胶片测量水箱以及多功能水箱和调强验证水箱
技术领域
本发明涉及一种胶片测量水箱以及多功能水箱和调强验证水箱。
背景技术
随着肿瘤放射治疗技术的不断进步，三维适形放射治疗和调强适形治疗也 逐步的开始普及。三维适形放射治疗为一种治疗技术，使得高剂量区剂量分布 的形状在三维方向上与病变(靶区)的形状一致。从这个意义上讲，学术界将 它称为三维适形放射治疗。为了达到剂量分布的三维适形，必须满足下述的必 要条件：1.在照射方向上，照射野的形状必须与病变(靶区)的形状一致；2. 要使病变(靶区)内的剂量处处相等，必须要求每一个射野内诸点的输出剂量 能按要求的方式进行调整。满足上述两个必要条件的第一个条件的三维适形治 疗称为经典适形治疗，也简称三维适形治疗；同时满足上述两个必要条件的三 维适形治疗称为调强适形治疗，也简称调强放疗。
为了让治疗计划系统能对放射剂量精确计算必须对加速器进行相应的数据 测量，包括百分深度剂量、离轴比、SCP、SC等测量。由于百分深度剂量、离轴比 等需要在水中测量，并且需要在垂直或者水平方向上连续测量一组数据，这就 常需要用到三维水箱测量，而三维水箱一般都需要几十万人民币，价格高，并 且使用复杂，由于它使用的电离室一般为半导体电离室，不能用来测量绝对剂 量，所以不能用于日常的剂量校正工作。
普通的测量水箱一般都只有电离室杆，只能放置一个指形电离室用于点剂 量的测量，只能用于日常的剂量校正工作，不能完成百分深度剂量、离轴比等 测量。
由于调强放疗过程复杂，环节较多，其准确性也受到很多因素影响，诸如： 治疗计划系统的逆向优化计算的准确度，以及加速器的剂量输出的准确性。所 以调强放疗必须进行必要的剂量验证。
常用的剂量验证设备有调强模体和固体水。调强模体所用的材料主要是一 些物理性质与水相近的物质制作而成，如聚苯乙烯。而固体水则是由物理性质 几乎与水完全一致的材料构成，它具有很多于水相同的特性，不同之处是水是 液体的，而固体水是固体可以很方便的使用。
常用的剂量验证过程是，先将调强模体或者固体水CT扫描，得到CT图象， 然后通过网络或者胶片扫描仪等方式将CT图象输入治疗计划系统。在治疗计划 系统中进行CT图象的三维重建，然后将需要验证的病人的治疗计划中的加速器 的相关设置包括臂架角度、光栏角度、MLC位置等移植到调强模体或者固体水中， 再让治疗计划系统计算放射剂量在调强模体或者固体水中的分布。最后将调强 模体或者固体水放置在加速器下按照治疗计划给的条件照射，验证实际的照射 剂量是否与治疗计划计算的剂量相同，分析误差是否在可接受的范围内。
在国外和国内常用的验证是测量一个或者多个点的绝对吸收剂量，并测量 一个或多个面的相对剂量。
测量绝对吸收剂量是将电离室插进调强模体或者固体水中的测量孔，然后 在加速器下做照射用剂量仪读数乘以相应的因子就得到绝对吸收剂量，而该因 子主要与机器的照射条件以及受照射的物质有关，而我们平时剂量检测的时候 用的是水，所用的因子都以水为基准，所以当换成调强模体之后，调强模体由 于其很多物理性质与测量常用的介质水相比较不一样尤其是质能转化系数，所 以调强模体不能直接使用日常校正剂量输出的电离室所用的因子测量绝对吸收 剂量，还必须附带一些修正因子，这样不仅增加了工作量，其结果也不准确。 固体水在很大程度上克服了调强模体的这个缺点，但是固体水目前只有从国外 进口价格高昂。调强模体和固体水都预先在特定的部位留有电离室测量用的孔， 也只有孔所在的位置才能用电离室测量绝对剂量，所以都不能测量任意位置的 吸收剂量。
