CN113917516A - 一种用于bnct多种剂量成分空间分布的测量方法 - Google Patents
一种用于bnct多种剂量成分空间分布的测量方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN113917516A CN113917516A CN202111192228.1A CN202111192228A CN113917516A CN 113917516 A CN113917516 A CN 113917516A CN 202111192228 A CN202111192228 A CN 202111192228A CN 113917516 A CN113917516 A CN 113917516A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- bnct
- dose
- gel
- gel dosimeter
- measuring
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 49
- 238000009826 distribution Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 37
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims abstract description 11
- 239000000499 gel Substances 0.000 claims description 140
- XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N Heavy water Chemical compound [2H]O[2H] XLYOFNOQVPJJNP-ZSJDYOACSA-N 0.000 claims description 50
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 30
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 30
- 230000004044 response Effects 0.000 claims description 23
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 20
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 15
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N acrylic acid group Chemical group C(C=C)(=O)O NIXOWILDQLNWCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 11
- 230000002285 radioactive effect Effects 0.000 claims description 11
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 9
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 9
- 238000002835 absorbance Methods 0.000 claims description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 claims description 8
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 7
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N Fe3+ Chemical compound [Fe+3] VTLYFUHAOXGGBS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 108010010803 Gelatin Proteins 0.000 claims description 6
- 229910001447 ferric ion Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000008273 gelatin Substances 0.000 claims description 6
- 229920000159 gelatin Polymers 0.000 claims description 6
- 235000019322 gelatine Nutrition 0.000 claims description 6
- 235000011852 gelatine desserts Nutrition 0.000 claims description 6
- ORZHVTYKPFFVMG-UHFFFAOYSA-N xylenol orange Chemical compound OC(=O)CN(CC(O)=O)CC1=C(O)C(C)=CC(C2(C3=CC=CC=C3S(=O)(=O)O2)C=2C=C(CN(CC(O)=O)CC(O)=O)C(O)=C(C)C=2)=C1 ORZHVTYKPFFVMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 235000003891 ferrous sulphate Nutrition 0.000 claims description 5
- 239000011790 ferrous sulphate Substances 0.000 claims description 5
- BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L iron(2+) sulfate (anhydrous) Chemical compound [Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O BAUYGSIQEAFULO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 5
