方法的设备或计算机系统10可以包括平板扫描仪14。参见图1。设备10还可以包括监视器16、打印机18、处理单元20、键盘22和鼠标24。可以为设备10提供图像处理软件(未示出)，其允许设备10在监视器16上显示被扫描辐射剂量测量胶片的图像。计算机系统10还可以在打印机18上打印辐射剂量测量胶片的图像(未示出)。图像处理软件还可以提供各种用于分析和操控来自图像的数据的方法。扫描仪的校准也可以包括背景校正，即每个像素列(扫描方向)的校准。根据典型的平板扫描仪，CCD探测器包括针对每个彩色响应通道的光探测器线性阵列。探测器的线性阵列垂直于扫描方向，阵列中的每个兀件都向外扫掠并且测量平行于扫描的区域中的响应。根据某些实施例，校准过程针对CCD阵列中每个探测元件提供校准的剂量响应。根据本发明的一个方面，方法10 —般包括以下步骤。在第一步骤中，将辐射剂量测量胶片定位于平板式扫描仪14的扫描床上。致动平板扫描仪14以扫描辐射剂量测量胶片并生成表示辐射剂量测量胶片的数字图像数据信号。然后可以将图像数据信号传送到计算机系统10的处理单元20，从而可以在监视器16上显示被扫描辐射剂量测量胶片的图像或可以操纵数据以提供图像校正数据。本发明某些方面的一个重要优点是容易使用，因为所有用户必须要做的就是扫描辐射剂量测量胶片。实际上，可以将本发明与现有的平板扫描仪和计算机一起使用。已经简述了根据本发明一个实施例的设备10和方法，以及它们一些更重要的特征和优点，现在将详细描述设备10和关联的方法。不过，在继续描述之前，应当指出，尽管这里将设备10和方法展示和描述为可结合平板扫描仪14使用，但也可以结合任何各种其他光学扫描设备使用。例如，可以设备10或方法都可以结合数字摄像机或其他图像拍摄装置使用。因此，不应将本发明视为限于结合这里所示和所述的平板扫描仪14使用。着眼于以上考虑，这里将根据本发明一个实施例的设备10和方法都示为和描述为可结合本领域容易买到且公知类型的平板扫描仪14使用。不过，由于平板扫描仪是本领域公知的，容易由本领域普通技术人员熟悉本发明教导之后提供，这里将不再详细论述平板扫描仪14的各种组成部分。如图1所示，平板扫描仪14可以连接到包括监视器16、打印机18、处理单元20、键盘22和鼠标24的计算机系统或设备10。可以为计算机系统10提供图像处理软件(未示出)，其允许计算机系统10在适当显示装置16，例如CRT或IXD显示器上显示被扫描胶片的图像。计算机系统10还可以在打印机18上打印被扫描胶片的图像(未示出)。
设备10可以包括处理器或中央处理单元(CPU)20、输入装置(例如扫描仪14、键盘
22、鼠标24)和输出装置(例如，监视器16、打印机18)。设备10还可以包括存储装置，其中存储了操作系统、文件、应用文件、数据库和图像数据处理系统。操作系统一旦安装，就可以管理计算机系统10的各种任务、工作、数据和装置。设备10还可以包括存储器，操作系统在执行其功能时可以访问存储器。诸如存储装置或存储器的计算机可读存储装置中包含的可以是用于执行各种方法步骤的一个或多个的计算机可读程序代码，这些步骤在上文简要论述过，在下文将更详细论述。CPU 20可以通过网络(例如广域网(WAN)、局域网(LAN)、内部网或因特网)连接到服务器或服务器池(未示出)。应该理解，CPU 20可以包括任何多种适当处理器，本领域的普通技术人员在熟悉本发明教导之后将明了这点。