CN104399188B - 直线加速器辐射头装置 - Google Patents

Abstract

一种直线加速器辐射头装置，所述装置包括：射线发生单元，适于产生并发射治疗用辐射射束；剂量监测单元，适于对所述射线发生单元发射的辐射射束剂量进行实时测量；功能单元，适于实现对所述辐射射束的限束、调强、均整、屏蔽或过滤功能中的至少一项；以及，覆盖于所述功能单元外表面上的散射隔离装置，所述散射隔离装置适于隔离散射粒子对所述剂量监测单元中辐射射束剂量测量的影响，所述散射粒子为所述功能单元对所述辐射射束的散射作用产生。上述的方案可以有效提高电离室剂量监测的准确性，结构简单，方便实用。

Description

直线加速器辐射头装置

技术领域

本发明涉及医疗设备技术领域，特别是涉及一种直线加速器辐射头装置。

背景技术

在现有的直线加速器辐射头装置中，剂量监测单元如电离室是用于剂量监测的关键部件。剂量监测单元不仅需要监测出照射野内是否有射线输出，还需要对输出的剂量，照射野***线的平整度和对称性等技术指标进行监控。一旦发现输出剂量，或射线参数不符合要求，需要马上停止出束，以保护病人。因此，剂量监测单元测量的准确性是直线加速器治疗时的安全保证。

但是，现有技术中的直线加速器辐射头在不同的治疗模式(如光子治疗模式及电子治疗模式)时，需采用不同的结构，因限束器、屏蔽单元等功能器件对辐射射束的散射作用，会有部分粒子散射到剂量监测单元内，使剂量监测结果出现较大偏差。

为了解决上述问题，现有的技术中主要采用以下两种方式：

一种是采用算法拟合出不同条件下(不同射野、剂量、能量)的散射粒子对于剂量监测单元中的剂量影响值的曲线，并采用所述曲线对剂量监测单元测量得到的辐射射束的实际测量值进行修正。但是，这种方法不但计算过程复杂，而且还会引入包括插值、拟合的很多不必要的误差。同时，也没有考虑到机械结构的不稳定性，随着使用时间的增加，测量误差将会越来越大，且不能进行及时修正。

另一种是在剂量监测单元的下方安装一个背散射板，阻挡散射粒子进入剂量监测单元，可以将剂量监测单元的测量误差降低到1％以内。但是，所述背散射板只能在光子治疗模式下使用，无法应用于电子治疗模式中，因而需要增加驱动装置，将所述背光板在光子治疗模式移入，在电子治疗模式时移出，增加了机械复杂度及成本，占用了一部分的空间，减少了治疗时的空间。同时，背光板在光子治疗模式下的使用也降低了辐射射束的剂量率。由于无法应用于电子治疗模式中，因而，不能解决在电子治疗模式下剂量监测结果出现较大偏差的问题。

发明内容

本发明解决的是如何降低在不同治疗模式下因直线加速器辐射头中的功能器件对于辐射射束的散射作用产生的散射粒子对于剂量监测单元剂量测量的影响。

为解决上述问题，本发明实施例提供了一种直线加速器辐射头，所述直线加速器辐射头包括：

射线发生单元，适于产生并发射治疗用辐射射束；

剂量监测单元，适于对所述射线发生单元发射的辐射射束剂量进行实时测量；

功能单元，适于实现对所述辐射射束的限束、调强、均整、屏蔽或过滤功能中的至少一项；以及，

覆盖于所述功能单元外表面上的散射隔离装置，所述散射隔离装置适于隔离散射粒子对所述剂量监测单元中辐射射束剂量测量的影响，所述散射粒子为所述功能单元对所述辐射射束的散射作用产生。

可选地，所述剂量监测单元包括电离室、半导体探头或者热释光片。

可选地，所述功能单元为包括限束器、均整过滤器或者屏蔽单元中至少一项。

可选地，所述散射隔离装置为散射隔离层。

可选地，所述散射隔离层覆盖于第一表面之上，所述第一表面为所述功能单元的朝向所述剂量监测单元的外表面。

可选地，所述散射隔离层位于所述辐射射束的治疗路径之外。

可选地，所述散射隔离层由原子序数小于等于30的材料制成。

可选地，所述散射隔离层为点阵结构、蜂窝结构、片状拼接结构或者所述点阵结构、蜂窝结构和片状拼接结构的组合。

可选地，所述散射隔离层由固体、液体或者固液混合体制成。

可选地，所述散射隔离层由铝材料制成。

可选地，所述散射隔离层的厚度为3mm。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下的优点：

通过在电子直线加速器辐射头中的功能单元的外表面上设置散射隔离装置，可以隔离由于功能单元对于辐射射束的散射作用产生的散射粒子对于剂量监测单元剂量测量的影响，可以有效提高电离室剂量监测的准确性，结构简单，可同时应用于电子及光子治疗模式，方便实用。