- 229910000359 iron(II) sulfate Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 claims description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims description 4
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229940010514 ammonium ferrous sulfate Drugs 0.000 claims description 3
- KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N boric acid Chemical compound OB(O)O KGBXLFKZBHKPEV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000004327 boric acid Substances 0.000 claims description 3
- 231100000673 dose–response relationship Toxicity 0.000 claims description 3
- IMBKASBLAKCLEM-UHFFFAOYSA-L ferrous ammonium sulfate (anhydrous) Chemical compound [NH4+].[NH4+].[Fe+2].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O IMBKASBLAKCLEM-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 229910001448 ferrous ion Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 claims description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 claims description 2
- 239000003349 gelling agent Substances 0.000 claims description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 abstract description 10
- 206010028980 Neoplasm Diseases 0.000 abstract description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 3
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 14
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 5
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 4
- 238000007865 diluting Methods 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 238000001959 radiotherapy Methods 0.000 description 4
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 4
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 4
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 4
- 230000005251 gamma ray Effects 0.000 description 3
- 239000000017 hydrogel Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 238000002560 therapeutic procedure Methods 0.000 description 3
- 238000005481 NMR spectroscopy Methods 0.000 description 2
- 229940123973 Oxygen scavenger Drugs 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 2
- 230000004071 biological effect Effects 0.000 description 2
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 230000005865 ionizing radiation Effects 0.000 description 2
- 239000013307 optical fiber Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N Deuterium Chemical compound [2H] YZCKVEUIGOORGS-OUBTZVSYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000342 Monte Carlo simulation Methods 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LLCSWKVOHICRDD-UHFFFAOYSA-N buta-1,3-diyne Chemical group C#CC#C LLCSWKVOHICRDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 1
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000012937 correction Methods 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 229910052805 deuterium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N h2o hydrate Chemical compound O.O JEGUKCSWCFPDGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 239000006123 lithium glass Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 1
