[发明专利]重离子束治癌当中剂量监测探测器标定和校准装置及方法

说明书

技术领域

本发明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及方法。利用本方法，一方面可确认加速器提供重离子束的能量，另一方面便于对肿瘤靶区内物理吸收剂量均匀和生物有效剂量均匀三维适形照射治疗的控制，满足实际临床治疗当中不同临床病例治疗的需要。

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靶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。

在实施重离子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，这样才能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深度剂量分布，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。最终利用以此方法标定和校准后的剂量监测探测器来控制重离子束对肿瘤靶区两维适形照射治疗的实施。由此可见，对束流方向上不同厚度的肿瘤靶区均需要设计不同的脊形过滤器来展宽束流的Bragg峰以适应肿瘤靶区的厚度，并且需要利用上述方法进行剂量监测探测器对具有不同展宽Bragg峰的治疗束流响应的标定和校准，在实际临床治疗应用中非常繁琐和耗时，降低了重离子束治疗装置治疗患者的效率。因此，建立一套高效的对剂量监测探测器进行准确标定和校准的方法对今后逐渐在我国开展的重离子束治癌先进技术具有非常重要的促进作用，同时为在我国发展代表放射治疗的先进、有效技术-重离子束治癌项目奠定坚实的基础。

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Bragg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靶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，本发明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。本发明的另一目的在于提出一种重离子束治癌当中剂量监测探测器的标定和校准的方法，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。

本发明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、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10cm×10cm，标准电离室置于水箱中，标准电离室灵敏体积为0.1cm³～0.055cm³，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～100cm，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。