用于辐射变色胶片剂量测定的有效方法
阅读：1031发布：2020-07-01
专利汇可以提供用于辐射变色胶片剂量测定的有效方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提供用于测量具有高空间 分辨率 的 电离 辐射 剂量的二维分布的方法。所述方法包括使辐射敏感胶片暴露于 电离辐射 图案以形成测量胶片，使辐射敏感胶片的区域暴露于多个已知剂量的所述电离辐射以形成校准胶片，在单个时间对所有的所述暴露胶片与未暴露辐射敏感胶片一起进行扫描以产生数字图像，测量所述数字图像中对应于所述未暴露胶片和暴露于不同已知剂量的所述校准胶片的那些区域，将所述区域中的所述测量响应与所述已知剂量关联并且使用所述关联性将所述扫描图像中对应于所述测量胶片的值从扫描器响应值转 化成 剂量值。在优选实施方案中，所有的所述辐射敏感胶片都是相同类型的胶片。，下面是用于辐射变色胶片剂量测定的有效方法专利的具体信息内容。
1.一种用于测量具有高空间分辨率的电离辐射剂量的二维分布的方法，其包括使辐射敏感胶片暴露于电离辐射图案以形成测量胶片，使辐射敏感胶片的区域暴露于多个已知剂量的所述电离辐射以形成校准胶片，在单个时间对所有的所述暴露胶片与未暴露辐射敏感胶片一起扫描以产生数字图像，测量所述数字图像中对应于所述未暴露胶片和暴露于不同已知剂量的所述校准胶片的那些区域，将所述区域中的所述测量响应与所述已知剂量关联，并且使用所述关联性将所述扫描图像中对应于所述测量胶片的值从扫描器响应值转化成剂量值，其中所有的所述辐射敏感胶片都是相同类型的胶片。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述数字图像是在多个响应通道中提供的，并且所述测量胶片图像从扫描器响应值到辐射剂量值的所述转化是使用所述剂量值与所述校准胶片的多个所述扫描器响应值之间的所述关联性进行的。
3.一种用于测量具有高空间分辨率的电离辐射剂量的二维分布的方法，其包括使辐射敏感胶片暴露于待测量的电离辐射图案以产生测量胶片，并且使一个或多个辐射敏感胶片暴露于已知校准剂量的所述电离辐射以产生一个或多个缩放胶片，在多个测量通道中同时对所述测量胶片和所述缩放胶片与未暴露辐射敏感胶片一起进行扫描以产生数字图像，在所述测量通道中测量所述数字图像中对应于所述未暴露胶片和所述缩放胶片的那些区域，基于先前所确定的所述胶片于所述测量通道中的测量扫描器响应值与辐射剂量之间的数学关系，将所述数字图像转化成剂量值图，并且随后使用数学函数调节对应于所述数字图像的所有的所述剂量值，使得所述数字图像中代表所述未暴露胶片和所述缩放胶片的所述区域中的所述剂量值等于它们所暴露的校准剂量值，其中所有的所述辐射敏感胶片都是相同类型的胶片。
4.根据权利要求3所述的方法，其中所述先前所确定的数学关系是通过以下方式建立的：使至少一个辐射敏感胶片暴露于多个已知校准剂量的所述电离辐射以形成校准胶片，在具有多个颜色测量通道的光学扫描器上上对所述暴露胶片与未暴露辐射敏感胶片一起进行扫描以产生校准数字图像，在多个颜色通道中测量所述校准数字图像中对应于所述暴露胶片和未暴露胶片的那些区域，并且将所述校准数字图像的所述区域中的所述测量响应与所述已知电离辐射剂量关联，以建立所述测量响应值与所述电离辐射剂量之间的所述关系，其中所有的所述辐射敏感胶片都是相同类型的胶片。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的方法，其中所述辐射敏感胶片是辐射变色胶片。
6.根据权利要求5所述的方法，其中所述辐射变色胶片含有二乙炔。
7.根据权利要求1或4所述的方法，其中校准胶片的数量是1。