例如，CPU 20可以包括处理器、整个膝上型或桌面个人计算机(PC)或专门为用于本发明而制造的专用集成电路(ASIC)。同样地，存储装置和存储器可以是任何适当的计算机可读存储装置，例如只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、视频存储器(VRAM)、硬盘、软盘、光盘(⑶)、DVD、闪速驱动器、存储卡、磁带、其组合等。此外，CPU 20和存储器不必是独立的单元，可以是组合的，或者，CPU 20和存储器54可以被独立容纳并通过远程网络或其他适当连接彼此链接。此外，可能有通过因特网、内部网、LAN、WAN等连接或链接的任意数量的CPU 20 (即一个或多个)、任意数量的存储装置(即一个或多个)和/或任意数量的存储器(即一个或多个)。在这样的情形中，计算机可读程序代码的存储器可以分布于各种存储装置和存储器上和/或由各CPU 20部分执行。此外，任意数量的适当外围装置(例如扫描仪14、监视器16、打印机18、键盘22、鼠标24等)可以直接或间接(例如通过网络)连接到CPU 20。可以利用任何适当连接(例如调制调解器、T-1、数字用户线路(DSL)、红外线等)将CPU 20链接到网络。在设备10的存储装置之内可以是与平板扫描仪14操作性关联的图像数据处理系统。图像数据处理系统可以执行包括该方法的各步骤的一个或多个。更具体而言，图像数据处理系统可以处理由平板扫描仪14生成的原始彩色图像数据信号(未示出)，从而可以显示或进一步处理被扫描对象的图像。在这里所示和所述的实施例中，图像数据处理功能发生于计算机系统10的处理器20之内。例如，可以提供计算机可编程代码(例如图像数据处理软件)，执行各种图像数据处理功能。程序代码可以包含在计算机可读存储装置之内，例如存储装置或存储器中，并可以在处理器20上操作。或者，图像数据处理系统可以内置到或存在于平板扫描仪14的外壳中。换言之，平板扫描仪14可以包括图像数据处理系统，从而在平板扫描仪14之内对扫描装置生成的原始彩色图像数据信号进行处理。在替代实施例中，可以提供专门设计的装置(未示出)(例如“硬连线”)，其与扫描仪14和设备10操作性关联。专门设计的装置可以处理彩色图像数据信号。在又一替代实施例中，可以在平板扫描仪14和计算机系统10的CPU 20之间划分图像数据处理功能，每者都执行处理功能的部分。在任何事件中，在考虑特定应用的要求之后并变得熟悉本发明的教导之后，都可以由本领域的普通技术人员容易地实现图像数据处理系统的适当布置。图像数据处理系统可以包括任何本领域公知的各种图像数据处理系统。因此，不应将本发明视为限于任何特定类型的图像数据处理系统。此外，由于图像数据处理系统是本领域公知的，且图像数据处理系统自身的细节不是理解本发明必需的，所以这里将不再详细描述本发明一个优选实施例中利用的特定图像数据处理系统。不论使用何种类型的图像数据处理系统，如果图像数据处理系统的任何部分内置于或存在于平板扫描仪14的外壳中，一般希望为图像数据处理系统提供一个或多个通信端口(未示出)，以允许向CPU 20传送或“下载”数据。尽管可以利用任何各种公知通信端口和格式，但在一个优选实施例中，可以为图像数据处理系统提供通用串行总线(USB)端口(未示出)和/或红外线(IR)串行端口(也未示出)。