一种双荧光材料辐射剂量检测光纤探针的制作方法
【专利摘要】本发提供一种双荧光材料辐射剂量检测光纤探针，用于检测辐射区域的吸收剂量，所述光纤探针包括第一光纤和第二光纤，所述第一光纤和第二光纤的一端分别用以和第一光强探测器和第二光强探测器相连，所述第一光纤和第二光纤的探测端端部内分别填充第一荧光材料和第二荧光材料，所述第一荧光材料和第二荧光材料为两种不同种类的荧光材料。本发明的有益效果在于，在所述第一光纤和第二光纤内分别填充不同的荧光材料，并且利用两种不同的荧光材料通过排除错解的方法，得到了辐射区域的实际辐射深度及实际辐射吸收剂量，在实时测量的同时，确保了患者在放疗过程中的健康安全。
【专利说明】
一种双荧光材料辐射剂量检测光纤探针
技术领域
[0001] 本发明涉及一种光纤探针，尤其涉及一种双荧光材料辐射剂量检测光纤探针。
【背景技术】
[0002] 由于当今社会环境因素的改变，全球罹患恶性肿瘤的人数呈上升状态，而放疗作 为有效治疗恶性肿瘤的方法，在医学界得到了大量使用。在放疗过程中，会产生大量辐射， 如a射线、0射线、Y射线、X射线以及电子辐射等从不同方向照射到肿瘤上，会破坏肿瘤细胞 的DNA以抑制其生长和增殖，但是在患者接受放疗期间，如果接受了过量的辐射，则会对其 身体的健康组织造成巨大的伤害，因此，控制患者在治疗期间的辐射吸收剂量尤为重要。
[0003] 目前，测定辐射吸收剂量的标准传感器大多由于尺寸过大，材料安全性不够及使 用寿命短等因素均无法达到实时监测吸收剂量的要求;也有部分小型化的光纤探针，但由 于吸收剂量的测量结果与光纤探针所在的深度相关，而辐射深度会受患者的体位和照射方 向影响，使得辐射深度难以确定，这样，单荧光材料的光纤探针是无法准确得到患者治疗区 域的实际辐射吸收剂量，鉴于此，急需开发一种能够检测辐射区域实际吸收剂量的光纤探 针。
[0004] 鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本发明。
【发明内容】
[0005] 为解决上述问题，本发明采用的技术方案在于，提供一种双荧光材料辐射剂量检 测光纤探针，用于检测辐射区域的吸收剂量，所述光纤探针包括第一光纤和第二光纤，所述 第一光纤和第二光纤的一端分别用以和第一光强探测器和第二光强探测器相连，所述第一 光纤和第二光纤的探测端端部内分别填充第一荧光材料和第二荧光材料，所述第一荧光材 料和第二荧光材料为两种不同种类的荧光材料。
[0006] 进一步，所述第一荧光材料和第二荧光材料为无机荧光材料或有机荧光材料。
[0007] 进一步，所述第一光纤和第二光纤为塑料光纤或PMMA光纤。
[0008] 进一步，所述第一光纤纤芯和第二光纤纤芯的探测端端部内均设有微槽或微孔， 所述第一荧光材料和第二荧光材料嵌入所述微槽或所述微孔内。
[0009] 进一步，所述微槽为圆柱体微槽或所述微孔为圆柱体微孔，所述圆柱体微槽或所 述圆柱体微孔用封胶密封。
[0010]进一步，所述第一光纤和第二光纤的种类相同，所述第一光纤的纤芯和第二光纤 的纤芯内径相同；所述第一光强探测器和第二光强探测器的型号相同。
[0011]与现有技术比较本发明的有益效果在于：
[0012] 1、在所述光纤探针探测端的端部内设有能够嵌入荧光材料的所述微槽，不仅提高 了辐射所激发的荧光信号耦合入光纤纤芯的效率，而且降低了所述光纤探针的外形尺度， 使所述光纤探针能够进入人体体内进行实时测量，减小了对人体的伤害；