测量相对剂量和面的剂量是利用一种特殊的放射剂量检测胶片，也称为慢 感光胶片，原理是它吸收不同的剂量将形成不同的黑度的影象，该黑度不同胶 片影象可利用胶片灰度分析软件就可以得到整个面的相对剂量分布图。使用慢 感光胶片一般都需要刻度，刻度的过程大致这样：首先由胶片的最大耐受剂量 确定需要测量的若干剂量，例如最大耐受剂量为100cGy的胶片一般需要测量 10cGy、20cGy、30cGy、40cGy、50cGy、60cGy、70cGy、80cGy、90cGy、100cGy 等10个数据，为了在胶片上得到这些剂量分布一般使用固体水，首先确定照射 野需要的大小，为了节约胶片一般照射野的大小一般为4cm×4cm，然后在胶片 上画10个4cm×4cm大小的矩形要求矩形之间的距离尽量要远(防止相互之间 的影响)。胶片的下面水平放置至少2厘米厚的固体水，胶片上水平放置1.5厘 米厚的固体水，计算在该条件下为了让胶片得到相应的剂量放疗机器需要输出 的剂量，然后照射。测量的胶片冲洗后得到10cGy、20cGy、30cGy、40cGy、50cGy、 60cGy、70cGy、80cGy、90cGy、100cGy等10个矩形的不同灰度的剂量分布。然 后将胶片扫描进计算机，用专用的软件分析获得剂量——灰度曲线。以后就可 以用这个曲线去分析胶片的剂量分布了。调强模体和固体水都是一片一片的叠 加而成的，所以在做验证时将胶片放置到需要的层面，调强模体或者固体水就 可以把胶片压紧。然后和电离室一起在加速器下做照射，照射完毕将胶片冲洗， 利用胶片灰度分析软件就可以得到整个面的相对剂量分布图。由于国内的大部 分的医院都没有固体水，胶片刻度一般都用有机玻璃板替代，但是有机玻璃板 对射线的吸收与水对射线的吸收不同，结果不准确。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能替代昂贵的三维水箱，在水中对放疗设备进 行百分深度剂量、离轴比测量的胶片测量水箱，以及提供一种既能用于日常剂 量校正，又可以测量百分深度剂量、离轴比的多功能水箱，和一种可用于调强 放疗剂量验证的调强验证水箱。
本发明中的胶片测量水箱是这样实现的，它由水箱体、胶片固定装置等构 成。
如上所述的水箱体主要用来装水，以及为其他的一些附属结构提供必要的 支撑。它具备普通测量用水箱的特性，如：在水箱体的侧面有用于水平激光和 垂直激光校准位置用的线；同时为了观察水位，水箱体上有相应的垂直刻度； 为了方便调整水平，它可以有四个脚，这四个脚是螺丝固定的可以调节高度； 同时也为了测量的精确水箱体的材料使用一些水的等效材料制作，如聚苯乙烯； 为了方便水箱加水和放水，水箱体可以有加水和放水装置；为了方便测量多个 点的需要，水箱体的一个面或者多个面可以预留多个电离室的插孔，而这些插 孔在未使用时都由有机玻璃的螺丝杆堵塞，以防止漏水。在需要使用时将专用 的电离室杆更换螺丝杆。
如上所述的胶片固定装置的主要作用是将胶片固定在水箱体中的特定位 置，并且保持胶片的平整。胶片固定装置主要由胶片盒、胶片盒夹等构成。由 于慢感光胶片质地比较软，因此需要胶片盒将其压紧，让它在水箱中处于平整 状态。胶片盒主要由两片薄而硬的平板构成，该平板最好是使用与水等效的材 料制作如有机玻璃，胶片盒的作用是将胶片固定压紧。胶片盒夹把胶片盒支撑 并固定在水箱体上。胶片盒夹与水箱体的连接方式可以有多种方式，其一是胶 片盒夹直接固定在水箱体上的一个或多个特定的位置上；其二是胶片盒夹可以 移动在水箱体上，该移动可以是滑动在导轨上，也可以直接滑动在水箱体上， 而导轨可以是固定在水箱体上的，也可以是利用水箱体的边作为导轨。