专利名称：用于重离子治癌的快速测量Bragg曲线探测器及其使用方法
技术领域：
本发明涉及重离子束治疗肿瘤技术的领域，尤其涉及Bragg曲线探测器及其使用 方法。
背景技术：
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。在重离子治癌临床照射过程中，肿瘤 被分成若干断层照射，我们通过改变束流的能量来改变照射深度以实现对各个肿瘤断层的 照射。因此要确保束流能够准确安全地到达肿瘤所在的位置，就需要在照射之前准确测量 辐照粒子的剂量深度分布，即Bragg曲线以确保照射治疗计划的可靠性或优化照射治疗计 划。由于人体的主要成分为水，因此临床上人体组织中照射剂量分布，既Bragg曲线 的确定是通过水中的Bragg曲线和一系列人体组织与水之间的等效参数来确定的。传统 的Bragg曲线测试方法是采用水箱电离室系统，通过步进电机改变剂量电离室在水箱中 的位置以获得入射粒子的Bragg曲线，该方法参见国际原子能机构(IAEA，International Atomic Energy Agency) 398 号报告(Absorbed dose determination in external beam radiotherapy, IAEATechnical reports Serial No. 398, International Atomic Energy Agency, Vienna, 2000. 57-63)。该方法在每个位置测试点需要数秒钟的时间，要获得Bragg 曲线峰区位置精度为100 μ m的采样则需要约最少10分钟以上。同时，由于每个采样点的 入射粒子强度的不同，该系统在水箱前壁还需配有一个用于刻度入射粒子强度的大面积参 考电离室。该系统的测试结果还会受束流剖面均勻性和束流强度稳定性的影响。
发明内容
本发明针对现有技术的缺陷，提出一种用于重离子治癌的快速测量Bragg曲线探 测器及其使用方法。利用一种能和水等效的材料，通过改变其厚度来模拟不同深度的水。 同时在不同厚度的水等效材料中设置能够测量照射剂量的探测装置，从而实现对重离子 Bragg曲线的一次性测量。该探测器在临床应用中通过模拟实际重离子治疗过程中的分层 照射，得到各个分层的Bragg曲线，将获得的Bragg曲线叠加，可以得到整个照射区间的剂 量深度分布，从而直接和照射治疗计划对比，验证治疗计划的可行性或优化照射治疗计划。为实现上述目的，本发明采取的技术方案为.一种用于重离子治癌的快速测 量Bragg曲线探测器，包括外框架(1)、数个单元电离室(2)，其主要特点是在单元电离室 (2)的前方设有不同厚度的水等效体(3)；所述的外框架(1)的前、后两端分别设有入射窗 (1-1)和出射窗(1-5)；在入射窗(1-1)和出射窗(1-5)之间设有带凹槽的支撑板(1-2)、 信号引出板(1-3)，高压输入板(1-4)；所述的单元电离室(2)包括有与信号引出板(1-3)连接的信号极(2-1)，和与高压输入板(1-4)连接的高压极(2-2)；所述的单元电离室(2) 及前方的水等效体(3)置于带凹槽的支撑板(1-2)内；所述的单元电离室(2)和水等效体 (3)的间距在0. lmm-5mm之间。所述的用于重粒子治癌的快速Bragg曲线探测器，所述的单元电离室(2)的两个 电极，信号极(2-1)为阳极，高压极(2-2)为阴极，极间距离为l_20mm，电极由有效面积为 10X10mm2-300X300mm2的导电薄膜和带有导电极的框架组成。其中导电薄膜为厚度为 7-25 μ m的镀铝聚酰亚胺膜。所述的用于重粒子治癌的快速Bragg曲线探测器，所述的水等效体(3)为与水的 质量密度和电子密度都十分接近的有机玻璃，这种等效体在国际重离子治癌领域是认可 的。同时由于有机玻璃的价格便宜，可塑性强，其薄片的加工厚度可以小到Pm量级。这样 就可以保证该方法测到的Bragg曲线的精度。