借助于在光譜模式中使用的輻射探測器、尤其是X輻射或γ輻射探測器來測量劑量的方法 ...的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種用于借助于輻射探測器、尤其是X輻射或y輻射輻射探測器來測 量劑量的方法。
[0002] 本發明還涉及一種使用這種方法來測量劑量的系統。
[0003] 本發明尤其適用于流式細胞計、高能物理學以及核物理儀器儀表的領域。
【背景技術】
[0004] 國際權威機構已經規定了許多劑量測定量，尤其是吸收劑量、10毫米或70微米處 的個人劑量、垂直于人員的單方向通量下的劑量或全方向通量下的劑量。這些量通常基于 被人體模型的特定點處給定的介質（通常是軟組織）所吸收的劑量的表示，該人體模型的 形狀和性質是由有關機構規定的。
[0005] 為了設計一種能夠測量這些量中任一項的劑量計，建議盡可能地接近所施加的條 件或增加儀器以便更正他們的響應。
[0006] 以下將描述多種已知的劑量測定技術。
[0007] 在高能X劑量測定（放射療法）中，通常使用的探測器是空氣電離室。空氣是在 光量子的能量為1〇〇千電子伏（KeV)到幾兆電子伏（MeV)范圍中等同于組織的介質。在絕 對劑量測定中，電離室浸泡在水中（等同于組織的人體模型）。電離室的使用及其性能為其 提供了用于測量吸收劑量的良好性能。
[0008] 對于承受放射治療的患者的劑量測定，檢測介質通常為硅，一種不等同于硅的材 料。然后硅響應通過平衡帽（equilibration cap)來進行校正，該平衡帽使得探測器能夠 被放置在所期望的"虛擬"深度處并且補償探測器的響應函數。在這些條件下，針對給定的 深度、給定的輻射性質以及限定的方向對劑量計進行校準。
[0009] 對于處理放射性物質的人的劑量測定，能量的范圍與放射治療中使用的能量的范 圍大不相同。無源襟章（passive badge)通常由包括膠片或例如氟化鋰的其他感光介質的 幾個平面（plage)構成。每個平面由給定的平衡帽覆蓋。對分別由多個探測器提供的個體 信息的同時使用使得所期望的量能夠被獲取。
[0010] US5572028描述了多元件劑量測定系統。US6423972描述了用于使用至少兩個合 適的探測器來確定中子光譜的方法和設備。在下文中將會提及這兩個文獻。
[0011] 進一步地，一些劑量計采用了探測器（典型地為固體探測器或基于閃爍晶體的探 測器）中測量的光譜。該光譜是針對預定時間獲取的并且通常被分析以用于評估入射粒子 影響：執行光譜反卷積。考慮到國際權威機構所建立的轉移曲線，因此可以以期望的測量單 位確定出吸收劑量。
[0012] 這是通過光譜反卷積的響應校正法。使用例如反卷積的劑量測定方法還從以下文 獻中獲知：
[0013] US2009/0127468,用于X射線和y輻射的光譜測定的光子劑量測定方法（Method for the spectrometric photon dosimetry for X-ray and gamma radiation)〇
[0014] 這些已知的方法使用了后驗信號處理，因此至少在非常寬的入射輻射的能量范圍 上，不能對吸收劑量進行實時測量。
【發明內容】
[0015] 本發明的一個目的在于克服這個缺陷。為了達到上述目的，本發明使用了與這些 已知方法不同的、被一次性確立的加權函數。
[0016] 具體的，本發明的一個目標是提供一種用于測量吸收劑量的方法，其特征在于：
[0017] 選擇能量范圍；
[0018] 選擇劑量類型H;
[0019] 使用給定類型的輻射探測器；
[0020] 針對給定類型的各個入射輻射S，建立由所述探測器測量的光譜（dn/dE)，所述各 個入射輻射各自的能量在所選擇的范圍內并且所述各個入射輻射各自的劑量H s (通過測量 或計算）是已知的；以及
[0021] 根據所述光譜（dn/dE)建立加權函數F(E)，所述加權函數F(E)是平均劑量增量與 沉積在所述探測器中的平均能量E之間的對應關系，所述加權函數F (E)使得具有與所述給 定類型的輻射探測器等同的劑量計的人在任何時間都能夠獲知以量值H表示的平均吸收 劑量速率，所述劑量計用于確立所述加權函數F (E)。
