用于輻射變色膠片劑量測定的有效方法
【專利說明】用于輻射變色膠片劑量測定的有效方法
【背景技術】
[0001] 本發明涉及用于輻射敏感膠片劑量測定的有效方法，并且尤其涉及用于測量電離 福射劑量分布的方法。
[0002] 放射療法已經被作為用于輻照和選擇性地殺死癌細胞、同時將對于相鄰組織的輻 射暴露降到最低的方法使用多年。放射療法的有效性取決于被吸收劑量或沉積于組織塊內 的能量的量。被吸收劑量通常以厘戈瑞（centigray)或cGy單位測量。
[0003] 可使用輻射檢測介質來測定患者在輻射治療期間所經受的輻射的量和位置。特別 有用的是可測定一定區域上的輻射劑量的二維輻射檢測介質。示例是射線照相膠片、輻射 變色膠片、磷光板、二極管或離子室的二維陣列等。輻射檢測介質通常具有根據輻射暴露程 度系統地變化的響應。在暴露于電離輻射后，輻射檢測介質（例如射線照相膠片和輻射變 色膠片）通常具有與輻射劑量成比例地系統地變化的光透射率或光密度。輻射敏感膠片的 校準允許通過測量暴露的輻射檢測介質的光透射率或光密度來間接地測量被吸收劑量。
[0004] 輻射變色膠片被醫學物理師廣泛地用于進行輻射劑量測定。膠片因為其極佳的 空間分辨率（達到至少0. 〇25_的水平）而被廣泛地視為用于進行輻射劑量測定的"金標 準"。這樣的高分辨率對于包括離子室、二極管和TLD在內的其它測量模式來說是不可能的。 這些其它技術受限于在Imm或更粗范圍內的空間分辨率。輻射變色膠片的另一優點是其組 織等效性，即被吸附的輻射劑量真實地反映了被組織吸附的劑量。
[0005] 用于輻射檢測介質的校準曲線通常是通過使用線性加速器或能夠生成一系列已 知劑量水平的類似裝置使所述檢測介質的一個或多個區域暴露于不同的和已知量的輻射 制備的。頻繁使用的另一方法是使檢測設備暴露于連續變化的劑量水平。這可以通過在輻 射源與檢測介質之間插入具有連續變化的厚度的楔形材料來進行。或者，輻射敏感介質可 夾置在兩個塊狀物之間并且定位成使得所述介質在其被暴露時處于平行于射束的平面內。 在這種配置中，施加到輻射敏感介質的劑量隨所述塊狀物的頂部表面下面的深度而連續地 降低。這種類型的暴露通常稱為深度-劑量暴露。通常，校準曲線是通過針對許多不同劑 量水平測量輻射敏感介質的響應生成的。在輻射膠片的情況下，通常針對許多不同輻射劑 量水平測量所述介質的光透射率或光密度。
[0006] 在現在為止，相對于使用離子室和二極管的陣列利用輻射變色膠片進行劑量測定 的缺點是其時效性較小。例如，包含離子室或二極管的陣列的商業裝置通常用于驗證通過 線性加速器遞送的強度調節的放射療法治療（IMRT)計劃。在線性加速器上設置陣列裝置、 進行測量、比較測量值與治療計劃并且然后包裝所述裝置所需的時間約為30到40分鐘。除 此之外是用于校準陣列的輔助操作（overhead)。然而，這一輔助操作較少，因為陣列可每數 月只校準一次，在此期間，將進行幾十次驗證測量。
[0007] 出于許多原因，使用輻射變色膠片進行類似測量需要顯著更長的時間。使用膠片 還帶來了其它不便。首先，輻射變色膠片的校準可能是無效的，原因在于新的膠片生產批 次需要新的校準。-設置膠片并使其暴露于IMRT計劃所需的時間小于陣列裝置所需的時 間。然而，一旦使膠片暴露，就必須在膠片數字轉換器上對其進行掃描并且然后必須對掃描 數據進行處理以產生測量結果。一般地，利用膠片進行測量將需要多次掃描，并且除那以 外，必須以對應于校準膠片的暴露后時間的經充分調節的暴露后時間進行掃描。暴露后時 間的限制歸因于以下事實：由暴露起始的聚合反應在暴露后以隨時間而減小的速率繼續進 行。實際上，這意味著在暴露與掃描之間流逝了幾小時，意味著測量結果只能在相當大的和 不便的時間延遲后獲得。總的來說，膠片測量所需時間可能是利用陣列裝置進行測量所需 時間的多達3X。
[0008] 如上文所提到的，雖然單個離子室或二極管的空間分辨率為約1mm，陣列裝置可包 含數百或甚至數千個裝置，但為了覆蓋大的面積（通常為400 - 1000 cm2)，單個傳感器可能 間隔5 - 10mm，從而嚴重地降低了陣列裝置的空間分辨率。由于使用這些裝置來驗證以Imm 或更好的分辨率計算的治療計劃，所以陣列裝置不足以實現其功能。