USB端口和/或IR串行端口可以位于扫描仪外壳上任何方便的位置。如上文简述，不必按照图示具体次序执行这里公开的各步骤。换言之，这里所述的布置仅仅是例示性的，并非要限制本发明的教导。在第一步骤中，将辐射剂量测量胶片定位于平板式扫描仪14的扫描床上。当然，也可以使用数字摄像机或其他手持式光学扫描装置取代平板扫描仪14。一旦将辐射剂量测量胶片(或其部分)和扫描床定位成彼此相邻，就致动平板扫描仪14以扫描辐射剂量测量胶片并生成数字图像，数字图像包括多个组成通道中的多个响应，通常是表示被扫描胶片的彩色数字图像数据信号。然后可以将彩色图像数据信号传送到计算机系统10，从而可以在监视器16上显示被扫描对象的图像或可以如下文更详细所述那样进一步处理数据。本领域技术人员都知道可用于将辐射剂量测量胶片的区域自动暴露于不同剂量水平的各种方法。例如，可以单独或组合使用多叶准直仪、辅助准直仪或辐射衰减材料的固定块以对暴露于电离辐射期间的区域进行区别性屏蔽。辐射探测介质被区别性屏蔽的部分允许剂量水平变化，而无需改变电离辐射特性，例如射束强度、个体曝光时间等。根据本发明的其他方面，可以通过改变电离辐射特性，通过改变施加曝光剂量的速率或通过改变曝光时间或通过任何上述手段的任何组合，获得剂量水平的变化。个体辐射剂量水平取决于若干因素，例如辐射源、曝光时间、曝光率、辐射源和辐射探测介质之间的距离等。根据本发明的辐射剂量测量胶片的校准通常涉及到将辐射探测介质暴露于覆盖使用胶片期间预计会遇到的辐射剂量水平范围的辐射剂量水平。例如，典型的辐射剂量水平可以落在从大约IcGy到大约IOOOOOGy的范围之内，更特别从大约IcGy到大约IOOOOcGy,更特别从大约IcGy到大约200cGy,根据本发明的特定方面,从大约IcGy到大约IOOcGy。本发明的一个实施例提供了一种辐射剂量测定方法，其中辐射剂量测量胶片类似于福射变色胶片，例如由 International Specialty Products 制造的GAFCHROMIC' 辐射变色胶片。可以修改以用于本发明中的辐射变色化合物的具体范例包括，但不限于，2003年7月10日公开的，Lewis等人的美国专利申请公开2003/0129759，在此将其全文并入本文。尽管本发明不限于特定类型的辐射性敏感材料，但以下描述涉及本发明基于使用特定有用类型材料(类似于GAFCHROMIC 辐射变色胶片中使用的)的实施例。GAFCHROMIODS射变色胶片是自显影的，对正常室内光照不是非常敏感，可以切割成期望尺寸。暴露于电离辐射导致辐射变色胶片立即改变颜色，通常变得更暗。变暗的程度与曝光成正比，可以利用密度计或扫描仪定量测量。GAFCHROVMC 胶片介质中的活性成分是微颗粒，即散布在聚合物基质中并涂布到聚酯膜基底上的辐射敏感单体。在将活性单体成分暴露于电离辐射时，发起聚合反应，从而生成染料聚合物。由于聚合物在性质上是染料，所以曝光在胶片之内生成着色。根据特定实施例的活性成分包括属于称为联乙炔的分子类别的长链脂肪酸。联乙炔家族的很多成员仅在有分子间有序状态时，例如在晶体或胶束状态中那样，才对辐射有特征性的敏感。适当的炔属化合物具有结构A-(CH2)n-C=C-C=C-(CH2)m-B,其中η和m都独立地是从大约O到20的整数，更特别从大约6到14的整数，A和B独立地为甲基、羧基或金属羰酸盐基团。在暴露于辐射时，活性联乙炔经历固态聚合反应，生成被称为聚丁二炔的染料聚合物。