通过不同厚度的有机玻璃模拟不同深度的 水，在有机玻璃之间插入测量照射剂量的单元电离室(2)来实现不同水深度下剂量分布， 即Bragg曲线的测量。所述的用于重粒子治癌的快速Bragg曲线探测器，所述的水等效体(3)在探测器 中的分布为探测器的前端的若干水等效体(3)厚度为1.5-10mm，用于Bragg曲线的坪区 测量；探测器中部的水等效体(3)厚度为0. 1-1. 5mm，对应于Bragg曲线的峰区测量；探测 器后端的水等效体(3)厚度为0.5-1. 5mm，用于Bragg曲线的峰后区测量。所述的水等效 体⑶在探测器前端的厚度，是根据入射粒子的Bragg曲线峰区的大概位置改变的。通过 探测器前端水等效体(3)厚度的改变，实现入射粒子的Bragg曲线峰区落在Bragg曲线探 测器中部。其中入射粒子的Bragg曲线峰区位置由入射粒子能量决定，可以由相应计算软 件获得。所述探测器的前端、中部和后端是根据若干组水等效体(3)厚度所对应的Bragg 曲线的坪区、峰区和峰后区来划分的。对于探测器20-100组的不同厚度的水等效体(3)，其 中前端10-30组水等效体(3)的总厚度对应入射粒子Bragg曲线的坪区，即入射粒子的剂 量沉积从起始点变化到峰值50%所对应的水等效体厚度；探测器中部5-60组水等效体(3) 的总厚度对应入射粒子Bragg曲线的峰区，即入射粒子的剂量沉积从峰值50%变化到峰值 再回落到峰值50%所对应的水等效体厚度；探测器后端5-10组水等效体(3)的总厚度对 应入射粒子Bragg曲线的峰后区，即入射粒子的剂量沉积从峰值50%变化到接近0对应的 水等效厚度。由于Bragg曲线是一个随入射粒子能量变化的不对称曲线，本发明的探测器 与其形状相对应的结构，能实现在保证Bragg峰区测量精度的前提下最大限度减小探测器 的结构尺寸。实际应用中探测器各个部分对应的水等效厚度可以根据入射粒子能量和相应 的模拟计算软件获得。所述的用于重粒子治癌的快速Bragg曲线探测器，所述的数个单元电离室(2)为 纵向排列的20-100组。通过对每个单元电离室信号极(2-1)输出信号的同步取样，可以快 速获得入射重离子束流的Bragg曲线信息，而不用考虑入射粒子强度和轴向分布均勻性的影响。一种快速测量Bragg曲线探测器的使用方法，其步骤如下(1)将探测器垂直放置于束流照射方向；(2)根据入射粒子的能量，设置探测器前端水等效体厚度；
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(3)将探测器与后续获取系统连接；(4)同步获取探测器单元电离室(2)信号极(2-1)上的剂量信号；(5)将得到的信号和不同水等效体厚度对应，得到入射粒子的Bragg曲线；(6)根据测得的Bragg曲线峰位和半高宽，确认束流的照射深度；(7)按照治疗计划的设定进行各个肿瘤断层的照射，取得各个断层照射下的 Bragg曲线；(8)将得到的各个断层照射时的Bragg曲线叠加，得到整个肿瘤照射的剂量深度 分布；(9)将测得的实际照射剂量分布于治疗计划对比，验证治疗计划的可行性；(10)在探测器测试结果与治疗计划偏差较大的情况下，相应修正照射治疗计划。本发明的有益效果利用与水等效的有机玻璃材料与剂量探测器有机结合，在 ms量级的时间内完成对入射重离子Bragg曲线的一次性测量，同时排除照射粒子强度和径 向分布均勻性对测试结果的影响。实际照射中通过对肿瘤各个断层照射的Bragg曲线测 量，得到整个肿瘤照射区间的剂量深度分布，从而直接和照射治疗计划对比，验证治疗计划 的可行性或优化照射治疗计划。由于人体的主要成分为水，且临床上人体组织中照射剂量 分布的确定是通过水中的Bragg曲线和一系列人体组织与水之间的等效参数来确定的，这 样探测器的测试结果可以转化为人体组织中的Bragg曲线，从而指导重离子的临床照射。
