γ累积剂量对闪烁凝胶剂量响应影响研究

针对基于闪烁凝胶的放疗剂量验证装置中γ累积剂量对闪烁凝胶剂量响应的影响,使用⁶⁰Co放射源对多个凝胶样品分别照射不同时长,利用光电倍增管和放疗平台对各样品进行测试,对比凝胶的发光效率和对剂量的响应。结果表明,γ累积剂量在1000 Gy以下时凝胶对剂量的响应呈线性,且发光效率基本保持不变,而累积剂量在1000～2000 Gy时凝胶发光效率明显下降,但对剂量的响应仍呈线性。     

基于光学CT的三维凝胶剂量验证技术的研究进展

放射治疗（简称放疗）是治疗肿瘤的重要手段,剂量验证是放疗法定的质量保证手段。随着三维调强等放疗技术的不断发展和对病人健康的重视,传统的二维静态等剂量验证手段难以应对新型精确放疗技术所带来的三维复杂分布剂量验证的挑战。基于光学CT的三维凝胶剂量验证技术将凝胶剂量学与光学CT技术相结合,通过凝胶剂量计来固定剂量信息、光学CT扫描重建三维剂量分布,并据此绘制等剂量曲线,提供了一种三维剂量分布的高分辨率快速验证手段。本文对此项技术的背景、理论与研究进展进行了综述。此技术尚处于研究早期,仍有一系列科学问题需进行深入探讨,具有很大的研究和发展潜力。     

凝胶剂量计调强放射治疗三维剂量验证初探

调强放射治疗(IMRT)是最先进的放射治疗技术之一,因其复杂性和三维治疗计划系统的逆向计算的优化算法在某些方面还不够成熟,所以治疗前必须进行剂量验证以确保治疗剂量的准确性.本文使用聚合物凝胶剂量计对调强放射治疗三维剂量的验证进行初步探索.用丙烯酰胺、明胶、交联剂、除氧剂在常氧条件下制备凝胶剂量计,使用调强放射治疗计划对...     

基于EGSnrc仿真的二维空气电离室剂量探测器收集电极影响研究

收集电极是二维空气电离室剂量探测器的重要组成部分,影响剂量测量的准确度。为了研究收集电极对剂量测量的影响规律,采用蒙特卡罗程序EGSnrc,分别在不同射线能量下对不同材质（C、Al、Cu）、不同收集电极厚度（5~70 μm）进行模拟仿真,给出了影响规律的定量分析。结果表明,在工艺允许的情况下,应优先选择C作为收集电极材料;当只能采用Cu作为收集电极材料时,应采用工艺可达的最小厚度,并在使用中进行标定。     

二维阵列电离室探测器数据采集系统设计

介绍了用于对肿瘤放射治疗进行剂量验证的二维阵列电离室探测器的数据采集系统的设计与开发。文章描述了该二维阵列电离室探测器系统的构成以及工作原理,重点讨论了该探测器的数据采集子系统的设计过程,并完成了由前置放大器、前放控制器、数据采集控制器构成的数据采集子系统的开发。用户端可通过TCP/IP方式对探测器系统的参数进行设置,并进行数据高速采集、获取和进一步的处理。     

基于EGSnrc仿真的二维电离室剂量探测器的室壁厚度确定方法

室壁厚度是二维电离室剂量探测器的重要设计参数。在二维电离室剂量探测器的单元空腔几何参数确定的情况下,利用蒙特卡罗仿真方法建立了探测器室壁仿真计算的简化模型,并利用EGSnrc程序对模型进行了仿真计算,给出了室壁厚度的参考数值。结果表明,当空腔为直径4.5 mm、高5 mm的圆柱形时,在能量为1.25 MeV射线下,为达到1%的测量精度,电离室前壁厚度需达到4.4 mm,侧壁厚度需达到1.5 mm;在1.25~4 MeV射线能量范围内使用时,为达到1%的测量精度,侧壁厚度需达到5 mm。本文研究结果可作为该种探测器的设计依据。     

