一种同位素源的活度检测设备及方法与流程

1.本发明涉及物质检测技术领域，具体涉及一种同位素源的活度检测设备及方法。


背景技术：

2.近距离治疗是放射治疗的一种方式，主要是使用同位素源(例如钴源/铱源等)贴近肿瘤区域进行治疗的一种方法，通常是提前布好同位素源的行走路线(管线)，然后将同位素源推向需要进行驻留的区域，广泛用于宫颈癌/鼻咽癌/食道癌/口咽癌等实体肿瘤的治疗。
3.放疗的实施是基于剂量的计算，对于近距离治疗也是如此，根据同位素源的活度和驻留的时间进行一个计划式的剂量计算。同位素源在单位时间内会进行衰变，衰变的强度被称为活度。同位素源的活度直接影响了剂量计算，继而影响着治疗效果，因此对于同位素源活度检测的准确性非常重要。传统方法是通过井型电离室进行剂量测量，将单位剂量视为活度，这种方法的缺点是测量步骤复杂，角度偏差容易引起测量误差，因此对角度控制要非常精细。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提供一种同位素源的活度检测设备及方法，提高同位素源活度检测的准确性及方便性。
5.为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
6.一种同位素源的活度检测设备，包括：
7.介质存储装置，用于存储用于产生切伦科夫效应的介质；
8.施源器，用于将同位素源施加到介质存储装置中，以产生切伦科夫光；
9.配置有聚焦镜头的ccd相机，用于采集包含切伦科夫光的图像；
10.图像处理装置，用于对采集的图像进行分析，检测出同位素源的活度。
11.进一步优化的方案中，所述介质为纯净水。介质可以采用无色透明物，例如纯净水、凝胶、液化气体等。本方案中，采用纯净水作为介质，不仅可以产生切伦科夫效应，而且成本低，可获得性强。
12.进一步优化的方案中，施源器固定安装于介质存储装置的固定位置。通过将施源器的位置进行固定，使得同位素源的施加位置保持不变，继而在后续检测过程中无需再调整ccd相机的位置及角度，且能保障检测结果的准确度前后一致。
13.进一步优化的方案中，图像处理装置先将采集的图像去除背景噪声，然后确定出切伦科夫光的强度，根据切伦科夫光的强度确定出同位素源的活度。本方案中，先取出图像中的背景噪声，再分析切伦科夫光的强度，有利于去除噪声的影响，使得切伦科夫光的强度分析结果更准确，继而提高同位素源活度检测结果的准确性。
14.在进一步优化的方案中，还包括同位素源存储装置，同于存储同位素源，施源器连接同位素源存储装置和介质莻装置。施源器一般不适宜存储同位素源，因此本方案中通过
单独的存储装置存储同位素源，在需要时才利于施源器将同位素源施加到介质中。
15.另一方面，本实施例中提供了一种同位素源的活度检测方法，包括以下步骤：
16.将同位素源施加在介质中，以产生切伦科夫光；
17.采集包含切伦科夫光的图像；
18.分析所述图像中切伦科夫光的强度，根据切伦科夫光的强度确定出同位素源的活度。
19.所述采集包含切伦科夫光的图像的步骤中，利用ccd相机积分捕捉切伦科夫光信号。
20.所述分析所述图像中切伦科夫光的强度的步骤中，先将采集的图像去除背景噪声，然后再分析切伦科夫光的强度。
21.进一步优化的方案中，所述采集包含切伦科夫光的图像的步骤中，通过多次采集获得多幅图像；所述分析所述图像中切伦科夫光的强度的步骤中，针对每一幅图像确定出切伦科夫光的强度后，取多幅图像的平均值作为最终确定的切伦科夫光的强度。本方案中，通过多次采集多幅图像，然后取多幅图像的平均值，可以弱化因每次采集的切伦科夫光值有些偏差而导致的检测误差。
22.与现有技术相比，本发明具有以下优势：本发明检测设备结构简单，通过几个现有部件组装即可实现，无需额外设计及开模生产，成本低。本发明检测方法操作简单，没有过强的专业技能要求，图像分析也可以采用现有软件实现。简言之，本发明可以降低同位素源活度检测的难度及成本，可推广性强。
23.针对于本发明还具有的其他优势将在后续的实施例中进行更细致的分析。
附图说明
24.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
25.图1为本发明实施例中同位素源的活度检测设备的结构组成示意图。
26.图2a为无切伦科夫光的图像，图2b为有无切伦科夫光的图像。
27.图3a为采集的原始图像，图3b为去除背景噪声后的图像。
28.图中标记：10-同位素源存储装置；20-施源器；30-水箱；40-ccd相机；50-电脑。
具体实施方式
29.下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
30.图1展示了本实施例中同位素源的活度检测设备的结构图，但是需要指出的是，图