图1是本发明的快速Bragg曲线探测器的结构示意图；其中1-1为入射窗；1-5为出射窗；1-2为带凹槽的支撑板；1_3为信号引出板；1_4 为高压输入板；2为单元电离室；3为水等效体；图2是本发明探测器单元电离室的结构示意图；2-1为信号极；2-2为高压极；图3为Bragg曲线示意图。图4为实施例1测试结果图5为实施例2测试结果，将快速Bragg曲线探测器对治疗照射离子Bragg曲线 的测试结果与传统水箱电离室系统测试结果的比较；□为快速Bragg曲线探测器的测试结 果，…· …为传统水箱电离室系统测试结果；图6为重离子治癌临床试验的照射过程中，按照治疗计划中的分层照射，由快速 Bragg曲线探测器测到的每层照射的Bragg曲线；图7为利用快速Bragg曲线探测器得到总剂量分布和治疗计划照射剂量的对比。 Δ为快速Bragg曲线探测器测量到的多个肿瘤断层照射区Bragg曲线相叠加的结果，—— 为治疗计划要求的照射剂量分布。
具体实施例方式以下对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限 定本发明的范围。实施例1 见图1、图2，一种用于重离子治癌的快速测量Bragg曲线探测器，包括 外框架1、数个单元电离室2，在单元电离室2的前方设有不同厚度的水等效体3 ；所述的外框架1的前、后两端分别设有入射窗1-1和出射窗1-5 ；在入射窗1-1和出射窗1-5之间设 有带凹槽的支撑板1-2、信号引出板1-3，高压输入板1-4 ；所述的单元电离室2包括有与信 号引出板1-3连接的信号极2-1，和与高压输入板1-4连接的高压极2-2 ；所述的单元电离 室2及前方的水等效体3置于带凹槽的支撑板1-2内。所述的单元电离室2与前方的水等 效体3之间的距离为5mm。所述的单元电离室2的两个电极，信号极2-1为阳极，高压极2-2为阴极，极间距 离为20mm，电极由有效面积为IOXlOmm2的导电薄膜和带有导电极的框架组成。其中导电 薄膜为厚度25 μ m的镀铝聚酰亚胺膜。单元电离室工作在一个大气压的空气中，工作时高 压极接300V负高压，信号极经大电阻接地，这样通过测量电阻两端的电压可以得到入射粒 子在该单元电离室内的能量损失信号，从而得到对应水等效厚度下的照射剂量。所述的水等效体3为与水的质量密度和电子密度都十分接近的有机破璃。见图3 所述探测器的前端、中部和后端是根据若干组水等效体3厚度所对应的 Bragg曲线的坪区、峰区和峰后区来划分的。对于本实施例1，所述探测器共有20组的不同 厚度的水等效体3，其中前端10组水等效体3的总厚度对应入射粒子Bragg曲线的坪区，即 入射粒子的剂量沉积从起始点变化到峰值50%所对应的水等效体厚度；探测器中部5组水 等效体3的总厚度对应入射粒子Bragg曲线的峰区，即入射粒子的剂量沉积从峰值50%变 化到峰值再回落到峰值50%所对应的水等效体厚度；探测器后端5组水等效体3的总厚度 对应入射粒子Bragg曲线的峰后区，即入射粒子的剂量沉积从峰值50%变化到接近0对应 的水等效厚度。由于Bragg曲线是一个随入射粒子能量变化的不对称曲线，本发明专利的 探测器与其形状相对应的结构，能实现在保证Bragg峰区测量精度的前提下最大限度减小 探测器的结构尺寸。实际应用中探测器各个部分对应的水等效厚度可以根据入射粒子能量 和相应的模拟计算软件获得。所述的20组水等效体3在探测器中的分布为探测器的前端10组水等效体3厚 度均为1.5mm，共15mm对应Bragg曲线的坪区测量；探测器中部5组水等效体3厚度均 为1. 5mm，共7. 5mm对应于Bragg曲线的峰区测量；探测器后端5组水等效体3厚度均为 1. 5mm，共7. 5mm对应Bragg曲线的峰后区测量。所述的用于重粒子治癌的快速Bragg曲线探测器，所述的数个单元电离室2为纵 向排列的20组。