- 238000009203 neutron therapy Methods 0.000 description 1
- 239000005416 organic matter Substances 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 1
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 1
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 1
- 230000001225 therapeutic effect Effects 0.000 description 1
- 238000012546 transfer Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/29—Measurement performed on radiation beams, e.g. position or section of the beam; Measurement of spatial distribution of radiation
- G01T1/2914—Measurement of spatial distribution of radiation
- G01T1/2921—Static instruments for imaging the distribution of radioactivity in one or two dimensions; Radio-isotope cameras
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/02—Dosimeters
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Measurement Of Radiation (AREA)
Abstract
本发明公开的一种用于BNCT多种剂量成分空间分布的测量方法，其主要包括以下步骤：S1、制备组合式Fricke凝胶剂量计；S2、标定组合式Fricke凝胶剂量计的性能参数；S3、开展组合式Fricke凝胶剂量计的BNCT束流辐照；S4、读取Fricke凝胶剂量计数据；S5、分离BNCT束流入射体膜诱发的多种剂量成分及其空间分布。本发明的基于人体元素制备不同化学成分的Fricke凝胶剂量计，可用于测量BNCT多种剂量成分的空间分布，定量分析在治疗过程中肿瘤靶区与正常组织将受到的辐射剂量，从而为优化BNCT治疗方案、提高治疗效果提供参考标准。
Description
技术领域
本发明涉及BNCT硼中子俘获治疗的技术领域，尤其涉及一种用于BNCT多种剂量成分空间分布的测量方法。
背景技术
目前，用于中子治疗即硼中子俘获治疗(BNCT)的中子束一般包含热中子、超热中子、快中子及伽玛射线。由于人体元素含量种类多，BNCT中子束入射到人体内部引起的核反应较为复杂，在计算和评估BNCT治疗过程中对人体产生的剂量时，必须重点考虑以下各种剂量成分：
(1)氮剂量：中子通过与人体中的氮(N)元素发生核反应沉积能量所产生的剂量，此部分剂量主要来自于BNCT中子束中的热中子成分；
(2)光子剂量：BNCT治疗中的光子主要来自以下三个部分：①硼中子俘获反应所释放的0.478MeV的伽玛射线；②BNCT入射中子中的伴随伽玛射线；③热中子与人体的氢(H)核发生俘获反应所放出的2.224MeV的伽玛射线；
(3)快中子剂量：快中子与人体中各种核素，尤其是与人体的氢(H)核发生弹性碰撞产生的反冲质子所沉积能量所导致的辐射剂量；
(4)硼剂量：通过10B中子俘获反应放出7Li和α粒子所沉积能量所产生的剂量称为硼剂量。BNCT在治疗过程中，对人体产生的总体生物加权剂量Dbw，可表示为，
Dbw＝WbDb+WγDγ+WnDn+WpDp
其中Dbw是复合剂量，Wb是硼剂量的复合生物效应值，Wγ、Wn、Wp分别是光子、快中子、质子(氮俘获)剂量的相对生物效应值。由于不同射线的相对生物效应值具有较大差异，在开展BNCT人体剂量分析时，只有分别测量不同的剂量成分，加权以相对生物效应值，才能最终得到在治疗过程中人体所接受的总剂量值。
而国际上开展BNCT的研究机构大多分布在欧美和日本，对于多种剂量成分的测量，仅有诸多科技论文进行了大量讨论，使用较多的是LiF热释光探测器和闪烁体探测器。由于6LiF对热中子和伽玛射线都有响应，而7LiF只对伽玛射线比较灵敏，采用一对6LiF和7LiF热释光探测器可以分别测量BNCT治疗束流的热中子和伽玛射线剂量；另外，还有一些BNCT装置将中子转换体[含6Li和不含6Li的锂玻璃闪烁体、含硼和不含硼的塑料闪烁体等]、ZnS(Ag)粉末和粘贴胶混合粘到光纤的一端作为闪烁探头，光纤的另一端连接小型光电倍增管，从而组建中子辐射探测器，用于开展BNCT热中子和伽玛射线辐射剂量测量。
对比文件1，中国公开的一种发明专利：一种三维Fricke凝胶剂量计、其制备方法与应用(公开号：CN110818916A)，公开了一种常规型Fricke凝胶剂量计的制备方法与使用流程，但这种单一性的剂量计不具备区别多种剂量成分贡献的功能，因此仅适合用于普通X射线治疗，不能直接应用于BNCT领域，另外，这项专利未能对凝胶剂量计的数据读取方法进行描述。
对比文件2，中国公开的一种发明专利：一种基于MRI-Only的核磁引导放射治疗的三维剂量验证方法(公开号：CN107519585A)，通过制备凝胶剂量计和核磁共振仪读出辐射剂量，实现了仅仅通过患者的核磁(MRI)图像就可制定放疗计划的技术手段，但是这种技术不能进行剂量成分甄别，仅适合使用在普通X射线治疗领域。
对比文件3，中国公开的一种发明专利：用于放射治疗三维剂量验证的凝胶的制备方法及应用(公开号：CN106008769A)、一种三维Fricke凝胶剂量计的制备方法(公开号：CN104530278A)和一种新型三维凝胶剂量计材料及其制备方法(公开号：CN105440188A)，分别介绍了采用有机物聚合单体，基于辐照交联原理，通过除氧、预辐照等一系列技术手段，亦可实现普通X射线治疗领域的三维辐射剂量测量。
对比文件4，中国公开的一种发明专利：一种三维辐射变色凝胶剂量计的制备方法(公开号：CN104199077A)，介绍了采用丁二炔类化合物制成的囊泡作为辐射变色体系，由组织等效的有机高分子材料制备而成的凝胶载体，组成了三维辐射变色凝胶剂量计，适用于X射线、伽玛射线、电子束和质子束等电离辐射，但对中子辐射适用性较差。
