剂量检测设备

剂量检测设备主要是用来检测医用加速器等射线装置输出射线特性的设备或仪器。要开展放射治疗技术，首先要保证医用加速器等射线装置输出剂量的准确性和稳定性，这就需要使用专门的设备或者仪器，定期或不定期检验与测量各种射线和不同能量射线的输出特性，以保证加速器工作可靠，运行稳定，剂量准确。

常用的剂量检测设备主要有三维水模辐射场测量分析系统、Farmer剂量仪、固体水剂量仪和辐射场剂量仪等。

（一）三维水模辐射场测量分析系统

三维水模辐射场测量分析系统俗称三维水箱系统，其主要作用是测量加速器射野范围内辐射场的均匀性和百分深度剂量曲线等技术指标，对不同的射线和不同的能量要分别检测。如果不符合相关的误差要求，就应对加速器进行适当调整，重新测量，直到符合相关的技术要求为止。

三维水模辐射场测量分析系统包括硬件和软件两部分，三维水模辐射场测量分析系统与剂量分析示例图，见图1-4-12。图1-4-12的左边是硬件部分，主要包括三维水箱（水模体）、水箱内安装的两个指形电离室（测量电离室和参考点电离室）、三维运动系统（用来带动测量电离室移动）、信号放大处理系统和计算机操作分析系统等部分；图1-4-12的右边是输出剂量分析示例图，该图的物理意义是表示射野内的射线平坦度，是常用的一项射线均匀性评价指标；用三维水模辐射场测量分析系统还可以测量射线百分深度剂量曲线，可以用来评价输出射线的能量指标和百分深度输出特性。

具体的测量方法是，将三维水箱（水模体）安放在加速器射野照射范围之内，按照水箱刻度注满清水，调整水模体（水箱）高度，使水模体的中心部位对准加速器的机械等中心，并将信号放大处理系统和计算机操作分析系统放在控制操作室内，然后接通控制电源和信号线路，标定测量用指形电离室的机械位置，这样，就做好了测量前的准备工作。测量过程是，根据射线的不同能量，在射线照射的同时，让测量用指形电离室在水面下特定深度内分别沿横向和纵向扫描或沿加速器射线的中心轴线上下扫描，这样，就可以分别测量并显示出射野内射线的对称性和平坦度等均匀性指标和百分深度剂量曲线指标。以此为依据，就可以调整并确定加速器各个能量输出射线的相关技术指标。

一般来说，新安装的加速器，或更换加速器相关部件时，都要用三维水模辐射场测量分析系统进行测量与调整之后，才能正式投入放射治疗使用。

（二）Farmer剂量仪

Farmer剂量仪是最早的指型电离室剂量仪。其作用是测量加速器的输出剂量，并以此为标准来检验加速器输出剂量的显示数据是否准确，必要时可对加速器的参数进行适当调整。通常情况下，一般是每周测量一次，要对不同射线和各档能量分别测量，并根据需要进行适当调整，以保证输出剂量的准确性与可靠性。

图1-4-12　三维水模辐射场测量分析系统与剂量分析

Farmer剂量仪的基本结构（图1-4-13），主要包括指形电离室、信号放大处理器、水模体测量箱（俗称小水箱）和气压计、温度表等辅助器件。其中，指形电离室是仪器的核心部件，是电离辐射探测器，可以探测模体的吸收剂量。其结构一般由石墨材料制成，壁薄，易碎，使用时要特别小心，以免意外损坏。水模体测量箱是由有机玻璃制成，中间有一段有机玻璃套管。在进行测量时，应先将水模测量箱平放在治疗床桌面上，把指形电离室小心插进水模测量箱中心的套管内，再根据被测射线能量的高低控制水面高度，使指形电离室处于最大剂量点处，并通过调整治疗床的空间位置使电离室处在加速器等中心处，同时要测量水温和气压等环境参数，以便对测量结果进行计算。然后，将信号放大处理器放在控制室内，用屏蔽电缆连接电离室。准备工作完成之后，一边照射一边测量，并对测量结果进行计算，如果与加速器显示数据一致，说明加速器输出剂量准确，否则，就要进行调整，使之与剂量仪测量结果一致；当X线和电子射线各档能量都经过测量并经调整一致之后，加速器输出的射线就得到了技术确认，也就可以放心地进行放射治疗了。

（三）固体水模体剂量仪

固体水模体剂量仪也是用指型电离室作探头，但采用的是一种剂量特性与水模相似的固态模体，是一种新型的临床剂量测量仪器。基本结构原理，见图1-4-14。

这种固体水材料是通过在环氧树脂中加入各种添加剂构成的，其目的是使材料的质量衰减系数、质能吸收系数、电子质量阻止本领率和散射角分布等参数与人体肌肉和水介质尽量接近，以保证其比较理想的等效水模特性。

由图1-4-14可见，固体水剂量仪是由许多片不同厚度的固体水板材组合而成的，其中一片的中间预留一个能插入探测器（指型电离室）的圆柱形孔洞。测量时，可以根据不同能量的射线选择不同厚度的固体水板片，叠放在插有指型电离室的板片上面，以适应指型电离室在模体中不同的深度要求。固体水剂量仪的信号放大处理部分与Farmer剂量仪相似，通常可配手提电脑进行实时测量与分析处理，所以图中没有展示。

图1-4-13　Farmer剂量仪及水模体测量箱

图1-4-14　固体水模体剂量仪

（四）辐射场剂量仪

上述几种剂量仪都是采用一个独立的指形电离室作为剂量探头，一次只能测量一个点；三维水模辐射场测量分析系统虽然可以通过探头移动来测量水模体内的三维剂量分布特性，但不能在同一时刻测量辐射面内各点的剂量分布状态，所以，不能适应“适形调强”放疗设备输出射线的剂量测量。

与以上几种剂量仪不同，辐射场剂量仪是平面型剂量仪，通常是由许多个（例如1024个）电离室构成平面式电离室矩阵，可以同时测量辐射场内的剂量分布状态，常见的辐射场剂量仪，见图1-4-15。

另外，平板型非晶硅辐射场剂量仪也已经应用于临床剂量测量，但由于价格昂贵，短期内还难以广泛推广应用。

辐射场剂量仪主要包括两部分，一是平面型电离室测量矩阵，可以实时感受辐射场内的剂量分布状态；二是计算机处理软件，可以即时分析辐射场的测量数据并绘出相应的剂量曲线，甚至可以绘制三维剂量分布图形；与固体水配合使用，也可以用来校准加速器等放疗设备的等效吸收剂量。因此，辐射场剂量仪是很受临床欢迎的新型剂量仪器。

图1-4-15　辐射场剂量仪

其实，辐射场剂量仪与射野影像系统具有相同的功能和相似的测量效果，只是前者侧重于放疗时的剂量验证，而后者主要是用来测量放疗设备的剂量特性。在实际应用中，这两类设备是可以相互替代的，所以用途上没有本质区别。