硅凝胶灌封对闪烁探测器的影响

对9个相同的闪烁探测器进行了硅凝胶灌封实验,所采用的GN-512型有机硅凝胶分为M和N组分,灌封配比为M∶N=1∶3.并将灌封前后探测器的输出进行了对比,给出了硅凝胶灌封对于该探测器输出信号影响的结果并从光收集的角度作了分析.试验表明,对该种结构的闪烁探测器,硅凝胶灌封后将使探测器的输出幅度普遍降低,最大可达70%左右.     

塑料闪烁光纤阵列探测器研制及验证

为解决污染土壤中90Sr的快速、直接测定难题,研制了塑料闪烁光纤阵列探测器,通过塑料闪烁光纤空间排布设计、多路信号分析逻辑设定,实现从β、γ及宇宙射线信号中甄别出90Sr 90Y衰变的β射线信号,完成了土壤中90Sr的直接测量。探测器本底计数率为198 s-1,90Sr探测效率为14%,最小可探测活度为018 Bq/g（5 min）,测量净计数率与参考土壤90Sr比活度呈线性关系,拟合优度为0999。测量了极低放污染土壤,通过添加定量的90Sr再次测量方式对结果进行验证,测量值与参考值符合较好。塑料闪烁光纤阵列探测器测量速度快、准确度高,可用于核设施退役、环境普查等大规模土壤样品90Sr快速、直接测定。     

MatriXX二维电离室阵列剂量分布的角度响应

用Monte Carlo模拟、三维水箱和MatriXX测量的方法,获取机架角在0°–80°和280°–360°(0°)内的6 MVX射线的离轴比曲线,利用三种曲线分析MatriXX二维电离室阵列的角度响应。结果表明,在0°–60°和300°–360°(0°),三种方法得到的离轴比曲线一致性较好;在70°–80°和280°–290°,Monte Carlo计算和MatriXX测量的曲线及平面中心点剂量均存在明显差异。研究结果为多机架角度照射合成验证调强放疗计划的剂量分布提供依据。     

基于SiPM的塑料闪烁光纤剂量计的研制

放疗过程中,利用塑料闪烁光纤剂量计(Plastic Scintillator Fiber Dosimeters, PSFDs)对患者关键健康组织及肿瘤进行实时、高位置分辨的介入式剂量测量是质量保证(Quality Assurance, QA)最直接的手段之一。为研究PSFDs的实际应用情况,研制一套基于连续剂量读出的实用型塑料闪烁光纤剂量计。该剂量计以硅光电倍增管(Silicon Photomultiplier, SiPM)作为光电转换器件,通过测量SiPM输出电流实现剂量测量。利用发光二极管(Light Emitting Diode, LED)脉冲光源与小动物图像引导放射治疗机,对该剂量计的时间稳定性、重复性、温度响应、白光纤曲率响应以及动态范围等进行了系统研究。实验结果表明:恒温20℃,剂量计8 h内连续工作,输出电流变化小于1%,32 h间断工作输出电流变化小于0.5%;温度变化小于0.5℃,白光纤曲率半径大于11 cm,输出电流变化小于1%;剂量计线性动态范围可达100～9 000 cGy·min~(-1)。该剂量计基本满足临床剂量验证的要求。     

放射治疗剂量验证中常用剂量分布比较方法及分析

使用非晶硅平板探测器(Amorphous silicon electronic portal imaging device,a-Si EPID),在源-探测器距离100 cm处,用6 MV的光子束照射采集3个不同大小射野的剂量图,将该数据分割为4个区域,并对每个区域数据进行不同条件下的修改来构建模型,然后用放射治疗剂量验证中常用的3种剂量分布比较方法进行分析.结果表明:百分剂量差比较法对剂量梯度大的区域较敏感,微小的位置偏移会造成较大误差,其适用于剂量分布相对平缓的区域.DTA (Distance-to-agreement)分析法对剂量分布平缓的区域较为敏感,微小的剂量差异也会造成较大的误差,其适用于剂量梯度相对陡峭区域.γ分析法则结合了剂量差异分析法与DTA分析法的优点,不管对于剂量梯度较大区域还是平缓的区域,其计算值不会过大,误差较小,能更好地用于临床剂量验证.     