8.根据权利要求1或4所述的方法，其中校准胶片的数量是2。
9.根据权利要求1或4所述的方法，其中校准胶片和校准辐射剂量的数量是1。
10.根据权利要求1或4所述的方法，其中校准胶片和校准辐射剂量的数量是2。
11.根据权利要求3所述的方法，其中缩放胶片的数量是1。
12.根据权利要求3所述的方法，其中缩放胶片的数量是2。
13.根据权利要求3所述的方法，其中缩放胶片和校准缩放剂量的数量是1。
14.根据权利要求3所述的方法，其中缩放胶片和校准缩放剂量的数量是2。
15.根据权利要求3所述的方法，其中使至少一个缩放胶片暴露于大于所述测量胶片中的最高剂量的辐射剂量。
16.根据权利要求1、2、3或4所述的方法，其中所述扫描步骤利用了平台式扫描器。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述扫描器包括红色测量通道、绿色测量通道和蓝色测量通道。
18.根据权利要求1、2或3所述的方法，其中所述辐射敏感胶片具有至少1mm的空间分辨率。
19.根据权利要求18所述的方法，其中所述辐射敏感胶片的所述空间分辨率是至少
0.1mm。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述辐射敏感胶片的所述空间分辨率是至少
0.01mm。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述辐射敏感胶片的所述空间分辨率是至少
0.001mm。
用于辐射变色胶片剂量测定的有效方法
背景技术
[0002] 放射疗法已经被作为用于辐照和选择性地杀死癌细胞、同时将对于相邻组织的辐射暴露降到最低的方法使用多年。放射疗法的有效性取决于被吸收剂量或沉积于组织块内的能量的量。被吸收剂量通常以厘戈瑞(centigray)或cGy单位测量。
[0003] 可使用辐射检测介质来测定患者在辐射治疗期间所经受的辐射的量和位置。特别有用的是可测定一定区域上的辐射剂量的二维辐射检测介质。示例是射线照相胶片、辐射变色胶片、磷光板、二极管或离子室的二维阵列等。辐射检测介质通常具有根据辐射暴露程度系统地变化的响应。在暴露于电离辐射后，辐射检测介质(例如射线照相胶片和辐射变色胶片)通常具有与辐射剂量成比例地系统地变化的光透射率或光密度。辐射敏感胶片的校准允许通过测量暴露的辐射检测介质的光透射率或光密度来间接地测量被吸收剂量。
[0004] 辐射变色胶片被医学物理师广泛地用于进行辐射剂量测定。胶片因为其极佳的空间分辨率(达到至少0.025mm的水平)而被广泛地视为用于进行辐射剂量测定的“金标准”。这样的高分辨率对于包括离子室、二极管和TLD在内的其它测量模式来说是不可能的。这些其它技术受限于在1mm或更粗范围内的空间分辨率。辐射变色胶片的另一优点是其组织等效性，即被吸附的辐射剂量真实地反映了被组织吸附的剂量。
[0005] 用于辐射检测介质的校准曲线通常是通过使用线性加速器或能够生成一系列已知剂量水平的类似装置使所述检测介质的一个或多个区域暴露于不同的和已知量的辐射制备的。频繁使用的另一方法是使检测设备暴露于连续变化的剂量水平。这可以通过在辐射源与检测介质之间插入具有连续变化的厚度的楔形材料来进行。或者，辐射敏感介质可夹置在两个块状物之间并且定位成使得所述介质在其被暴露时处于平行于射束的平面内。在这种配置中，施加到辐射敏感介质的剂量随所述块状物的顶部表面下面的深度而连续地降低。这种类型的暴露通常称为深度-剂量暴露。通常，校准曲线是通过针对许多不同剂量水平测量辐射敏感介质的响应生成的。在辐射胶片的情况下，通常针对许多不同辐射剂量水平测量所述介质的光透射率或光密度。