对比文件5，中国公开的一种发明专利：辐射剂量测量方法(公开号：CN107450090A)及其同族专利，其基于BNCT装置混合辐射场提出的一种辐射剂量测量方法，采用辐射变色胶片剂量计[美国ISP公司生产、型号为EBT2]和亚克力仿真头模，结合蒙特卡罗模拟计算方法与修正，从而解析出伽玛吸收剂量和热中子吸收剂量这两种成分。
在上述公开的文献中综合得知以下缺陷：
1、中子与物质相互作用过程中，通常会伴生出伽玛射线。一般核辐射探测器通常对中子和伽玛射线同时灵敏，开展中子探测需要重点考虑探测器的中子/伽玛甄别能力。而对于BNCT装置，其输出的治疗中子束成分更为复杂，人体所接受的总辐射剂量包含了伽玛剂量、硼中子剂量、氮中子剂量与快中子剂量的加权乘积和，因此必须强化探测手段。
2、国外BNCT装置所使用的技术手段主要包含LiF热释光探测器和闪烁体探测器，但是这两种类型探测器仅仅只能针对性地测量BNCT的热中子剂量成分，而无法对BNCT治疗中子束所诱发的其他剂量成分进行测量。另外，两种类型的探测器都具有一定的体积，在开展测量时，往往只能体现探测器所在测量点位置的辐射剂量率，不能连续地展现辐射剂量率的分布，空间分辨能力较差。
3、国内专利报道了采用Fricke凝胶剂量计开展放射治疗三维剂量验证，但是这些方法仅仅只针对常规X射线治疗，尚不能使用于BNCT领域。
4、对比文件5介绍了采用辐射变色胶片剂量计开展BNCT辐射剂量的测量方法，但是仅仅能解析出伽玛吸收剂量和热中子吸收剂量这两种成分。
发明内容
本发明针对现有技术中的一个或多个问题，提出了一种用于BNCT多种剂量成分空间分布的测量方法，旨在解决上述背景技术中提出的技术问题。
本发明的一方面，提供了一种用于BNCT多种剂量成分空间分布的测量方法，主要包括以下步骤：
S1、制备组合式Fricke凝胶剂量计；
S2、标定组合式Fricke凝胶剂量计的性能参数；
S3、开展组合式Fricke凝胶剂量计的BNCT束流辐照；
S4、读取Fricke凝胶剂量计数据；
S5、分离BNCT束流入射体膜诱发的多种剂量成分及其空间分布。
在一种具体的实施方式中，步骤1中组合式Fricke凝胶剂量计采用的材料包括超纯水、重水、猪皮明胶、硫酸亚铁、硫酸亚铁铵、硼酸、二甲酚橙和稀硫酸，选取其中的一种或两种或两种以上混合倒入亚克力空心模具中得到组合式Fricke凝胶剂量计。
在一种具体的实施方式中，步骤S1中的组合式Fricke凝胶剂量计包括标准凝胶剂量计、重水凝胶剂量计、含氮凝胶剂量计和含硼凝胶剂量计。
在一种具体的实施方式中，步骤S2的组合式Fricke凝胶剂量计需采用标准放射源进行性能参数标定，包括辐射剂量响应灵敏度、线性响应区间和量程。
在一种具体的实施方式中，步骤S2的组合式Fricke凝胶剂量计中的亚铁离子在辐射作用下被定量地氧化为正三价铁离子，正三价铁离子使得580～590nm波长入射光的吸光度发生改变。
在一种具体的实施方式中，在步骤S3中，组合式Fricke凝胶剂量计是可拆卸式安装在仿真亚克力体膜中，并接受BNCT治疗中子束的持续辐照。
在一种具体的实施方式中，步骤S4中采用数据读取***得到辐射剂量在凝胶剂量计上的空间分布和分布值。
在一种具体的实施方式中，步骤S4中的数据读取***包括暗箱，所述暗箱内设置有面状光源、凝胶剂量计、带通滤光片和CCD相机，当暗箱完成避光准备和CCD相机参数设置完毕后，即可开展凝胶剂量计数据采集。
在一种具体的实施方式中，步骤S5中分离验证Fricke凝胶剂量计的多剂量成分步骤如下：
S51、中子与伽玛剂量分离；
S52、氮剂量分离；
S53、硼剂量分离。
在一种具体的实施方式中，步骤S51的中子与伽玛剂量分离：中子在标准凝胶剂量计和重水凝胶剂量计中的响应表达关系式为：
Δ(OD)st＝α1Dγ+α2Dn
Δ(0D)hw＝α3Dγ+α4Dd
其中Δ(0D)st与Δ(0D)hw，分别指辐照后标准凝胶剂量计和重水凝胶剂量计特定位置区域的吸光度变化值，可表示为Δ(OD)＝lg(I0/I1)；
α1和α3分别指标准凝胶剂量计与重水凝胶剂量计对伽玛剂量的响应系数，它们通过标准伽玛放射源来实验测定；
α2和α4分别指标准凝胶剂量计与重水凝胶剂量计对中子剂量的响应系数，与入射深度相关，通过标准中子源穿透不同厚度体膜材料后实验测定。
在一种具体的实施方式中，步骤S52的氮剂量分离：中子在含氮凝胶剂量计中的响应表达关系式为：
Δ(OD)N＝α1Dγ+α2Dn+αNDN
αN通过标准中子源进行测定，同时配合金丝活化法进行校验，并通过对比含氮凝胶剂量计与标准凝胶剂量计的差异进行剂量成分分离。
在一种具体的实施方式中，步骤S53的硼剂量分离：中子在含硼凝胶剂量计中的响应表达关系式为：
Δ(OD)B＝α1Dγ+α2Dn+αBDB
αB通过标准中子源进行测定，同时配合金丝活化法进行校验，并通过对比含硼凝胶剂量计与标准凝胶剂量计的差异进行剂量成分分离。
本发明提供的一种用于BNCT多种剂量成分空间分布的测量方法，具有如下的有益效果：
1、本发明的基于人体元素制备不同化学成分的Fricke凝胶剂量计，可用于测量BNCT多种剂量成分的空间分布，定量分析在治疗过程中肿瘤靶区与正常组织将受到的辐射剂量，从而为优化BNCT治疗方案、提高治疗效果提供参考标准；
2、本发明能实现治疗中子束所诱发各种辐射成分及其空间分布测量，从而更加准确地实现靶区及其正常组织辐射剂量率分析，实现精准肿瘤治疗。
附图说明
为了更好的理解本发明，将根据以下附图对本发明的实施例进行描述：
图1是组合式Fricke凝胶剂量计制备和应用流程图；
图2是Fricke凝胶剂量计BNCT辐照示意图；
图3是Fricke凝胶剂量计数据读取原理示意图；
图4是Fricke凝胶剂量计数据读取***中暗箱的立体结构示意图；
图5是Fricke凝胶剂量计数据读取***中暗箱的侧视结构示意图；
图6是图5中A-A处的剖视示意图。
具体实施方式
下面将详细描述本发明的具体实施例，应当注意，这里描述的实施例只用于举例说明，并不用于限制本发明。在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解，阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的电路、材料或方法。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“在一个实施例中”、“在实施例中”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和/或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。应当理解，当称元件“耦接到”或“连接到”另一元件时，它可以是直接耦接或耦接到另一元件或者可以存在中间元件。相反，当称元件“直接耦接到”或“直接连接到”另一元件时，不存在中间元件。相同的附图标记指示相同的元件。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
