本發(fā)明屬于劑量驗證設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種束流劑量分布測量檢測的方法。

背景技術(shù)：

術(shù)前劑量驗證的原理是使用體模代替病人，在質(zhì)子/重離子終端上采用設(shè)計好的治療計劃進(jìn)行照射，實際測量質(zhì)子束/重離子束的劑量在體模內(nèi)的空間分布，并和期望的空間分布比對，驗證是否存在偏差，以確保加速器工作在正常狀態(tài)。

質(zhì)子/重離子治癌的術(shù)中及術(shù)后劑量驗證的基本技術(shù)路線是正電子斷層成像(PET)。這一技術(shù)路線的原理如下：質(zhì)子/重離子在入射人體后沉積劑量的地方，會與人體內(nèi)的原子核反應(yīng)，生成正電子衰變核素(如¹⁵O，¹¹C，¹³N等)。這些核素衰變出的正電子在人體內(nèi)濃度的分布代表了質(zhì)子/重離子在人體內(nèi)的劑量分布。正電子斷層成像儀(Positron Emission Tomography,PET)是一種通過符合測量正電子湮滅光子從而對正電子成像的儀器，在臨床上已有幾十年的應(yīng)用歷史，可以用來測量正電子在人體內(nèi)的濃度分布。這種劑量驗證又分為兩種，一種是線下測量，另一種是在線測量。線下測量是病人接受質(zhì)子/重離子照射后，馬上到PET上進(jìn)行測量。這種測量屬于術(shù)后驗證，所用的PET機(jī)器就是做臨床診斷用的PET機(jī)器。這種測量有三個主要的缺點(diǎn)：一是病人由于身體的移動，軟的組織器官相比于治療時已經(jīng)會發(fā)生位移和形變，因此PET圖像需要和治療終端的CT圖像進(jìn)行復(fù)雜的配準(zhǔn)處理，增加了測量結(jié)果處理的難度，同時降低了測量準(zhǔn)確度。二是由于從治療完畢到進(jìn)行PET掃描需要一定的時間(約20分鐘左右)，這時15O(半衰期2分鐘)基本全部衰變，13N(半衰期10分鐘)絕大部分衰變，所以只能測量到部分11C(半衰期20分鐘)的信息，損失了寶貴的信息。三是臨床PET所使用的重建算法都是針對注射正電子藥物的情況(正電子活度在mCi量級)設(shè)計的，不能很好的適用于質(zhì)子/重離子治療后的低正電子活度的情況，成像的誤差較大，降低了測量的準(zhǔn)確度。這三個缺點(diǎn)限制了線下術(shù)后測量在質(zhì)子重離子治癌劑量驗證方面的應(yīng)用。

在線測量是指研發(fā)專門的PET機(jī)器，安裝在質(zhì)子/重離子治療終端上，在照射的同時進(jìn)行測量。這種測量屬于術(shù)中驗證，可以避免前述線下術(shù)后測量的三個缺點(diǎn)。目前這種技術(shù)尚處于研究階段，只有美國、日本、德國等國外少數(shù)研究機(jī)構(gòu)進(jìn)行了初步的測試，還面臨很多技術(shù)問題，尚未進(jìn)入臨床應(yīng)用。這種技術(shù)即使成熟后，成本也將非常昂貴。

目前術(shù)中驗證所用的劑量測量儀器主要是在線PET，安裝在質(zhì)子/重離子治療終端上，在照射的同時進(jìn)行測量，需要建造大型環(huán)狀探測器，體積龐大，價格昂貴，尚未得到廣泛的臨床應(yīng)用。并且并非實時在線測量，做不到真正的同步，需要在治療結(jié)束后進(jìn)行PET掃描，耗費(fèi)時間長。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種束流劑量分布測量檢測的方法，其能解決測量和檢測束流劑量分布的技術(shù)問題。

本發(fā)明的目的采用以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種束流劑量分布測量檢測的方法，包括以下步驟：

S1：計算機(jī)檢測一束流信號，并判斷束流狀態(tài)，如果處于開啟狀態(tài)，則進(jìn)入步驟2，如果處于關(guān)閉狀態(tài)，則進(jìn)入步驟3；

S2：探測器模塊進(jìn)行第二γ光子探測，并將探測到的第二γ光子信號傳輸至計算機(jī)；

S3：探測器模塊進(jìn)行正電子模式探測，并將探測到的正電子模式信號傳輸至計算機(jī)；

S4：計算機(jī)對探測得到的第二γ光子信號和正電子模式信號進(jìn)行信號處理，并得到束流劑量的空間分布。

優(yōu)選地，還包括位于S1之后的S11：通過準(zhǔn)直器來進(jìn)行束流信號的反符合探測。

優(yōu)選地，S2具體包括以下子步驟：

S21：通過第一層探測器探測得到X射線信號和第一γ光子信號；

S22：通過第二層探測器和第三層探測器探測得到第二γ光子信號，其中在第二層探測器探測得到的信號為第二一γ光子信號，在第三層探測器處探測得到的為第二二γ光子信號，并將第二γ光子信號傳輸至計算機(jī)。

