СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ДОЗНОГО РАСПРЕДЕЛЕНИЯ В ОБЪЕКТЕ Советский патент 1996 года по МПК A61N5/10 

Изобретение относится к медицинской технике, а точнее к способам лучевой терапии электронным излучением.

Цель изобретения повышение точности.

На фиг. 1 изображена схема реализации предлагаемого способа; на фиг. 2 возможные распределения электронов, излученных ускорителем за время облучения по принадлежности к энергетическим спектрам при энергиях ускорения от Е_о до Е_о+Е_о в процессе облучения фантома (1,2.) и пациента (n).

При реализации предлагаемого способа используют устройство (фиг. 1), содержащее электронный ускоритель 1, например, бетатрон, тубус, выполненный из коллиматоров 2 и 3, ионизационную камеру -монитор дозы 4, калибровочный дозиметр 5 с калибровочной ионизационной камерой 6, фантом 7, устройство 8 координатного перемещения калибровочной ионизационной камеры в фантоме, устройство отключения излучения ускорителя 9, регулятор 10 номинальных энергий ускорения электронов, микроЭВМ 11.

Датчик измерителя энергии ускоренных электронов выполнен таким, как в известном облучающем устройстве, и содержит коллиматор 2 и коллиматор 12, тороидальную ионизационную камеру 13, расположенную против внешней поверхности коллиматора 2 и поверхности торца коллиматора 12, и тороидальную ионизационную камеру 14, расположенную против канала регистрации 15 коллиматора 2.

МикроЭВМ соединена устройствами сопряжения 16-22 с ионизационными камерами 13, 14, 4, калибровочным дозиметром 5, устройством отключения излучения ускорителя 9, регулятором 10 номинальных энергий ускорения электронов.

В течение периода после импульса излучения ускорителя аналого-цифровые преобразователи устройств сопряжения микроЭВМ с ионизационными камерами преобразуют выходные сигналы ионизационных камер в цифровые коды, значения которых пропорциональны зарядам ионизации в рабочих объемах камер. По окончанию преобразований импульсные последовательности цифровых кодов измеренных сигналов поступают в оперативную память микроЭВМ.

В зависимости от нестабильности сетевого электропитания нестабильность энергии электронов в пучке достигает 3-5%
Отношение выходных сигналов ионизационных камер 13 и 14 U₁ и U₂датчика энергии U₁/U₂ является мерой энергии, позволяющей отслеживать энергию ускорения электронов с точностью не хуже 0,2-0,3%
Измеритель с таким датчиком позволяет выделить в пределах наибольшего возможного интервала нестабильности энергии ускорения бетатрона, равного 5% от 2 до 10 узких смежных энергетических интервалов, ограниченных энергиями Е_о1 и Е_о1+1 со средней энергетической шириной, равной соответственно 2,5-0,5% Границам узких энергетических интервалов соответствуют граничные значения отношений.

Нестабильность сетевого электропитания ускорителя при постоянной номинальной энергии ускорения вызывает случайные изменения действительной энергии ускорения, что вызывает в свою очередь адекватные изменения отношения выходных сигналов ионизационных камер датчика измерителя энергии.

МикроЭВМ 11 определяет меру текущей действительной энергии электронов отношение выходных сигналов ионизационных камер 13 и 14 и сравнивает его с граничными значениями, соответствующими границам смежных узких энергетических интервалов. При этом определяется узкий энергетический интервал, которому соответствует текущее значение энергии электронов. Каждому узкому энергетическому интервалу запрограммирована пара соответствующих сумматоров.

В режиме облучения фантома 7, задаваемом с пульта микроЭВМ 11, фантом 7 устанавливают в такое пространственное положение относительно выходного торца тубуса-коллиматора, которое соответствует пространственному положению облучаемого органа пациента в планируемом облучении.

При переходе к очередному фиксированному пространственному положению калибровочной камеры 6 в фантоме 7 все сумматоры, соответствующие всем выделенным узким энергетическим интервалам, очищаются. Результат измерения выходного сигнала ионизационной камеры-монитора дозы 4 и результат измерения выходного сигнала калибровочного диаметра 5 суммируются со значениями соответственно первого и второго сумматоров, которые соответствуют узкому энергетическому интервалу, включающему значение текущей действительной энергии, при которой были получены выходные сигналы ионизационной камеры-монитора дозы 4 и калибровочной камеры 6.