通过对每个单元电离室信号极2-1输出信号的同步取样，可以快速获得入 射重离子束流的Bragg曲线信息，而不用考虑入射粒子强度和轴向分布均勻性的影响。图4为入射粒子能量为lOOMeV/u条件下，本实施例1设计的快速Bragg曲线探测 器的测试结果。实施例2 见图1、图2，一种用于重离子治癌的快速测量Bragg曲线探测器。所述 的单元电离室2与前方的水等效体3之间的距离为3mm。所述的单元电离室2的两个电极， 信号极2-1为阳极，高压极2-2为阴极，极间距离为15mm，电极由有效面积为100X IOOmm2的 导电薄膜和带有导电极的框架组成。其中导电薄膜为厚度7μπι的镀铝聚酰亚胺膜。单元 电离室工作在一个大气压的空气中，工作时高压极接300V负高压，信号极经大电阻接地， 这样通过测量电阻两端的电压可以得到入射粒子在该单元电离室内的能量损失信号，从而 得到对应水等效厚度下的照射剂量见图3 所述探测器的前端、中部和后端是根据若干组水等效体3厚度所对应的Bragg曲线的坪区、峰区和峰后区来划分的。对于本实施例2，所述的用于重粒子治癌的快 速Bragg曲线探测器共有45组的不同厚度的水等效体3，其中前端10组水等效体3的总 厚度对应入射粒子Bragg曲线的坪区，即入射粒子的剂量沉积从起始点变化到峰值50%所 对应的水等效体厚度；探测器中部30组水等效体3的总厚度对应入射粒子Bragg曲线的峰 区，即入射粒子的剂量沉积从峰值50%变化到峰值再回落到峰值50%所对应的水等效体 厚度；探测器后端5组水等效体3的总厚度对应入射粒子Bragg曲线的峰后区，即入射粒子 的剂量沉积从峰值50%变化到接近0对应的水等效厚度。 所述的45组水等效体3在探测器中的分布为探测器的前端10组水等效体3厚度 均为2mm，共20mm对应Bragg曲线的坪区测量；探测器中部5组水等效体3厚度均为0. 2mm, 共6mm对应于Bragg曲线的峰区测量；探测器后端5组水等效体3厚度均为1mm，共5mm对 应Bragg曲线的峰后区测量。所述的用于重粒子治癌的快速Bragg曲线探测器，其数个单元电离室2为纵向排 列的45组。通过对每个单元电离室信号极2-1输出信号的同步取样，可以快速获得入射重 离子束流的Bragg曲线信息，而不用考虑入射粒子强度和轴向分布均勻性的影响。所述的探测器其余结构与实施例1相同。图5为入射粒子能量为200MeV/u条件下，本实施例2设计的快速Bragg曲线探测 器的测试结果，与传统的水箱电离室测试结果比较，两者基本一致。此次测量，水箱电离室 系统的测试时间为54分钟。但快速Bragg探测器的测试时间仅为10ms。实施例3 见图1、图2，一种用于重离子治癌的快速测量Bragg曲线探测器，所述 的单元电离室2与前方的水等效体3之间的距离为1mm。所述的单元电离室2的两个电极， 信号极2-1为阳极，高压极2-2为阴极，极间距离为10mm，电极由有效面积为200X200mm2 的导电薄膜和带有导电极的框架组成。其中导电薄膜为厚度15 μ m的镀铝聚酰亚胺膜。见图3 所述探测器的前端、中部和后端是根据若干组水等效体3厚度所对应的 Bragg曲线的坪区、峰区和峰后区来划分的。对于本实施例3，所述的用于重粒子治癌的快 速Bragg曲线探测器共有60组的不同厚度的水等效体3，其中前端10组水等效体3的厚度 均为5mm，共50mm对应入射粒子Bragg曲线的坪区，即入射粒子的剂量沉积从起始点变化到 峰值50%所对应的水等效体厚度；探测器中部40组水等效体3的厚度均为0. 1mm，共4mm 对应入射粒子Bragg曲线的峰区，即入射粒子的剂量沉积从峰值50%变化到峰值再回落到 峰值50%所对应的水等效体厚度；探测器后端10组水等效体3的厚度均为0. 5mm，共5mm 对应入射粒子Bragg曲线的峰后区，即入射粒子的剂量沉积从峰值50%变化到接近0对应 的水等效厚度。所述的用于重粒子治癌的快速Bragg曲线探测器，其数个单元电离室2为纵向排 列的60组。