[發明專利]一種高精度超高輻照劑量快速測量裝置

有效

• 申請號: 202210646364.1
• 申請日: 2022-06-09
• 公開（公告）號: CN114721027B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 佘乾順;千奕;徐治國;孔潔;王長鑫;顏俊偉;趙紅赟;蒲天磊;孫志朋
• 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;A61N5/10
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 孫楠

本發明涉及一種高精度超高輻照劑量快速測量裝置，其包括：超高劑量探測器，設置在Flash放療終端，將探測到的粒子轉換成連續的電流信號；高精度寬量程電流電壓轉換電路，其輸入端與超高劑量探測器的輸出端連接，將接收到的不同量程范圍的電流信號經不同的轉換增益快速轉換成電壓信號后輸出；高速模數轉換電路，其輸入端與高精度寬量程電流電壓轉換電路的輸出端連接，將接收到的電壓信號快速進行數字化處理后輸出；微處理器，與高速模數轉換電路進行信息交互，微處理器向高速模數轉換電路傳輸配置信息，并將高速模數轉換電路傳輸至的信號轉換成電荷量，與預置的電荷量進行比較后，向束流配送系統輸出控制信號，切斷束流進而結束放療。

技術領域

本發明涉及一種超高劑量率（UHDR）醫用粒子放療設備領域，特別是關于一種高精度超高輻照劑量快速測量裝置。

背景技術

在粒子放療裝置中，輻照劑量測量是影響治療安全和放療效果的關鍵因素。Flash-RT劑量率大都超過40Gy/s，時間不足1s，是常規放療劑量率的數百上千倍。而且由于超高劑量的使用，為了確保病人的安全，給劑量測量的準確性和時效性提出了巨大挑戰，因此發展高精度超高劑量快速探測技術是實現Flash-RT的必要途徑。常規的劑量監測裝置還存在著時效性差、可靠性低、故障率高、準確性差等問題，這些問題會極大增加放療病人的安全風險。

發明內容

針對上述問題，本發明的目的是提供一種高精度超高輻照劑量快速測量裝置，其結構簡單，精度高，性能穩定。

為實現上述目的，本發明采取以下技術方案：一種高精度超高輻照劑量快速測量裝置，其包括：超高劑量探測器，設置在Flash放療終端用于探測劑量，將探測到的粒子轉換成連續的電流信號后輸出；高精度寬量程電流電壓轉換電路，其輸入端與所述超高劑量探測器的輸出端連接，將接收到的不同量程范圍的所述電流信號經不同的轉換增益快速轉換成電壓信號后輸出；高速模數轉換電路，其輸入端與所述高精度寬量程電流電壓轉換電路的輸出端連接，將接收到的所述電壓信號快速進行數字化處理后輸出；微處理器，與所述高速模數轉換電路進行信息交互，所述微處理器向所述高速模數轉換電路傳輸配置信息，并將所述高速模數轉換電路傳輸至的信號轉換成電荷量，與預置的電荷量進行比較后，向束流配送系統輸出控制信號，切斷束流進而結束放療。

進一步，所述高精度寬量程電流電壓轉換電路包括：高精度跨阻型電流電壓轉換電路、同相放大驅動電路和兩路電壓比較電路；

所述高精度跨阻型電流電壓轉換電路結合兩路所述電壓比較電路反饋的標識信號，選擇最佳增益，將接收到的所述電流信號轉換為初步電壓信號；

所述同相放大驅動電路，將接收到的所述初步電壓信號放大后輸出所述電壓信號；

兩路所述電壓比較電路，分別接收所述電壓信號并與預先設定值判斷，若所述電壓信號小于設定的低閾值電壓，則產生低閾值標識信號并反饋至高精度跨阻型電流電壓轉換電路；若所述電壓信號大于設定的高閾值電壓，則產生高閾值標識信號并反饋至高精度跨阻型電流電壓轉換電路。

進一步，所述高精度跨阻型電流電壓轉換電路包括由開關控制的可變反饋電阻網絡和偏置電壓調節網絡；

所述可變反饋電阻網絡用于根據輸入信號選擇最佳增益，進行增益轉換時，由所述偏置電壓調節網絡進行外部調節，確保在輸入電流為0時輸出電壓也為0。

進一步，所述可變反饋電阻網絡包括多個量程檔的對應反饋電阻和開關；每個所述反饋電阻與一所述開關串聯構成一支路，多個所述支路并聯構成所述可變反饋電阻網絡。

進一步，所述高速模數轉換電路采用采樣率高于100Msps的ADC器件來實現。

進一步，所述微處理器包括數字處理單元和放療劑量控制單元；

所述數字處理單元將接收到的所述高速模數轉換電路傳輸至的信號，計算得到某一段時間內的總電荷量Q_a；