Таким образом в процессе облучения фантома в первом сумматоре пары, соответствующей I-му узкому энергетическому интервалу, накапливается значение дозного вклада ΔD, создаваемого электронами пучка в объеме ионизационной камеры монитора дозы 4, а во втором сумматоре пары накапливается значение дозного вклада Δ D_мф(X_j,Y_j,Zj) Е_о1-Е_о1-1 измеряемого калибровочной камерой 6 и дозиметром 5 в фантоме 7 в окрестностях точки с координатами X_j, Y_j, Z_j, причем только при энергиях ускорения из узкого интервала Е_о1-Е_i+1. При этом в других парах сумматоров и в другие моменты времени накапливаются дозные вклады, соответствующие другим узким интервалам энергии ускорения.

По достижению значениями сумматоров заданного значения суммирование прекращается и для данного пространственного положения калибровочной камеры 6 в фантоме 7 (Xj, Yj, Zj) определяется отношение значений каждой пары сумматоров
K(E_он, X_j, Y_j, Z_j), Y_j, Z_j)
Значения K(E_он, X_j, Y_j, Z_j) вместе с координатами Xj, Yj, Zj и граничными значениями меры энергии, соответствующими граничным энергии значениям Е_оi-E_i+1, записываются в постоянное запоминающее устройство микроЭВМ 11. После этого микроЭВМ 11 через устройство сопряжения 20 посредством устройства 8 координатного перемещения калибровочной камеры 6 переводит калибровочную камеру 6 в новое пространственное положение, при котором проводятся те же операции, что и при предыдущем пространственном положении калибровочной камеры 6. Совокупность всех записываемых в память микроЭВМ K(E_он, X_j, Y_j, Z_j) представляет набор калибровочных дозных распределений для узких энергетических интервалов в пределах интервала нестабильности энергии ускорения при номинальной энергии Е_он.

При переходе к облучению пациента ускоренными электронами при номинальной энергии Е_он облучающее устройство устанавливают в такое положение, при котором пространственное положение выходного торца тубуса-коллиматора 3 относительно облучаемого органа соответствует планируемому, и с пульта микроЭВМ задают режим облучения, после чего сумматоры программы очищаются. После каждого импульса излучения микроЭВМ определяют меру текущей действительной энергии электронов и сравнивают его с граничными значениями, соответствующим границам смежных узких энергетических интервалов. При этом определяется узкий энергетический интервал Е_or-E_or+1, которому соответствует текущее значение энергии электронов.

Результат измерения выходного сигнала ионизационной камеры-монитора дозы 4 при текущей энергии, которой соответствует узкий энергетический интервал E_ог-E_ог+1, Δd программно умножается на считываемый из постоянного запоминающего устройства калибровочный коэффициент K(E_он, X_e, Y_e, Z_e) соответствующий координатам точки, доза в которой является пороговым критерием назначенной дозы облучения, и узкому интервалу энергии ускорения E_or-E_or+1, а полученное значение произведения
f k(E_он, X_l, Y_l, Z_l) Δd суммируется с содержимым сумматора текущей дозы, в котором накапливается значение дозы облучение дозы облучения D(X_e, Y_e, Z_e) в точке с координатами X_e, Y_e, Z_e. При использовании микроЭВМ с достаточно большим быстродействием и оперативной памятью аналогичным образом в реальном масштабе времени определяются текущие значения дозы для точек с другими координатами и текущее дозное распределение индицируется на экране дисплея.

При использовании микроЭВМ с ограниченным быстродействием, не позволяющим отслеживать дозное распределение в реальном масштабе времени, результат измерения выходного сигнала ионизационной камеры-монитора дозы 4 суммируется, как и в режиме облучения фантома, со значением первого сумматора из пары сумматоров, которые соответствуют узкому энергетическому интервалу: включающему значение текущей действительной энергии. При этом в первом сумматоре пары, соответствующем I-му узкому энергетическому интервалу, накапливается значение дозного вклада ΔD
При выполнении условия D(X_e, Y_e, Z_e) ≥ D_o(X_e, Y_e, Z_e) микроЭВМ через устройство сопряжений 21 посредством блока отключения излучения выключает излучение ускорителя. По значениям сумматоров, содержащих значения дозных вкладов ΔD программным образом рассчитываются значения доз во всех точках по отношению
D(X_j, Y_j, Z_j)k(E_он, X_j, Y_j, Z_j) Δd
где N общее количество узких энергетических интервалов. Для конкретного укорителя форма энергетического спектра Т(Е_оЕ) жестко связана с энергией ускорения Е_о.

