放疗验证设备

放射治疗是“无创伤”治疗技术，无法直接观察治疗效果。目前，一般是通过治疗验证设备，间接进行分析与验证。常用的放射治疗验证分析设备有：热释光剂量计、胶片剂量仪、多通道半导体剂量仪和射野影像系统等。

（一）热释光剂量计

热释光剂量计的基本验证原理是，将一种特殊的“热释光”材料按照需要制成大小不同的片状小颗粒，置放在病灶周围，经过射线照射之后，再将这种小颗粒拿到专用热释光剂量计上测量其吸收剂量，从而间接分析被照射病灶的吸收剂量。根据这一特点，热释光剂量计的“小颗粒”一般可以用在近距离放射治疗时的核素放射源周围，用来监测并验证分析病灶的吸收剂量。另外，为了监护放射工作人员由于长期在辐射环境下工作可能受到的辐射剂量，通常是每个工作人员配发一个盛放热释光“小颗粒”的小盒，工作时佩戴在身上，经过一段时间后进行测量分析，以便随时掌握工作人员的吸收剂量情况，必要时采取适当的措施，保证工作人员的放射安全。

（二）胶片剂量仪

胶片剂量仪一般由专用感光胶片、组织等效材料、计算机胶片剂量分析系统等部分组成。其中，专用感光胶片不用片盒装载，而是直接封装在蔽光的纸袋内，很薄，可以平铺在射野内照射感光，也可以插在组织等效材料之间平铺或直立照射感光。组织等效材料主要有“固体水模”和辐照用“仿真人体模型”两种类型，前者可以与水模体等效，后者可以仿真人体的各个器官。

计算机胶片剂量分析系统包括计算机主机和胶片信息输入装置及胶片剂量分析软件等部分。胶片信息输入装置又分为光学密度计（又称黑度计）、扫描仪和激光数字化仪三种类型，它们都由光源、光探测器和移动探测器或胶片的机械传动装置三部分组成。光学密度计是传统的黑度测量仪器，一次只能完成一个点的密度值测量；扫描仪是标准的计算机外部设备，一次可以完成一行的测量，测量结果作为灰度图像数据被计算机保存；激光数字化仪是一种特殊的扫描仪，它采用激光作为光源，而普通扫描仪采用冷阴极光源。激光光源的优点是方向性好，受环境干扰小。与光学密度计比较，扫描仪和激光数字化仪具有空间分辨率高、生成数据便于计算机分析处理并且操作方便等优点。

胶片剂量仪的基本工作原理是，将胶片直接放在辐射野内或夹在组织等效物（固体水模和辐照用仿真人体模型）之间进行照射，然后，冲洗胶片。这时，胶片上显示的灰度影像就反映了辐射场的相对剂量，将该胶片上的灰度图像用上述胶片信息输入装置输入到计算机以后，就可以通过软件系统进行分析研究。固体水模与胶片分析验证系统原理图，见图1-4-9。辐照用仿真人体模型，见图1-4-10。用这种方法的优点是不但可以同时测量同一平面内所有点的剂量，还可以测量不均匀介质中的剂量分布情况，例如，可以测量同一时间内输出射线的均匀性和平坦度的分布情况，还可以通过仿真人体模型验证治疗计划系统设计的剂量分布情况。但这种方法只能验证照射区域内的相对剂量分布情况，不能验证绝对剂量或吸收剂量，也不能执行实际照射剂量的验证。尽管这样，由于简单适用，胶片剂量仪乃是目前临床上应用比较普遍的治疗验证设备之一。

图1-4-9　固体水模与胶片分析验证系统

图1-4-10　辐射仿真人体模型

（三）多通道半导体剂量仪

多通道半导体剂量仪是将多个半导体电离室探头连接到同一个剂量检测仪器上，可以同时检测或验证多点甚至全身表面选定点位吸收剂量的治疗验证设备。由于这种以半导体探头为探测器的多通道剂量仪具有体积小、灵敏度高等优点，近年来，在一些低能量辐射的特殊病种（例如全身电子线照射）的治疗过程中，常用来将探头贴在病人身体的某些部位，对治疗过程中的剂量进行检测与验证。对一些体表部位或腔体病灶的治疗验证也有一定的研究价值。

