一种光纤三维阵列式加速器射线场分析仪的制作方法

本发明涉及一种光纤三维阵列式加速器射线场分析仪。

背景技术：

放射治疗是目前肿瘤临床综合治疗的重要手段之一，临床上65％以上的恶性肿瘤患者在疾病的不同时期因为不同的治疗目的而接受放射治疗，即利用高能量的x射线照射肿瘤细胞。精确放射治疗技术静态调强和旋转容积调强在给予肿瘤区域足够的、精确的治疗剂量的同时，能够减少周围正常组织和器官辐照量，提高肿瘤控制率、减少正常组织的放射并发症。为了保证精确放射治疗的安全有效，必须对整个治疗计划进行精心的设计和准确的执行，完成治疗的全过程需要实施质量保证。其中，对加速器输出剂量的每日检测是质量保证的重要环节。

加速器的日常性能检测是指，定期对加速器的输出量的稳定性、平坦度、对称性、光野一致性等主要技术指标进行检测，一般利用加速器晨检仪进行检测。目前常用的加速器晨检仪大多数是由电离室探测器组成，部分晨检仪中包括半导体探测器。探测器均匀嵌入在晨检仪面板中。经x射线辐照后，对探测器接收到的电离辐射信号进行分析、比较。以美国standardimage公司制造的beamchecker晨检仪结构为例，面板内部镶嵌了8个探测器。这种结构的晨检仪可以对加速器的输出剂量、对称性以及平坦度等性能进行很好的检测分析，但这种加速器晨检仪也有不足之处：探测器分布在平面位置，无法同时测量三维空间内的剂量分布；使用电离室，半导体等剂量探测器，一方面因为体积大，透光性差，对探测器进行分层排列会阻碍x射线辐照，影响吸收剂量，另一方面无法在水下等特殊环境下使用。

技术实现要素：

本发明的目的是为了提供一种光纤三维阵列式加速器射线场分析仪，利用光纤制作传感探头构成多维射线探测阵列，并用光纤作为信号传输介质，利用ccd接收光纤出射光场检测加速器射线分布等技术指标；可以检测直线加速器日常工作性能。

本发明的目的是这样实现的：包括接收装置和探测采集装置，探测采集装置包括光纤定位板、成像系统、图像传感器，接收装置包括集装箱、设置在集装箱内的至少两层的面板，每层面板上对称设置有光纤，每个光纤的端部穿过光纤定位板上设置的孔并有卡夹固定，光纤的断面通过成像系统成像于图像传感器上，图像传感器与电脑相连。

本发明还包括这样一些结构特征：

1.每层面板上对称设置有光纤是指光纤的探头端设置在面板上，面板上打向下的透孔，光纤从下面排出，分层放置的面板上的光纤位置上下不同层间呈中心对称错位放置。2.所述光纤为塑料光纤，端部填充荧光材料。

3.所述面板材料为水等效材料。

4.所述面板材料为水等效材料。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明制备的这种光纤三维阵列式加速器射线场分析仪结构简单，体积轻巧，操作方便，可以在工作中实时显示测量结果。和当今市面销售晨检仪相比，传统晨检仪探测器仅分布在平面位置处，无法应用在水下等特殊环境中，该新型光纤分析仪由于采用光纤作为接收元件，将面板分层放置，能够实时测量直线加速器输出射线场的三维分布；将接收装置与探测采集装置分开放置，利用光纤束进行连接，对环境要求较低。

附图说明

图1是本发明的面板上的光纤的俯视方向示意图；

图2是本发明的接收装置的结构示意图；

图3是本发明的采集装置的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。

结合图1至图3，本发明的目的在于提出一种光纤三维阵列式加速器射线场分析仪，本发明的分析仪分为接收装置与探测采集装置两部分，通过光纤阵列进行连接。接收装置包括面板、光纤探头、集装箱；探测采集装置包括光纤定位板、成像系统、图像传感器(ccd)。将光纤探头均匀分布在面板上，装置内部分多层放置多块面板。光纤另一端穿过光纤定位板，通过成像系统将光纤阵列像投影到ccd上，分析每根光纤的出射光强。

