借助于在光谱模式中使用的辐射探测器、尤其是X辐射或γ辐射探测器来测量剂量的方法 ...的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种用于借助于辐射探测器、尤其是X辐射或y辐射辐射探测器来测 量剂量的方法。
[0002] 本发明还涉及一种使用这种方法来测量剂量的系统。
[0003] 本发明尤其适用于流式细胞计、高能物理学以及核物理仪器仪表的领域。
【背景技术】
[0004] 国际权威机构已经规定了许多剂量测定量，尤其是吸收剂量、10毫米或70微米处 的个人剂量、垂直于人员的单方向通量下的剂量或全方向通量下的剂量。这些量通常基于 被人体模型的特定点处给定的介质（通常是软组织）所吸收的剂量的表示，该人体模型的 形状和性质是由有关机构规定的。
[0005] 为了设计一种能够测量这些量中任一项的剂量计，建议尽可能地接近所施加的条 件或增加仪器以便更正他们的响应。
[0006] 以下将描述多种已知的剂量测定技术。
[0007] 在高能X剂量测定（放射疗法）中，通常使用的探测器是空气电离室。空气是在 光量子的能量为1〇〇千电子伏（KeV)到几兆电子伏（MeV)范围中等同于组织的介质。在绝 对剂量测定中，电离室浸泡在水中（等同于组织的人体模型）。电离室的使用及其性能为其 提供了用于测量吸收剂量的良好性能。
[0008] 对于承受放射治疗的患者的剂量测定，检测介质通常为硅，一种不等同于硅的材 料。然后硅响应通过平衡帽（equilibration cap)来进行校正，该平衡帽使得探测器能够 被放置在所期望的"虚拟"深度处并且补偿探测器的响应函数。在这些条件下，针对给定的 深度、给定的辐射性质以及限定的方向对剂量计进行校准。
[0009] 对于处理放射性物质的人的剂量测定，能量的范围与放射治疗中使用的能量的范 围大不相同。无源襟章（passive badge)通常由包括胶片或例如氟化锂的其他感光介质的 几个平面（plage)构成。每个平面由给定的平衡帽覆盖。对分别由多个探测器提供的个体 信息的同时使用使得所期望的量能够被获取。
[0010] US5572028描述了多元件剂量测定系统。US6423972描述了用于使用至少两个合 适的探测器来确定中子光谱的方法和设备。在下文中将会提及这两个文献。
[0011] 进一步地，一些剂量计采用了探测器（典型地为固体探测器或基于闪烁晶体的探 测器）中测量的光谱。该光谱是针对预定时间获取的并且通常被分析以用于评估入射粒子 影响：执行光谱反卷积。考虑到国际权威机构所建立的转移曲线，因此可以以期望的测量单 位确定出吸收剂量。
[0012] 这是通过光谱反卷积的响应校正法。使用例如反卷积的剂量测定方法还从以下文 献中获知：
[0013] US2009/0127468,用于X射线和y辐射的光谱测定的光子剂量测定方法（Method for the spectrometric photon dosimetry for X-ray and gamma radiation)〇
[0014] 这些已知的方法使用了后验信号处理，因此至少在非常宽的入射辐射的能量范围 上，不能对吸收剂量进行实时测量。
【发明内容】
[0015] 本发明的一个目的在于克服这个缺陷。为了达到上述目的，本发明使用了与这些 已知方法不同的、被一次性确立的加权函数。
[0016] 具体的，本发明的一个目标是提供一种用于测量吸收剂量的方法，其特征在于：
[0017] 选择能量范围；
[0018] 选择剂量类型H;
[0019] 使用给定类型的辐射探测器；
[0020] 针对给定类型的各个入射辐射S，建立由所述探测器测量的光谱（dn/dE)，所述各 个入射辐射各自的能量在所选择的范围内并且所述各个入射辐射各自的剂量H s (通过测量 或计算）是已知的；以及
[0021] 根据所述光谱（dn/dE)建立加权函数F(E)，所述加权函数F(E)是平均剂量增量与 沉积在所述探测器中的平均能量E之间的对应关系，所述加权函数F (E)使得具有与所述给 定类型的辐射探测器等同的剂量计的人在任何时间都能够获知以量值H表示的平均吸收 剂量速率，所述剂量计用于确立所述加权函数F (E)。