附图说明

图1是本发明实施例中的一种直线加速器辐射头装置的结构示意图；

图2是本发明实施例中的另一种直线加速器辐射头装置的结构示意图。

具体实施方式

在现有的直线加速器辐射头中，可以包括从上到下设置的轫致辐射靶、初级准直器、均整器、电离室、和次级准直器。

剂量监测单元作为剂量监测***的关键部件，是直线加速器治疗时的安全保证。采用迈拉材料制成的电离室具有材料密度低且轻薄的优点，且可同时用于电子和光子治疗模式中，并可以减少机械复杂度和降低成本，因而得到了越来越广泛的应用。

但是，由于直线加速器辐射头内的功能器件，例如初级准直器、均整器、屏蔽单元和次级准直器等，对射线发生单元发射的辐射射束会具有一定的散射作用，使得部分散射粒子散射到剂量监测单元中，使剂量监测单元监测的射线剂量与目标剂量之间产生较大的偏离，增加了治疗的危险性。

为了隔离直线加速器内的其他器件的散射作用对于剂量监测单元的影响，现有的技术中的一种直线加速器辐射头，采用在剂量监测单元的下方安装一个背散射板(图中未示出)的方式，阻挡散射粒子进入剂量检测单元(电离室)，将测量的剂量的误差控制到允许的范围之内。但是，由于背散射板只能在光子治疗模式下使用，需要相应的装置控制背散射板在光子治疗模式和电子治疗模式的安装和移除，存在着结构复杂的问题，同时，背散射板也无法解决电子治疗模式下散射粒子对电离室的影响的问题。

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明实施例采用的技术方案通过在直线加速器辐射头中的功能单元的外表面上设置散射隔离装置，可以隔离由于功能单元对于辐射射束的散射作用产生的散射粒子对于剂量监测单元剂量测量的影响，同时适用于光子及电子治疗模式。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。

图1示出了本发明实施例中的一种直线加速器辐射头，所述直线加速器辐射头装置，可以包括射线发生单元101、剂量监测单元102、功能单元103和散射隔离装置104，射线发生单元101、剂量监测单元102、功能单元103沿同一中心轴线设置，散射隔离装置104设置于功能单元103的外表面之上，其中：

射线发生单元101，适于产生并发射治疗用辐射射束。

剂量监测单元102，适于对射线发生单元101发射的辐射射束剂量进行实时测量。

功能单元103，适于实现对辐射射束的限束、调强、均整、屏蔽或过滤功能中的至少一项。

散射隔离装置104，适于隔离散射粒子对剂量监测单元102中辐射射束剂量测量的影响，所述散射粒子为所述功能单元103对辐射射束的散射作用产生。

在具体实施中，射线发生单元101可以为X射线发射源，如轫致辐射靶，或者电子射束源。

在具体实施中，剂量监测单元102可以为电离室、半导体探头或者热释光片。

在具体实施中，功能单元103可以包括初级准直器、次级准直器、均整过滤器件、屏蔽单元、钨门、多叶光栅等。

在具体实施中，散射隔离装置105可以为散射隔离层。

下面以现有技术中的电子直线加速器辐射头的结构为基础对本发明实施例中的一种直线加速器治疗头装置的结构做进一步详细的介绍。

请参见图2所示，本发明实施例中的一种直线加速器辐射头装置，可以包括沿同一中线轴线依次设置的轫致辐射靶201、初级准直器202、电离室203和次级准直器204，以及设置在次级准直器204上的散射隔离层205。

其中，散射隔离层205设置于次级准直器204设置于所述次级准直器204上朝向所述电离室203的表面，即上表面上，并位于轫致辐射靶201所发射的辐射射束的治疗路径之外。

散射隔离层205设置于次级准直器204的上表面上，不仅可以有效抑制次级准直器204上表面对于轫致辐射靶201发射的辐射射束的散射作用产生的散射粒子，也可以吸收部分散射粒子，因而有效隔离散射粒子对于电离室203剂量监测的影响，进而可以提高治疗的安全性。

此外，散射隔离层205位于轫致辐射靶201发射的辐射射束的治疗路径之外，因而不会对轫致辐射靶201所发射的辐射射束产生影响。

实践中，采用蒙特卡洛模拟工具对现有技术中的直线加速器辐射头建模，并电离室203的工作原理进行充分模拟，得到电离室203在6MV的X射线分别在1cm*1cm和40cm*40cm的射野条件下的测量误差均高达4.1％，大大超过了标准的误差阈值1％。