[0006] 在现在为止，相对于使用离子室和二极管的阵列利用辐射变色胶片进行剂量测定的缺点是其时效性较小。例如，包含离子室或二极管的阵列的商业装置通常用于验证通过线性加速器递送的强度调节的放射疗法治疗(IMRT)计划。在线性加速器上设置阵列装置、进行测量、比较测量值与治疗计划并且然后包装所述装置所需的时间约为30到40分钟。除此之外是用于校准阵列的辅助操作(overhead)。然而，这一辅助操作较少，因为阵列可每数月只校准一次，在此期间，将进行几十次验证测量。
[0007] 出于许多原因，使用辐射变色胶片进行类似测量需要显著更长的时间。使用胶片还带来了其它不便。首先，辐射变色胶片的校准可能是无效的，原因在于新的胶片生产批次需要新的校准。-设置胶片并使其暴露于IMRT计划所需的时间小于阵列装置所需的时间。然而，一旦使胶片暴露，就必须在胶片数字转换器上对其进行扫描并且然后必须对扫描数据进行处理以产生测量结果。一般地，利用胶片进行测量将需要多次扫描，并且除那以外，必须以对应于校准胶片的暴露后时间的经充分调节的暴露后时间进行扫描。暴露后时间的限制归因于以下事实：由暴露起始的聚合反应在暴露后以随时间而减小的速率继续进行。实际上，这意味着在暴露与扫描之间流逝了几小时，意味着测量结果只能在相当大的和不便的时间延迟后获得。总的来说，胶片测量所需时间可能是利用阵列装置进行测量所需时间的多达3X。
[0008] 如上文所提到的，虽然单个离子室或二极管的空间分辨率为约1mm，阵列装置可包2
含数百或甚至数千个装置，但为了覆盖大的面积(通常为400–1000cm)，单个传感器可能间隔5–10mm，从而严重地降低了阵列装置的空间分辨率。由于使用这些装置来验证以1mm或更好的分辨率计算的治疗计划，所以阵列装置不足以实现其功能。
含数百或甚至数千个装置，但为了覆盖大的面积(通常为400–1000cm)，单个传感器可能间隔5–10mm，从而严重地降低了阵列装置的空间分辨率。由于使用这些装置来验证以1mm或更好的分辨率计算的治疗计划，所以阵列装置不足以实现其功能。
[0009] 具有优于1mm的空间分辨率数量级，辐射变色剂量测定胶片如果被更方便且更快速地使用，则其可能是用于剂量测量和放射疗法治疗计划验证的最好选择。
发明内容
[0010] 本申请涉及使用辐射敏感介质且尤其是辐射变色胶片的方便性，并且以许多方式提供辐射敏感胶片材料和施用方法，以加速辐射敏感胶片剂量测定工艺。根据某些实施方案，本文所述的方法可减少对辐射变色胶片进行剂量校准所需的辅助操作，将测量所需胶片量降到最低，将胶片数字化所需扫描数降到最低，将胶片数字转换器的扫描间可变性的影响降到最低，消除环境温度变化对胶片数字化的影响和/或去除因辐射变色胶片的暴露后变化所致的对胶片扫描的暴露后时间限制。总的来说，本文所述的材料和方法可产生一种胶片剂量测定工艺，所述工艺与离子室和二极管阵列装置具有类似的方便性和相当的速度，但具有高空间分辨率的重要且独特的优点。
[0011] 在一个方面，本申请利用先前所测定的对于一种类型的辐射检测介质的校准来测定随后测量中的剂量水平。一种用于生成所述校准关系的方法包括使辐射检测介质的位置暴露于多个已知的辐射剂量水平(其中每个暴露位置对应于一个已知的辐射剂量水平)，测量每个暴露位置的光密度或透射率，生成辐射剂量水平和测量的密度的成对数据值的阵列并基于表示为数学函数(其中剂量＝f(密度))的成对的密度和剂量值的阵列来计算校准。
[0012] 在另一方面，本申请描述用于生成一种类型的射线照相或辐射变色辐射检测介质的校准曲线的另一方法，所述校准曲线是通过以下方式生成的：利用至少三个不同的辐射剂量水平辐照所述辐射检测介质，将每个剂量水平施加到所述检测介质上的一个区域以产生包含被辐照区域的被暴露检测介质，捕获所述被暴露检测介质的图像以形成扫描图像，测定对应于每个被辐照区域的剂量水平并且基于扫描器随剂量水平而变化的响应来计算所述检测介质的校准。根据本发明的具体方面，辐射检测介质包含辐射变色的自显影胶片介质。
