[发明专利]医用电子加速器能谱测量方法

摘要

本发明公开了一种医用电子加速器能谱测量方法，主要包括：调整测量设备；确定三维水箱的扫描参数；开启加速器和三维水箱控制器，通过剂量仪自动测量电子束在三维水箱中每一个测量点的剂量分布数据；将测量的剂量数据输入计算机能谱分析系统中，通过能谱分析程序分析得到电子束的能谱。能谱分析程序主要包括：能谱关系的确立、能谱的计算和误差分析。本发明的优点是：使用的数据是加速器日常维护中需要测量的数据，因此测量成本很低；不需要使用能谱测量仪直接测量能谱，避免医院购入新的设备，降低设备投资；系统操作简单，除必不可少的操作如数据输入、结果保存等外，系统自动处理分析过程不必人工干预。

主权项

1、一种医用电子加速器能谱测量方法，包括有如下步骤：第一步，调整测量设备，即将加速器的机头角和机架角设置为0°，床角设置为90°，将三维水箱置于加速器的机头下方，并使得三维水箱内的水表面的几何中心位于加速器的等中心处；将三维水箱的接口与剂量仪连接，并将加速器的射野设置为需要测量的射野；第二步，确定三维水箱的扫描参数，深度方向从0.5cm到15cm，扫描间隔为0.25cm；三维水箱内测量电离室移动的支架方向从-12.5cm到12.5cm，扫描间隔为0.25cm；第三步，开启加速器和三维水箱控制器，通过剂量仪测量加速器电子束在三维水箱中测量点的剂量分布数据；第四步，测量的剂量数据通过数据线输入计算机能谱分析系统中，通过能谱分析程序分析得到电子束的能谱；能谱分析程序主要包括：(1)测量数据的输入和存储：测量数据包括加速器的能量、测量的剂量数据、测量时的源皮距(SSD)和测量的射野的大小；(2)在数据库存储的：通过电子输运双群模型计算得到0.2MeV、0.5MeV、1-30MeV(间隔1MeV)共32个能量的无限宽单能电子束的深度剂量数据，作为能谱测量分析程序的能量-剂量响应矩阵；(3)分析电子束的能谱，包括：①能谱关系的确立：由于测量的剂量数据是具有能谱的电子束的综合效果，因此在能量-剂量响应矩阵、测量的剂量数据和能谱之间存在着如下的关系： D(E，z)×W(E)＝M(Z)其中：$D(E,z)=\left[\begin{array}{cccc}{d}_{11}& d_{12}& \Lambda & d_{1N}\\ d_{21}& d_{22}& \Lambda & d_{2N}\\ d_{31}& d_{32}& \Lambda & d_{3N}\\ M& M& O& M\\ d_{M1}& d_{M2}& \Lambda & d_{\mathrm{MN}}\end{array}\right]$ $M\left(z\right)=\left[\begin{array}{c}{m}_1\\ m_2\\ m_3\\ M\\ m_M\end{array}\right]$ $W\left(E\right)=\left[\begin{array}{c}{w}_1\\ w_2\\ M\\ w_N\end{array}\right]$ 式中，N＝32是能量数目，M是测量的深度点的数目，矩阵D(E，z)是能量-剂量响应矩阵：该矩阵中的每一列，代表某一无限宽单能电子束在M个深度点的剂量分布，M(z)是M个测量点上的测量值，W(z)是能谱值；本发明电子束的能谱由下式确定：W(E)＝|B+αI|-1×F式中：B＝DT(E，z)D(E，z)，DT(E，z)是D(E，z)的转置矩阵，α是控制参数，I是单位矩阵，F＝DT(E，z)M(z)，|B+αI|-1是B+αI的逆矩阵。②能谱的计算：将控制参数α，从一个任意给定的正数值，逐步减小到一个比较小的正数值，对W(E)＝|B+αI|-1×F，通过迭代过程就可以得到一系列的能谱。③误差分析：对于每一个控制参数α所对应的能谱，进行误差分析：即用能量-剂量响应矩阵乘以得到的能谱，得到由该能谱确定的电子束的深度剂量分布，再将该深度剂量分布与测量的剂量分布进行比较，计算两者之间的误差，如果误差满足要求，就终止迭代过程，并记录能谱数据。