[0022] 因此，在本發明中，使用了給定類型的單一輻射探測器（本發明基于光譜方法）， 而US5572028和US6423972公開的方法需要至少兩個輻射探測器。進一步地，US5572028公 開的方法不能建立本發明中確立的光譜：這個已知的方法不能測量沉積的能量的光譜。進 一步地，在這個文件中，沒有討論根據建立的光譜來確立本發明中使用的這種加權函數：在 這個已知的方法中，根據量L1、L2…來測量權值，每個量與沉積在所使用的探測器中的一個 中的總能量成比例。并且，US6423972只是US5572028的用于中子通量的變體。
[0023] 根據作為本發明目的的方法的優選實施例，能量范圍的最低能量低于50千電子 伏。
[0024] 優選地，所選擇的劑量類型H是Hp (0. 07)。
[0025] 根據本發明的優選實施例，所述探測器是X輻射或y輻射探測器。
[0026] 優選地，所述探測器選自多像素光子計數器、硅探測器和閃爍器_光電倍增管組 件。
[0027] 單一加權函數F(E)可通過針對所有輻射S同時求解以下方程來建立：
[0028]對于每個輻射S，&
[0029] 其中，Hs表示與福射S相關聯的劑量，（dn/dE)表示在福射S的能量E處記錄的計 數數量，以及AE表示用于光譜的能量測量節距（處于測量單位一致性的原因而被提及）。
[0030] 本發明還涉及一種用于使用作為本發明目的的方法來測量劑量的系統，所述系統 包括：
[0031] 與給定類型的輻射探測器等同的劑量計，該劑量計能夠提供表示其接收的輻射的 信號；以及
[0032] 電子處理設備，其中存儲有加權函數F(E)，并且被設置為處理由劑量計提供的信 號以及在任何時間確定平均吸收劑量。
【附圖說明】
[0033] 通過閱讀參考附圖對以下給出的完全用于示例而非限制性目的的實施例所做的 描述，將有助于更好地理解本發明，在附圖中：
[0034] 圖1示意性地示出了在給定的探測器介質中對一些輻射劑量的吸收；
[0035] 圖2示意性地示出了在另一種用于測量劑量H的介質中對這一劑量的吸收；
[0036] 圖3為能夠確定加權函數的設備的示意圖；
[0037] 圖4是作為本發明目標的用于測量劑量的系統的特定實施例的示意圖；以及
[0038] 圖5示出了示例性的加權函數的曲線圖。
【具體實施方式】
[0039] 下面給出本發明的方法的各種實施例。
[0040] 該方法使得在給定的探測器介質2 (參見對應于實際情況的圖1，并且在圖1中入 射輻射具有附圖標記4,以及操作人員或等價的人體模型具有附圖標記6)中被吸收的劑量 能夠被轉移到用于在點8 (參見對應于由官方規定的理論情況的圖2,并且在圖2中入射輻 射具有附圖標記10以及標記12表示人體模型）處測量初始量H的另一介質中，該初始量 H例如為Hp(0.07Q)。
[0041] 這個初始量未必是可通過實驗得到的。為了此目的，如已經看到的，該方法通過光 譜反卷積來進行校正，而不會具有缺陷和局限性。特別地，在下文中可以看到并沒有試圖對 入射顆粒影響進行評估。
[0042] 根據本發明，通過入射顆粒（X光子或Y光子）的各相互作用而沉積在探測器 2 (圖1)中的能量Ed[i]被記錄（以任意單位UA表示），并且通過傳遞函數F或加權函數 以與入射能量測量值相同的單位來校正這個沉積的能量，傳遞函數F或加權函數通過校準 來進行確立。則，量F(Ed[i])對應于在初始量H必須被測量的理論情況下（圖2)由入射 輻射產生的劑量增量。
[0043] 為了確立加權函數，探測器經受一組覆蓋整個預期的能量范圍的入射輻射。規定 這個范圍將代表對劑量計的預期使用，并且在參考條件下和針對這個能量的范圍能夠測量 或計算期望的量H。
[0044] 對于與一組輻射中的一個輻射對應的各入射光譜S，因此獲知所期望的量氏的 (例如以戈瑞（gray)或西韋特（sievert，Sv)表示的）結果和已經由探測器記錄的光譜 (dn/dE) s。符號（(±1/(^)5更精確地表示了在能量E(或任何其他的以任意單位表示的等價 的量）處記錄的計數數量，這個數量被除以入射光譜S的測量節距（以任意單位表示的能 量或等價量）。
[0045] 然后，尋找F(E)以使得：
[0046] 對于任意光譜
[0047] 其中AE表示能量測量節距，在本文中出于測量單位一致性的原因而被簡單提 及。
[0048] 應該注意以下幾點：
[0049] 1、響應是與計數數量呈線性關系的，其對于任何遞送的劑量，保證了對應于上述 等式的方程組的線性。
[0050] 2、函數F(E)不一定存在。這里討論的方程組絕大部分是超定的，并且通常沒有 解。例如，如果在1024個通路上記錄了 10個參考光譜，則所討論的方程組包括針對10個 方程的1024個未知數。進而，函數既可以