[0013] 2、在所述第一光纤和第二光纤内分别填充不同的荧光材料，并且利用两种不同的 荧光材料通过排除错解的方法，得到了受辐射区域的实际辐射深度及实际辐射吸收剂量， 在实时测量的同时，确保了患者在放疗过程中的健康安全。
【附图说明】
[0014] 图1为本发明整体工作系统的结构示意图；
[0015] 图2为本发明双荧光材料辐射剂量检测光纤探针的轴向剖面图；
[0016] 图3为本发明双荧光材料辐射剂量检测光纤探针的径向剖面图；
[0017]图4为本发明测量辐射区域实际吸收剂量的流程图。
【具体实施方式】
[0018] 以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。
[0019] 请参阅图1所示，图1为本发明整体工作系统的结构示意图。
[0020] 如图1所示，一种双荧光材料辐射剂量检测光纤探针，用于检测辐射区域的吸收剂 量，所述光纤探针包括第一光纤11和第二光纤12,所述第一光纤11和第二光纤12的一端分 别用以和第一光强探测器21和第二光强探测器22相连，所述第一光纤11和第二光纤12的探 测端的端部内分别填充第一荧光材料和第二荧光材料，所述第一荧光材料和第二荧光材料 为两种不同种类的荧光材料。
[0021] 所述双荧光材料辐射剂量检测光纤探针的实施过程为:如图1所示，当所述第一光 纤11和所述第二光纤12深入患者肿瘤区域组织上时，所述第一荧光材料和第二荧光材料受 辐射后会发出荧光，经所述第一光纤11和所述第二光纤12传播，分别被所述第一光强探测 器21和第二光强探测器22接收，通过计算机5处理分别得出所述第一荧光材料对应的荧光 强度积累和所述第二荧光材料对应的荧光强度积累，其中，所述的辐射可以是a射线、0射 线、y射线、X射线以及电子辐射等。
[0022] 实施例一
[0023]如上所述的双荧光材料辐射剂量检测光纤探针，本实施例与其不同之处在于，所 述第一荧光材料和所述第二荧光材料为无机荧光材料，所述无机荧光材料为ZnS、、SrAl2〇4、 CaAl2〇4、Cs I: T1 和Gd2〇2S: Eu等。
[0024] 实施例二
[0025]如上所述的双荧光材料辐射剂量检测光纤探针，本实施例与其不同之处在于，所 述第一荧光材料和所述第二荧光材料为有机荧光材料，所述有机荧光材料为罗丹明及其衍 生物类、香豆素类衍生物、吡唑啉衍生物和三苯胺类衍生物等。
[0026] 实施例三
[0027]如上所述的双荧光材料辐射剂量检测光纤探针，本实施例与其不同之处在于，结 合图2和图3所示，图2为本发明双荧光材料辐射剂量检测光纤探针的轴向剖面图，图3为本 发明双荧光材料辐射剂量检测光纤探针的径向剖面图。所述第一光纤和第二光纤为塑料光 纤或PMMA光纤，所述第一光纤纤芯和第二光纤纤芯的探测端端部内均设有微槽4或微孔4， 所述第一荧光材料和第二荧光材料嵌入所述微槽4或所述微孔4内，所述微槽4为圆柱体微 槽或所述微孔4为圆柱体微孔，所述圆柱体微槽或所述圆柱体微孔用封胶3密封，本实施例 中，优选所述封胶3为医用胶。
[0028]本实施例中，在所述光纤探针探测端的端部内设有能够嵌入荧光材料的所述微 槽，不仅提高了辐射激发的荧光信号耦合入光纤纤芯的效率，而且降低了所述光纤探针的 外形尺度，使所述光纤探针能够进入人体体内进行实时测量，减小了对人体的伤害。
[0029]实施例四
