专利名称：重离子束治癌当中剂量监测探测器标定和校准装置的制作方法
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耙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。
在实施重离亍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，这样才熊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 罙度剂量分布，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Bmgg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耙区实 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S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 10cmxl0cm，标fe电离室置于水箱中，标准电离室灵敏体积为0.1cm3 0.055 cm3，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 100 cm，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te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Bmgg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。


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的碳禽子束，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10cmxlOcm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95.1'MeV/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5 照射野大小为10cmxlOcm。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50)im)，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O.lmm，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8.61xl07ions/Gy。
权利要求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10cmxlOcm 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 100 cm。
专利摘要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。
文档编号G01T1/02GK201207085SQ20082002924
公开日2009年3月11日 申请日期2008年5月24日 优先权日2008年5月24日
发明者刘新国, 吴庆丰, 戴中颖, 强 李, 金晓东, 陶家军 申请人:中国科学院近代物理研究所