聚丁二炔的颜色和光谱吸收率对于特定分子结构而言是特异的，但优选可以在辐射敏感胶片上清楚地看到颜色变化。变色经常是青色、蓝色、紫色或品红。这种聚乙炔的具体范例包括，但不限于二十五烷-10，12-二炔酸；13，15-二十八烷二炔和二十二烷-10，12- 二炔-1，22- 二酸。这些中，二十五烷-10，12- 二炔酸特别有用，因为它提供了对电离辐射暴露的异常高灵敏度。不过应理解，可以单独采用其他正常晶体、具有共轭结构的颜色显影聚乙炔的分散体或其与优选二炔的混合物作为本发明的图像接收层。这样的化合物包括以上结构的二炔，其中A和/或B部分，除了低级烷基或羧基之外，还可以是羟基、酰氨基、低级烷基取代的酰氨基、具有不超过10个碳原子的脂族或芳族羧酸酯基，单价或二价羧 酸金属盐基团、卤素、氨基甲酰基、低级烷基取代的氨基甲酰基或甲苯磺酰基，以及具有大约20到60个碳原子和共轭结构的以上聚乙炔的相应三炔和四炔产物。这些化合物的范例包括10，12- 二十二烷二炔二醇、9，11- 二十烷二炔酸的二甲苯-P-磺酸盐，10, 12- 二十二烷二炔二酸的单乙酯、10，12- 二十五烷二炔酸的锂、钠或钾盐、二i^一烷-10，12- 二炔酸的锌盐、二十烷_5，7-双炔酸的锰盐、10，12- 二十二烷二炔氯化物，10，12-二十五烷二炔(m-甲苯基-氨基甲酸酯)，10，12-二十五烷二炔{[(丁氧基-羰基)_甲基]氨基甲酸酯}，N- (二甲基)-10，12- 二十五烷二炔酰胺，N，N’ -二(al-甲基苯甲基-1) 10，12-二十五烷二炔二酰胺等。此外，根据本发明使用的二乙炔一般还可以具有如下化学式:R-C=C-C=C-R，其中R和R’例如都是CH2-0-C0N-H-(CH2)5CH3。这样的二乙炔在热退火时或暴露于高能辐射时聚合成固态。在美国专利N0.5420000,4970137和4734355中描述了适合的化合物，在此通过引用将其每者的内容并入本文。优选地，聚炔属化合物具有至少两个共轭炔键，并包含大约10到60个碳原子。有选择地吸收入射低能量光子照射的适当化合物是周期表I族金属卤化物和其组合。特别有用的是I族金属氯化物、溴化物和碘化物。可以增加能够有效地选择性吸收入射低能量光子照射的量的这些化合物，如下文所述，按照涂层分散的重量计，一般的量约为0.1%到50.0%,更特别地从大约2.5%到20%O 根据本发明的一些方面，这样的卤化物是从卤化铯和铷构成的组中选择的，具体而言，是氯化铯、溴化铯、碘化铯和其组合。其他适当的化合物包括原子序数> 55的元素氧化物。具体而言，尺寸显著小于I微米的微粒形式的氧化铋尤其有用。此外，可以增加额外的化合物，其可以是金属离子螯合剂或掩蔽剂。基于二乙炔化合物的重量，按重量计，螯合剂的加入量可以为约0.01%到10.0%，更特别地从约0.1%到约2%ο典型的螯合剂包括乙二胺四乙酸二钠，草酸钠，柠檬酸，柠檬酸钠，酒石酸钠，聚磷酸钠，连二磷酸钾，二乙基二硫代氨基甲酸钠，N，N，N’，N’_乙二胺四(亚甲基膦酸)的钠盐、1-羟基乙烷-1，1- 二膦酸的钠盐及其组合。也可以向辐射变色组合物中添加乳浊剂。通常这样的试剂是不溶于水的金属化合物，其中金属成分的原子序数大于18。适当化合物的范例包括氧化物、碳酸盐、硫酸盐、亚硫酸盐、硫化物、羧酸盐、磷酸盐、磷酸盐和硅酸盐。