[0013] 根据本发明的一个方面，使辐射检测介质区域暴露于已知水平的辐射。利用光学扫描器对被暴露辐射敏感介质进行扫描。光学扫描器响应并测量由胶片于离散点处透射的光以产生扫描图像。根据本申请的这一方面，扫描图像是辐射检测介质的光透射率图。测量的响应自动地与相应的辐射暴露剂量相关联并且标绘成对值以提供辐射敏感介质的校准剂量响应。所得校准可基于对辐射敏感介质的暴露的测量在随后测量中用于提供被吸收剂量的指示。附图说明
[0014] 图1是相对于剂量值标绘的每个颜色通道中的响应值的曲线图，其图解说明扫描温度的影响；
[0015] 图2是在均衡10℃和21℃图像中未暴露胶片的响应后相对于剂量值标绘的每个颜色通道中的响应值的曲线图；
[0016] 图3是如实施例6中所述在均衡未暴露胶片响应后的暴露后变化相对于剂量值标绘的响应值的曲线图；
[0017] 图4是实施例6中在施加第二次缩放后相对于剂量值标绘的响应值的曲线图；
[0018] 图5是如实施例8中所述相同类型的不同扫描器相对于剂量值标绘的缩放的响应值的曲线图；
[0019] 图6是如实施例9中所述不同类型的扫描器相对于剂量值标绘的缩放的响应值的曲线图；
[0020] 图7是如实施例10中所述横向取向和纵向取向在缩放前相对于剂量值标绘的响应值的曲线图；
[0021] 图8是如实施例10中所述横向取向和纵向取向在缩放后相对于剂量值标绘的响应值的曲线图；并且
[0022] 图9是如实施例11中所述不同生产批次的辐射变色胶片相对于剂量值标绘的归一化响应值的曲线图。
具体实施方式
[0023] 以下详细说明旨在只是代表性的并且不会对所述剂量测定方法进行限制。本领域技术人员可设计包括在本发明范围内的许多变化。以下各种替代和优选的实施方案的详细讨论将说明本发明的一般原理。
[0024] 对于下面的讨论，将以下术语定义如下：
[0025] 如本文所用的术语“辐射检测介质”通常是指在暴露于辐射时经历可检测变化的介质。所述变化可能立即可见或可能需要显影工艺。
[0026] 如本文所用的术语“射线照相胶片”是指在暴露于电离辐射时形成潜像并且需要化学或物理显影工艺以产生可见图像的胶片。
[0027] 如本文所用的术语“辐射变色胶片”通常是指在暴露于电离辐射时改变颜色并且产生可见图像、但在暴露于可见光或其它形式的非电离辐射时经历不显著变化的的胶片。
[0028] 如本文所用的术语“电离辐射”通常是指能量水平高到足以使原子失去电子并且变得带电或电离的辐射。电离辐射可呈高能粒子形式，如α粒子和β粒子、质子和中子，或呈电磁波形式，如γ射线或x射线。高能粒子和电磁波从正在衰变的放射性原子核释放或可通过使加速电子撞击金属靶来产生。
[0029] 如本文所用的术语“空间分辨率”是指辐射检测器区别长度域中的位置处递送的剂量的能力并且可以根据以线对/mm单位表示的分辨能力来测量。
[0030] 本文所述的术语“相同类型”就胶片来说是指用含有相同活性辐射敏感性组分、但组成在某种方式上不同的材料涂布的胶片。一个示例是涂布有它们的衬底可在厚度上不同，或活性涂层可夹置在两个衬底之间，或活性涂层可具有不同厚度。相同生产批次的胶片是相同类型的胶片亚组。
[0031] 检测介质的暴露位置是指检测介质中可随后被测量以对辐射暴露的影响进行定量的有限区域。有限区域可以小到单个测量点，或其可以涵盖多个测量点。例如，为了扫描和测量具有光学图像的辐射检测介质的目的，一般将所述图像分成多个具有小但有限的大小的离散像元或像素。每个像素具有关于所述图像的可识别位置并且与对所述图像于该位置处的性质进行定量的信息相关联。通常，所测量的图像性质涉及所述图像在一个或多个波长带上的光学透射率或光密度。所述图像上的测量点的大小涉及单个像素的大小并且通-4 2常可为约10 cm或更小。