[0009] 具有優于Imm的空間分辨率數量級，輻射變色劑量測定膠片如果被更方便且更快 速地使用，則其可能是用于劑量測量和放射療法治療計劃驗證的最好選擇。
【發明內容】
[0010] 本申請涉及使用輻射敏感介質且尤其是輻射變色膠片的方便性，并且以許多方式 提供輻射敏感膠片材料和施用方法，以加速輻射敏感膠片劑量測定工藝。根據某些實施方 案，本文所述的方法可減少對輻射變色膠片進行劑量校準所需的輔助操作，將測量所需膠 片量降到最低，將膠片數字化所需掃描數降到最低，將膠片數字轉換器的掃描間可變性的 影響降到最低，消除環境溫度變化對膠片數字化的影響和/或去除因輻射變色膠片的暴露 后變化所致的對膠片掃描的暴露后時間限制。總的來說，本文所述的材料和方法可產生一 種膠片劑量測定工藝，所述工藝與離子室和二極管陣列裝置具有類似的方便性和相當的速 度，但具有高空間分辨率的重要且獨特的優點。
[0011] 在一個方面，本申請利用先前所測定的對于一種類型的輻射檢測介質的校準來測 定隨后測量中的劑量水平。一種用于生成所述校準關系的方法包括使輻射檢測介質的位置 暴露于多個已知的輻射劑量水平（其中每個暴露位置對應于一個已知的輻射劑量水平）， 測量每個暴露位置的光密度或透射率，生成輻射劑量水平和測量的密度的成對數據值的陣 列并基于表示為數學函數（其中劑量=f (密度））的成對的密度和劑量值的陣列來計算校 準。
[0012] 在另一方面，本申請描述用于生成一種類型的射線照相或輻射變色輻射檢測介質 的校準曲線的另一方法，所述校準曲線是通過以下方式生成的：利用至少三個不同的輻射 劑量水平輻照所述輻射檢測介質，將每個劑量水平施加到所述檢測介質上的一個區域以產 生包含被輻照區域的被暴露檢測介質，捕獲所述被暴露檢測介質的圖像以形成掃描圖像， 測定對應于每個被輻照區域的劑量水平并且基于掃描器隨劑量水平而變化的響應來計算 所述檢測介質的校準。根據本發明的具體方面，輻射檢測介質包含輻射變色的自顯影膠片 介質。
[0013] 根據本發明的一個方面，使輻射檢測介質區域暴露于已知水平的輻射。利用光學 掃描器對被暴露輻射敏感介質進行掃描。光學掃描器響應并測量由膠片于離散點處透射的 光以產生掃描圖像。根據本申請的這一方面，掃描圖像是輻射檢測介質的光透射率圖。測 量的響應自動地與相應的輻射暴露劑量相關聯并且標繪成對值以提供輻射敏感介質的校 準劑量響應。所得校準可基于對輻射敏感介質的暴露的測量在隨后測量中用于提供被吸收 劑量的指示。
【附圖說明】
[0014] 圖1是相對于劑量值標繪的每個顏色通道中的響應值的曲線圖，其圖解說明掃描 溫度的影響；
[0015] 圖2是在均衡10°C和21°C圖像中未暴露膠片的響應后相對于劑量值標繪的每個 顏色通道中的響應值的曲線圖；
[0016] 圖3是如實施例6中所述在均衡未暴露膠片響應后的暴露后變化相對于劑量值標 繪的響應值的曲線圖；
[0017] 圖4是實施例6中在施加第二次縮放后相對于劑量值標繪的響應值的曲線圖；
[0018] 圖5是如實施例8中所述相同類型的不同掃描器相對于劑量值標繪的縮放的響應 值的曲線圖；
[0019] 圖6是如實施例9中所述不同類型的掃描器相對于劑量值標繪的縮放的響應值的 曲線圖；
[0020] 圖7是如實施例10中所述橫向取向和縱向取向在縮放前相對于劑量值標繪的響 應值的曲線圖；
[0021] 圖8是如實施例10中所述橫向取向和縱向取向在縮放后相對于劑量值標繪的響 應值的曲線圖；并且
[0022] 圖9是如實施例11中所述不同生產批次的輻射變色膠片相對于劑量值標繪的歸 一化響應值的曲線圖。
【具體實施方式】
[0023] 以下詳細說明旨在只是代表性的并且不會對所述劑量測定方法進行限制。本領域 技術人員可設計包括在本發明范圍內的許多變化。以下各種替代和優選的實施方案的詳細 討論將說明本發明的一般原理。
[0024] 對于下面的討論，將以下術語定義如下：
[0025] 如本文所用的術語"輻射檢測介質"通常是指在暴露于輻射時經歷可檢測變化的 介質。