还可以向组合物中添加防氧化剂,通常的量按重量计算是二乙炔成分重量的大约0.01%到5%，更特别地，从大约0.1到1%。适当的防氧化剂包括没食子酸丙酯、Tenoxo 6 (TeilOX 是Eastman Chemical Company的商标)、Teiiox 2、Tenox 7、Tenox 20、二乙基二硫氨基甲酸钠、柠檬酸、柠檬酸钠、抗坏血酸、碱金属硫化物和亚硫酸盐、3-叔-丁基-4-羟基-5-甲基-二苯硫醚、丁基化的羟基甲苯、丁基化的羟基苯甲醚、叔-丁基对苯二酚、羟胺和盐酸羟胺。炔属成分也可以夹在两种衬底之间，其中衬底之一或两者可以具有过滤或吸收UV和/或可见光波长区域中光的能力。衬底中的至少一个应当在可见光谱的至少一部分中是透明的。作为衬底特别有用的是由诸如对苯二甲酸乙二醇酯、聚乙烯、聚丙烯、醋酸纤维素等材料制成的柔性薄膜。根据用于制备这里有用的辐射变色胶片的特定方法，将聚乙炔化合物散布在不溶解的液体中，并可以使其熟化或老化以使其辐射灵敏度最大化。这种分散体还可以包含溶解的聚合物粘合剂。粘合剂的范例包括，但不限于明胶、琼脂、黄原胶、聚乙烯醇以及含马来酸或丙烯酸残基的聚合物和共聚物、或其盐类。然后向膜的表面上涂布液体分散体，膜例如是聚酯纤维或类似膜，然后将涂层干燥，具体而言，将正常晶体或分子有序的聚乙炔化合物散布到不相溶液体中，基于聚乙炔化合物、不相溶液体和其中分解的聚合胶合剂的总重量，浓度约为2到50%。然后可以通过如下方式使分散体老化或成熟:(a)在大约0°C到大约12°C的温度下存储组分大约I到30天时间，或(b)在大约-78°C和大约-1°C之间的温度下使分散体凝固大约I到大约75小时的时间，或(c)将分散体加热到大约40°C和大约100°C之间的温度大于10分钟和24小时之间，或(d)任何以上技术的组合。要在衬底上干燥分散体之前完成这一老化或熟化步骤。根据本公开，在辐射敏感层中有一种材料或材料组合提供了不取决于剂量的响应，可用于检测辐射敏感层厚度的变化。根据某些实施例，在向衬底涂布之前，向分散体添加诸如标记染料的材料。可以将标记染料与分散体混合，使其与辐射敏感聚乙炔化合物均质分布。根据本发明的一个方面，在老化或熟化分散体之后，将其与包含元素成分的化合物混合，该元素成分有选择地增大入射的<200keV的低能量光子照射的吸收，混合的量可在将干燥组分暴露于光子照射时有效吸收入射的低能光子照射。可能有用的元素成分的范例包括，但不限于氯、溴、碘、钾、铷、铯、钡、钨、铅和铋。然后将这样混合的组分作为一层涂布到衬底或支撑层上。可以使用的衬底或支撑的范例包括，但不限于聚合物、金属、玻璃、硅和砷化镓。根据本发明的具体实施例，衬底或支撑层可以是能够被低能X射线渗透的聚合物膜。然后在从大约环境温度直到大约100°c但低于衬底变形温度且低于涂层任何成分的分解温度或其中的多聚乙炔化合物熔点的温度下干燥这样涂布的衬底。一般在大约20秒到大约10小时的时间内执行干燥操作，通常在15°C到60°C，在大约I分钟到大约5小时的时间内生效。这样形成的膜对辐射敏感，在辐照时，在聚乙炔化合物中开始聚合过程，实现涂层颜色的即时改变。颜色与辐射曝光度成比例地变暗。可以利用若干仪器测量变暗的程度，包括密度计、分光光度计和胶片扫描仪。通常，在进行这样的测量时，会通过测量通过样本透射的光比例来评估透明胶片样本的颜色改变。类似地，通过测量从样本反射的光比例来适当研究不透明胶片片基上涂布的胶片。