[發明專利]一種碳量子點薄膜制備方法及其在切倫科夫劑量監測中的應用

有效

• 申請號: 202210400047.1
• 申請日: 2022-04-15
• 公開（公告）號: CN114949630B
• 公開（公告）日: 2023-07-21
• 發明（設計）人: 耿長冉;湯曉斌;狄興;張屹峰;戴冬睿;潘溫宇
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G01T1/22
• 分類號: G01T1/22
• 代理公司: 北京邦中知識產權代理有限公司 11827
• 代理人: 張柳;杜立軍

本發明提供一種碳量子點薄膜制備方法及其在切倫科夫劑量監測中的應用。其中，該方法包括：通過磁力攪拌獲得碳量子點溶液與UV固化膠的均勻混合溶液；以透光均質塑料薄膜為基底，對混合溶液滴定?旋涂?紫外固化制備可適形的柔性碳量子點薄膜；在光子、電子放射治療過程中，將碳點薄膜覆蓋在患者皮膚表面，通過射線與組織相互作用發射的切倫科夫光子激發碳點薄膜發射特定波長熒光，結合封裝相應波段帶通濾光片的CCD光子探測器，實現劑量遞送過程中表面光強分布圖像的快速高質量獲取；依據光學光子與劑量沉積之間的定量關系，最終得到放射治療劑量分布。本發明具有快速、準確、簡單、易行等特點，能有效解決切倫科夫光表面劑量學中光信號微弱以及在不同組織中的衰減差異導致的劑量預測不準確的難題，可有效確保放射治療的療效及保障患者輻射安全。

技術領域

本發明屬于輻射劑量學領域，具體涉及基于切倫科夫效應的表面劑量成像方法。

背景技術

體內表面劑量測量是放射治療中評估組織表層治療計劃準確性和驗證劑量遞送的有用工具。此外，不同放療分次中表面劑量的變化可以幫助臨床工作人員做出適應計劃的決定，并可能有助于解釋和減少皮膚反應。在接受放射治療的癌癥患者中，已使用膠片、TLD和凝膠劑量計等方法進行表面劑量的測量。

當電子能量高于切倫科夫光閾能時，將沿圓錐波前方向發射切倫科夫光子，它的能量與帶電粒子的能量沉積成一定的比例關系，所以可以將切倫科夫光的光子總能量或者光子數作為一個“中介參量”來確定物質中相應的帶電粒子劑量沉積。切倫科夫光學成像具有諸多光學顯像的優點如無額外輻射損傷、成像速度快、高通量、價格低廉、應用范圍廣，尤其是可以用來監測放療過程組織淺表中的劑量。

但是，放射治療過程中在患者組織中產生的切倫科夫光子是一種非常微弱的光信號，其強度約為10^-6-10^-9W/cm²，同時切倫科夫光的波長主要集中在藍紫的短波長區域，由于生物組織較高的光學吸收與散射系數，只有人體組織淺表所產生的少量切倫科夫光信號能夠穿透組織而被采集得到，因此真正能夠被采集進行成像的切倫科夫光信號非常微弱，并且具有產生瞬時性、易受環境光干擾等特點。因此亟需研發增強切倫科夫效應的碳量子點薄膜以解決切倫科夫光表面劑量學中光信號微弱以及在不同組織中的衰減差異導致的劑量預測不準確的難題，提高切倫科夫成像的圖像質量。

發明內容

為了解決切倫科夫光表面劑量學中光信號微弱以及在不同組織中的衰減差異導致的劑量預測不準確的問題，本申請提出了一種碳量子點薄膜制備方法及其在切倫科夫劑量監測中的應用。

具體地，該方法包括：

通過磁力攪拌獲得碳量子點溶液與UV固化膠的均勻混合溶液；

以透光均質塑料薄膜為基底，對混合溶液滴定-旋涂-紫外固化制備可適形的柔性碳量子點薄膜；

在光子、電子放射治療過程中，將碳點薄膜覆蓋在患者皮膚表面，通過射線與組織相互作用發射的切倫科夫光子激發碳點薄膜發射特定波長熒光；

結合CCD光子探測器，實現劑量遞送過程中表面光強分布圖像的快速高質量獲取；以及

依據光學光子與劑量沉積之間的定量關系，最終得到放射治療劑量分布。

根據本申請的一些實施例，通過磁力攪拌獲得碳量子點溶液與UV固化膠的均勻混合溶液以及對混合溶液滴定-旋涂-紫外固化制備可適形的柔性碳量子點薄膜具體包括：

塑料薄膜基底在使用前需要進行超聲洗滌與干燥。洗滌過程具體為：將塑料基底分別在去離子水、乙醇中超聲清洗10min；

碳量子點溶液與UV固化膠液的混合方法為：通過磁力攪拌配合加熱溫度控制系統進行充分均勻混合，所述加熱溫度為30℃；

碳量子點薄膜旋涂過程中的速度為500?5000r/min，旋涂時間為10～100s；