Для ускорителя Е_о=Е_о(t) является функцией времени t вследствие тепловых возмущений и нестабильности электросети
E_o(t) E_он+(t), где Е_он номинальная энергия ускорения;
Δ Е(t) случайная функция отклонения энергии от номинальной. Если S_м(Е) средняя доза, создаваемая электронами пучка с энергией Е в объеме ионизационной камеры монитора в расчете на один электрон пучка, а S_ф(Е, X_j, Y_j, Z_j) доза, создаваемая электронами пучка с энергией Е в окрестности точки фантома с координатами X_j, Y_j, Z_j в расчете на один электрон, тогда
(E_o(t)) T(E_o(t)E)S_м(E)dE средняя доза,создаваемая электронами пучка в объеме камеры-монитора в расчете на один электрон, а
S_ф(E_o(t), X_j, Y_j, Z_j) T(E_o(t),E)S_ф(E, X_j, Y_j, Z_j)dE доза, создаваемая электронами пучка в окрестности точки фантома с координатами X_j, Y_j, Z_j в расчете на один электрон. Здесь
T(E_o(t),E)dE 1
Средняя доза, создаваемая электронами пучка в процессе облучения в объеме камеры-монитора в течение интервала времени t_нj-t_к при положении калибровочной ионизационной камеры в точке фантома с координатами X_j, Y_j, Z_j, равна
D= n(t)S_м(E_o(t))dt, где n(t) ток пучка электронов. А доза, создаваемая при этом электронами пучка в окрестности точки фантома с координатами X_j, Y_j, Z_jравна
D_ф(X_j, Y_j, Z_j) n(t)S_ф(E_o(t), X_j, Y_j, Z_j)dt.

Как D_мф, так D_ф могут быть представлены в виде
D n(t)S(E_ot))dt S(E_o)dN S(E_o) dE_o=
dE_o= dD(E_o) где dD(E_o) дозный вклад электронов, излученных при энергиях ускорения от Е_о до Е_о+dE_o.

-распределение электронов, излученных ускорителем за время облучения по принадлежности к энергетическим спектрам при энергиях ускорения от Е_о до Е_о+dE_o.

случайная функция, различная для различных интервалов времени работы ускорителя.

На фиг. 2 показаны в качестве иллюстрации распределения для процессов облучения фантома при положении калибровочной камеры в точке Х₁, Y₁, Z₁ (кривая 1), при положении калибровочной камеры в точке Х₂, Y₂, Z₂ (кривая 2) и т.д. При реализации предлагаемого способа описанным устройством
(=
Доза облучения пациента
= определяется только видом для процесса облучения. При реализации известного способа облучения нормированное распределение определяют, как
XD_мф(E_o))^-1
Каждая точка в нормированном распределении при реализации известного способа зависит от соответствующего распределения для интервала времени t_нj-t_кj, причем для различных интервалов времени облучения фантома при положении калибровочной камеры в различных точках распределения не совпадают (фиг. 2). Доза облучения определяется при этом по соотношению
D_п(X_j, Y_j, Z_j) k¹(X_j, Y_j, Z_j) S_м(E_o)dE_o причем X_j,Y_j,Z_j X_j, Y_j, Z_j при любых j (фиг. 2).

При реализации известного способа доза облучения зависит от всей совокупности различных и , задаваемых стабильностью ускорителя. При реализации предлагаемого способа отсутствует зависимость дозы облучения от стабильности ускорителя в длительном процессе определения нормированного распределения, чем обеспечивается более высокая точность определения дозного распределения при облучении пациента.