空间质子辐射有效剂量测量的闪烁探测器理论设计

有效剂量可解决航天员在空间飞行中所受质子辐射的危害比较与评价问题,在空间辐射危害评价中具有重要应用。为实现空间质子辐射有效剂量监测,针对空间各向同性质子辐射,利用蒙特卡罗程序设计了一种闪烁探测器。通过对探测器结构的特殊设计,在20-400 Me V能量范围内,各向同性质子在该探测器内沉积的能量与国际辐射防护委员会(International Commission on Radiological Protection,ICRP)116号报告提供的质子有效剂量基本成正比。通过探测质子沉积能量来监测质子辐射有效剂量,克服了直接测量有效剂量所存在的困难。对AP8MIN模型地球俘获带质子能谱与随机抽样质子辐射能谱,经数值计算,探测器给出的有效剂量与ICRP116号报告给出的有效剂量的相对偏差均小于±8%。     

基于FPGA的复合晶体二维脉冲形状甄别系统

在数字化前后沿脉冲形状甄别[1 ]的基础上,对脉冲数据采集系统进行改进,将脉宽信息直接加入脉冲事例信息.由此将脉冲事例的处理分为在线粗处理和离线精确处理:在线时设置一个偏大的阈值,只存储此阈值以下的事例信息;离线对获取的数据进行处理,得到脉冲幅度与脉冲宽度谱,根据谱的具体形状,设置精确的甄别阈进行事例判选.该设计很好地...     

利用闪烁法测量定向剂量当量的实验研究

本文讨论了用现有β辐射剂量仪测量定向剂量当量H′(0.07)中存在的一些问题。介绍了用塑料闪烁体为探测器的脉冲幅度积分法测量H′(0.07)的原理、方法和主要性能的实验研究结果;讨论了其与脉冲计数法的差别,并提出了相应的建议。     

Fricke凝胶剂量计在毛细管中的扩散限制及校正

在放射治疗中,吸收剂量空间分布的准确测定是决定放疗效果的关键。通常Fricke凝胶剂量计用于空间剂量分布的测量,但Fricke凝胶剂量计存在Fe~(3+)扩散问题,限制了剂量计测定的准确性,导致剂量验证产生误差。提出毛细管型Fricke凝胶剂量计,通过物理限制与化学限制的方法,限制Fe~(3+)在二维方向上扩散问题,反演推导实现Fe~(3+)在一维方向上的扩散校正。在一维方向上构建毛细管型Fricke凝胶剂量计结合二分之一合并法的图像处理方法,实现对Fricke凝胶剂量计的准确校正。为临床吸收剂量空间分布的准确测定提供良好的前景。     

闪烁剂量仪对宇宙射线的相对灵敏度及其对测量天然贯穿辐射水平影响的估计

本文分析了用电流法或脉冲高度积分法的闪烁剂量仪对宇宙射线的相对灵敏度K_γ/k_c(K_γ、k_c分别为仪器对γ射线和宇宙射线的刻度因子)。给出了不同K_γ/K_c值下,由大水面上响应值 R_w、宇宙射线剂量率 D_c 及其屏蔽因子μ的偏差对测量室外(或室内)天然贯穿辐射剂量 D(或 D_(?))和有效剂量当量率 H_E(或(?))的偏差影响的估计公式。对室外γ辐射剂量率D_γ=4.0×10~(-8)Gy·h~(-1),D_c=3.0×10~(-8)Gy·h~(-1),H_E=5.8×10~(-8)Sv·h(-1),μ=0.9和仪器本底R_0=0.2×10~(-8)Gy·h~(-1)情况下,在k_γ/k_c=0.8时,R_w 和 D_c 偏差为10%,其对 D 和 H_B 所致偏差分别不大于1%和2.5%;当μ的偏差为10%,其对(?)和(?)的偏差分别不大于1%和2.5%。     