[0030] 如上所述的双荧光材料剂量检测光纤探针，本实施例与其不同之处在于，所述第 一光纤11和第二光纤12的种类相同，所述第一光纤11的纤芯和第二光纤12的纤芯内径相 同，这样，当相同的一组信号经过所述第一光纤11和所述第二光纤12传输后，会使所述第一 光纤11和所述第二光纤12中产生的光强、噪声等参数相同，这样，在测试时，测试结果就不 会受所述光强、噪声等参数的影响。
[0031] 所述第一光强探测器21和第二光强探测器22的型号相同，这样同时进行测量时， 由于其性能参数一致，第一光强探测器21和第二光强探测器22得到的测量结果可以进行直 接对比分析，不仅提尚了实验的效率，而且提尚了实验的精确性。
[0032] 实施例五
[0033]如上所述的双荧光材料辐射剂量检测光纤探针，本实施例与其不同之处在于，上 述所述的双荧光材料辐射剂量检测光纤探针测量辐射区域实际吸收剂量的过程如下，如图 4所示，其为本发明测量辐射区域实际吸收剂量的流程图：
[0034] (1)标准曲线的制定：
[0035] 深度-荧光强度积累标准曲线和深度-校准因子标准曲线的制定：
[0036] 利用具有水等效特性的水箱模拟人体组织肌肉进行模拟实验，将所述第一光纤 11、所述第二光纤12和医用标准电离室放在水箱的同一深度，由于所述第一荧光材料和所 述第二荧光材料的深度响应不同，在接受辐射时，光子计数器显示出此时所述第一荧光材 料的荧光强度积累和所述第二荧光材料的荧光强度积累，所述医用电离室同样显示出此时 的实际吸收剂量，通过改变所述第一光纤11、所述第二光纤12和所述医用标准电离室放在 水箱的深度，即可得出不同深度对应的所述第一荧光材料的荧光强度积累和所述第二荧光 材料的荧光强度积累以及不用深度对应的实际吸收剂量数值，通过软件拟合，即可得出放 疗过程中所述第一荧光材料对应的深度-荧光强度积累曲线和所述第二荧光材料对应的深 度-荧光强度积累曲线;然后利用荧光强度积累和实际吸收剂量成线性的关系，将所述第一 荧光材料的每一个深度下的荧光强度积累和实际吸收剂量的比值作为校准因子即可拟合 出所述第一荧光材料对应的深度-校准因子曲线，将所述第二荧光材料的每一个深度下的 荧光强度积累和实际吸收剂量的比值作为校准因子即可拟合出所述第二荧光材料对应的 深度-校准因子曲线。
[0037] (2)保留拟合程度高的深度-校准因子曲线:将所述第一荧光材料对应的深度-校 准因子曲线的拟合程度与所述第二荧光材料对应的深度-校准因子曲线的拟合程度进行比 较，保留拟合程度较高的深度-校准因子曲线。
[0038] (3)测试，排除错解，得出正确的辐射深度：用所述双荧光材料辐射剂量检测光纤 探针对患者肿瘤区域上某一点组织进行测试时，分别得到所述第一荧光材料的荧光强度积 累和所述第二荧光材料的荧光强度积累，由于深度-荧光强度积累拟合曲线为一元多次方 程，因此将测试得到的所述第一荧光材料的荧光强度积累和所述第二荧光材料的荧光强度 积累分别带入各自对应的深度一荧光强度积累曲线时，所述第一荧光材料会得到多个深度 值和所述第二荧光材料会得到多个深度值，其中，所述第一荧光材料对应的深度值中必然 有一深度值A接近真实深度值，所述第二荧光材料对应的深度值中必然有一深度值B接近真 实深度值，且所述深度值A和所述深度值B的差值的绝对值相比其他任意两个深度值的差值 最小，那么实际辐射深度即为所述深度值A和所述深度值B的平均值。
[0039] (3)实际辐射吸收剂量:将所述实际辐射深度带入拟合程度较高的深度-校准因子 曲线中，求出校准因子，进一步即可得出实际辐射吸收剂量。
[0040] 实施例六
