[發明專利]一種基于像素型電離室的質子束流截面測量裝置

在審

• 申請號: 202011048718.X
• 申請日: 2020-09-29
• 公開（公告）號: CN112213764A
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 王哲
• 申請（專利權）人: 中國原子能科學研究院
• 主分類號: G01T1/34
• 分類號: G01T1/34;G01T1/29;G01T7/00
• 代理公司: 北京維正專利代理有限公司 11508
• 代理人: 卓凡

本發明公開了一種基于像素型電離室的質子束流截面測量裝置，包括電離室機構、電子學機構、計算機測量結果顯示機構；所述電離室機構工作時布設于治療室內、被安放在治療床的與旋轉機架治療頭相對應的位置上、并通過有線方式與電子學機構相連接，該電離室機構用于在整機測試的物理模式下測量治療頭發出的束流與預設點的偏離位置、以及用于在整機測試的物理模式下測量一個M*N區域內束流信號的分布情況；本發明用像素型電離室替代了現有技術的膠片+掃描儀取得了預料不到的效果，相比現有技術膠片測量方法，處理速度快，即時顯示結果，10分鐘即可完成全部操作，滿足了臨床的需求，且像素型電離室可以重復使用。

技術領域

本發明屬于腫瘤質子治療束流測量領域，具體涉及一種基于像素型電離室的質子束流截面測量裝置。

背景技術

腫瘤質子治療技術是目前國內放療領域的一大研究熱點。質子在組織中行進時，在較淺部位，質子沉積能量較少，到達一定深度時沉積劑量迅速上升到峰值，然后迅速下降，很快降到零。質子放療技術正是利用了質子在組織內劑量沉積的這一布拉格峰特性。

在質子筆形束點掃描治療中，對束流截面的測量具有重要意義。束斑的形狀、中心位置以及束流截面的劑量分布會嚴重影響到腫瘤患者病灶靶區的劑量分布。測量質子束流截面有助于保證治療的準確性和安全性。

質子筆形束點掃描應用如圖1所示，質子治療頭安裝在旋轉機架上隨著旋轉機架轉動，通過旋轉機架帶動治療頭從不同角度照射到患者病灶之處。為了保證治療效果，要求質子治療旋轉機架的旋轉精度達到1毫米精度。1毫米精度是考慮到旋轉機架的精度要與束團中心點區域直徑相匹配。在實際應用中，旋轉機架要始終保持1毫米的旋轉精度是非常、非常困難的，首先是旋轉機架超重不容易控制，重達200多噸的旋轉機架，雖然采用了各種提高旋轉精度的手段，但由于機械性能的原因，往往不能保證精度持久不變；其次，束流經過回旋加速器的加速，然后通過靜電垂直偏轉板引出，經過能量選擇系統、束流傳輸線、治療頭才能到達患者病灶。在這一過程中，任何一部分發生變化都會對束流產生較大影響。所以，即使設備運行初期完成了旋轉機架精度的調整，該基準值隨著環境的變化也會發生漂移，日積月累，漂移就會累加，最終超出允許的范圍。基于這種情況，每天質子治療前必須先進行物理模式下的整機測試，包括束流精度的測試，達到精度標準才可以進行治療。而每天開機以后的物理模式測試要求時間非常短，束流精度測試一般要求在10分鐘內完成。采用傳統膠片測量的方法，得到帶有束斑的膠片后還需要多道人工操作的環節才能顯示測量結果，不能做到即時顯示，并且，膠片測量每次都要更換新的膠片，膠片不能重復使用。

發明內容

針對質子束流截面測量方法，本發明提供一種基于像素型電離室的質子束流截面測量裝置，通過像素型多層薄膜結構的電離室結構設計方案，能夠做到即時測量即時顯示，并解決重復使用的問題。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種基于像素型電離室的質子束流截面測量裝置，包括電離室機構、電子學機構、計算機測量結果顯示機構；所述電離室機構工作時布設于治療室內、被安放在治療床的與旋轉機架治療頭相對應的位置上、并通過有線方式與電子學機構相連接，該電離室機構用于在整機測試的物理模式下測量治療頭發出的束流與預設點的偏離位置、以及用于在整機測試的物理模式下測量一個M*N區域內束流信號的分布情況；所述電子學機構、以及測量結果顯示機構分別布設于治療室外面，該電子學機構用于接收電離室機構信號并進行信號轉換、再將電子學轉換結果發送給計算機測量結果顯示機構；所述計算機測量結果顯示機構經過軟件計算后以曲線方式顯示測量結果，顯示內容為束流中心位置和半高寬。