一种用于医用电子直线加速器快速质控的多功能模体

1.本技术属于医用电子直线加速器质控技术领域，尤其是涉及一种用于医用电子直线加速器快速质控的多功能模体。


背景技术：

2.世界卫生组织国际癌症研究机构(iarc)公布，2020年全球新发癌症病例1929万例，癌症死亡病例996万例。放射治疗(放疗)能够利用射线的电离辐射效应杀灭肿瘤，与手术、化疗共同构成三种主要的肿瘤治疗手段。目前世界范围内接受放疗的肿瘤患者超过40％，作为传统的癌症治疗手段，放射治疗正在向智能化、精准化、自动化发展。放疗的基本目的是提高治疗增益比，即提高肿瘤剂量的同时尽可能减小正常组织的受照剂量。icru 24号报告指出肿瘤靶区剂量误差应小于5％，才能保证放射剂量的精准投照，这就要求在计划设计、传输和执行阶段的综合剂量差异小于5％。相比传统的适形放疗技术,新兴的调强放疗技术和图像引导放疗技术对电子直线加速器的质控要求更高，必须对放疗电子直线加速器实施全面的质量保证。
3.医用电子加速器验收实验和周期检验规程(gb/t 19046
‑
2013)和医用电子直线加速器质量控制指南(ncc/t
‑
rt 001
‑
2019)规定了放疗直线加速器的质控项目和检测频率。针对不同质控项目，需要不同的质控模体和测量设备，但市场上的大部分模体和设备功能单一、操作复杂。例如常用的晨检仪器，内置半导体探头，能够完成输出剂量稳定性、离轴剂量曲线稳定性的常规检测，但该设备价格昂贵；摆位依赖于激光灯，精度受激光灯精度影响；同时其内置半导体探头的响应受温度、剂量率的影响较大。标准指形电离室测量精度最高，但通常需要结合固体水或水箱，摆位过程繁琐，同时需考虑有效测量点，液面高度调节过程需要花费大量时间。