本发明实施例提供的是一种用于BNCT多种剂量成分空间分布的测量方法，该测量方法主要包括以下步骤：
如图1所示的步骤S1、制备组合式Fricke凝胶剂量计：为了达到辐射剂量成分分离的目标，需要制备四种类型的Fricke凝胶剂量计：标准凝胶剂量计、重水凝胶剂量计、含氮凝胶剂量计和含硼凝胶剂量计，具体过程如下：
S11：先采用超纯水将稀硫酸稀释至25mMol/L，接着，加入1mMol/L硫酸亚铁和0.165mMol/L二甲酚橙，溶液加热至约40°～50°后，再加入总质量为3％的猪皮明胶，然后充分搅拌，最后将充分搅拌后的溶液倒入亚克力空心模具中，并加入除氧剂进行冷却和密封，在4℃～8℃环境下冷藏避光保存10h～20h后，得到标准凝胶剂量计；
S12：先采用重水将稀硫酸稀释至25mMol/L，接着，加入1mMol/L硫酸亚铁和0.165mMol/L二甲酚橙，溶液加热至约40°～50°后，再加入总质量为3％的猪皮明胶，然后充分搅拌，最后将充分搅拌后的溶液倒入亚克力空心模具中，并加入除氧剂进行冷却和密封，在4℃～8℃环境下冷藏避光保存10h～20h后，得到重水凝胶剂量计；
S13：先采用超纯水将稀硫酸稀释至25mMol/L，接着，加入1mMol/L硫酸亚铁铵和0.165mMol/L二甲酚橙，溶液加热至约40°～50°后，再加入总质量为3％的猪皮明胶，然后充分搅拌，最后将充分搅拌后的溶液倒入亚克力空心模具中，并加入除氧剂进行冷却和密封，在4℃～8℃环境下冷藏避光保存10h～20h后，得到含氮凝胶剂量计；
S14、先采用超纯水将稀硫酸稀释至25mMol/L，接着，加入1mMol/L硫酸亚铁、0.165mMol/L二甲酚橙和35～40ppm硼酸试剂，溶液加热至约40°～50°后，再加入总质量为3％的猪皮明胶，然后充分搅拌，最后将充分搅拌后的溶液倒入亚克力空心模具中，并加入除氧剂进行冷却和密封，在4℃～8℃环境下冷藏避光保存10h～20h后，得到含硼凝胶剂量计；
从而得到四种类型的Fricke凝胶剂量计：标准凝胶剂量计、重水凝胶剂量计、含氮凝胶剂量计和含硼凝胶剂量计，所制备的四种凝胶剂量计呈同尺寸薄片状；
如图2所示的步骤S2和S3(标定组合式Fricke凝胶剂量计的性能参数和开展组合式Fricke凝胶剂量计的BNCT束流辐照)：所制备的四种凝胶剂量计在使用前，先要采用标准放射源进行定量照射，得到不同辐射总剂量所对应凝胶剂量计吸光度变化值，通过最小二乘法对测量数据进行线性拟合分析，拟合直线的斜率值即为剂量响应灵敏度，线性度好于95％的响应区间即为剂量计的线性测量区间，拟合直线的截距和饱和响应值即为剂量测量量程；线性拟合分析完毕后，将四种凝胶剂量计1分别安插在仿真亚克力体膜2内，并分别***到不同深度的位置，然后BNCT治疗中子束从侧面持续入射，即标准中子放射源和伽玛放射源从侧面入射，标准中子放射源和伽玛放射源的剂量率在较长时间内几乎恒定，而标准中子放射源对凝胶剂量计1的辐射持续时间可转化为辐射总剂量；
如图3至6所示的步骤S4、读取Fricke凝胶剂量计数据：在步骤S2和S3中，因凝胶剂量计1中的亚铁离子在辐射作用下被定量地氧化为正三价铁离子，正三价铁离子使得吸光度发生改变，而引起585nm波长入射光。这时，采用Fricke凝胶剂量计数据读取***，能得到辐射剂量在凝胶剂量计上的空间分布和分布值。具体结合图4至6说明，该数据读取***包括一中空的封闭型暗箱3，进一步参考图6，该暗箱3内从左往右依次设置有面状光源31、凝胶剂量计1、带通滤光片32和CCD相机33，而面状光源31设置在暗箱3内的左侧面上，同时，该暗箱3内还设置有固定支架34和安装在固定支架34上的导轨35，凝胶剂量计1、带通滤光片32和CCD相机33均分别通过滑块36可活动式安装在导轨35上，当暗箱3完成避光准备和CCD相机33参数设置完毕后，即可分别开展标准凝胶剂量计、重水凝胶剂量计、含氮凝胶剂量计和含硼凝胶剂量计的数据采集，而CCD相机33所拍摄照片的灰度分布即为该标准凝胶剂量计或重水凝胶剂量计或含氮凝胶剂量计或含硼凝胶剂量计的辐射总剂量分布值。
步骤S5、分离BNCT束流入射体膜诱发的多种剂量成分及其空间分布，主要过程如下：
S51、中子剂量与伽玛剂量分离，主要是通过标准凝胶剂量计和重水凝胶剂量计中的轻水和重水成分对不同射线的响应差别来实现；中子在标准凝胶剂量计和重水凝胶剂量计内部输运过程中，与轻水的氢核和重水的氘核发生相互作用，由于两者的反应截面存在差异，这导致了中子在不同凝胶剂量计能量传递不同，所以，中子在标准凝胶剂量计和重水凝胶剂量计中的响应表达关系式为：
Δ(OD)st＝α1Dγ+α2Dn
Δ(OD)hw＝α3Dγ+α4Dd
其中Δ(OD)st与Δ(OD)hw分别指辐照后标准凝胶剂量计和重水凝胶剂量计特定位置区域的吸光度变化值，可表示为Δ(OD)＝lg(I0/I1)；α1和α3分别指标准凝胶剂量计与重水凝胶剂量计对伽玛剂量的响应系数，它们通过标准伽玛放射源来实验测定；α2和α4分别指标准凝胶剂量计与重水凝胶剂量计对中子剂量的响应系数，与入射深度相关，通过标准中子源穿透不同厚度体膜材料后实验测定；
为了确保标定实验的准确性，一方面采用金丝活化法来进行校验，另一方面测量位置的中子剂量率与伽玛剂量率均采用经过计量认证的标准伽玛剂量仪和标准中子剂量仪进行校准；
S52、氮剂量分离：由于含氮凝胶剂量计中的含氮量较低，所以中子在含氮凝胶剂量计中的响应表达关系式为：
Δ(OD)N＝α1Dγ+α2Dn+αNDN
αN通过标准中子源进行测定，同时配合金丝活化法进行校验，在剂量分离过程中，通过对比含氮凝胶剂量计与标准凝胶剂量计的差异进行剂量成分分离；
S53、硼剂量分离：由于含硼凝胶剂量计中的含硼量较低，所以中子在含硼凝胶剂量计中的响应表达关系式为：
Δ(OD)B＝α1Dγ+α2Dn+αBDB
αB通过标准中子源进行测定，同时配合金丝活化法进行校验，在剂量分离过程中，通过对比含硼凝胶剂量计与标准凝胶剂量计的差异进行剂量成分分离。
在开展BNCT剂量测量时，同尺寸薄片状的四种不同类型凝胶剂量计(即标准凝胶剂量计或重水凝胶剂量计或含氮凝胶剂量计或含硼凝胶剂量计)将分为四次安插于仿真亚克力体膜中的相同位置，并依次接受BNCT治疗中子束的持续辐照；并采用面状光源、带通滤光片和CCD相机对辐照前后四种不同类型的凝胶剂量计进行二维吸光度变化值读取，通过提前标定标准凝胶剂量计、重水凝胶剂量计、含氮凝胶剂量计和含硼凝胶剂量计对不同射线类型的响应度，可实现对硼中子俘获治疗中剂量成分空间分布的实验测量。
本实施例过程中步骤S4的数据读取***，其带通滤光片32可以设置两片及其以上，两片带通滤光片32分别设置在凝胶剂量计1的前后两侧。