При облучении фантома только при одном значении номинальной энергии ускорения сумматоры, соответствующие различным узким диапазонам энергии ускорения, заполняются неравномерно, вследствие чего погрешность определения K(X_j,Y_j,Z_j) по значениям сумматоров различна, как для разных интервалов энергии Е_оi-Е_оi+1, так и для разных точек X_j, Y_j, Z_j. Поэтому дополнительно при каждом фиксированном положении калибровочной камеры в фантоме посредством микроЭВМ 11 через устройство сопряжения 22 посредством регулятора 10 номинальной энергии увеличивает и уменьшает номинальную энергию ускорения электронов относительно номинально заданной с шагом, при котором диапазоны отклонений действительных энергий электронов от номинальных заведомо перекрываются, в диапазоне, превышающем диапазон наибольших отклонений действительной энергии электронов от номинальной заданной при наиболее неблагоприятных условиях эксплуатации ускорителя. При этом все первые сумматоры каждой пары, соответствующие различным узким интервалам энергии ускорения, принимают значения, превышающие заданное пороговое, чем обеспечивается высокая точность определения K(E_o, X_j, Y_j, Z_j) для всех интервалов E_oi-E_oi+1.

При реализации облучения с регулируемой номинальной энергией Е_онкалибровочные облучения фантома выполняются для ряда номинальных энергий, которые в среднем равномерно распределены в рабочем диапазоне энергий ускорителя. При этом при использовании микроЭВМ с ограниченным объемом ПЗУ облучения проводят без увеличений и уменьшений номинальных энергий ускорения, а в ПЗУ записывают только граничные энергии для тех узких интервалов энергий Еpom

Во всех вариантах реализации значения доз облучения в окрестностях точек, координаты которых не совпадают с X_j, Y_j, Z_j, находят интерполированием среди точек полученного распределения D(X_j, Y_j, Z_j).

Предлагаемый способ облучения обеспечивает более точное значение распределения дозы в облученном органе пациента, чем известные способы, что повышает эффективность радиационной терапии ускоренными электронами. Ниже приведено описание способа с использованием конкретных числовых значений.

Допустим, согласно плану облучения, принятому на основе стандартного распределения дозы по глубине фантома, необходимо облучить участок тела пациента в направлении нормали электронами с энергией 6 МэВ так, чтобы доза на глубине 1,71 см была равна 5 Гр. При этом необходимо определить распределение дозы по глубине тела пациента. Согласно предлагаемому способу устанавливают водный фантом перед торцом коллиматора 3 так, чтобы нормаль к стенке фантома совпадала с осью коллиматора 3, а расстояние между стенкой фантома и торцом коллиматора 3 было равно расстоянию, при котором получены стандартные распределения. Устанавливают калибровочную ионизационную камеру так, чтобы измерительная точка камеры отстояла от поверхности фантома на расстоянии 1,71 см. Устанавливают регулятором энергии 10 ускорителя номинальную энергию ускорения 6 МэВ и включают ускоритель. Вследствие нестабильности электросети и тепловых условий работы узлов ускорителя действительное значение энергии ускорения в каждом импульсе излучения ускорителя имеет случайные отклонения от номинального значения. В каждом импульсе излучения микроЭВМ определяет меру энергии ускорения электронов в виде отношения зарядов ионизации в чувствительных объемах ионизационных камер 13 и 14 и путем сравнения полученного значения меры энергии с граничными значениями диапазонов меры энергии определяют номер диапазона.

Поскольку каждому диапазону меры энергии программно выделены два сумматоров. Допустим, что энергии ускорения электронов 6 МэВ соответствует мера энергии, равная 1, а диапазонам энергии ускорения 1) 5,73: 5,79: 2) 5,79: 5,85: 3) 5,85: 5,91: 4) 5,91: 5,97: 5) 5,97: 6,03: 6) 6,03: 6,09: 7) 6,09: 6,15: 8) 6,15: 6,21: 9) 6,21: 6,27 соответствуют диапазоны меры энергии 1) 0,955: 0,96: 2) 0,96: 0,965: 3) 0,965: 0,97: 4) 0,97: 0,975: 5) 0,975: 1,025: 6) 1,025: 1,075: 7) 1,075: 1,125: 8) 1,125: 1,175: 9) 1,175: 1,2,25.