技术实现要素：

4.为了提高质控工作效率，实现模体自动快速摆位和剂量精准测量，简化质控流程，从而提供一种用于医用电子直线加速器快速质控的多功能模体。
5.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：
6.一种用于医用电子直线加速器快速质控的多功能模体，包括位于模体上部的适配插板和位于模体下部的模体本体；
7.所述模体本体的一侧具有上、下两层圆形插件槽，以及位于两层圆形插件槽之间的方形插件槽；上层圆形插件槽包括第一圆形插件槽、第二圆形插件槽、第三圆形插件槽，下层圆形插件槽包括第四圆形插件槽，第一圆形插件槽、第四圆形插件槽位于所述模体本体的一侧的中间位置；
8.还包括：圆柱形插棒和方形插块；所述圆柱形插棒插入于所述圆形插件槽内，所述方形插块包括第一方形插块和第二方形插块，所述第一方形插块叠加在所述第二方形插块上，所述第二方形插块的上表面排布有若干个金属标记；
9.所述第一圆形插件槽、第四圆形插件槽用于测量医用电子直线加速器产生的高能x射线的输出剂量稳定性以及能量稳定性，所述上层圆形插件槽用于测量点剂量同时获得射野的平坦度和对称性，表征离轴剂量曲线稳定性，所述方形插块上的金属标记用于标记胶片与辐射野的相对位置。优选地，本实用新型的用于医用电子直线加速器快速质控的多功能模体，所有圆形插件槽的深度相同；在所述第一圆形插件槽、第四圆形插件槽中进行点剂量测量时，指形电离室的有效测量点刚好在射束中心轴上。
10.优选地，本实用新型的用于医用电子直线加速器快速质控的多功能模体，所述金属标记包括：第一金属标记和第二金属标记，所述第一金属标记位于所述第二方形插块上表面的中心，所述第二金属标记对称分布在所述第二方形插块上表面的四周中点位置。优选地，本实用新型的用于医用电子直线加速器快速质控的多功能模体，所述适配插板用于固定在加速器机头的附件底座上，所述适配插板上形成有抽拉手柄，限位卡槽以及凹槽；抽拉手柄用于方便模体的安装与卸载，限位卡槽用于确定模体是否与加速器机头附件底座精确衔接，凹槽用于规避加速器机头附件底座的电子接口。
11.优选地，本实用新型的用于医用电子直线加速器快速质控的多功能模体，所述第二金属标记共有4个，以所述第一金属标记为原点、以所述第二金属标记为正交坐标轴建立平面直角坐标系，任一第二金属标记至原点的距离相同。
12.优选地，本实用新型的用于医用电子直线加速器快速质控的多功能模体，所述上层圆形插件槽中心与所述模体上部适配插板的上表面距离大于所应用的x射线的剂量建成深度，下层圆形插件槽中心与所述模体本体下表面的距离满足背散射条件。
13.优选地，本实用新型的用于医用电子直线加速器快速质控的多功能模体，第二圆形插件槽和第三圆形插件槽之间的距离小于对应深度处射野宽度的80％。优选地，本实用新型的用于医用电子直线加速器快速质控的多功能模体，所述适配插板和模体本体的材质均为聚苯乙烯或其他对高能x射线的吸收和散射与水等效的材料。
14.本实用新型的有益效果是：
15.使用本实用新型的模体可以精准摆位、快速完成多项医用电子直线加速器辐射场关键指标的质控工作，优化质控流程，确保患者放疗精度。
附图说明
16.下面结合附图和实施例对本技术的技术方案进一步说明。
17.图1为本技术实施例的用于医用电子直线加速器快速质控的多功能模体示意图；
18.图2为本技术实施例的模体上部适配插板结构示意图；
19.图3为本技术实施例的模体本体插件槽结构示意图；
20.图4为本技术实施例的圆柱形插棒和方形插块示意图；
21.图5为本技术实施例的第二方形插块俯视图。
22.图中的附图标记为：
23.1 适配插板
24.2 模体本体
25.3 抽拉手柄
26.4 限位卡槽
27.5 凹槽
28.6 第一圆形插件槽
29.7 第二圆形插件槽
30.8 第三圆形插件槽
31.9 第四圆形插件槽
32.10 方形插件槽
33.11 圆柱形插棒
34.12 第一方形插块
35.13 第二方形插块
36.14 第一金属标记
37.15 第二金属标记。
具体实施方式
38.需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
39.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
40.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“插入”“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
41.下面将参考附图并结合实施例来详细说明本技术的技术方案。
42.实施例1
43.本实施例提供一种能用于医用电子直线加速器快速质控的多功能模体。结合医院现有指形电离室、胶片等设备，使用本实用新型的模体可以快速完成辐射场关键指标的质控工作。
44.一种用于医用电子直线加速器快速质控的多功能模体，如图1
‑
5所示，包括位于模体上部的适配插板1和位于模体下部的模体本体2；
45.所述模体本体2的一侧具有上、下两层圆形插件槽，以及位于两层圆形插件槽之间的方形插件槽10；上层圆形插件槽包括第一圆形插件槽6、第二圆形插件槽7、第三圆形插件槽8，下层圆形插件槽包括第四圆形插件槽9，第一圆形插件槽6、第四圆形插件槽9位于所述模体本体2的一侧的中间位置，所有圆形插件槽的深度相同；在所述第一圆形插件槽6、第四
圆形插件槽9中进行点剂量测量时，指形电离室的有效测量点刚好在射束中心轴上；
46.还包括：圆柱形插棒11和方形插块；所述圆柱形插棒11插入于所述圆形插件槽内，所述方形插块包括第一方形插块12和第二方形插块13，所述第一方形插块12叠加在所述第二方形插块13上，所述第二方形插块13的上表面排布有若干个金属标记。