[0032] 用于辐射剂量测定的理想胶片材料将具有与剂量成线性比例的测量响应。将需要校准以对未暴露胶片的响应和随剂量而变化的响应变化进行表征，但一旦已确定这种情况，则未知剂量的测量就非常简单。常规的基于银的照相胶片可接近这种理想状态，但它高度依赖于将潜像转化成可见的和可量测的形式所需的暴露后处理。处理条件小的变化可改变响应曲线的斜率或甚至使其变成非线性的。
[0033] 辐射变色胶片无需暴露后处理，从而将其作为误差源消除。然而，辐射变色胶片不具有对辐射暴露的线性响应，另外，所述响应随暴露后时间而变化。在第一部分中，这是由于胶片的放射性分解产生有色染料的事实。常规银胶片中的黑色图像的测量可利用具有任何带宽的可见光源(白色光或有色光)进行，因为光透射穿过黑色图像与波长无关。辐射变色胶片提供有色染料并且广谱光源透射穿过有色胶片基本上为非线性的。但即使透射测量可利用单色光进行，辐射变色胶片从辐射暴露显色仍将是非线性的。在第二部分中，辐射暴露起始活性组分中的聚合，所述聚合在暴露已停止后继续，但速率不断降低。这意味着所有暴露胶片都必须以某一已知的暴露后时间进行扫描以使得校准胶片的校准函数适用于需要测量的胶片。
[0034] 所选用于测量暴露辐射变色胶片的设备是rgb胶片数字转换器，例如，能够有48位颜色深度的商购的平台式扫描器，例如Epson V700、V750、1680和10000XL。辐射变色胶片在剂量D下的响应X(D)可被拟合到以下类型的有理函数
[0035] X(D)＝A+B/(D-C)
[0036] 其中A、B和C是常数。这一类型的函数尤其可用于拟合来自辐射变色胶片的剂量-响应数据，因为它们具有与所述胶片的物理性质一致的性质。也就是说，辐射变色胶片暴露得越多，它就变得越来越暗，并且透射率趋近于恒定值。如通过所述函数所表示的，当剂量D接近无穷大时，响应X(D)接近A的值。考虑到暴露后时间，可将不同暴露后时间的响应拟合到这种形式的响应曲线家族，其中所述值C在不同的暴露后时间之间变化。GAFCHROMIC EBT2和EBT3辐射变色胶片展现如下文详细描述的响应。
[0037] 此外，可将在约50℉与80℉之间的温度下进行的暴露的EBT2和EBT3辐射变色胶片的扫描测量的剂量响应类似地拟合到其中所述C随温度而变化的响应曲线家族。
[0038] 可针对不同批次的某种类型的介质产生类似的响应曲线家族。例如，不同批次的EBT2和EBT3胶片的响应函数有相似性。所以，如果将剂量响应归一化成来自相同批次的未暴露胶片的响应，则与上文类似，可将所有批次的剂量响应拟合到其中所述值C随批次而变化的响应曲线家族。
[0039] 根据某些方面，本申请提供用于改进的辐射剂量测定的方法和系统。根据一个方面，本申请说明可如何使用针对给定扫描器上的辐射敏感性胶片并且更特别地EBT2和EBT3辐射变色胶片所确定的任何校准函数来生成通用校准函数。根据一个实施方案，所述方法包括：
[0040] 1)使来自单个批次的胶片的胶片暴露于许多已知剂量的辐射。剂量的数量优选3次或更多次。
[0041] 2)与未暴露胶片一起，在扫描器上扫描暴露胶片以获得数字图像。为了将来自暴露后时间差异的误差降到最低，应当在暴露后至少24小时进行这些扫描。
[0042] 3)对所述数字图像中对应于暴露胶片和未暴露胶片的部分进行测量。应当将每个颜色通道中的每个胶片的测量值归一化成对应于未暴露胶片的图像的值。可将成对的归一化的剂量和响应值拟合到上文所述的类型的剂量响应函数。这是通用校准函数。如果需要，可使用超过一组的响应数据来生成通用校准函数。根据特定实施方案，这一校准函数的测定可为“一次性”事件。