Каждому из этих 9 диапазонов программно соответствует один из 9 сумматоров, в которых суммируются результаты измерения ионизационного заряда в чувствительном объеме ионизационной камеры монитора дозы 4 и один из 9 сумматоров, в которых суммируются результаты измерения дозы ионизационной камерой 6 калибровочного дозиметра 5 в фантоме 7. Допустим для первого импульса излучения мера энергии оказалась равной 0,973 и значит она принадлежит диапазону N 4.

Тогда результаты измерений ионизационного заряда монитора дозы и дозы калибровочной камерой суммируются с содержимым соответствующих сумматоров, имеющих номера 4.

Если для второго импульса излучения мера энергии оказалась равной 1,05, то результаты измерений суммируются с содержимым сумматоров, имеющих номера 6.

В процессе облучения фантома вследствие случайного характера отклонений энергии ускорения от номинальной в ограниченном диапазоне тока пучка от среднего значения накапливаемые суммы результатов измерения ионизационных зарядов в сумматорах с разными номерами не равны, а некоторые сумматоры, в основном имеющие большие и малые номера, вообще остаются пустыми или их содержимое мало.

Увеличивая номинальную энергию ускорения, например, до 6,15 МэВ и уменьшая ее, например до 5,85, добиваются чтобы все сумматоры, независимо от номера накопили суммы, превышающие заданное минимальное значение, после чего облучение прекращают.

Затем находят для каждой пары сумматоров с одинаковым номером отношение суммы результатов измерений дозы в фантоме к сумме результатов ионизационных зарядов монитора дозы и полученное значение и соответствующий номер запоминаются в ПЗУ микроЭВМ.

Допустим, что облучения фантома при номинальной энергии 6 МэВ при расположении калибровочной камеры на расстоянии 1,71 см от облучаемой стенки фантома в сумматорах, накапливающих результаты измерений ионизационного заряда монитора дозы, в соответствии с их номерами оказалось:
1) 0; 2) 0; 3) 2,9901; 4) 1,9966; 5) 2; 6) 1,0017; 7) 0; 8) 0; 9) 0, а в сумматорах, накапливающих результаты измерений дозы в фантоме: 1) 0; 2) 0; 3) 3,00264; 4) 2,00088; 5) 2; 6) 0,999557; 7) 0; 8) 0; 9) 0. А после дополнительного облучения при номинальных энергиях 5,85 МэВ и 6,15 МэВ в сумматорах, накапливающих результаты измерений ионизационного заряда монитора дозы: 1) 1,1916; 2) 1,99; 3) 3,9868; 4) 2,49575; 5) 2; 6) 3,0051; 7) 2,0066; 8) 2,01; 9) 1,0067, а в сумматорах, накапливающих результаты измерений дозы в фантоме:
1) 1,201536; 2) 2,001912; 3) 4,00352; 4) 2,5011; 5) 2,0; 6) 2,998671; 7) 1,9982; 8) 1,998; 9) 0,9987.

При этом во всех сумматорах накопленные суммы превышают заданное значение, равное, например, 1.

В ПЗУ при этом в соответствии с номерами диапазонов для глубины 1,71 см записаны следующие значения:
1) 1,0083; 2) 1,00598; 3) 1,0044; 4) 1,002; 5) 1,0; 6) 0,99786; 7) 0,9958; 8) 0,994; 9) 0,992.

После этого калибровочную камеру перемещают в другую точку, например, на глубину, равную 2,487 см, причем сумматоры, как и перед облучением в положении камеры на глубине 1,71 см, очищаются.

Устанавливают номинальную энергию ускорения, равную 6 МэВ, и облучают фантом. Допустим, что в результате облучения при этой энергии в сумматорах, накапливающих результаты измерений ионизационного заряда монитора дозы, оказалось:
1) 0; 2) 0; 3) 4,9835; 4) 1,9966; 5) 1,5; 6) 0; 7) 0; 8) 0; 9) 0, а в сумматорах, накапливающих результаты измерений дозы в фантоме:
1) 0; 2) 0; 3) 3,5385; 4) 1,4534; 5) 1,1187; 6) 0; 7) 0; 8) 0; 9) 0. А после дополнительного облучения при номинальных энергиях 5,85 МэВ и 6,15 МэВ в сумматорах, накапливающих результаты измерений ионизационного заряда монитора дозы: 1) 1,986; 2) 2,189; 3) 5,48185; 4) 1,9966; 5) 1,5; 6) 2,0034; 7) 2,50825; 8) 4,02; 9) 1,51005, а в сумматорах, накапливающих результаты измерений дозы в фантоме: 1) 1,3392; 2) 1,51514; 3) 3,89235; 4) 1,4534; 5) 1,1137; 6) 1,5296; 7) 1,95975; 8) 3,212; 9) 1,233.

