首创双层电离室设计 详解瑞多思剂量验证系统ArcMap

市面上的探测器矩阵主要有电离室和半导体两大类,各有优缺点。电离室的优点是能量响应好,测量准确,同时适用于相对和绝对剂量测量,但需要角度响应修正。

瑞多思自主研发生产的ArcMap剂量验证系统采用电离室双层弧形排列设计,在三维空间内布置探测器,真正实现三维空间剂量的验证。通过圆柱型电离室侧向摆放以及交叉排列的方式,避免了电离室测量的角度响应,同时还增加了测量分辨率。由于计划中高剂量区域通常分布在内圈,接近等中心位置附近。通过双层分布设计,使得内、外层电离室分布可以尽可能分布在高、低剂量区内,避免了单层设计方式下,在高剂量区可能没有探测器的尴尬,更全面更真实反映剂量验证的结果。

通过将模体的剂量测量结果投影到三维CT影像上,从而可以获得基于患者的三维剂量验证结果,并提供靶区和正常组织的三维剂量分布和DVH结果,帮助结合治疗剂量规范分析剂量差异的潜在危险。

我们基于模体测量结果计算模体三维剂量分布,并计算该剂量分布与TPS剂量分布的差异,从而获得三维网格下的“剂量偏差矩阵”,通过该矩阵进一步重建患者CT图像上的三维剂量分布。

· 有效的照射体积

不论是IMRT还是VMAT技术,从任意角度入射的模体有效面积相同,因此射线绝大部分都会有效探测到。非旋转平板矩阵受到入射角度影响,特别是90度和270度附近时,探测器照射面积的投影是一条线,且在射线路径上还可能需要考虑空腔或材料密度的修正。

· 精确度入射角度计算

ArcMap双层弧形排列的设计可以让系统通过算法推算出射线的入射角度,无需额外配备装置获取加速器机架旋转角度。其主要方法是将射线入射路径上的剂量分布分别投影到4个平面上,通过计算投影面的“质心”确定入射方向,计算准确性好于1°。

· 产品普适性

ArcMap支持各种类型加速器,包括C形臂和O形臂加速器,包括瓦里安,医科达,安科锐以及联影等加速器。支持IMRT,VMAT以及SBRT/SRS计划等。

关于产品背后的小故事

2018年,当瑞多思研发团队提出双层电离室测量矩阵的概念后,经过近2年多的努力才完成ArcMap模型机(图1所示)。此后,经过工业设计师对外形、线条和色彩等细节的打磨,彰显现代、简约和时尚的外观。至此,从第一份设计草图到不断的版本迭代,最终实现产品定型和量产。

由于Arcmap的内部结构精密,需经过数十道工序打造,包括电离室的制造、柔性电路板的组装和焊接等过程,需要数百个工时。之后再经过组装、性能调试和现场测试等工序后,最终才能交付到用户。

图1:ArcMap初代原型机

正式产品