[0022] 因此，在本发明中，使用了给定类型的单一辐射探测器（本发明基于光谱方法）， 而US5572028和US6423972公开的方法需要至少两个辐射探测器。进一步地，US5572028公 开的方法不能建立本发明中确立的光谱：这个已知的方法不能测量沉积的能量的光谱。进 一步地，在这个文件中，没有讨论根据建立的光谱来确立本发明中使用的这种加权函数：在 这个已知的方法中，根据量L1、L2…来测量权值，每个量与沉积在所使用的探测器中的一个 中的总能量成比例。并且，US6423972只是US5572028的用于中子通量的变体。
[0023] 根据作为本发明目的的方法的优选实施例，能量范围的最低能量低于50千电子 伏。
[0024] 优选地，所选择的剂量类型H是Hp (0. 07)。
[0025] 根据本发明的优选实施例，所述探测器是X辐射或y辐射探测器。
[0026] 优选地，所述探测器选自多像素光子计数器、硅探测器和闪烁器_光电倍增管组 件。
[0027] 单一加权函数F(E)可通过针对所有辐射S同时求解以下方程来建立：
[0028]对于每个辐射S，&
[0029] 其中，Hs表示与福射S相关联的剂量，（dn/dE)表示在福射S的能量E处记录的计 数数量，以及AE表示用于光谱的能量测量节距（处于测量单位一致性的原因而被提及）。
[0030] 本发明还涉及一种用于使用作为本发明目的的方法来测量剂量的系统，所述系统 包括：
[0031] 与给定类型的辐射探测器等同的剂量计，该剂量计能够提供表示其接收的辐射的 信号；以及
[0032] 电子处理设备，其中存储有加权函数F(E)，并且被设置为处理由剂量计提供的信 号以及在任何时间确定平均吸收剂量。
【附图说明】
[0033] 通过阅读参考附图对以下给出的完全用于示例而非限制性目的的实施例所做的 描述，将有助于更好地理解本发明，在附图中：
[0034] 图1示意性地示出了在给定的探测器介质中对一些辐射剂量的吸收；
[0035] 图2示意性地示出了在另一种用于测量剂量H的介质中对这一剂量的吸收；
[0036] 图3为能够确定加权函数的设备的示意图；
[0037] 图4是作为本发明目标的用于测量剂量的系统的特定实施例的示意图；以及
[0038] 图5示出了示例性的加权函数的曲线图。
【具体实施方式】
[0039] 下面给出本发明的方法的各种实施例。
[0040] 该方法使得在给定的探测器介质2 (参见对应于实际情况的图1，并且在图1中入 射辐射具有附图标记4,以及操作人员或等价的人体模型具有附图标记6)中被吸收的剂量 能够被转移到用于在点8 (参见对应于由官方规定的理论情况的图2,并且在图2中入射辐 射具有附图标记10以及标记12表示人体模型）处测量初始量H的另一介质中，该初始量 H例如为Hp(0.07Q)。
[0041] 这个初始量未必是可通过实验得到的。为了此目的，如已经看到的，该方法通过光 谱反卷积来进行校正，而不会具有缺陷和局限性。特别地，在下文中可以看到并没有试图对 入射颗粒影响进行评估。
[0042] 根据本发明，通过入射颗粒（X光子或Y光子）的各相互作用而沉积在探测器 2 (图1)中的能量Ed[i]被记录（以任意单位UA表示），并且通过传递函数F或加权函数 以与入射能量测量值相同的单位来校正这个沉积的能量，传递函数F或加权函数通过校准 来进行确立。则，量F(Ed[i])对应于在初始量H必须被测量的理论情况下（图2)由入射 辐射产生的剂量增量。
[0043] 为了确立加权函数，探测器经受一组覆盖整个预期的能量范围的入射辐射。规定 这个范围将代表对剂量计的预期使用，并且在参考条件下和针对这个能量的范围能够测量 或计算期望的量H。
[0044] 对于与一组辐射中的一个辐射对应的各入射光谱S，因此获知所期望的量氏的 (例如以戈瑞（gray)或西韦特（sievert，Sv)表示的）结果和已经由探测器记录的光谱 (dn/dE) s。符号（(±1/(^)5更精确地表示了在能量E(或任何其他的以任意单位表示的等价 的量）处记录的计数数量，这个数量被除以入射光谱S的测量节距（以任意单位表示的能 量或等价量）。
[0045] 然后，寻找F(E)以使得：
[0046] 对于任意光谱
[0047] 其中AE表示能量测量节距，在本文中出于测量单位一致性的原因而被简单提 及。
[0048] 应该注意以下几点：
[0049] 1、响应是与计数数量呈线性关系的，其对于任何递送的剂量，保证了对应于上述 等式的方程组的线性。
[0050] 2、函数F(E)不一定存在。这里讨论的方程组绝大部分是超定的，并且通常没有 解。例如，如果在1024个通路上记录了 10个参考光谱，则所讨论的方程组包括针对10个 方程的1024个未知数。进而，函数既可以