医用加速器三维剂量场扫描系统的研制及应用

ＯＡＲ实测数据结果
实测值 规程要求
均整度对称性重合性左半影右半影
１．０２
１．０１ ０．４７ ｍｍ７．１２ ｒｒｌｒｌｌ ７．０３
ｒｎｍ＜１０嗍 ＜１．０６＜１．０５＜１ ｒｌｌｎｌ＜１０
表４ ＰＤＤ实测数据结果比较
本系统 ｍＡ ＰｒＷ
表面剂量 ５４％
５０．０７％ ５２．８９％
体积：０．１５ ｃｍａ；高压：－３００ Ｖ；灵敏度：５ ｐＣ／Ｇｙ；漏电流：＜士５ ｆＡ；测量重复性：＜０． ５％；剂量线性：＜ｏ．５％。 １．１．２半导体
用于电子线测量的是半导体探测器，它可 以直接用于电子线剂量分布的测量，而不需要
图４半导体探测器电路原理图 将电离室和半导体全部接上剂量仪，经测 试得到的剂量仪的参数如下： 剂量线性：＜土０．ｓ ｏＡ（被测辐射源的剂量 率＞２０ ｃＧｙ／ｍｉｎ）； 剂量重复性：＜土０．５％（被测辐射源的剂 量率＞２０ ｃＧｙ／ｍｉｎ）； 漏电：＜１００ ＩＡ； 使用的环境条件：０－－－４０℃，相对湿度＜ ８０％，电源ＡＣ２２０ Ｖ士１０％，５０ Ｈｚ：Ｅ１ Ｈｚ。 １．３导轨运动系统 导轨运动系统由步进电机、支架、齿轮皮带 组成。其原理是步进电机通过涡杆涡轮带到齿 轮皮带转动，在皮带上安装有放置探测器的专 用接头。导轨可运动行程为４５ ＣｌＴＩ×４５ ＣｌＴＩ×
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔＯ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ Ｒａｄｉａｔｉｏｎ Ｓｏｕｒｃｅ Ｕｓｅｄ ｉｎ ｔｈｅ Ｅｘｔｅｒｎａｌ Ｂｅａｍ Ｒａｄｉｏｔｈｅｒａｗ
（ＪＪＧ ５８９—２００１）ａｎｄ ＱＣ，ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｓ ｍａｉｎｌｙ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ ｃａｖｉｔｙ ｉｏｎｉｚｉｎｇ ａｎｄ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｏｆ
３Ｄ ｍｏｔｉｏｎ ｃｏｎｔｒｏｌ ｓｙｓｔｅｍ ａｎｄ ａ ｓｅｔ ｏｆ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ｃｏｎｔｒｏｌ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｉｓ ｓｏｆｔｗａｒｅ．Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ
ｏｆ照殇ｅ ａｃｃｕｒａｃｙ，ｒａｐｉｄ，ｅａｓｙ－ｔｏ－ｕｓｅ，ｍａｉｎｌｙ ｆｏｒ ｍｅｄｉｃａｌ ａｃｃｅｌｅｒａｔｏｒ，鹤ｗｅｌｌ ａｓ ｔｈｅ ｔｅｓｔ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｒｅｑｕｉｒｅｄ ｆｏｒ
ｒａｄｉａｔｉｏｎ ｆｏｒ Ｘ－ｒａｙ ｄｏｓｅ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，ｗｈｉｃｈ ｉｓ ｒａｐｉｄ ａｎｄ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ，ｕｓｅｄ ｆｏｒ ３Ｄ ｄｏｓｅ ｆｉｅｌｄ ｓｃａｎｎｉｎｇ．