[0043] 4)在相同类型的胶片上暴露放射疗法治疗计划并且使来自相同批次的第二胶片暴露于已知的辐射剂量。前面的胶片称为IMRT胶片并且后面的胶片称为缩放(scaling)胶片。
[0044] 5)将所述IMRT胶片和所述缩放胶片与来自相同胶片批次的未暴露胶片一起放置在扫描器上并且对所述胶片进行扫描。这里假定所述IMRT胶片和缩放胶片已经以最小时间间隔进行暴露。
[0045] 6)测量所述缩放胶片和未暴露胶片并且与所述通用校准曲线一起使用所述数据来测定如通过0剂量和缩放剂量所测定的该批次的胶片的特定响应函数。
[0046] 7)使用所述响应函数将包括IMRT胶片和缩放胶片的胶片响应图像转化成剂量图像。
[0047] 然后照例将所得剂量图像用于与治疗计划进行比较。
[0048] 根据本申请的特别有用的方面，已将校准辅助操作减少到“一次性”事件(可能在较方便的基础上进行重复，例如一年一次，或作为QA计划的一部分)。
[0049] 根据某些方面，已将所述操作的暴露部分减少到两种胶片–IMRT胶片和缩放胶片。如果有效地进行暴露，其应当耗费约10–15分钟。
[0050] 根据如本文所述的一些方法，已将所述方案的扫描部分减少到单一扫描。如果有效地进行扫描，其应当耗费约5分钟。
[0051] 根据一些实施方案，测量的剂量与IMRT治疗计划之间的比较可在约5分钟内完成。
[0052] 单次IMRT的总时间可为约20-25分钟。这类似于用于阵列装置的时间。
[0053] 本领域技术人员熟知可用于使辐射检测介质区域自动地暴露于不同剂量水平的各种方法。例如，可单独或组合使用多叶准直器、辅助准直器或辐射衰减材料的固定块(fixed-block)，以对暴露于电离辐射期间的随机区域进行区别性屏蔽。辐射检测介质的被区别性屏蔽部分允许剂量水平变化，而无需改变电离辐射特性，例如射束强度、个体暴露持续时间等。根据本发明的其它方面，可通过改变电离辐射特性、通过改变施加暴露剂量的速率或通过改变暴露时间或通过任何上述手段的任何组合，获得剂量水平的变化。
[0054] 线性加速器或另一电离辐射源使辐射检测介质区域暴露于已知的辐射剂量水平，从而在所述辐射检测介质上产生辐射剂量图案。根据本发明的一个方面，测量每个暴露区域的光透射率并且将其与相应的已知辐射剂量水平相关联。根据本发明的某些实施方案，使用光胶片扫描器对辐射检测介质进行扫描以产生所述胶片的扫描图像。根据本发明的特别有用的实施方案，通过使用对扫描图像进行测量的软件程序来分析扫描图像。基于某些准则，所述软件对辐射检测介质的暴露区域进行代表性测量。然后将每个暴露区域的测量值与相关联的辐射暴露剂量匹配并且使用成对值来生成辐射检测介质的校准曲线。
[0055] 可通过使用扫描器(例如通常用于这一目的的那些)来测量辐射检测介质的暴露区域。可使用的胶片扫描器的代表性示例包括但不限于Vidar VXR-16、Epson Expression1680、Microtek 9800XL等。所选用于测量暴露的辐射变色胶片的设备就rgb胶片数字转换器，例如，Epson V700、V750、1680和10000XL。通常，扫描器将暴露的辐射检测介质转化成具有代表介质上每个点或位置处的光透射率的值的像素阵列。特别有用的扫描器在多个响应通道中提供数字图像并且使用剂量值与校准胶片的多个扫描器响应值之间的关联性将测量胶片图像从扫描器响应值转化成辐射剂量值。利用具有多个响应通道的扫描器的辐射剂量测定方法更详细地描述于作为公开号US 2010/0213362公布的美国专利申请号