При этом во всех сумматорах накопленные суммы превышают заданное значение, равное 1.

В ПЗУ в соответствии с номерами диапазонов для глубины 2,487 см записывается: 1) 0,674; 2) 0,692; 3) 0,71; 4) 0,728; 5) 0,7458; 6) 0,7635; 7) 0,7813; 8) 0,799; 9) 0,816.

Затем сумматоры очищают, переводят калибровочную камеру в следующую точку и т.д.

В результате ПЗУ содержит 9 нормированных на единичный результат измерения ионизационного заряда монитора дозы глубинных распределений дозы, соответствующих 9 узким диапазонам энергий электронов, которые заведомо перекрывают весь диапазон нестабильности энергии ускорения.

При всех последующих облучениях пациентов при номинальной энергии ускорения электронов, равной 6 МэВ, и нормальном падении электронов на облучаемую часть тела устанавливают облучающее устройство так, чтобы торец коллиматора отстоял от облучаемой поверхности на таком же расстоянии, как при облучении фантома, а ось коллиматора 3 совпадала с нормалью к облучаемой части поверхности тела.

Устанавливают регулятором энергии 10 ускорителя номинальную энергию ускорения 6 МэВ, вводят в ОЗУ микроЭВМ граничное значение дозы облучения согласно плану облучения, равное 5 Гр на глубине 1,71 см, и включают ускоритель.

Как и при облучении фантома для каждого импульса излучения ускорителя определяют меру энергии ускорения и номер диапазона, которому она соответствует. При этом результат измерения ионизационного заряда монитора дозы в импульсе излучения программно умножают на записанное в ПЗУ при облучении фантома значение пронормированной дозы для заданной глубины (1,71 см) и номера диапазона меры энергии, а полученный результат суммируют содержимым выделенного программного сумматора дозы, который перед облучением пациента очищается и в котором накапливается значение дозы облучения. А к содержимому сумматора, в котором накапливается сумма результатов измерения ионизационных зарядов монитора дозы и который имеет номер, равный номеру диапазона, в котором оказалась мера энергии, прибавляется результат измерения ионизационного заряда монитора дозы в импульсе излучения.

Допустим мера энергии ускорения для первого импульса излучения оказалась равной 1,08 и значит она принадлежит диапазону N 7. Тогда результат измерения ионизационного заряда в этом импульсе излучения, например, 0,005 умножают на значение нормированной дозы для глубины 1,71 см N 7, т.е. на 0,9958, и суммируют с содержимым сумматора дозы. После первого импульса в сумматоре дозы оказывается значение 0,004079. Результат измерения ионизационного заряда при этом прибавляют к содержимому сумматора N 7 и в сумматоре N 7 оказывается значение 0,005.

Затем это значение перед последующим импульсом излучения программно сравнивают с заданным значением дозы облучения. Если он меньше, то облучение продолжают.

Допустим мера энергии ускорения для второго импульса излучения оказалась равной 0,99 и значит она принадлежит диапазону N 5. Тогда результат измерения ионизационного заряда в этом импульсе излучения, например, 0,003, умножают на значение нормированной дозы для глубины 1,71 см и N 5, т.е. на 1,0 и суммируют с содержимым сумматора дозы. После второго импульса в сумматоре оказывается значение 0,007979.

Результат измерения ионизационного заряда при этом прибавляют к содержимому сумматора N 5 и в нем оказывается значение 0,003.

Так как значение сумматора дозы меньше заданного значения, то облучение продолжают.

Допустим, что после например, 1000-ного импульса излучения значение сумматора дозы оказалось равным или большим заданного значения дозы. Тогда программно через устройство сопряжения 9 микроЭВМ отключает ускоритель и облучение прекращается.