（四）射野影像系统

射野影像系统是伴随着“适形治疗”和“调强治疗”技术而逐渐发展起来的。射野影像系统的类型有：射野照相法、光激荧光板影像系统和电子射野影像系统这3种类型。

1．射野照相法　包括定位照相、验证照相和双曝光照相3种方法。这3种方法的基本验证原理是，在治疗床下正对射野处安放感光胶片，曝光洗片后验证病灶与照射野之间的位置误差。其中，定位照相是在病人摆好位置正式照射之前，预先照射几个机器跳数，洗片后及时检查摆位误差，必要时适当调整病人体位；验证照相是采用慢感光胶片，治疗结束后洗片验证摆位误差；双曝光照相是在正式照射之前，将准直器开到实际射野尺寸和稍大一些的射野尺寸，分两次预先照射几个机器跳数的照相过程，这样可以看清楚射野外的解剖结构，有助于准确判断病人体位。

可见，射野照相法只能进行摆位验证，不能进行剂量验证，并且操作比较麻烦，所以，目前临床上实际应用比较少。

2．光激荧光板影像系统　光激荧光板影像系统与射野照相法的验证原理相似，但其射野影像的采集是用一个可以重复使用的光激荧光板代替感光胶片放在暗盒内曝光并形成潜影，然后用激光束扫描荧光板以激发与潜影密度相对应的荧光束，通过光电倍增管收集这些荧光，经过数字化处理后，就形成二维数字影像，通过计算机做适当处理，就形成了所需要的射野影像。处理完后，用普通光源照射就可以擦去潜影，荧光板就可以反复使用。与射野照相法相比，光激荧光板影像系统的射野影像采集比较方便，软组织和骨结构的影像比较清楚，图像处理和储存都比较容易。但仍然是只能摆位验证，不能验证剂量分布情况，并且不能验证实时摆位情况，性价比也不很高，故目前临床应用也不是很普遍。

3．电子射野影像系统　电子射野影像系统又分为荧光射野影像系统、固体探测器系统和液体电离室矩阵系统3种类型。目前，荧光射野影像系统是临床上应用最普遍的射野影像系统，荧光射野影像统与剂量验证分析原理示意图，见图1-4-11。荧光射野影像系统主要由一个覆盖金属板的荧光屏、45°角倾斜的反射镜、透镜和CCD摄像机等部分组成。其工作原理是，当射线束入射到金属板上，与其发生相互作用而产生电子，电子打到荧光屏上发出荧光。荧光形成的影像经反射镜和透镜组成的光路传到摄像机，经摄像机记录后成为数字图像最后传到信号处理的计算机。这种系统的主要优点是：成像速度快（可达每秒30帧），空间分辨率高，不但可以实时验证摆位情况，还可以验证剂量分布情况，甚至可以进行剂量分布情况的三维图像重建，以便于直接观察剂量的空间分布情况或病人体内吸收剂量的立体分布形状，从而验证“适形治疗”和“调强治疗”的实际剂量分布状态。图1-4-11中右边的图形就是用这种方法获得的三维剂量分布分析示例图。

图1-4-11　荧光射野影像系统与剂量验证分析

其他几种射野影像系统的成像原理各异，但射野影像的验证思路和剂量验证分析方法与荧光射野影像系统相似，都是既可以验证射野摆位情况，也可以验证分析射野剂量分布情况。但这些硬件和软件系统都需要进一步开发研究，目前实际应用还不够普遍。

射野影像系统除了可以与加速器直接配套安装进行治疗验证之外，还可以作为剂量仪单独使用，需要时安装在机头上进行测量，用完后卸下保存备用。可以测量输出射线的剂量均匀性，也可以测量所需要的剂量分布情况，以便用于“调强治疗”。

综上所述，电子射野影像系统是目前比较受欢迎的治疗验证设备，也是最有发展前途的多功能治疗验证和剂量测量分析系统。目前，射野位置验证技术比较成熟，而射野剂量分布验证技术还有许多课题需要进一步开发研究，治疗验证设备和治疗验证技术还有许多工作要做。我们期待着更加实用、更加先进的治疗验证设备和治疗验证技术的面世。