1仅是结构组成的示意表示，不代表产品的真实结构。请参考图1，本实施例中提供的同位素源的活度检测设备包括同位素源存储装置10、施源器20、水箱30、配置有聚焦镜头的ccd相机40和电脑50。其中，同位素源存储装置10用于存储同位素源，施源器20连接同位素源存储装置10和水箱30，水箱30中存储有纯净水，施源器20用于根据需求将适量的同位素源从同位素源存储装置10中施加到水箱30中的纯净水里，利用纯净水作为介质产生切伦科夫效应。聚焦镜头放置于ccd相机的前方(或者集成于一体)，用于ccd相机聚焦，ccd相机用于采集水箱中产生切伦科夫效应后的图像，即包含切伦科夫光的图像，并传输给电脑，由电脑对采集的图像进行分析，检测同位素源的活度。
31.当物质在介质中传播速度大于光速时，会激发其后端物质极化，极化后很快去极化，发出蓝光，该效应也被称为“切伦科夫效应(cherenkov)”。本发明利用了这种效应，即同位素源在纯净水中会产生切伦科夫效应，发出蓝光。如图2a和图2b所示，图2a中没有向水箱中施加同位素源，没有产生切伦科夫光，即没有产生切伦科夫效应，图2b是向水箱中施加同位素源后采集所得图像，有切伦科夫光，即产生了切伦科夫效应，发出了蓝光。为了便于展示，图2b中对切伦科夫光用圈标示。需要说明的是，图2b中出现了3个光斑，且强度不同，那是因为在实验中是通过3个施源器向水箱中的3个位置施加了同位素源，3个光斑的强度不同是因为同位素源的活度不同。
32.切伦科夫光的强度与辐射的剂量强度之间有对应的关系，因此通过分析切伦科夫光的强度可以检测同位素源的活度。如图3a和图3b所示，ccd相机采集到的图像是彩色图像，为了便于分析及提高准确性，利用图像分析软件例如matlab，将图像中的背景噪声去掉，继而获得仅展示切伦科夫光的图像。通过对切伦科夫光的强度分析，即可确定出同位素源的活度。另外，为了进一步提高准确性，在产生切伦科夫光后，可以多次采集以获得多幅图像，针对每一幅图像确定出切伦科夫光的强度后，取多幅图像的平均值作为最终确定的切伦科夫光的强度。
33.本实施例中，同位素源为钴源，是采用f3.5光圈搭配安道尔marana型号的ccd完成的，ccd相机设置在距离水箱0.3米处，采用积分捕捉切伦科夫信号，积分时间为1秒，可以捕捉到清晰展示切伦科夫信号的图像。基于具体的应用场景及ccd相机型号，ccd相机的距离及积分时间等参数可以有不同设置，只要满足采集到清晰的图像即可。例如，针对于精度较差的ccd相机，积分时间可以适当延长，例如3秒、5秒等，甚至10-30秒都是可以的，只是相对而言图像采集的效率较低。
34.另外，针对于一个具体的产生切伦科夫光的位置，ccd相机对应有一个最佳的安装位置及角度，为了方便于后续继续检测，避免再重复试探并调整ccd相机位置，及保障检测结果的准确性，优选产生切伦科夫光的位置保持固定不变，例如将施源器固定在水箱上，并保持位置不变，继而使得同位素源在纯净水中的施加位置不变。
35.针对不同的同位素源，为了得到清晰的图像，ccd相机的相关参数有所不同，为了进一步简化操作者的使用，可以通过实验获得不同同位素源对应的参数，然后将这些参数固化说明，操作者在使用时直接按照固化的参数进行设置即可，无需进行相应的试探，操作更加简便。例如，针对于钴源，对应参数为f3.5+0.3m距离，而针对于铱源，对应参数为f1.8+0.3m距离。
36.本实施例中是以纯净水作为介质，成本低，且可获得性强。当然地，也可以采用其
他介质，例如透明凝胶、透明塑料等，只要满足无色透明纯净物质即可。需要说明的是，同位素源的种类与介质没有对应关系，不同同位素源可采用相同的介质。本实施例中，水箱是用于存储纯净水的，因此当采用不同介质时，水箱对应不同结构的装置，此时可以统称为介质存储装置。
37.本实施例中，是直接采用电脑，在电脑中安装matlab软件对采集的图像进行分析，可以理解的，也可以采用其他具有图像处理能力的装置或模块进行图像分析。
38.应用本发明设备进行活度检测之前，需要预先知道(具体的某种)同位素源活度与切伦科夫光强度之间的对应关系。这个对应关系可以由传统的电离室法测量并建立，或者也可以由本发明设备预先进行实验测出，并通过电离室/蒙特卡洛算法进行校准。实际应用时，当获得例如图3b所示的图像后，勾选切伦科夫光区域，并获得该区域的平均亮度值，该亮度值即为切伦科夫光强度值，将该强度值在所述对应关系中进行查找，即可得出同位素源当前的活度值。本实施例中基于matlab实现需要手动勾选切伦科夫光区域，可能基于其他软件实现，可以实现自动读取。
39.以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。