優(yōu)選地，S4具體包括以下子步驟：

S41：計算機(jī)判斷第二γ光子信號的能量是否高于預(yù)設(shè)閾值；如果高于預(yù)設(shè)閾值，則執(zhí)行步驟42；

S42：計算機(jī)根據(jù)康普頓散射方程計算得到第二γ光子信號的入射方向；

S43：計算機(jī)根據(jù)第二γ光子信號的入射方向得出第二γ光子信號與束流信號的交點(diǎn)；

S44：計算機(jī)根據(jù)得到的第二γ光子信號與束流信號的交點(diǎn)和正電子模式信號以得到束流劑量的空間分布。

相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的有益效果在于：

本發(fā)明的束流劑量分布測量檢測的方法，其能檢測束流經(jīng)過模擬人體后的束流劑量的分布，從而進(jìn)一步檢測出束流發(fā)射端的發(fā)射劑量，從而判斷探測得到的劑量分布的準(zhǔn)確性。

附圖說明

圖1為本發(fā)明一種束流劑量分布測量檢測的方法的流程圖；

圖2為本發(fā)明一種束流劑量分布測量設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖。

具體實施方式

下面，結(jié)合附圖以及具體實施方式，對本發(fā)明做進(jìn)一步描述：

如圖1和圖2所示，本發(fā)明的束流劑量分布測量檢測的方法主要應(yīng)用于束流劑量分布測量設(shè)備上，其主要包括以下步驟：

S1：計算機(jī)檢測一束流信號，并判斷束流狀態(tài)，如果處于開啟狀態(tài)，則進(jìn)入S11，如果處于關(guān)閉狀態(tài)，則進(jìn)入S3；

S11：通過準(zhǔn)直器來進(jìn)行束流信號的反符合探測；

S2：探測器模塊進(jìn)行第二γ光子探測，并將探測到的第二γ光子信號傳輸至計算機(jī)；S2具體包括以下子步驟：

S21：通過第一層探測器探測得到X射線信號和第一γ光子信號；

S22：通過第二層探測器和第三層探測器探測得到第二γ光子信號，其中在第二層探測器探測得到的信號為第二一γ光子信號，在第三層探測器處探測得到的為第二二γ光子信號，并將第二γ光子信號傳輸至計算機(jī)。

S3：探測器模塊進(jìn)行正電子模式探測，并將探測到的正電子模式信號傳輸至計算機(jī)；

S4：計算機(jī)對探測得到的第二γ光子信號和正電子模式信號進(jìn)行信號處理，并得到束流劑量的空間分布；S4具體包括以下子步驟：

S41：計算機(jī)判斷第二γ光子信號的能量是否高于預(yù)設(shè)閾值；如果高于預(yù)設(shè)閾值，則執(zhí)行步驟42；

S42：計算機(jī)根據(jù)康普頓散射方程計算得到第二γ光子信號的入射方向；

S43：計算機(jī)根據(jù)第二γ光子信號的入射方向得出第二γ光子信號與束流信號的交點(diǎn)；

S44：計算機(jī)根據(jù)得到的第二γ光子信號與束流信號的交點(diǎn)和正電子模式信號以得到束流劑量的空間分布。

由于瞬發(fā)高能γ光子在時間上和空間上能最精確代表質(zhì)子/重離子在人體內(nèi)沉積劑量的分布，對于劑量分布的測量來說最為重要；正電子(實際上是正電子發(fā)出的湮沒光子)在時間上有一定滯后，但空間上存在可以校正的差異，配合一定的方法，可以用于測量劑量的空間分布；X射線和低能γ光子在空間上和劑量分布差異較大，不能用于測量劑量分布，反而由于其過高的強(qiáng)度會成為測量瞬發(fā)高能γ光子和正電子的干擾源。通過本發(fā)明的束流劑量分布測量檢測的方法，能夠檢測到束流打在模擬人體上的劑量分布，并且將得到的劑量分布與束流發(fā)射端的劑量分布進(jìn)行對比，來檢測該束流劑量分布測量設(shè)備檢測的精確度。

所以本發(fā)明的束流劑量分布測量的方法主要目的在于：(1)從以上各種粒子中精確的測量出瞬發(fā)高能γ光子信號；也即是第二γ光子信號；(2)同時可以利用正電子信號來進(jìn)行測量補(bǔ)正；(3)能夠比較有效的檢測該束流劑量分布測量設(shè)備的檢測的準(zhǔn)確性。

考慮到質(zhì)子/重離子在人體類的路徑基本是直線，質(zhì)子/重離子束流的橫截面分布可以術(shù)前通過成像式二維光學(xué)劑量儀精確的測量和驗證來完全確定，那么術(shù)中在線監(jiān)測的主要任務(wù)就可以簡化為對質(zhì)子/重離子束流射程的一維監(jiān)測，而沒有必要直接進(jìn)行復(fù)雜的3D成像。

對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說，可根據(jù)以上描述的技術(shù)方案以及構(gòu)思，做出其它各種相應(yīng)的改變以及形變，而所有的這些改變以及形變都應(yīng)該屬于本發(fā)明權(quán)利要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。