Ｔｈｅ ｓｙｓｔｅｍ ｉｎｃｌｕｄｅｓ ０．１２５ｃｃ ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ ｃｈａｍｂｅｒ，ｓｅｍｉｅｏｎｄｕｃｔｏｒ，ｄｏｓｉｍｅｔｅｒｓ，ｓｔｏｒａｇｅ ｂｏｘ，ｌｉｆｔ ｐｌａｔｆｏｒｍ，
４０ ｃｍ，可以测量４０ ｃｍＸ４０ ｃｍ的辐射野。其 运动精度：１００ ｍｍ士０．５ ｍｌｎ。 １．４软件系统
基于ｗｉｎｄｏｗｓ平台的软件系统，串行通信 采用多线程方式。向导模式的中文操作控制软 件可以快速完成测量。软件系统支持以下方面 的功能。 １．４．１数据采集软件
５６９
万方数据
自定义ＯＡＲ扫描：向导模式自定义Ｘ，Ｙ， 对角线，步距等扫描参数，扫描完成自动计算均 整度，对称性，重合性等各项参数，并以图形直 观显示。
５７０
图７挡铅的平面剂量分布
３结论
从与外国两款知名品牌的测量结果来比 较，本系统的主要性能指标等参数已达到国外 的同类仪器水平，其测量结果完全可以应用于 临床的参数。特有的平面剂量扫描功能可以帮 助物理师初步判断挡铅制作的内部缺陷（是否 存在气泡），以及静态ＭＩＸ：的位置状况。本系 统为技术监督机构以及医院放疗中心提供技术 保障，保证放射治疗质量。
其中半导体通道的电路原理图如图４。
图２三维水箱主机原理框图
图３三维水箱的测量示意图 １．１探测器 １．１．１电离室
用于Ｘ线探测的是０．１２５ ＣＣ防水指形电 离室，该类型的电离室是记录大量辐射粒子平 均效应的电流电离室，即通过收集测量电离室 电离电荷（或电流），可准确得到辐射量的大小 和强度。参数如下：
峰值点Ｄ１０
１４ ｒ咖
６７．９％
１５ ｆ衄 ６７．４１％
１６ｍｌＴｌ ６６．９ｌ％
Ｉ）２０ ３９．７％ ３８．９＊Ａ ３９．６５％
１２０
１００ ８０ ６０ ４０
，＼ 本ＣＷ扫ｔ＂ｄ描－．，Ｉｋ－，系ｌ☆绸—一
＼ ｆ
‘一一ｍＡ水箱厂——
＼ ＼ ｊ
２０
Ｏ Ｏ
ｌ∞
９．００
３００
图６本系统与另外两个进口系统 测量结果的比较
摘要：针对ＪＪＧ５８９—２００１《夕ｂ照射治疗辐射源》检定规程以及放射治疗质量控制的要求，利用空腔电
离理论及半导体测量辐射原理，研制了一套智能化的快速三维辐射野扫描分析系统。该系统包括０．
１２５ｃｃ电离室、半导体、剂量仪、储水箱体、升降平台、三维导轨运动控制系统及一套智能化的控制软件及
分析软件。该系统测量准确、快速、方便易用，主要用于医用加速器的检定以及ＴＰＳ所需参数的测量。
量仪［Ｊ］．中国测试技术，２００５．３１（６）ｔ１３６－１３８． ［４］李现勇．Ｖｉｓｕａｌ Ｃ＋＋串口通信技术与工程实践
［５］哪Ｕｓｅｒ ［Ｍ］．北京：人民邮电出版社，２００２． Ｍａｎｕａｌ ｓｅｍｉｆｌｅｘ Ｉｏｎｉｚａｔｉｏｎ Ｃｈａｍｂｅｒ Ｄ６８７．１３１．００／０４ ２００∞７． ［６］胡逸民．肿瘤放射物理学［Ｍ］．北京：原子能出版
将该系统的测量结果与国外两款著名同类产品测量结果进行了比较，结果表明，三者的测量结果是一致 的。
关键词：外照射ｌ放射治疗ｌ剂量仪’三维水箱；ＴＰＳ
中图分类号：ＴＨ ８７８＋．１
文献标识码： Ａ
文章编号： ０２５８－０９３４（２０１０）０３－０５６８－０４
三维水箱也称作辐射野分析仪，是对医用
图１显示的是６ ＭＶ光子在水中的百分深
能量
峰值点（距离水表面）
ＣＤ喝０
５ ＩＤＡＴＩ
疗机或者加速器，以管电压或加速电压来表示
６ ＭＶ
１５ ｍｍ
能嫠戮量嬲Ｚ大７…小…深）詹，嘉茎以嬲’及峰ＴＰ６值０Ｓ鬈Ｃ纂ｏ１治９８２－疗） 机。
ｌＯ ＭＶ １５ ＭＶ
２５ ＩＥｔｌＴＩ ２８ ｍｍ
作者简介：郑永明（
，成都理－ｒ大学博士研究
Ｉ）／．．ＪＩ
：Ｉ‘ ：置“…‘１’。１”。
