[發明專利]用于重離子治癌的快速測量Bragg曲線探測器及其使用方法

有效

• 申請號: 201010169281.5
• 申請日: 2010-04-22
• 公開（公告）號: CN101907718A
• 公開（公告）日: 2010-12-08
• 發明（設計）人: 徐瑚珊;唐彬;胡正國;徐治國;毛瑞士;趙鐵成;陳金達;段利敏;孫志宇;王建松;肖國青;郭忠言;戎欣娟
• 申請（專利權）人: 中國科學院近代物理研究所
• 主分類號: G01T1/02
• 分類號: G01T1/02;G01T1/185
• 代理公司: 蘭州振華專利代理有限責任公司 62102
• 代理人: 張真

技術領域：

本發明涉及重離子束治療腫瘤技術的領域，尤其涉及Bragg曲線探測器及其使用方法。

背景技術：

重離子束治療腫瘤技術是一種新的癌癥治療手段。其用于放射治療既有生物學優勢，又有劑量分布優勢Bragg峰(離子能量大部分沉積在射程的末端)，能實現在臨床照射治療中高精度(毫米量級)，高療效和高安全性。在重離子治癌臨床照射過程中，腫瘤被分成若干斷層照射，我們通過改變束流的能量來改變照射深度以實現對各個腫瘤斷層的照射。因此要確保束流能夠準確安全地到達腫瘤所在的位置，就需要在照射之前準確測量輻照粒子的劑量深度分布，即Bragg曲線以確保照射治療計劃的可靠性或優化照射治療計劃。

由于人體的主要成分為水，因此臨床上人體組織中照射劑量分布，既Bragg曲線的確定是通過水中的Bragg曲線和一系列人體組織與水之間的等效參數來確定的。傳統的Bragg曲線測試方法是采用水箱電離室系統，通過步進電機改變劑量電離室在水箱中的位置以獲得入射粒子的Bragg曲線，該方法參見國際原子能機構(IAEA，International?Atomic?Energy?Agency)398號報告(Absorbed?dose?determination?in?external?beam?radiotherapy，IAEATechnical?reports?Serial?No.398，International?Atomic?Energy?Agency，Vienna，2000.57-63)。該方法在每個位置測試點需要數秒鐘的時間，要獲得Bragg曲線峰區位置精度為100μm的采樣則需要約最少10分鐘以上。同時，?由于每個采樣點的入射粒子強度的不同，該系統在水箱前壁還需配有一個用于刻度入射粒子強度的大面積參考電離室。該系統的測試結果還會受束流剖面均勻性和束流強度穩定性的影響。

發明內容：

本發明針對現有技術的缺陷，提出一種用于重離子治癌的快速測量Bragg曲線探測器及其使用方法。利用一種能和水等效的材料，通過改變其厚度來模擬不同深度的水。同時在不同厚度的水等效材料中設置能夠測量照射劑量的探測裝置，從而實現對重離子Bragg曲線的一次性測量。該探測器在臨床應用中通過模擬實際重離子治療過程中的分層照射，得到各個分層的Bragg曲線，將獲得的Bragg曲線疊加，可以得到整個照射區間的劑量深度分布，從而直接和照射治療計劃對比，驗證治療計劃的可行性或優化照射治療計劃。

為實現上述目的，本發明采取的技術方案為：.一種用于重離子治癌的快速測量Bragg曲線探測器，包括外框架(1)、數個單元電離室(2)，其主要特點是在單元電離室(2)的前方設有不同厚度的水等效體(3)；所述的外框架(1)的前、后兩端分別設有入射窗(1-1)和出射窗(1-5)；在入射窗(1-1)和出射窗(1-5)之間設有帶凹槽的支撐板(1-2)、信號引出板(1-3)，高壓輸入板(1-4)；所述的單元電離室(2)包括有與信號引出板(1-3)連接的信號極(2-1)，和與高壓輸入板(1-4)連接的高壓極(2-2)；所述的單元電離室(2)及前方的水等效體(3)置于帶凹槽的支撐板(1-2)內；所述的單元電離室(2)和水等效體(3)的間距在0.1mm-5mm之間。

所述的用于重粒子治癌的快速Bragg曲線探測器，所述的單元電離室(2)的兩個電極，信號極(2-1)為陽極，高壓極(2-2)為陰極，極間距離為1-20mm，電極由有效面積為10×10mm²-300×300mm²的導電薄膜和帶有導電極的?框架組成。其中導電薄膜為厚度為7-25μm的鍍鋁聚酰亞胺膜。

所述的用于重粒子治癌的快速Bragg曲線探測器，所述的水等效體(3)為與水的質量密度和電子密度都十分接近的有機玻璃，這種等效體在國際重離子治癌領域是認可的。同時由于有機玻璃的價格便宜，可塑性強，其薄片的加工厚度可以小到μm量級。這樣就可以保證該方法測到的Bragg曲線的精度。通過不同厚度的有機玻璃模擬不同深度的水，在有機玻璃之間插入測量照射劑量的單元電離室(2)來實現不同水深度下劑量分布，即Bragg曲線的測量。