本发明专利技术涉及重离子束（包括质子束）治疗肿瘤技术的领域，尤其涉及到重离子束流横向剂量分布测量探测器及其二维成像方法，其主要特点是包括气体密封腔（１），其内设有电离室内芯（２），与电离室内芯（２）电连接的多路信号转接板（３）；所述的气体密封腔（１）由主体框架（１－１）和入射窗（１－２）、出射窗（１－３）组成；所述的电离室内芯（２）由两组电离室单元组成，每个单元电离室均由信号极（２－１）、绝缘垫板（２－２）和高压极（２－３）组成；所述的多路信号转接板（３）的一端设有接触端（３－３）插入气体密封腔（１）的密封口（１－５）与电离室内芯（２）的信号极（２－１）相连，另一端设有多芯连接器（３－２）为束流剖面监测探测器的信号输出端口。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及重离子束(包括质子束)在治疗肿瘤中对计量的检测领域，尤其涉及 到重离子束流横向剂量分布测量探测器的结构和使用方法及其重离子束流横向剂量分布 测量探测器的二维成像方法。
技术介绍
重离子束治疗肿瘤技术是一种新的癌症治疗手段。其用于放射治疗既有生物学优 势，又有剂量分布优势Bragg峰(离子能量大部分沉积在射程的末端)，能实现在临床照射 治疗中高精度(毫米量级)，高疗效和高安全性。用于临床治疗的重离子束在照射前必须 经过扫描磁铁，将原先横向宽度小于IOmm的束流光斑扫描成横向面积大于肿瘤剖面的照 射野。通过改变扫描磁铁的磁场，可以改变束流光斑的照射位置，实际应用中通过扫描磁铁 磁场的快速改变，实现在一定时间内对一定横向照射面的均勻照射。实际重离子临床照射 过程中，要求扫描后的束流在肿瘤靶区的照射野范围内形成一个横向剂量分布均勻性好于 95%的照射面。因此在临床治疗中必需对束流横向均勻性进行实时监测，是保证重离子临 床治疗安全性和准确性的重要措施。目前用于束流剖面均勻性测量的有胶片法，半导体矩阵扫描法和电离室扫描法。 传统的胶片法存在耗时多，质控复杂等缺点。最重要的是由于等效厚度的限制，胶片法和半 导体矩阵扫描法一样，都不能用于束流均勻性的在束实时监测。电离室扫描方法是目前比 较广泛采用的测量手段，其结果符合IAEA标准。但目前广泛采用的电离室二维矩阵，如PTW 公司的SeVen29TM 二维电离室矩阵，同样无法实现在束监测，且位置分辨较差。
技术实现思路
本专利技术针对现有的技术缺陷，提供一种重离子束流横向剂量分布测量探测器及其 二维成像方法。还提供一种重离子束流横向剂量分布测量探测器的使用方法。该束流横向剂量分布测量探测器利用信号极上的位置分条得到该位置条上的入 射粒子信息，两个互相垂直的信号极分别得到X、Y方向上的束流剂量分布信息，通过相应 的计算，最终得到入射粒子的二维横向剂量分布。为实现上述目的，本专利技术采取的技术方案为一种重离子束流横向剂量分布测量 探测器，其主要特点是包括气体密封腔(1)，其内设有电离室内芯(2)，与电离室内芯(2)电 连接的多路信号转接板(3)；所述的气体密封腔(1)由主体框架(1-1)和入射窗(1-2)、出 射窗(1-3)组成；所述的电离室内芯(2)由两组电离室单元组成，每个单元电离室均由信号 极(2-1)、绝缘垫板(2-2)和高压极(2-3)组成；所述的多路信号转接板(3)的一端设有接 触端(3-3)插入气体密封腔(1)的密封口(1-5)与电离室内芯(2)的信号极(2-1)相连， 另一端设有多芯连接器(3-2)为束流剖面监测探测器的信号输出端口，多芯连接器(3-2) 作为整个束流剖面监测探测器的信号输出端口和后续获取系统相连。所述的重离子束流横向剂量分布测量探测器，所述的主体框架(1-1)的一侧设有 气体流入口(1-1-1)和流出口(1-1-3)，还设有高压口(1-1-2)与电离室内芯(2)的高压极 (2-3)电连接。该探测器通过相互垂直的信号条，实现对束流剖面剂量分布的测量，同时利 用相关算法，实现对束流剖面分布的二维直观显示。所述的重离子束流横向剂量分布测量探测器，所述的电离室内芯(2)的信号极 (2-1)由有效面积为50\50讓2-300\300讓、厚度为0. Imm-Imm的硬质PCB板上镀20-100 条宽度为0. 5-5mm的信号条(2+1)组成，其中信号条(2+1)的间距为0. I-Imm0所述的重离子束流横向剂量分布测量探测器，所述的电离室内芯(2)中的所述的 两个单元电离室，两个信号极(2-1)上信号条(2-1-1)的方向互相垂直，分别监测束流横向 剂量分布的X和Y方向。