如果胶 片盒夹是相对于水箱体移动的，则胶片盒夹上应该有一条标识线，用来对齐水 箱体上的刻度。胶片盒夹可以是直接固定在水箱体上也可以是相对水箱体移动， 也可以是两种方式都兼有。为了使用方便一个水箱可以有多个胶片盒夹，这样 可以很方便的同时在多个位置进行测量。胶片盒夹可以是让慢感光胶片垂直放 置，也可以让慢感光胶片水平放置。垂直放置主要用来测量冠状面和矢状面的 剂量，水平放置主要用来测量水平面的剂量，水平放置还有一个重要的作用就 是对胶片进行刻度，每一批次的胶片在使用的时候都需要刻度，刻度的时候就 需要将胶片水平放置，水平面高过胶片1.5cm。为了尽量减少有机玻璃替代水对 剂量的影响，组成胶片盒的有机玻璃板可以是有孔的有机玻璃板。为了方便地 将胶片放置在胶片盒中的位置，胶片盒上可以有相应的线条用来对齐胶片，这 样就可以保证胶片在胶片盒中的位置固定而准确，同时为了保证胶片盒的位置 和胶片盒夹的位置每次插入位置的重复性好，可以在胶片盒上有一条标识线， 而对应在胶片夹上也有一条标识线，每次胶片盒插入胶片夹的时候保证两条标 识线重合。为了方便使用胶片盒除了主要由两片薄的有机玻璃板构成外，它还 可以有夹子，该夹子的作用是为了将两片有机玻璃板更好的固定，而胶片盒夹 的作用是将胶片盒固定支撑在水箱体上，它们的作用有所不同；胶片盒的两片 有机玻璃板还可以相互之间有凸凹的扣，这样可以保证两片有机玻璃板之间每 次重合的很好。
本发明中的多功能水箱是这样实现的，它由水箱体、胶片固定装置、电离 室固定装置等构成。
如上所述的水箱体、胶片固定装置与胶片测量水箱相同。
如上所述的电离室固定装置主要功能是固定电离室在水箱体中的位置，其 位置可以相对于水箱体固定也可是相对水箱体活动。当它的位置为固定时一般 使用电离室杆。当电离室固定装置可以相对于水箱体活动时一般是将防水电离 室固定在活动的导板上，而导板可以在水箱体中相对移动。水箱也可以同时拥 有位置固定的电离室固定装置和位置活动的电离室固定装置，即拥有电离室杆 也可拥有带导板的电离室固定器。
本发明中的调强验证水箱是这样实现的，它由水箱体、胶片固定装置、电 离室固定装置、定位系统等构成。
如上所述的水箱体、胶片固定装置与胶片测量水箱相同，电离室固定装置 和多功能水箱相同。
如上所述的定位系统主要功能是帮助确定需要测量的点和面在水箱中的位 置。该定位系统主要由水箱体上的水平刻度和垂直刻度，以及一些能在CT图象 上留下可以识别的标记物组成。其中标记物可以是用于静态标记的，也可以是 用于动态标记。静态标记物主要是用来标记一些固定的位置，如等中心(加速 器做治疗时臂架旋转中心)的位置，通常是用十字线，当CT层面显示为十字线 的中心的时候该层面就是等中心所在的层面，而两个十字线连线的中心就是等 中心所在的位置；静态标记物还有一个重要的作用就是用来标记电离室测量中 心的位置。而动态标记物类似于立体定位框架，它至少有一根固定平行的标记 杆，和一条移动的标记杆。通常的做法是有两条相互平行的标记杆和一条移动 的标记杆，它们的关系如同字母“Z”。移动的标记杆与平行杆的两个交点中一 个假定为起点另外一个点则为终点。当带有这种标记的水箱在CT扫描后就形成 两个静止的点，和一个移动的点，依靠移动的点到两个静止点的不同距离就可 按照一定的算法得到该动点到起始点的距离，也就是该层面到扫描起始面的距 离，配合水箱体上的刻度就可以很容易地确定位置。该定位系统在胶片固定中 主要是确定需要测量剂量的层面在水箱中的确切位置，以指导胶片固定装置将 胶片固定在测量位置，用于将测量结果与相应位置的治疗计划中计算的结果相 比较。定位系统在电离室定位中主要是帮助在治疗计划系统中确定电离室的位 置，以获得该位置处治疗计划系统所计算的剂量，并将治疗计划系统计算的该 点剂量与实际测量的结果相比较。