放疗中二维平板电离室阵列所测剂量的空间映射研究

二维平板电离室阵列常用于临床放疗的剂量分布探测,其所测剂量实际对应的空间位置（即有效测量点或剂量-空间位置对应关系）是精确放疗中需研究的重要问题。本文采用蒙特卡罗方法研究了用于放疗剂量分布监测的二维平板电离室阵列的有效测量点位置及其随电离室的空腔直径、空腔厚度和射线能量等的变化规律。先用蒙特卡罗模拟得到水模体在MeV级光子束辐照下射野中心轴上的剂量曲线,再在相同条件下模拟获得二维平板电离室阵列测得的剂量曲线,然后通过相关性分析,得到有效测量点。结果表明,用于放疗的二维平板电离室阵列的有效测量点相对于前表面中心有一小于1 mm的偏移;该偏移量随电离室空腔厚度、射线能量的增加而增加,随电离室空腔直径的增加而减小。     

扫描式质子束剂量分布成像仪的研制及性能分析

在重离子癌症治疗技术中,保证重离子束的质量（均匀性、束斑大小和位置、能量等）非常重要。为满足临床对重离子束质量的要求,本文设计了一种新型质子束剂量分布成像仪。该剂量分布成像仪基于闪烁屏、镜面反射屏与光学信号采集装置,将重离子束通过硫氧化钆闪烁屏转化为可见光,通过采集可见光信号,对重离子束予以质量控制。同时通过精密的电动位移平台对闪烁屏、镜面反射屏与光学信号采集装置的相对位置进行遥控从而调整设备视野。结果表明,该剂量分布成像仪在布拉格峰后沿的能量分辨率为0.22 mm等效水深,空间分辨率为0.35 mm,对单一光源响应的均匀性在图像视野中心10 cm×10 cm的区域内为±3.5%,并可通过算法对测量结果进行修正。该剂量分布成像仪能完成对重离子束质量的各项关键指标的测试,可用于医用质子束的质量控制。     

一种基于薄塑料闪烁体探测器的定向剂量当量率监测仪研制

基于薄塑料闪烁体探测器,采用MC模拟优化了定向剂量当量率监测仪探头组合结构。研制的用于弱贯穿辐射监测的定向剂量当量率仪,在10 μSv/h～100 mSv/h范围内,相对固有误差＜± 6%;⁸⁵Kr的β辐射场中,-60°～60°范围内角度响应好于± 40%;β辐射平均能量在60 keV～800 keV内,能量响应变化在-24%～49%范围内;变异系数小于2%。实验测量结果表明,该定向剂量当量率仪辐射性能满足GB/T 4835.1—2012要求。     

基于SiPM的硫化锌闪烁探测器设计与研制

基于SiPM的优良性能和特征,以SiPM和硫化锌闪烁瓶组合探测方式设计探测器。该探测器包括前端信号探测与采集电路和温度控制系统。信号探测与采集电路以交流耦合方式设计前置放大电路,经单道脉冲幅值甄别电路输出计数脉冲用于放射性含量计算。温度控制系统依据分布式测温模块反馈结果,配合模糊PID算法调节半导体制冷器输出功率,实现探测器实时温度调控。实验结果表明,在温度控制系统作用下,当环境温度为40℃时探测器的探测效率由80%提升至94%,其稳定工作的动态温度范围由(-15～30)℃扩展到(-15～40)℃,基本满足野外实际环境的应用需求。