通过对每个单元电离室信号极2-1输出信号的同步取样，可以快速获得入射重 离子束流的Bragg曲线信息，而不用考虑入射粒子强度和轴向分布均勻性的影响。所述的探测器其余结构与实施例1相同。由于探测器精度已经满足Bragg曲线测 试精度的要求，所以其测试结果与实施例2类似。实施例4 见图1、图2，一种用于重离子治癌的快速测量Bragg曲线探测器，所述 的单元电离室2与前方的水等效体3之间的距离为0. 5mm。所述的单元电离室2的两个电 极，信号极2-1为阳极，高压极2-2为阴极，极间距离为5mm，电极由有效面积为250 X 250mm2
7的导电薄膜和带有导电极的框架组成。其中导电薄膜为厚度15 μ m的镀铝聚酰亚胺膜。见图3 所述探测器的前端、中部和后端是根据若干组水等效体3厚度所对应的 Bragg曲线的坪区、峰区和峰后区来划分的。对于本实施例4，所述的用于重粒子治癌的快 速Bragg曲线探测器共有80组的不同厚度的水等效体3，其中前端20组水等效体3的厚 度均为6mm，共120mm对应入射粒子Bragg曲线的坪区，即入射粒子的剂量沉积从起始点变 化到峰值50%所对应的水等效体厚度；探测器中部50组水等效体3的厚度均为0. 1mm，共 5mm对应入射粒子Bragg曲线的峰区，即入射粒子的剂量沉积从峰值50%变化到峰值再回 落到峰值50%所对应的水等效体厚度；探测器后端10组水等效体3的厚度均为0. 5mm，共 5mm对应入射粒子Bragg曲线的峰后区，即入射粒子的剂量沉积从峰值50%变化到接近0 对应的水等效厚度。所述的用于重粒子治癌的快速Bragg曲线探测器，其数个单元电离室2为纵向排 列的80组。通过对每个单元电离室信号极2-1输出信号的同步取样，可以快速获得入射重 离子束流的Bragg曲线信息，而不用考虑入射粒子强度和轴向分布均勻性的影响。所述的探测器其余结构与实施例1相同。由于探测器精度已经满足Bragg曲线测 试精度的要求，所以其测试结果与实施例2类似。实施例5 见图1、图2，一种用于重离子治癌的快速测量Bragg曲线探测器，所述 的单元电离室2与前方的水等效体3之间的距离为0. 1mm。所述的单元电离室2的两个电 极，信号极2-1为阳极，高压极2-2为阴极，极间距离为1mm，电极由有效面积为300 X 300mm2 的导电薄膜和带有导电极的框架组成。其中导电薄膜为厚度15 μ m的镀铝聚酰亚胺膜。对于本实施例5，所述的用于重粒子治癌的快速Bragg曲线探测器共有100组的不 同厚度的水等效体3，其中前端30组水等效体3的厚度均为10mm，共300mm对应入射粒子 Bragg曲线的坪区，即入射粒子的剂量沉积从起始点变化到峰值50%所对应的水等效体厚 度；探测器中部60组水等效体3的厚度均为0. Imm,共6mm对应入射粒子Bragg曲线的峰 区，即入射粒子的剂量沉积从峰值50%变化到峰值再回落到峰值50%所对应的水等效体 厚度；探测器后端10组水等效体3的厚度均为0. 5mm，共5mm对应入射粒子Bragg曲线的 峰后区，即入射粒子的剂量沉积从峰值50%变化到接近0对应的水等效厚度。所述的用于 重粒子治癌的快速Bragg曲线探测器，其数个单元电离室2为纵向排列的100组。通过对 每个单元电离室信号极2-1输出信号的同步取样，可以快速获得入射重离子束流的Bragg 曲线信息，而不用考虑入射粒子强度和轴向分布均勻性的影响。其余结构与实施例1相同。由于探测器精度已经满足Bragg曲线测试精度的要求， 所以其测试结果与实施例2类似。实施例6 —种快速测量Bragg曲线探测器的使用方法，其步骤如下(1)将探测器垂直放置于束流照射方向；(2)根据入射粒子的能量，设置探测器前端水等效体厚度；(3)将探测器与后续获取系统连接；(4)同步获取探测器单元电离室2信号极2-1上的剂量信号；(5)将得到的信号和不同水等效体厚度对应，得到入射粒子的Bragg曲线；(6)根据测得的Bragg曲线峰位和半高宽，确认束流的照射深度；(7)按照治疗计划的设定进行各个肿瘤断层的照射，取得各个断层照射下的