所述的重离子束流横向剂量分布测量探测器，所述的电离室内芯(2)的高压极 (2-3)，由有效面积为50 X 50mm2-300 X 300mm2的导电薄膜和带有导电极的PCB框架组成，其 中导电薄膜为厚度7-25 μ m的镀铝聚酰亚胺膜。所述的重离子束流横向剂量分布监测探测 器，所述的电离室内芯(2)的高压极(2-3)和信号极(2-1)之间距离为绝缘垫板(2-2)的 厚度，为2-20mm;所述的绝缘垫板(2_2)为电阻在大于1016Ω的聚四氟乙烯。聚四氟乙烯 具有较好耐辐照性能和良好加工性。所述的重离子束流横向剂量分布测量探测器，所述的多路信号转接板(3)的接触 端(3-3)，由20-100条导电条组成，导电条的一端与电离室内芯⑵信号极(2-1)上的信号 条(2-1-1) —一对应连接。这样与后续获取系统相连的多芯连接器(3-2)可输出探测器各 个信号条(2-1-1)上得到的束流横向相对剂量分布信息。所述的多路信号转接板(3)的接触端(3-3)到多芯连接器(3-2)的连接是由内层 走线的多层PCB板实现，具有很好的抗干扰功能。所述的重离子束流横向剂量分布测量探测器，所述的气体密封腔(1)的框架 (1-1)与入射窗(1-2)、出射窗(1-3)之间设有橡胶圈，其密封口(1-5)与多路信号转接板 (3)之间通过真空胶密封。所述的重离子束流横向剂量分布测量探测器，所述的入射窗(1-2)、出射窗(1-3) 由导电薄膜和金属框架组成，其中导电薄膜为镀铝聚酰亚胺膜，通过导电胶粘连在金属框 架上，使得入射出射窗(1-2)具有很好的电磁屏蔽效果。所述的重离子束流横向剂量分布测量探测器，所述的工作气体为高纯氮气或异丁 烷或氮气与二氧化碳的混合气体或空气。所述的重离子束流横向剂量分布测量探测器，还包括有通过气体流入口(1-1-1) 和流出口(1-1-3)连通工作气体。一种重离子束流横向剂量分布测量探测器的使用方法，其主要特点是使用步骤如 下(1)将探测器垂直放置于束流照射方向；(2)打开气体循环系统，为探测器内部充入工作气体，其流速为0. 01 0. 02mbar/ s，压强为大于环境压强5 IOmbar并保持其一定的流通更新速度；(3)将探测器上的多芯连接器(3-2)与后续获取系统连接；(4)同步获取探测器单元电离室(2)上信号极(2-1)各个信号条(2-1-1)得到的束流剂量信号；(5)将各个信号条(2-1-1)上得到的剂量信息与信号条(2-1-1)在探测器内的位 置一一对应，得到整个照射束流横向上的剂量分布；(6)根据得到的X和Y方向上的照射束流剂量分布，计算出束流横向照射的均勻 性；(7)当得到的束流X和Y方向上照射均勻性低于临床治疗要求时，停止束流照射并 相应修正束流照射的相关参数直至其横向照射均勻性满足临床治疗要求。一种重离子束流横向剂量分布测量探测器的二维成像方法，其主要步骤为(1)由于探测器的采样时间大大小于束流扫描时间，所以扫描后的束流横向上的 分布可以视为许多个未扫描状态下的束流照射点的叠加；(2)根据相关束流光学可得未扫描状态下的束流横向剂量分布在探测器定义的 X、Y方向上为两个互为独立的一维正态分布；即探测器定义的X、Y两个方向上，束流的横向剂量分布满足 其中fx(px)为束流横向剂量分布监测探测器X方向测得的束流剂量分布；fy(py)为束流横向剂量分布监测探测器Y方向测得的束流剂量分布；Px为束流横向剂量分布监测探测器X方向位置条对应的位置，满足& = dx*本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种重离子束流横向剂量分布测量探测器，其特征是包括气体密封腔（１），其内设有电离室内芯（２），与电离室内芯（２）电连接的多路信号转接板（３）；所述的气体密封腔（１）由主体框架（１－１）和入射窗（１－２）、出射窗（１－３）组成；所述的电离室内芯（２）由两组电离室单元组成，每个单元电离室均由信号极（２－１）、绝缘垫板（２－２）和高压极（２－３）组成；所述的多路信号转接板（３）的一端设有接触端（３－３）插入气体密封腔（１）的密封口（１－５）与电离室内芯（２）的信号极（２－１）相连，另一端设有多芯连接器（３－２）为束流剖面监测探测器的信号输出端口。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：徐瑚珊，徐治国，唐彬，毛瑞士，胡正国，赵铁成，张宏斌，郭忠言，段利敏，孙志宇，王建松，苏弘，肖国青，
申请(专利权)人：中国科学院近代物理研究所，
类型：发明
国别省市：62
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