[0041]如上所述的双荧光材料辐射剂量检测光纤探针，本实施例与其不同之处在于，排 除错解，得出正确的辐射深度的过程如下：
[0042]本实施例选取的所述第一荧光材料为CsI:Tl，选取的第二荧光材料为Gd202S:Eu， 所述Csl:n和所述Gd2〇2S:Eu分别对应的深度-荧光强度积累曲线方程和求解得到的深度值 如下：
[0043] 第一荧光材料Cs:Tl:
[0044] 当 x 取值在 0.5cm_2.5cm 时，
[0045] Cs:Il 的拟合曲线方程为:y = 8612136+1396560x-326671x2;
[0046] 当 x 取值在 2 ? 5cm_10 ? 0cm 时，
[0047] Cs:Il 的拟合曲线方程为:y = 10303441-64415x-17822x2+135x3。
[0048] 所述Cs:n荧光材料根据所测得的荧光强度积累进行求解得如下数据：
[0050]第二荧光材料 Gd202S:Eu:
[0051 ]当 x 取值在 0 ? 5cm_10 ? 0cm 时，
[0052] Gd2〇2S:Eu 的拟合曲线方程为：y = 9653313+532590x-101010x2+3840x3。
[0053]所述Gd2〇2S:Eu荧光材料根据所测得的荧光强度积累进行求解得如下数据：
[0055]由上述表格可以看到排除错解后的正确辐射深度z为：
[0057]由上可见，测得的正确辐射深度已十分接近真实深度，本发明利用两种不同的荧 光材料通过排除错解的方法，得到了受辐射区域的实际辐射深度及实际辐射吸收剂量，在 实时测量的同时，确保了患者放疗过程中的健康安全。
[0058]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人 员，在不脱离本发明方法的前提下，还可以做出若干改进和补充，这些改进和补充也应视为 本发明的保护范围。
【主权项】
1. 一种双荧光材料辐射剂量检测光纤探针，用于检测辐射区域的吸收剂量，其特征在 于，包括第一光纤和第二光纤，所述第一光纤和第二光纤的一端分别用以和第一光强探测 器和第二光强探测器相连，所述第一光纤和第二光纤的探测端端部内分别填充第一荧光材 料和第二荧光材料，所述第一荧光材料和第二荧光材料为两种不同种类的荧光材料。2. 根据权利要求1所述的双荧光材料辐射剂量检测光纤探针，其特征在于，所述第一荧 光材料和第二荧光材料为无机荧光材料或有机荧光材料。3. 根据权利要求2所述的双荧光材料辐射剂量检测光纤探针，其特征在于，所述第一光 纤和第二光纤为塑料光纤或PMMA光纤。4. 根据权利要求3所述的双荧光材料辐射剂量检测光纤探针，其特征在于，所述第一光 纤纤芯和第二光纤纤芯的探测端端部内均设有微槽或微孔，所述第一荧光材料和第二荧光 材料嵌入所述微槽或所述微孔内。5. 根据权利要求4所述的双荧光材料辐射剂量检测光纤探针，其特征在于，所述微槽为 圆柱体微槽或所述微孔为圆柱体微孔，所述圆柱体微槽或所述圆柱体微孔用封胶密封。6. 根据权利要求1-5任一所述的双荧光材料辐射剂量检测光纤探针，其特征在于，所述 第一光纤和第二光纤的种类相同，所述第一光纤的纤芯和第二光纤的纤芯内径相同；所述 第一光强探测器和第二光强探测器的型号相同。
【文档编号】G01T1/10GK105891868SQ201610224173
【公开日】2016年8月24日
【申请日】2016年4月12日
【发明人】孙伟民, 张大昕, 张凯, 王勃然, 田赫
【申请人】哈尔滨易奥秘科技发展有限公司