8Bragg曲线；(8)将得到的各个断层照射时的Bragg曲线叠加，得到整个肿瘤照射的剂量深度 分布；(9)将测得的实际照射剂量分布于治疗计划对比，验证治疗计划的可行性；(10)在探测器测试结果与治疗计划偏差较大的情况下，相应修正照射治疗计划。应用例1 实际照射治疗时，根据肿瘤的深度和厚度，将其分为不同照射层。通过改变照射 粒子能量，实现对肿瘤不同照射层的治疗。通过快速Bragg曲线探测器测得的不同肿瘤照 射层对应的入射粒子的Bragg曲线，可以得到各层Bragg曲线叠加后得到的总剂量，即为整 个重离子照射治疗过程的剂量深度分布。在肿瘤的分层照射条件下，入射粒子的能量不同， 导致Bragg曲线的峰位不同，因此对探测器前端的水等效体厚度的设计也不同。整个探测 器的前端水等效体厚度可以在0. I-IOmm范围内变化，根据理论计算得出入射粒子Bragg曲 线峰位范围，可以选取合适的水等效体厚度使得Bragg曲线峰位落在探测器中部以保证所 测得的Bragg曲线峰区的精度。本应用例中，快速Bragg曲线探测器的水等效体3为纵向排列的45组前端10 组，中部30组，后端5组。中部的水等效体厚度设为0. 2mm，探测器后端的水等效体厚度设 为1mm。探测器前端的水等效体厚度随肿瘤照射层的变化而变化，见表1。表1探测器前端的水等效体厚度随肿瘤照射层的变化 探测器中单元电离室2的信号极2-1和高压极2-2极间距离5mm，均由有效面积 为100X IOOmm2的7um厚镀铝聚酰亚胺膜和带有导电极的PCB框架组成。单元电离室工作 在一个大气压的空气中，工作时高压极接300V负高压，信号极经大电阻接地，这样通过测 量电阻两端的电压可以得到入射粒子在该单元电离室内的能量损失信号，从而得到对应水 等效厚度下的照射剂量。图6为重离子治癌临床试验的照射过程中，按照治疗计划中的分层照射，由快速 Bragg曲线探测器测到的每层照射的Bragg曲线。治疗计划给出的4cm厚的肿瘤区域分9 层照射。不同肿瘤照射层的照射粒子能量不同(见表1)，相应的快速Bragg曲线探测器前 端10组水等效体的厚度不同。利用快速Bragg曲线探测器测得的每个肿瘤照射层照射离 子的Bragg曲线，可以得到各层Bragg曲线叠加后在整个肿瘤照射区间的总剂量，即为整个 重离子照射治疗过程的剂量深度分布。图7为利用快速Bragg曲线探测器得到总剂量分布和治疗计划照射剂量的对比。治疗计划要求在4cm厚的肿瘤区域内达到2Gy的照射剂量。图中Δ为快速Bragg曲线探 测器测量到的多个肿瘤断层照射区Bragg曲线相叠加的结果，一为治疗计划要求的照射 剂量分布。由快速Bragg曲线探测器的测试结果表明该治疗计划和实际照射结果吻合，即 该治疗计划准确可靠。 上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原 则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
一种用于重离子治癌的快速测量Bragg曲线探测器，包括外框架(1)、数个单元电离室(2)，其特征是在单元电离室(2)的前方设有不同厚度的水等效体(3)；所述的外框架(1)的前、后两端分别设有入射窗(1 1)和出射窗(1 5)；在入射窗(1 1)和出射窗(1 5)之间设有带凹槽的支撑板(1 2)、信号引出板(1 3)，高压输入板(1 4)；所述的单元电离室(2)包括有与信号引出板(1 3)连接的信号极(2 1)，和与高压输入板(1 4)连接的高压极(2 2)；所述的单元电离室(2)及前方的水等效体(3)置于带凹槽的支撑板(1 2)内。