附图说明
图1为实施例一的俯视图。
图2是实施例二的俯视图。
图3是图2的A-A图。
图4是实施例三的俯视图。
图5是图4的A-A图。
图6为实施例四中电离室固定装置示意图。
图7为实施例五的正面透视图。
图8是实施例六的正面透视图。
下面结合实施例对本发明做进一步的祥述：
具体实施方式
实施例一(胶片测量水箱之一)：
本实施例由水箱体(1)、胶片固定装置等构成，其中胶片盒夹(2)、胶片 盒(3)等构成胶片固定装置。胶片盒夹(2)直接固定在水箱体(1)上。
实施例二(胶片测量水箱之二)：
本实施例由水箱体(1)、胶片固定装置等构成，其中胶片盒夹(4)、胶片 盒(3)等构成胶片固定装置。胶片盒夹(4)可以在水箱体(1)上移动。
实施例三(多功能水箱之一)：
本实施例由水箱体(1)、胶片固定装置、电离室固定装置等构成。本实施 例中的水箱体(1)、胶片固定装置和实施例一以及实施例二相同，唯一不同的 是本实施例中多了一个电离室固定装置，该电离室固定装置为电离室杆(5)。
实施例四(多功能水箱之二)：
本实施例其余部分同实施例三，不同之处在于电离室固定装置相对于水箱 体是活动的，电离室固定装置由防水电离室(6)、夹子(7)、电离室座(8)、 导板(9)构成。其中防水电离室(6)通过夹子(7)固定在电离室座(8)上， 而电离室坐(8)又与导板(9)连接。
由于电离室坐(8)与导板(9)的连接分为活动连接和不活动连接。当为 活动连接时，即电离室坐(8)与导板(9)之间可以上下移动，这样就可以测 量任意点的剂量。
实施例五(调强验证水箱之一)：
本实施例其余部分同实施例一、实施例三，不同之处在于：多了一个由刻 度(11)和十字线标记物(10)构成的定位系统。其中电离室杆(5)构成电离 室固定装置，胶片盒夹(2)和胶片盒(3)构成胶片固定装置，刻度(11)和 十字线标记物(10)构成定位系统。水箱体(1)为四方体，其相平行的两个侧 面各固定有一个胶片盒夹(2)，胶片盒(3)由两片薄的有机玻璃组成。十字线 标记物(10)在固定有胶片盒夹(2)的水箱体(1)的侧面上，并且十字线标 记物中心所在的位置就是胶片盒(3)放置胶片的位置。
在本实施例中，由于胶片盒夹(2)固定在水箱体(1)上，所以在做面剂 量验证的时候只能验证十字线标记物(10)中心所在位置处的面剂量。因为十 字线标记物(10)能在CT图象上留下标记，所以可以在治疗计划系统中的的图 象中找到该层面，并计算该层面的剂量分布，该剂量分布正是需要用胶片验证 的剂量分布。
实施例六(调强验证水箱之二)：
本实施例其余部分同实施例二、实施例三，不同之处在于：本实施例中胶 片盒夹(4)相对于水箱体(1)可以移动，并且定位系统由“Z”形动态标记物 (12)和刻度(11)构成。
由于本实施例中的胶片盒夹(4)可以相对于水箱体(1)移动，所以本实 施例可以测量多个位置的面剂量。
本发明应理解为：它可以表现为其它未脱离本发明精神和实质特点的具体 实施例。因此这里的实施例和例子为说明性的和非限制性的。本发明不局限于 这里所提供的细节。
本发明大胆而巧妙地将胶片放置到水箱中进行测量从而解决了一系列目前 无法解决的问题，其中胶片测量水箱完全可以达到三维水箱的效果，其成本低。 而多功能水箱不仅可以完成日常的剂量校正，还可以做百分深度剂量以及离轴 比的测量，而调强验证水箱还可以完成调强剂量的验证。本发明结构简单，造 价低，功能齐全。