本实施例过程中步骤S4的数据读取***，其面状光源31是均匀的平面光源。
本实施例过程中步骤S4的数据读取***，完成辐照的凝胶剂量计1在1小时内完成数据读取。
本发明具有如下的有益效果：
1、本发明的基于人体元素制备不同化学成分的Fricke凝胶剂量计，可用于测量BNCT多种剂量成分的空间分布，定量分析在治疗过程中肿瘤靶区与正常组织将受到的辐射剂量，从而为优化BNCT治疗方案、提高治疗效果提供参考标准；
2、本发明能实现治疗中子束所诱发各种辐射成分及其空间分布测量，从而更加准确地实现靶区及其正常组织辐射剂量率分析，实现精准肿瘤治疗。
上述实施例仅为本发明的具体实施例，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些显而易见的替换形式均属于本发明的保护范围。
Claims (12)
1.一种用于BNCT多种剂量成分空间分布的测量方法，其特征在于：所述的测量方法包括以下步骤：
S1、制备组合式Fricke凝胶剂量计；
S2、标定组合式Fricke凝胶剂量计的性能参数；
S3、开展组合式Fricke凝胶剂量计的BNCT束流辐照；
S4、读取Fricke凝胶剂量计数据；
S5、分离BNCT束流入射体膜诱发的多种剂量成分及其空间分布。
2.根据权利要求1所述的一种用于BNCT多种剂量成分空间分布的测量方法，其特征在于：所述步骤1中组合式Fricke凝胶剂量计采用的材料包括超纯水、重水、猪皮明胶、硫酸亚铁、硫酸亚铁铵、硼酸、二甲酚橙和稀硫酸，选取其中的一种或两种或两种以上混合倒入亚克力空心模具中得到组合式Fricke凝胶剂量计。
3.根据权利要求1所述的一种用于BNCT多种剂量成分空间分布的测量方法，其特征在于：所述步骤S1中的组合式Fricke凝胶剂量计包括标准凝胶剂量计、重水凝胶剂量计、含氮凝胶剂量计和含硼凝胶剂量计。
4.根据权利要求1所述的一种用于BNCT多种剂量成分空间分布的测量方法，其特征在于：所述步骤S2的组合式Fricke凝胶剂量计需采用标准放射源进行性能参数标定，包括辐射剂量响应灵敏度、线性响应区间和量程。
5.根据权利要求4所述的一种用于BNCT多种剂量成分空间分布的测量方法，其特征在于：所述步骤S2的组合式Fricke凝胶剂量计中的亚铁离子在辐射作用下被定量地氧化为正三价铁离子，正三价铁离子使得580～590nm波长入射光的吸光度发生改变。
6.根据权利要求1所述的一种用于BNCT多种剂量成分空间分布的测量方法，其特征在于：所述在步骤S3中，组合式Fricke凝胶剂量计是可拆卸式安装在仿真亚克力体膜中，并接受BNCT治疗中子束的持续辐照。
7.根据权利要求1所述的一种用于BNCT多种剂量成分空间分布的测量方法，其特征在于：所述步骤S4中采用数据读取***得到辐射剂量在凝胶剂量计上的空间分布和分布值。
8.根据权利要求7所述的一种用于BNCT多种剂量成分空间分布的测量方法，其特征在于：所述步骤S4中的数据读取***包括暗箱，所述暗箱内设置有面状光源、凝胶剂量计、带通滤光片和CCD相机，当暗箱完成避光准备和CCD相机参数设置完毕后，即可开展凝胶剂量计数据采集。
9.根据权利要求1所述的一种用于BNCT多种剂量成分空间分布的测量方法，其特征在于：所述步骤S5中分离验证Fricke凝胶剂量计的多剂量成分步骤如下：
S51、中子与伽玛剂量分离；
S52、氮剂量分离；
S53、硼剂量分离。
10.根据权利要求9所述的一种用于BNCT多种剂量成分空间分布的测量方法，其特征在于：所述步骤S51的中子与伽玛剂量分离：中子在标准凝胶剂量计和重水凝胶剂量计中的响应表达关系式为：
Δ(OD)st＝α1Dγ+α2Dn
Δ(OD)hw＝α3Dγ+α4Dd
其中Δ(OD)st与Δ(OD)hw分别指辐照后标准凝胶剂量计和重水凝胶剂量计特定位置区域的吸光度变化值，可表示为Δ(OD)＝lg(I0/I1)；
α1和α3分别指标准凝胶剂量计与重水凝胶剂量计对伽玛剂量的响应系数，它们通过标准伽玛放射源来实验测定；
α2和α4分别指标准凝胶剂量计与重水凝胶剂量计对中子剂量的响应系数，与入射深度相关，通过标准中子源穿透不同厚度体膜材料后实验测定。
11.根据权利要求9所述的一种用于BNCT多种剂量成分空间分布的测量方法，其特征在于：所述步骤S52的氮剂量分离：中子在含氮凝胶剂量计中的响应表达关系式为：
Δ(OD)N＝α1Dγ+α2Dn+αNDN
αN通过标准中子源进行测定，同时配合金丝活化法进行校验，并通过对比含氮凝胶剂量计与标准凝胶剂量计的差异进行剂量成分分离。
12.根据权利要求9所述的一种用于BNCT多种剂量成分空间分布的测量方法，其特征在于：所述步骤S53的硼剂量分离：中子在含硼凝胶剂量计中的响应表达关系式为：
Δ(OD)B＝α1Dγ+α2Dn+αBDB
αB通过标准中子源进行测定，同时配合金丝活化法进行校验，并通过对比含硼凝胶剂量计与标准凝胶剂量计的差异进行剂量成分分离。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111192228.1A CN113917516A (zh) | 2021-10-13 | 2021-10-13 | 一种用于bnct多种剂量成分空间分布的测量方法 |
| PCT/CN2022/089495 WO2023060876A1 (zh) | 2021-10-13 | 2022-04-27 | 一种用于bnct多种剂量成分空间分布的测量方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111192228.1A CN113917516A (zh) | 2021-10-13 | 2021-10-13 | 一种用于bnct多种剂量成分空间分布的测量方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN113917516A true CN113917516A (zh) | 2022-01-11 |
Family
ID=79239900
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111192228.1A Pending CN113917516A (zh) | 2021-10-13 | 2021-10-13 | 一种用于bnct多种剂量成分空间分布的测量方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN113917516A (zh) |
| WO (1) | WO2023060876A1 (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023060883A1 (zh) * | 2021-10-13 | 2023-04-20 | 散裂中子源科学中心 | 一种组合式fricke凝胶剂量计的制备和数据读取方法 |