12/710,004中，其内容在此以引用方式并入。
12/710,004中，其内容在此以引用方式并入。
[0056] 个体辐射剂量水平取决于许多因素，例如辐射源、暴露时间、暴露率、辐射源与辐射检测介质之间的距离等。商购的线性加速器通常可递送每分钟约600cGy。由于多数分级放射疗法需要小于约1,000cGy的剂量水平，所以个体辐射暴露通常为约数秒到数分钟。根据本发明的辐射检测介质的校准通常涉及预计待用于放射疗法治疗中的那些的范围内的辐射剂量水平。例如，用于IMRT治疗的典型辐射剂量水平可落在约1cGy到约500cGy、更特别地约1cGy到约200cGy且根据本发明的特定方面约1cGy到约100cGy范围内。
[0057] 辐射检测介质可为能够以可重复的和一致的方式对辐射暴露作出响应的任何材料或装置。本发明的一个实施方案提供辐射剂量测定方法，其中所述辐射检测介质是射线照相或辐射变色胶片。根据特定实施方案，使用辐射变色胶片。由Ashland Specialty Ingredients制造的 辐射变色胶片特别有用。适用于本发明中的辐射变色胶片的具体示例包括但不限于EBT2、EBT3和公开于2003年7月10日作为公开号
2003/0129759公布的Lewis等人的美国专利申请号10/229,489中的那些，将其全文并入本文中。
2003/0129759公布的Lewis等人的美国专利申请号10/229,489中的那些，将其全文并入本文中。
[0058] 尽管本申请并不限于特定类型的辐射检测介质，但以下描述涉及本申请基于使用特别有用类型的胶片的实施方案。 辐射变色胶片是自显影的，对正常室内光照不是非常敏感，并且可切割成所需大小。暴露于电离辐射使辐射变色胶片立即改变颜色，通常变得更暗。变暗的程度与暴露成比例并且可利用密度计或光胶片扫描器定量地测量。
[0059] 胶片介质中的活性组分是微颗粒，即分散于聚合物基质中并且涂布到聚酯胶片基底上的辐射敏感单体。当将活性单体组分暴露于电离辐射时，起始聚合反应，从而产生染料聚合物。由于这种聚合物在性质上是染料，所以暴露在胶片内产生着色。根据特定实施方案的活性成分包含属于称为二乙炔的分子类别的长链脂肪酸。二乙炔家族的许多成员仅在有分子间有序状态时，例如在结晶或胶束状态中那样，才对辐射特征性地敏感。适合的炔属化合物具有结构A-(CH2)n-C＝C-C＝C-(CH2)m-B，其中n和m两者均独立地为约0到20、更特别地约6到14的整数，并且A和B独立地为甲基、羧基或金属羧酸盐基团。当暴露于辐射时，活性二乙炔经历固态聚合反应，产生称为聚二乙炔的染料聚合物。聚二乙炔的颜色和光谱吸收率是特定分子结构所特有的，但优选可在辐射敏感胶片上清楚地看到颜色变化。颜色变化经常是青色、蓝色、紫色或品红。
[0060] 这样的聚乙炔的具体示例包括但不限于二十五烷-10,12-二炔酸；13,15-二十八烷二炔和二十二烷-10,12-二炔-1,22-二酸。这些中，二十五烷-10,12-二炔酸特别有用，因为它提供了对电离辐射暴露的异常高敏感性。然而应当理解，可单独采用其它正常结晶的具有共轭结构的显色聚乙炔的分散体或其与优选二炔的混合物作为本发明的图像接收层。这样的化合物包括以上结构的二炔，其中A和/或B部分，除了低级烷基或羧基外，还可为羟基、酰氨基、低级烷基取代的酰氨基、具有最多10个碳原子的脂肪族或芳香族羧酸酯基、单价或二价羧酸金属盐基团、卤基、氨基甲酰基、低级烷基取代的氨基甲酰基或甲苯磺酰基，以及具有约20到60个碳原子和共轭结构的以上聚乙炔的相应三炔和四炔产物。这些化合物的示例包括10,12-二十二烷二炔二醇、9,11-二十烷二炔酸的二甲苯-对-磺酸酯、10,12-二十二烷二炔二酸的单乙酯、10,12-二十五烷二炔酸的锂盐、钠盐或钾盐、二十一烷-10,12-二炔酸的锌盐、二十烷-5,7-二炔酸的锰盐、10,12-二十二烷二炔氯化物、10,12-二十五烷二炔(氨基甲酸间甲苯基酯)、10,12-二十五烷二炔{氨基甲酸[(丁氧基-羰基)-甲酯]}、N-(二甲基)-10,12-二十五烷二炔酰胺、N,N'-双(a 1-甲基苯甲基-l)10,12-二十五烷二炔二酰胺等。另外，根据本发明使用的二乙炔一般还可具有如下结构式：