При этом в сумматорах для накопления результатов измерения ионизационного заряда монитора дозы в соответствии с их номерами, например, оказались следующие значения:
1) 0; 2) 0; 3) 0; 4) 0,4185; 5) 1,253; 6) 1,243; 7) 1,248; 8) 0,8497; 9) 0.

Путем нахождения произведения каждого из этих значений на значения нормированной дозы для глубины 2,497 см из ПЗУ с соответствующим номером и последующего суммирования полученных результатов получают дозу облучения на глубине 2,487 см, которая оказывается равной 3,8422 Гр.

Аналогично находят дозы облучения в других точках.

Если необходимо определить дозу облучения в точках, для которых в ПЗУ отсутствуют нормированные распределения, то используют интерполирование между значениями нормированных доз для соседних точек.

Отметим, что сумма накопленных во всех 9 сумматорах, предназначенных для накопления результатов измерения дозы калибровочным дозиметром в фантоме, равна дозе, измеренной калибровочным дозиметром в данной точке фантома. А сумма накопленных во всех 9 сумматорах, предназначенных для накопления результатов измерения ионизационного заряда монитора дозы, является мониторной мерой дозы облучения либо фантома в данной точке, либо пациента при реализации известного способа.

Таким образом доза в точке на глубине 1,71 см при облучении фантома при номинальной 6 МэВ, найденная суммированием, равна 8,003077, а ее мониторная мера при реализации известного способа 7,9884.

Тогда нормированное значение дозы, равное их отношению, 1,001837.

Мониторная мера дозы облучения пациента в точке 1,71 при номинальной энергии 6 МэВ, найденная суммированием, равна 5,0122, а доза облучения пациента в точке на глубине 1,71 равна 5,0214.

Доза в точке на глубине 2,487 см при облучении фантома при номинальной энергии 6 МэВ, найденная суммированием, равна 6,1106, а ее мониторная мера при реализации известного способа 8,4801. Нормированное значение дозы равно 0,72058. Доза облучения пациента в точке на глубине 2,487 см тогда равна 3,6116.

Предлагаемый способ дает, как было указано выше, соответственно 5,0 и 3,8422.

Относительные различия соответственно равны 0,4 и 6% Эти значения являются различиями и в погрешностях известного способа и предлагаемого способа. Более высокая погрешность известного способа обусловлена тем, что при реализации известного способа не учитывается зависимость распределения дозы от энергии ускорения в пределах диапазона ее нестабильности при номинальной энергии ускорения, с одной стороны, и случайный характер отклонения действительной энергии ускорения от номинальной, с другой стороны.

В приведенном примере случайный характер отклонения действительной энергии от номинальной выражается в случайном соотношении между накопленными в сумматорах с разными номерами результатами измерений, которое, в свою очередь, определяется соответствующим соотношением количеств электронов, излученных с энергиями из выделенных узких диапазонов.

При облучении фантома при номинальной энергии 6 МэВ с измерением дозы в точке на глубине 171 см соотношение количеств электронов по диапазонам было принято в порядке возрастания номеров следующим:
0:0:3:2:2:1:0:0:0. При облучении фантома при номинальной энергии 6 МэВ с измерением дозы в точке на глубине 2,487 см 0:0:5:2:1,5:0:0:0:0. А при облучении пациента: 0:0:0:5:3:3:3:2:0. Заметим, что различие погрешностей для предлагаемого способа и известного равно нулю, если соотношение всегда неизменное, что однако никогда не реализуется.

Наибольшие погрешности в определении дозы соответствуют точкам, которые находятся в областях с большим градиентом дозы.

Предлагаемый способ дает более точные сведения о распределении дозы в облучаемом объеме, но никак не влияет на формирование распределения дозы и не вводит каких-либо новых критериев. При его реализации формируется распределение дозы, абсолютно идентичное распределению дозы, которое сформировалось бы, если был бы реализован известный способ. Медико-биологические эффекты облучения известного и предлагаемого способа идентичны.