| WO2023060876A1 (zh) * | 2021-10-13 | 2023-04-20 | 散裂中子源科学中心 | 一种用于bnct多种剂量成分空间分布的测量方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101387706A (zh) * | 2008-10-30 | 2009-03-18 | 上海大学 | 一种辐射变色水凝胶三维剂量计及其制备方法 |
| US20140295564A1 (en) * | 2013-03-28 | 2014-10-02 | Riken | Gel dosimeter for measuring radiation dosage and manufacturing method therefor |
| WO2017101130A1 (zh) * | 2015-12-15 | 2017-06-22 | 苏州大学张家港工业技术研究院 | 一种新型三维凝胶剂量计材料及其制备方法 |
| CN110818916A (zh) * | 2019-11-12 | 2020-02-21 | 山东第一医科大学(山东省医学科学院) | 一种三维Fricke凝胶剂量计、其制备方法及应用 |
| JP2021032856A (ja) * | 2019-08-29 | 2021-03-01 | 学校法人北里研究所 | 放射線線量測定用組成物及びその製造方法、並びに放射線線量計 |
| CN112885498A (zh) * | 2021-01-30 | 2021-06-01 | 散裂中子源科学中心 | 一种用于bnct的便于更换中子引出孔道形状和尺寸的准直器 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112415561A (zh) * | 2016-06-01 | 2021-02-26 | 南京中硼联康医疗科技有限公司 | 辐射剂量测量方法 |
| WO2018179363A1 (ja) * | 2017-03-31 | 2018-10-04 | 日本軽金属株式会社 | 線量計容器及び線量計測体 |
| CN112473024B (zh) * | 2020-11-30 | 2021-09-14 | 南京航空航天大学 | 一种对bnct过程中的三维硼剂量或硼浓度进行实时监测的方法 |
| CN113933889A (zh) * | 2021-10-13 | 2022-01-14 | 散裂中子源科学中心 | 一种组合式Fricke凝胶剂量计的制备和数据读取方法 |
| CN113917516A (zh) * | 2021-10-13 | 2022-01-11 | 散裂中子源科学中心 | 一种用于bnct多种剂量成分空间分布的测量方法 |
-
2021
- 2021-10-13 CN CN202111192228.1A patent/CN113917516A/zh active Pending
-
2022
- 2022-04-27 WO PCT/CN2022/089495 patent/WO2023060876A1/zh unknown
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101387706A (zh) * | 2008-10-30 | 2009-03-18 | 上海大学 | 一种辐射变色水凝胶三维剂量计及其制备方法 |
| US20140295564A1 (en) * | 2013-03-28 | 2014-10-02 | Riken | Gel dosimeter for measuring radiation dosage and manufacturing method therefor |
| WO2017101130A1 (zh) * | 2015-12-15 | 2017-06-22 | 苏州大学张家港工业技术研究院 | 一种新型三维凝胶剂量计材料及其制备方法 |
| JP2021032856A (ja) * | 2019-08-29 | 2021-03-01 | 学校法人北里研究所 | 放射線線量測定用組成物及びその製造方法、並びに放射線線量計 |
| CN110818916A (zh) * | 2019-11-12 | 2020-02-21 | 山东第一医科大学(山东省医学科学院) | 一种三维Fricke凝胶剂量计、其制备方法及应用 |
| CN112885498A (zh) * | 2021-01-30 | 2021-06-01 | 散裂中子源科学中心 | 一种用于bnct的便于更换中子引出孔道形状和尺寸的准直器 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| G BARTESAGHI: "Fricke gel layer dosimeters in BNCT:recent applications", 《JOURNAL OF PHYSICS: CONFERENCE SERIES 164 (2009)》, pages 1 - 3 * |
| G. GAMBARINI: "Discrimination of various contributions to the absorbed dose in BNCT Fricke-gel imaging and intercomparison with other experimental results", 《APPLIED RADIATION AND ISOTOPES》, pages 765 - 772 * |
| 王飞;何承发;杨进;于飞;刘艳;赵云;孙玉润;周东;席善斌;许发月;李明;: "凝胶剂量计调强放射治疗三维剂量验证初探", 核电子学与探测技术, no. 03, pages 327 - 330 * |
| 阎明洋;龚晓明;张清江;丁亚东;李楠;马忠剑;: "测量BEPCⅡ直线加速器隧道内的瞬发辐射场", 核电子学与探测技术, no. 08, pages 880 - 883 * |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2023060883A1 (zh) * | 2021-10-13 | 2023-04-20 | 散裂中子源科学中心 | 一种组合式fricke凝胶剂量计的制备和数据读取方法 |