47.优选地，本实施例的用于医用电子直线加速器快速质控的多功能模体，所述金属标记包括：第一金属标记14和第二金属标记15，所述第一金属标记14位于所述第二方形插块13上表面的中心，所述第二金属标记15对称分布在所述第二方形插块13上表面的四周中点位置。
48.优选地，本实施例的用于医用电子直线加速器快速质控的多功能模体，所述第二金属标记15共有4个，以所述第一金属标记14为原点、以所述第二金属标记15为正交坐标轴建立平面直角坐标系，任一第二金属标记15至原点的距离相同。
49.优选的，适配插板1和模体本体2均为聚苯乙烯或其他对高能x射线的吸收和散射与水等效的材料，是很好的人体组织替代材料，在模体中测量时能真实反映射线在水中沉积剂量。模体具有一定厚度，能够满足剂量建成和背散射条件。所述适配插板1用于插入加速器机头的附件底座上，起到固定模体、精准对位的作用；所述模体本体2包括用于点剂量和面剂量验证的圆形和方形插件槽，圆形插件槽用于放置指形电离室测量点剂量，方形插件槽用于结合胶片和方形插块测量面剂量。
50.所述适配插板1用于固定在加速器机头的附件底座上，优选的，所述适配插板1上形成有抽拉手柄3，限位卡槽4以及凹槽5；抽拉手柄3用于方便模体的安装与卸载，如精准对位，则加速器的附件联锁装置显示绿灯，若未精确安装，则亮红灯。限位卡槽4用于确定模体是否与加速器机头附件底座精确衔接，凹槽5用于规避加速器机头附件底座的电子接口。
51.模体本体2的一侧具有上、下两层圆形插件槽，以及位于两层圆形插件槽之间的方形插件槽10，模体本体2的中心轴与射束中心轴重合。上层圆形插件槽沿着水平方向等间距排列，用于测量光子线的绝对输出以及平坦度和对称性等；下层圆形插件槽包含一个圆形插件槽9，位于上层的第一圆形插件槽6的正下方，结合第一、第四圆形插件槽的点剂量测量结果可用于检测输出的能量稳定性。方形插件槽10位于上下两层圆形插件槽中间，其距离模体下表面的距离应满足背散射条件。方形插块分为上下两块，用于面剂量验证时，将胶片固定于第二方形插块13上表面，并将两块方形插块作为一个整体插入方形插件槽10中。
52.实施例2
53.为了克服现有技术的某种或者某些缺陷，本实用新型还提供了一种用于快速质控的方法，能够对加速器辐射场关键指标进行监测，以6mv x线束为例。
54.1.x线束输出剂量稳定性
55.步骤一，将加速器机架角度和准直器角度置于0
°
，安装加速器机头附件底座，并将模体上部适配插板1插入机头附件底座。在进行剂量测量前将所述圆柱形插棒11和第一方形插块12、第二方形插块13分别插入对应圆形插件槽和方形插件槽10内。
56.步骤二，对6mv x线束进行剂量输出检测时，将模体中心轴处第一圆形插件槽6中的圆柱形插棒11拔出，插入点剂量测量工具——指形电离室，进行绝对剂量测量；然后，与基准值对比，分析输出剂量的稳定性，要求差异≤
±
3％。值得注意的是，在进行某插件槽处剂量测量时需保证其余插件槽中插入了相应插件，保证相同的散射条件。
57.2.x线束离轴剂量曲线稳定性
58.方法一，使用胶片检查离轴剂量曲线的稳定性。
59.步骤一，将加速器机架角度和准直器角度置于0
°
，安装加速器机头附件底座，并将模体上部适配插板1插入机头附件底座。将胶片固定在第二方形插块13的上表面，然后将第一方形插块12放置在第二方形插块13上，再将其作为整体插入方形插件槽10中，值得注意的是，须防止插块间发生滑动以免影响胶片测量结果。
60.步骤二：出束，取下已照射过的胶片，以所述第一金属标记的显影标记点为原点、以所述第二金属标记显影标记点为正交坐标轴建立平面直角坐标系，分析离轴曲线的稳定性，要求与基准值差异≤
±
2％；
61.方法二，使用指形电离室检查离轴剂量曲线的稳定性。
62.步骤一，将加速器机架角度和准直器角度置于0
°
，安装加速器机头附件底座，将模体上部适配插板1插入加速器附件底座上，取出第一圆形插件槽6处圆柱形插棒11，并将指形电离室置于该位置，其余圆形插件槽插入圆柱形插棒11，测量6mv光子射束中心轴的绝对剂量。
63.步骤二，取出第一圆形插件槽6处指形电离室，将其置于第二圆形插件槽7处，并在第一圆形插件槽6处插入圆柱形插棒11，测量射束偏中心处的剂量；类似的，测量右侧偏中心处剂量，并计算三点剂量的差异，获得x方向输出剂量的准确性、平坦度和对称性，表征x方向的离轴剂量曲线。
64.步骤三，旋转准直器角度至90
°
，再次重复上述步骤二，表征y方向的离轴剂量曲线。
65.3.x线束能量稳定性
66.步骤一，将加速器机架角度和准直器角度置于0
°
，安装加速器机头附件底座，将模体上部适配插板1插入加速器机头附件底座上，取出第一层圆形插件槽6处圆柱形插棒11，并将指形电离室置于该位置，其余圆形插件槽插入圆柱形插棒11，测量该深度处6mv x射束中心轴的绝对剂量；
67.步骤二，在步骤一的基础上，取出第一圆形插件槽6处指形电离室，并将指形电离室置于第四圆形插件槽9中，其余圆形插件槽插入圆柱形插棒11，测量该深度处光子射束中心轴的绝对剂量；
68.步骤三，计算步骤一、二获得的两个深度处的剂量之比，与基准值对比，快速获得x线束能量稳定性，要求差异≤
±
1％。
69.本实施例的医用电子直线加速器快速质控的多功能模体亦能完成表1中其他质控工作的检测，方法与其他模体测量无异，这里不在赘述。
70.表1.医用电子直线加速器x线束性能检测要求及频次
[0071][0072]
以上述依据本技术的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项申请技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项申请的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。