Использование: в медицинской технике, а именно в радиологии для определения дозного распределения в объекте. Сущность: устанавливают ряд номинальных энергией (Н. Э) ускорения электродов, больших и меньших номинально заданной, при котором диапазон отклонений дествительных энергией электронов (Д. Э. Э.) от Н. Э. в различные моменты времени перекрывают друг друга, при каждой Н. Э. направляют пучок электронов на фантом и облучают его, при облучении фантома непрерывно измеряют Д. Э. Э. в пучке и определяют соответствие в различные интервалы времени Д. Э. одному из узких и энергетических диапазонов, ширина которых меньше диапазона нестабильности Д. Э. при каждой Н. Э. , одновременно регистрируют дозы в частях фантома с различными координатами и среднюю дозу по газовому объему ионизационной камеры-монитора дозы (Г. О. И. К. М. Д.), пространственно фиксированному относительно облучаемой области поверхности фантома. Причем дозы регистрируют в виде совокупности отдельных дозных вкладов, созданных электронами пучка с измеренными энергиями из отдельных выделенных узких диапазонов, дозные вклады, созданые в фантоме электронами с энергиями из каждого узкого диапазона, нормируют на соответствующие дозные вклады в Г. О. И. К. М. Д. Затем устанавливают заданную Н. Э. электронов в пучке, направляют пучок на орган пациента и облучают его. При облучении органа пациента непрерывно измеряют энергию электронов в пучке в различные интервалы времени облучения, определяют соответственно в различные интервалы времени Д. Э. Э., одному из узких энергетических диапазонов, регистрируют среднюю дозу по Г. О. И. К. М. Д., пространственно фиксированному относительно облучаемой области поверхности органа пациента таким же образом, как при облучении фантома относительно облучаемой области поверхности фантома. Причем дозу регистрируют в виде совокупности отдельных дозных вкладов, созданных электронами пучка с измеренными энергиями из таких же отдельных узких диапазонов энергий, которые были выделены при облучении фантома, распределение дозы в облучаемом органе непрерывно определяют по нормированным распределениям дозы в фантом, соответствующим узким диапазонам энергий электронов, и по отдельным дозным вкладам, созданным в процессе облучения органа в выделенном газовом объекте электронами с энергиями из отдельных узких диапазонов, а облучение прекращают при равенстве дозы в заданной части объема облучаемого органа заданной дозы. Способ обеспечивает высокую точность определения дозы в различных областях облучаемого органа при использовании относительно малостабильного ускорителя. 1 з. п. ф - лы, 2 ил.

1. Способ определения дозного распределения в объекте, заключающийся в установке номинальной энергии ускорения электронов, направлении пучка электронов на фантом и облучении его, с одновременной регистрацией дозы в частях фантома с различными координатами и средней дозы в газовом объеме ионизационной камеры-монитора дозы, пространственно фиксированном относительно облучаемой области поверхности фантома, нормировке дозы в фантоме на среднюю дозу в газовом объеме ионизационной камеры-монитора дозы, направлении пучка электронов на объект и облучении его с регистрацией средней дозы в газовом объеме ионизационной камеры-монитора дозы, пространственно фиксированном относительно облучаемой области объекта таким же образом, как при облучении фантома с последующим определением распределения дозы в облучаемом объекте, отличающийся тем, что, с целью повышения точности как при облучении фантома, так и при облучении объекта, непрерывно измеряют энергию электронов в пучке и определяют принадлежность действительной энергии ускорения электронов одному из узких диапазонов энергии ускорения, ширина которых меньше диапазона нестабильности действительной энергии ускорения электронов при заданной номинальной энергии, при этом дозы регистрируют в виде совокупности отдельных дозных вкладов, созданных электронами пучка при измеренных энергиях ускорения из отдельных узких диапазонов энергии, нормированные распределения дозы в фантоме определяют по превышающим заданное значение дозным вкладам, созданным электронами пучка отдельно при измеренных энергиях ускорения из отдельных узких диапазонов энергии, а распределение дозы в объекте определяют по совокупности соответствующих узким диапазонам энергий нормированных распределений дозы в фантоме и средних дозных вкладов в газовом объеме ионизационной камеры-монитора дозы. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что облучение фантома при фиксированном положении калибровочной камеры проводят многократно пучками электронов при номинальных энергиях, которые меньше и больше номинальной заданной и диапазоны отклонений действительных энергий электронов от которых перекрывают друг друга.