| WO2023060876A1 (zh) * | 2021-10-13 | 2023-04-20 | 散裂中子源科学中心 | 一种用于bnct多种剂量成分空间分布的测量方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2023060876A1 (zh) | 2023-04-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Olko | Advantages and disadvantages of luminescence dosimetry | |
| US10379227B2 (en) | Radiation dose measuring method | |
| WO2023060876A1 (zh) | 一种用于bnct多种剂量成分空间分布的测量方法 | |
| WO2023060883A1 (zh) | 一种组合式fricke凝胶剂量计的制备和数据读取方法 | |
| Raaijmakers et al. | The neutron sensitivity of dosimeters applied to boron neutron capture therapy | |
| Gambarini et al. | In-phantom imaging of all dose components in boron neutron capture therapy by means of gel dosimeters | |
| Woulfe et al. | Optical fibre sensors: their role in in vivo dosimetry for prostate cancer radiotherapy | |
| Uusi-Simola et al. | Study of the relative dose-response of BANG-3® polymer gel dosimeters in epithermal neutron irradiation | |
| Lee et al. | Measurement of activity distribution in an Am-241 disc source using peeled-off Gafchromic EBT3 films | |
| Gambarini et al. | Fricke-gel dosimetry in epithermal or thermal neutron beams of a research reactor | |
| Gambarini et al. | Study of suitability of Fricke-gel-layer dosimeters for in-air measurements to characterise epithermal/thermal neutron beams for NCT | |
| Matsubayashi et al. | Characteristics of optically stimulated luminescent dosimeter of beryllium oxide in BNCT irradiation field | |
| Gambarini et al. | Phantom dosimeters examined by NMR analysis: a promising technique for 3-D determination of absorbed dose | |
| Manabe et al. | Proof-of-concept study on a water phantom-based neutron spectrometer: Experimental test with 252Cf and 241Am-Be sources | |
| Yamamoto et al. | Optical imaging of lithium‐containing zinc sulfate plate in water during irradiation of neutrons from boron neutron capture therapy (BNCT) system | |
| Zeman et al. | Intercomparison of neutron dosimetry techniques at the AFFRI TRIGA Reactor | |
| Ghal-Eh et al. | A plastic scintillator-based 2D thermal neutron mapping system for use in BNCT studies | |
| US20220091281A1 (en) | Neutron and gamma multi-element alanine dosimeter holder | |
| Gambarini et al. | Problems in dose measurements for hadron therapy and bnct due to dosimeter sensitivity quenching | |
| Jahan | Chara [c] terization of neutron dosimeters containing perforated neutron detectors | |
| Gambarini et al. | Gel dosimeters for dose imaging in high fluences of epithermal neutrons: Potentiality and limitations | |
| Sakurai | Project 9 Advancement of integrated system for dose estimation in BNCT (R2P9) | |
| Nigg | Physical dosimetry and spectral characterization of neutron sources for neutron capture therapy | |
| Cummings et al. | Neutron dosimetry at commercial nuclear plants. Final report of Subtask B: dosimeter response | |
| Jafari | Characterisation and novel applications of glass beads as dosimeters in radiotherapy |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination |