三维剂量验证装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及三维剂量验证装置。
【背景技术】
[0002]随着计算机技术的飞速发展，放射影像技术和放射治疗技术发生了根本性和革命性的变化，放射治疗迈进了一个新的时代一一三维治疗的时代。尤其在近来，随着放射治疗设备的更新和开展放射治疗的医疗单位的增多，带有电动多叶准直器(multileafcollimator, MLC)的医用直线加速器得到广泛的应用；同时具有三维算法和调强放射(intensity modulated radiat1n therapy, IMRT)治疗逆向算法的治疗计划系统(treatment plan system, TPS)广泛的应用，推动了三维适形治疗技术特别是调强放射治疗技术的发展。调强放射治疗病例数所占的比例越来越高，治疗的病种也越来越丰富，有些肿瘤甚至将MRT作为首选治疗方式，如鼻咽癌、前列腺肿瘤等。以至于JamesA.Purdy [I]认为“21世纪第2个10年，IMRT技术或许会成为常规的照射技术”。放射治疗的根本目的是提高治疗增益比，即最大限度地增加肿瘤的局部控制率(tumor controlprobability, TCP)，降低正常组织的放射并发症概率(normal tissue complicat1nprobability, NTCP) [2]。頂RT技术同常规放射治疗技术和三维适形放射治疗技术相比，更适合于治疗凹形靶区和大面积不规则靶区。它在提供高度适形的靶区剂量的同时，能够更好的保护周围的正常组织和危及器官。有效的提高治疗增益比。
[0003]调强放射治疗(MRT)是近十多年发展的一项崭新技术，在理论上它能够很好地遵循放疗临床剂量学四原则，是在各射野与靶区轮廓高度适形的前提下，将每一个射野分割成若干小子野，使射野内剂量强度按一定要求进行调节，最大限度地将束流集中到靶区以内，周围危及器官和正常组织少受或免受不必要的照射。它是利用多叶准直器(MLC)运动来实现，每一个射野内通过MLC运动会分成一定数量的子野，而每一个子野的形状、跳数各不相同，它们之间存在着复杂的关系，致使在调强放疗中，剂量出错可能性比较大，因其它采用比较陡峭的剂量梯度，且这种陡峭剂量分布临近肿瘤和重要器官的边界(Shamurailatpam Dayananda Sharma, et al.Use of peripheral dose datafrom uniform dynamic multileaf collimat1n fields to estimate out-of-fieldorgan dose in patients treated employing sliding window intensity-modulatedrad1therapy.Phys.Med.B1l.51 (2006), 2987 - 2995.)。所有这些子野合成以后的剂量分布是难以想象和预见的，这一点与射野均匀的三维适形放疗完全不同(Followill D, GeisP and Boyer A 1997,Estimates of whoIe-body equivalent dose produced by beamintensity modulated conformal therapy Int.J.Radiat.0ncol.B1l.Phys.38, 667 -72 ；Kry S, Salehpour M, Followill D, Stovall M, Kuban D, White R and Rosen I2005a,Out-of-field photon and neutron dose equivalents from step-and—shootintensity-modulated radiat1n therapy Int.J.Radiat.0ncol.B1l.Phys.62, 1204 -16 ；Hall E J and Wuu S 2003, Radiat1n-1nduced second cancers: the impact of3DCRT and IMRT Int.J.Radiat.0ncol.B1l.Phys.56, 83 - 88.) 0 如果不对 IMRT 计划进行严格的剂量验证，则有可能出现高剂量误差，这将导致严重的放射治疗事故发生(WebbS，1997，The Physics of Conformal Rad1therapy(Bristol:1nstitute of PhysicsPublishing) ；Vanhavere F, Huyskens D and Struelens L 2004Peripheral neutronand gamma doses in rad1therapy with anl8MV linear accelerator Radiat.Prot.Dosim.110，607 - 12)。因此，临床上为了保证调强射野输出剂量准确性，必须对调强放疗计划进行精心的设计与准确的剂量验证。
[0004]从剂量学方面讲，IMRT技术的剂量学优势是在治疗区域形成高度适形的剂量分布，而在危及器官区域剂量发生陡降。因此，IMRT技术给放疗工作人员特别是放疗物理师提出了一个新的挑战一一如何使治疗计划能够正确的实施到患者身上。这就要求在执行IMRT治疗之前，要清楚照射野在患者体内可能的剂量分布，严格限制误差在一定范围内，即在治疗之前，要求进行质量控制(quality control, QC)和质量保证(qualityassurance, QA)工作(M Stasi, et al.D-1MRT verificat1n with a 2D pixel 1nizat1nchamber:dosimetric and clinical results in head and neck cancer.Phys.Med.B1l.50(2005)，4681 - 4694)。
[0005]作为QC和QA工作的重要组成部分，IMRT的剂量验证工作是保证患者能够得到正确的治疗的关键。MRT的剂量验证分为两个方面:绝对剂量验证和相对剂量验证。验证的方式有胶片和电离室结合测量相对剂量和绝对剂量、采用半导体矩阵或电离室矩阵测量相对剂量以及使用蒙特卡罗(Monte Carlo)算法模拟等。
[0006]目前，以模体内剂量实测为基础的验证，仍然是最为常用的个体化调强剂量验证技术。通常采用所谓的“均匀体模计划移植间接类比法”，其步骤如下:1、按照临床放疗要求，医务人员对患者进行CT扫描，并在TPS中进行病人放疗计划设计；2、用CT扫描有机玻璃、或固体水制作的均匀模体，获得体模的CT图像。这些模体中可插入电离室进行点剂量测量；3、将体模的CT图像输入放疗计划系统中，进行体模的三维重建，同时获取体模的三维电子密度信息；4、利用TPS将病人放疗计划的全部照射参数移植到该体模CT图像中，在体模内再次进行剂量分布计算，得到体模中电离室测量点的剂量值；5、按照计划设计参数，控制医用加速器，对体模中进行模拟照射，在照射过程中，用电离室测量关注点的剂量值，再将所测剂量值或二维剂量分布与第4步的体模中计算值进行比较。
[0007]现有的治疗计划绝对剂量验证方法之一主要使用单个电离室和固体水模体。在IMRT治疗计划得到确认后，将电离室插入固体水模体中心，进行CT扫描，在计划系统上进行数字影像重建，勾画靶体外轮廓和电离室探头轮廓，设定电离室探头中心为坐标原点；移植IMRT治疗计划至模体，使等中心位于坐标原点出，重新计算模体的剂量分布。最后对模体按照IMRT治疗计划进行照射，获取测量点的物理吸收剂量绝对值，与该点计划剂量进行比较。
[0008]现有技术的缺点:
[0009]1.放射治疗计划绝对剂量验证中电离室插入固体模体后位置不能再更改，且电离室金属电极将影响模体的CT电子密度曲线(CT水等效系数曲线)，因此验证范围和待测点剂量精确度存在局限。
[0010]2.常规放射治疗计划绝对剂量验证方法一次只能测量一个点，对于有若干个验证点的IMRT治疗计划，需要重复进行模体照射和测量，因此完成一个计划的验证耗时太长，成本高，系统误差大。
【实用新型内容】
[0011]本实用新型的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种三维剂量验证装置。能进行绝对剂量多模式立体测量的三维测量及基于改进的三维伽马因子算法进行剂量差异统计。
[0012]为实现上述目的，本实用新型采取的技术方案为:一种三维剂量验证装置，其主要特点在于包括计算机控制平台、拥有三维剂量测量头的多通道静电计和加持三维运动支臂的三维水模体(水箱)；计算机控制平台连接多通道静电计和三维水模体(水箱)；多通道静电计连接三维剂量测量头；三维水模体(水箱)固连三维运动支臂；三维剂量测量头固连于三维运动支臂上；计算机控制平台通过多通道静电计连接三维剂量测量头，形成测量功能；计算机控制平台通过三维运动支臂控制三维剂量测量头做空间平移运动。
[0013]所述的三维剂量验证装置，所述的三维剂量测量头由三维电离室夹具和电离室组成，并连接至多通道静电计；三维电离室夹具为一阶梯式夹具，在每一阶梯面上加持有多个微灵敏体积电离室，电离室插入方向与束流方向垂直。从束流方向看，电离室每一排彼此错开排列。
[0014]所述的三维剂量验证装置，所述的阶梯式三维电离室夹具，每一阶梯的高度为7-10mmo
[0015]所述的三维剂量验证装置，所述多通道静电计同时连接9-24个电离室；并具有与计算机直接通信的RS232数据通信接口。
[0016]所述多通道静电计，用于接收电离室电荷收集信号并转换为剂量值；多个微灵敏体积电离室通过一一对应的连接坞口连接至所述多通道静电计，用于辐射所致电荷的收集；三维电离室夹具夹持电离室后形成一个限定的空间关系排列；电离室插入三维电离室夹具时，电离室插入方向与束流方向垂直；沿束流方向观察，电离室彼此错开排列，保证上游电离室不遮挡下游电离室。所述三维电离室夹具可依据三维立体，二维平面和一维直线空间排列关系夹持电离室。
[0017]本实用新型的有益效果:
[0018]效果一:本实用新型提供基于水模体和电离室探测器的多模式三维测量装置，可完成绝对剂量测量，二维平面相对剂量分布测量，多剖面立体测量等模式，功能多样，效率尚O