经采用相同的蒙特卡洛模拟工具对本发明实施例中的直线加速器辐射头装置建模，并对电离室203的工作原理进行充分模拟，得到：

当散射隔离层205采用铝材料制成，且厚度为3mm时，在不同射野条件下(1cm*1cm的射野和40cm*40cm的射野)对于辐射射束的测量误差由原来的4.1％降至0.8％，因此，可以证明散射隔离层205的设置可以有效隔离散射粒子对于电离室203对于辐射射束的剂量测量的影响。

这里需要指出的是，本发明实施例中的散射隔离层所选用的材料和厚度并不限于上述的实施例，散射隔离层的材料和厚度可以根据实际的需要进行设置，在此不做限定。

这里需要指出的是，上述的实施例中的直线加速器辐射头装置是设置为光子治疗模式工作的。当直线加速器辐射头设置为电子治疗模式时，韧致辐射靶201、均整过滤器件206移出辐射射束的治疗路径不再工作，而由电子源发射的电子射束通过移入的散射箔形成治疗用电子射束，所述电子射束通过电离室203并由次级准直器204进行准直，而设置在次级准直器204上的散射隔离层205，对于电子射束在次级准直器204表面因散射作用形成的散射粒子同样具有抑制作用，从而降低了散射粒子对于电离室203剂量检测的影响，故本发明实施例中的散射隔离层同样适用于电子治疗模式的直线加速器辐射头装置，在此不再赘述。

上述的实施例仅仅以散射隔离层设置在次级准直器上为例，对本发明实施例中的直线加速器辐射头装置的结构做了介绍。当然，根据对剂量监测单元的剂量测量的影响，散射隔离层还可以设置在其他部件的朝向剂量监测单元的外表面上。

请继续参见图2所示，根据对于剂量监测单元剂量测量的影响，也可以将散射隔离层205同时地设置在初级准直器202下表面、均整过滤器件206(通过旋转，可以将均整过滤器件206分别在光子治疗模式和电子治疗模式中移入和移除)和屏蔽单元的上表面上；或者选取其中的部分部件设置散射隔离层205，且散射隔离层205的厚度在同一功能单元外表面上的厚度也可以变化，在此不作限定。

在具体实施中，所述散射隔离层可以由原子序数小于等于30的低原子序数材料制成。相较于高原子序数材料，低原子序数材料的对于辐射射束的反应截面较小，反射能力较弱，因此，更能有效隔离包括电子及光子等散射粒子对于剂量监测单元对于辐射射束的剂量测量的影响。

在具体实施中，根据实际的需要，散射隔离层可以为连续结构或者不连续结构。其中，当所述散射隔离层采用不连续结构时，可以为点阵结构、蜂窝结构、片状拼接结构或者所述点阵结构、蜂窝结构和片状拼接结构的组合。

在具体实施中，根据实际的需要，所述散射隔离层可以由固体、装在容器中的液体或者固液混合体制成。

以上对本发明实施例的方法及***做了详细的介绍，本发明并不限于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (8)

1.一种直线加速器辐射头装置，其特征在于，包括：

射线发生单元，适于产生并发射治疗用辐射射束；

剂量监测单元，适于对所述射线发生单元发射的辐射射束剂量进行实时测量；

功能单元，适于实现对所述辐射射束的限束、调强、均整、屏蔽或过滤功能中的至少一项；以及，

覆盖于所述功能单元外表面上的散射隔离层，所述散射隔离层适于隔离散射粒子对所述剂量监测单元中辐射射束剂量测量的影响，所述散射粒子为所述功能单元对所述辐射射束的散射作用产生；

所述散射隔离层位于所述辐射射束的治疗路径之外；

所述散射隔离层覆盖于第一表面之上，所述第一表面为所述功能单元的朝向所述剂量监测单元的外表面。

2.根据权利要求1所述的直线加速器辐射头装置，其特征在于，所述剂量监测单元包括电离室、半导体探头或者热释光片。

3.根据权利要求1所述的直线加速器辐射头装置，其特征在于，所述功能单元包括限束器、均整过滤器或者屏蔽单元中至少一项。

4.根据权利要求1所述的直线加速器辐射头装置，其特征在于，所述散射隔离层由原子序数小于等于30的材料制成。

5.根据权利要求1所述的直线加速器辐射头装置，其特征在于，所述散射隔离层为点阵结构、蜂窝结构、片状拼接结构或者所述点阵结构、蜂窝结构和片状拼接结构的组合。

6.根据权利要求1所述的直线加速器辐射头装置，其特征在于，所述散射隔离层由固体、液体或者固液混合体制成。

7.根据权利要求1所述的直线加速器辐射头装置，其特征在于，所述散射隔离层由铝材料制成。

8.根据权利要求1所述的直线加速器辐射头装置，其特征在于，所述散射隔离层的厚度为3mm。