2.如权利要求1所述的用于重离子治癌的快速测量Bragg曲线探测器，其特征所述 的单元电离室(2)的两个电极，信号极(2-1)为阳极，高压极(2-2)为阴极，极间距离为 l-20mm,电极由有效面积为10X 10mm2-300X300mm2的导电薄膜和带有导电极的框架组成。
3.如权利要求2所述的用于重离子治癌的快速测量Bragg曲线探测器，其特征所述的 单元电离室(2)两个电极的导电薄膜为厚度7-25 μ m的镀铝聚酰亚胺膜。
4.如权利要求1所述的用于重离子治癌的快速测量Bragg曲线探测器，其特征所述的 单元电离室⑵和水等效体⑶的间距在0. lmm-5mm之间。
5.如权利要求1所述的用于重离子治癌的快速测量Bragg曲线探测器，其特征所述的 水等效体(3)为有机玻璃板。
6.如权利要求1所述的用于重离子治癌的快速测量Bragg曲线探测器，其特征所述的 水等效体⑶在探测器中的分布为探测器的前端的水等效体⑶厚度为1.5-10mm，探测 器中部的水等效体厚度为0. 1-1. 5mm，探测器的后端的水等效体厚度为0. 5-1. 5mm。
7.如权利要求1所述的用于重粒子治癌的快速Bragg曲线探测器，其特征所述的数个 单元电离室(2)为纵向排列的20-100组。
8.如权利要求6所述的用于重粒子治癌的快速Bragg曲线探测器，其特征是所述的 20-100组探测器的前端、中部和后端，水等效体(3)的厚度，其前端为10-30组，水等效体(3)的总厚度对应入射粒子Bragg曲线的坪区，即入射粒子的剂量沉积从起始点变化到峰 值50%所对应的水等效体厚度；探测器中部5-60组水等效体(3)的总厚度对应入射粒子 Bragg曲线的峰区，即入射粒子的剂量沉积从峰值50%变化到峰值再回落到峰值50%所对 应的水等效体厚度；探测器后端5-10组水等效体(3)的总厚度对应入射粒子Bragg曲线的 峰后区，即入射粒子的剂量沉积从峰值50%变化到接近0对应的水等效厚度。
9.一种快速测量Bragg曲线探测器的使用方法，其特征步骤如下(1)将探测器垂直放置于束流照射方向；(2)根据入射粒子的能量，设置探测器前端水等效体厚度；(3)将探测器与后续获取系统连接；(4)同步获取探测器单元电离室(2)信号极(2-1)上的剂量信号；(5)将得到的信号和不同水等效体厚度对应，得到入射粒子的Bragg曲线；(6)根据测得的Bragg曲线峰位和半高宽，确认束流的照射深度；(7)按照治疗计划的设定进行各个肿瘤断层的照射，取得各个断层照射下的Bragg曲线.一入 ，(8)将得到的各个断层照射时的Bragg曲线叠加，得到整个肿瘤照射的剂量深度分布；(9)将测得的实际照射剂量分布于治疗计划对比，验证治疗计划的可行性；(10)在探测器测试结果与治疗计划偏差较大的情况下，相应修正照射治疗计划。
全文摘要
本发明涉及重离子束治疗肿瘤技术的领域，尤其涉及Bragg曲线探测器及其使用方法。一种用于重离子治癌的快速测量Bragg曲线探测器，包括外框架(1)、数个单元电离室(2)，其主要特点是在单元电离室(2)的前方设有不同厚度的水等效体(3)；所述的外框架(1)的前、后两端分别设有入射窗(1-1)和出射窗(1-5)；在入射窗(1-1)和出射窗(1-5)之间设有带凹槽的支撑板(1-2)、信号引出板(1-3)，高压输入板(1-4)；所述的单元电离室(2)包括有与信号引出板(1-3)连接的信号极(2-1)，和与高压输入板(1-4)连接的高压极(2-2)；所述的单元电离室(2)及前方的水等效体(3)置于带凹槽的支撑板(1-2)内。该探测器能在ms量级的时间内实现对入射粒子的Bragg曲线测量。
文档编号G01T1/02GK101907718SQ20101016928
公开日2010年12月8日 申请日期2010年4月22日 优先权日2010年4月22日
发明者唐彬, 孙志宇, 徐治国, 徐瑚珊, 戎欣娟, 段利敏, 毛瑞士, 王建松, 肖国青, 胡正国, 赵铁成, 郭忠言, 陈金达 申请人:中国科学院近代物理研究所