由于胶片与辐射曝光度成比例地变暗，所以能够测量变暗的情况并使用这种测量值作为基于如这里所述确定的校准来确定辐射曝光度量的手段。于是，可以采用该胶片作为辐射剂量计以测量和绘制辐射场。辐射可以是任何类型的电离辐射。优选地，电离辐射采取α粒子、β粒子、X射线、Y射线、短波长UV、中子或带电粒子照射的形式。这些粒子或射线可以由衰变的放射性原子，或由加速的电子或其他带电粒子撞击金属靶或在一定量气体中导致放电而形成。在本发明的一个实施例中，辐射是由铱，优选是铱-192生成的Y辐射。在本发明的另一实施例中，福射为X射线福射。在电子与金属祀的原子和原子核碰撞时生成X射线。参考以下算法的非限制性范例更详细地描述了本发明的特定方面，这些算法可用于解释测量剂量时辐射敏感层厚度的变化。尽管这些范例描述了可以根据本发明使用的各种算法，但也可以如本领域的普通技术人员认识的那样，将其他算法用于提供被扫描图像的相同或类似调节和修改。基于参考通道的均匀性校正:1.像素值模型针对每个像素索引(i，j)的彩色通道信号X=R，G，B与有源层厚度的某个无量纲度量τ成反比
权利要求
1.种辐射剂量测定方法，包括: (a)提供辐射剂量测定校准胶片，包括衬底和设置于所述衬底上的一层辐射敏感材料，其中所述福射敏感材料包括福射敏感活性成分和不透福射材料； (b)将所述辐射剂量测定校准胶片的离散区域暴露于已知剂量的辐射； (C)在多个彩色响应通道中扫描所曝光的所述辐射剂量测定校准胶片，以利用多个组成彩色通道中的响应来生成数字图像Ic ; (d)测量所述数字图像Ic以确定每个组成彩色通道中曝光区域的扫描仪响应值； (e)通过绘制每个组成彩色通道中的所述扫描仪响应值与对应的剂量值的图，并将所述数据拟合到将所述剂量值表达为所述扫描仪响应值的函数的数学函数，从而确定针对每个组成彩色通道的剂量测定校准曲线； (f)提供辐射剂量测量胶片，所述辐射剂量测量胶片包括衬底和设置于所述衬底上的一层福射敏感材料，其中所述福射敏感材料包括福射敏感活性成分和不透福射材料；在多个彩色响应通道中扫描所述辐射剂量测量胶片，所述测量胶片由暴露至辐射剂量图案的区域构成，以利用多个组成彩色通道中的响应来生成数字图像Im ; (g)应用所述剂量测定胶片校准曲线，以利用多条校准曲线将每个位置和每个组成彩色通道处包括所述测量胶片的数字图像的响应分成取决于剂量的部分和不取决于剂量的部分，使得所述组成彩色通道中的辐射剂量值之间的差异最小化，所述取决于剂量的部分包括取决于辐射剂量的多个取决于剂量的值， 所述不取决于剂量的部分包括多个独立于辐射剂量的不取决于剂量的值； (h)使用所述取决于剂量的值和所述不取决于剂量的值以生成所述辐射剂量测量胶片的剂量图和相对厚度图； (i)使用所述取决于剂量的值和所述不取决于剂量的值以生成所述辐射剂量测量胶片的所述剂量图中包含的信号噪声的图； U)确定校正函数以从所述辐射剂量测量胶片的所述剂量图去除所述信号噪声；以及 (k)应用所述校正函数以提供考虑了所述辐射敏感材料的层厚度变化的校正剂量图。
2.据权利要求1所述的方法，其中所述数字图像包括RGB数字图像。
3.据权利要求2所述的方法，其中所述校正函数涉及RGB多通道均匀性校正。
4.据权利要求1所述的方法，其中所述校正函数包括三通道校正。
5.据权利要求1所述的方法，其中利用可逆拟合函数来生成所述校准曲线。