在图７的挡铅剂量分布图可以看出，１０％ 剂量线外扩，分析可能的原因是挡铅制作过程 中，有气泡产生。这有助于放疗物理师在挡铅 制作时进行抽样检测，以保证适型放疗中的放 射治疗质量。
平坦度曲线
均整区：８．０ｅｒａ
左半髟：７．１２ｒａｍ
与ｍｒ，图 ＩＢ５Ａ等ＯＡ进Ｒ实 口测水数箱据同结样果条件的测试
比对结果如下表４和图６。ＴＰＳ所需参数（峰 值附近及以后的数据），三个系统的测量结果基 本完全吻合。
ＮＴ－Ｄ２—６ＭＶ ＰＤＤ测试
ｌ 厂’、＼
Ｏ．９ ，、＼
８：｛
０．６
Ｊ ｌ、 、Ｌ ＼ 、＼
３：ｉ
—、、～ —－’、，～
８：ｉ
ｏ矗
０
５０
１００
１５０
２∞
２５０
水深／ｍｉｒａ
质量中起着非常重要的作用。
图１ ６ＭＶ光子在水中的剂量分布
另外依据ＪＪＧ５８９－２００ｌ《外照射治疗辐射
射线能量不同，其在水中剂量分布的峰值
”““。“。“
生，供职于中国测试技术研究院辐射研究所，核技术
种不同射野下的剂量分布。从２ ｃｍｘ ２ ｃｍ到
应用专业，核探测仪器方向。４０ ｃｍ×４０ ＣｌＴＩ的射野，都需要实测数据。因此
万方数据
一种快速准确的三维射束分析系统是必不可少 的。
ｌ系统构成
三维水箱由有机玻璃箱体、扫描支架、探测 器、控制器、剂量仪、计算机、软件几部分组成。 系统的原理框图如图２。主探测器在水中进行 ＸＹＺ三维运动，就可以测量出三维剂量分布。 测量示意图如图３所示。
社，１９９９：５３８－６０５．
３Ｄ Ｄｏｓｅ－ｆｉｅｌｄ Ｓｃａｎｎｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ ａｎｄ Ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ
ＺＨＥＮＧ Ｙｏｎｇ－ｍｉｎ９１．－，ＺＨＥＮＧ Ｍｅｉ—ｙａｎｇｚ，ＦＡＮＧ－Ｆａｎ９１，ＣＨＥＮ－Ｙａｎｚ
（１．ＣｈｅｎｇＤｕ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈｅｎｇｄｕ ＳｉＣｈｕａｎ，６１００５９， ２．Ｎａｔｉｏｎａｌ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ ａｎｄ Ｔｅｓｔｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ＣｈｅｎｇＤｕ ６１００２１）
自定义ＰＤＤ扫描：向导模式自定义中心 轴，偏离中心轴多少位置、步距等扫描参数，扫 描计算出Ｒ１００，Ｒ５０，Ｄ２０／１０，ＴＰＲ（２０，１０）等 参数，图形直观显示。
自定义平面扫描功能：适用于静态ＭＬＣ 或者挡铅做适形放疗，可以初步验证剂量分布， 检测挡铅的内部是否存在缺陷（有气泡），以及 ＭＬＣ的叶片位置。图形方式显示等剂量曲线 和剂量灰度图。剂量灰度图就相当于剂量胶片 的作用。 １．４．２数据分析软件
源检定规程》要求，外照射辐射源的首次检定、 点位置也不同。下表列举了几种常用能量的剂
后续鉴定和使用中检验都需要用电离室剂量计 量峰值点。
和射束分析仪（即三维水箱）。外照射治疗辐射
表１各种不同的能量光子水吸收
源包括１０～１００ ｋＶ和６０－～３００ ｋＶ Ｘ射线治
剂量的峰值点
疗机，２～５０ ＭＶ医用电子线加速器（Ｘ射线治
性能／规格 ０．８ ｍｍＸ０．８ ｍｍ
４０ ｆｌＣ／Ｇｙ ＜１％．∞Ｃｏ辐照１５ ｋＧｙ后 ＜Ｏ．５％（Ｏ．５～５ Ｇｙ／ｍｉｎ） ２０峭 均匀性＜１％组织等效性＜３％
１．２剂量仪 将电离室和半导体过来的２个通道弱电流
信号，经过信号放大、滤波、积分等处理，将电流 信号转化成电压信号，送至ＡＤ变换器，最后输 出数字信号。经过ＲＳ２３２传送至上位机的软 件系统。