此种结构的分析仪利用分布在面板上的光纤探头对各性能指标进行检测；利用分层放置的面板对光纤进行空间排列，可以同时测量不同深度下辐射剂量；利用ccd接收光纤出射阵列的像；利用光纤防水防辐射等优点，可进行水下等环境的操作。分析仪工作时，分布在面板不同位置的光纤探头可以接收到加速器射野不同位置的x射线的照射，通过成像系统聚焦光纤阵列像，投影到ccd上，分析每根光纤的出射光强，可以得到每一位置光纤探头处的辐照剂量。该分析仪可以实时测量加速器输出射线场的三维分布，也可对加速器的输出剂量稳定性、对称性以及平坦度、光野一致性等性能进行检测。

一种光纤三维阵列式加速器射线场分析仪，可以实时检测直线加速器输出射线场的三维分布，也可对直线加速器输出剂量稳定性、对称性、平坦度以及光野一致性等指标进行检测。将按一定规律分布的光纤探头放置于多层面板上，能够同时得到不同深度下辐射剂量分布，测量三维空间的辐射剂量分布。所述的光纤1-1为塑料光纤，端部填充荧光材料，可将x射线、γ射线、电子线等辐射转换为荧光信号。所述的面板2-1在箱体内分多层放置。所述面板材料为水等效材料。在允许范围内面板形状、箱体形状可以进行一定更改。所述的ccd3-4与透镜3-3组成探测采集装置，与接收装置分开放置，通过光纤束3-1进行连接，降低对环境要求。

本发明的具体实施过程：

(1)选择一定数量(如13根)参数相同的光纤1-1；

(2)选取光纤的探头一端加工成辐射敏感的探头(专利名称“肿瘤x射线放射治疗嵌入式辐射剂量检测光纤探头”-中国专利申请号为2015101663730)；

(3)将光纤探头沿面板2-1均匀放置，整体作为接收装置；

(4)将各光纤的另一端穿过光纤定位板3-2，光纤端面通过成像系统3-3成像于ccd3-4上，将ccd与电脑3-5相连，整体作为探测采集装置；

(5)将接收装置与探测采集装置分开放置，通过光纤束3-1进行连接；

(6)通过对比分析仪同一面板中心点处的探头在不同时间的输出剂量大小，可对输出剂量的稳定性进行评估；通过对比对称位置处的光纤探头在同一时间的输出剂量大小，可对其对称性进行评估；通过计算同一面板上所有探头在同一时间输出剂量的最大值与最小值的差与和的比值，可对其平坦度进行评估；通过对比同一面板上照射野边缘位置处探头输出剂量的大小，可对其光野与照射野的一致性进行评估；通过不同分布光纤探头的新方法，可以对射线传输形态进行分析。

综上，本发明提供一种光纤三维阵列式加速器射线场分析仪，可以对直线加速器的性能指标进行检测，应用于医学放疗领域。本发明可以实时测量直线加速器输出射线场的三维分布，也可替代传统的晨检仪。首先，取代了传统晨检仪使用的电离室、半导体等剂量探测器，改用光纤探头作为接收器；其次，对光纤探头进行分层放置，实现在三维空间测量辐射剂量分布；最后将光纤另一端进行阵列排布，用ccd接收光纤出射阵列的值，计算各光纤出射光强。光纤具有柔韧性好、耐用性强、抗电离辐射、体积小、重量轻等优点，可以延长分析仪的使用寿命，能够在各种辐射环境下使用。

技术特征：

技术总结
本发明提供一种光纤三维阵列式加速器射线场分析仪，包括接收装置和探测采集装置，探测采集装置包括光纤定位板、成像系统、图像传感器，接收装置包括集装箱、设置在集装箱内的至少两层的面板，每层面板上对称设置有光纤，每个光纤的端部穿过光纤定位板上设置的孔并有卡夹固定，光纤的端面通过成像系统成像于图像传感器上，图像传感器与电脑相连。本发明制备的这种光纤三维阵列式加速器射线场分析仪结构简单，体积轻巧，操作方便，可以在工作中实时显示测量结果。

技术研发人员：孙伟民;姜春桐;谢天赐;胡耀升;秦壮;马羽;耿涛
受保护的技术使用者：哈尔滨工程大学
技术研发日：2017.10.18
技术公布日：2017.12.22