6.据权利要求1所述的方法，其中所述不透辐射材料包括染料。
7.据权利要求6所述的方法，其中所述染料包括柠檬黄染料。
8.据权利要求1所述的方法，其中所述辐射敏感活性成分包括基本为晶体的善于接收图像的聚炔属化合物，所述聚炔属化合物具有如下结构:A-(CH2)n-C=C-C=C-(CH2)m-B 其中m和η独立地都是6到14的整数，且A和B彼此独立并选自由下列成分构成的组:甲基、羧基、羟基、酰氨基、低级烷基取代的酰氨基、具有不超过10个碳原子的脂族或芳族羧酸酯基、单价或二价羧酸金属盐基团、卤素、氨基甲酰基、低级烷基取代的氨基甲酰基或甲苯磺酰基、具有20到60个碳原子和共轭结构的以上聚乙炔的三炔或四炔产物以及其组合。
9.据权利要求1所述的方法，其中所述辐射敏感活性成分包括二十五烷二炔酸或其盐。
10.据权利要求1所述的方法，其中多个所述已知辐射剂量的水平包括大约3到大约25个不同剂量水平。
11.据权利要求1所述的方法，其中所述已知辐射剂量的水平落在大约IcGy到大约IOOOOOGy的范围之内。
12.种辐射剂量测定方法，包括: (a)扫描已经在离散区域中暴露于多种不同辐射剂量的辐射剂量测定校准胶片，以生成数字图像Ic; (b)扫描已经暴露于一定剂量的辐射的辐射剂量测量胶片，以生成数字图像Im； (c)其中所述辐射剂量测定校准胶片和所述辐射剂量测量胶片中的每一个都包括衬底和设置于所述衬底上的一层辐射敏感材料，其中所述辐射敏感材料包括辐射敏感活性成分和不透辐射材料； (d)其中所述辐射敏感活性成分的曝光生成有色化合物，所述有色化合物提供取决于剂量的响应值，所述不透辐射材料提供基本与剂量无关的响应值；以及 (e)基于所述与剂量无关的响应值来调节所述数字图像以解释图像中存在的变化，从而提供校正图像。
13.据权利要求12所述的方法，还包括通过基于吸收剂量和响应值之间的关系应用校准函数来将所述校正图像转 换成表示剂量的图像。
14.据权利要求12所述的方法，其中所述数字图像包括RGB数字图像。
15.据权利要求12所述的方法，其中所述辐射敏感活性成分包括基本为晶体的善于接收图像的聚炔属化合物，所述聚炔属化合物具有如下结构:A-(CH2)n-C=C-C=C-(CH2)m-B 其中m和η独立地都是6到14的整数，且A和B彼此独立并选自于由下列成分构成的组:甲基、羧基、羟基、酰氨基、低级烷基取代的酰氨基、具有不超过10个碳原子的脂族或芳族羧酸酯基、单价或二价羧酸金属盐基团、卤素、氨基甲酰基、低级烷基取代的氨基甲酰基或甲苯磺酰基、具有20到60个碳原子和共轭结构的以上聚乙炔的三炔或四炔产物以及其组合。
16.据权利要求15所述的方法，其中所述辐射敏感活性成分包括二十五烷二炔酸或其盐。
17.据权利要求12所述的方法，其中所述不透辐射材料是染料。
18.据权利要求17所述的方法，其中所述染料选自于由柠檬黄、曙红、喹啉黄、酸性间胺黄及其组合构成的组。
全文摘要
这里公开了一种辐射剂量测定方法和用于执行该方法的相关装置。更具体而言，提供了一种补偿辐射剂量测量胶片中辐射敏感材料量的变化的方法和相关设备。
文档编号G01T1/02GK103097912SQ201180028205
公开日2013年5月8日 申请日期2011年3月22日 优先权日2010年4月9日
发明者A·迈克, D·F·路易斯, X·于 申请人:Isp投资公司