[0061] R-C＝C-C＝C-R'
[0062] 其中R和R'例如都是CH2--O--CON--H--(CH2)5CH3。这样的二乙炔在热退火时或暴露于高能辐射时聚合成固态。在美国专利号5,420,000、4,970,137和4,734,355中描述了适合的化合物，这些美国专利中的每一个的内容均以引用方式并入本文中。优选地，聚炔属化合物具有至少两个共轭炔键并且含有约10到60个碳原子。
[0063] 选择性吸收入射低能光子辐射的适合化合物是周期表I族金属卤化物和其组合。特别有用的是I族金属氯化物、溴化物和碘化物。这些化合物可以可有效地选择性吸收入射低能光子辐射的量添加，并且一般以如下文所述按照涂层分散体的重量计约0.1％到
50.0％且更特别地约2.5％到20％的量添加。
50.0％且更特别地约2.5％到20％的量添加。
[0064] 根据本发明的一些方面，这样的卤化物选自由卤化铯和卤化铷组成的组，并且尤其是氯化铯、溴化铯、碘化铯和其组合。
[0065] 另外，可添加额外的化合物，其可为金属离子螯合剂或掩蔽剂。螯合剂可以基于二乙炔化合物的重量约0.01重量％到10.0重量％并且更特别地约0.1重量％到2％的量添加。典型螯合剂包括乙二胺四乙酸二钠、草酸钠、柠檬酸、柠檬酸钠、酒石酸钠、聚磷酸钠、连二磷酸钾、二乙基二硫代氨基甲酸钠、N,N,N',N'-乙二胺四(亚甲基膦酸)的钠盐、1-羟基乙烷-1,1-二膦酸的钠盐和其组合。
[0066] 还可向组合物中添加抗氧化剂，一般量为二乙炔组分重量的约0.01重量％到5重量％并且更特别地约0.1重量％到1重量％。适合的抗氧化剂包 括 食 子 酸 丙 酯、Tenoxo 6( 是Eastman Chemical 公 司 的 商 标 )、二乙基二硫代氨基甲酸钠、柠檬酸、柠檬酸钠、
抗坏血酸、碱金属硫化物和亚硫酸盐、3-叔-丁基-4-羟基-5-甲基-二苯硫醚、丁基化的羟基甲苯、丁基化的羟基茴香醚、叔-丁基氢醌、羟胺和盐酸羟胺。
抗坏血酸、碱金属硫化物和亚硫酸盐、3-叔-丁基-4-羟基-5-甲基-二苯硫醚、丁基化的羟基甲苯、丁基化的羟基茴香醚、叔-丁基氢醌、羟胺和盐酸羟胺。
[0067] 含有炔属成分的胶片活性层也可夹置在两个衬底之间，其中所述衬底中的一个或两个可具有过滤或吸收UV和/或可见光波长区域中的光的能力。所述衬底中的至少一个应当在可见光谱的至少一部分中是透明的。
[0069] 根据用于制备这里有用的辐射变色胶片的特定方法，将聚炔属化合物分散于非溶剂化液体中，并且可使其熟化或老化以使其辐射敏感性最大化。这种分散体还可含有溶解的聚合物粘合剂。粘合剂的示例包括但不限于明胶、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇和聚乙烯吡咯烷酮、琼脂、黄原胶和含有马来酸或丙烯酸残基的聚合物和共聚物、或其盐。然后将液体分散体施加到膜(例如聚酯或类似膜)的表面上，并且然后将涂层干燥。特定来说，将正常结晶的或分子有序列的聚炔属化合物以基于聚炔属化合物、非溶剂化液体和溶解于其中的聚合物粘合剂的组合重量约2到50％的浓度分散到非溶剂化液体中。
[0070] 然后将这样混合的组合物作为一层施加到衬底或支撑层上。可使用的衬底或支撑件的示例包括但不限于聚合物、金属、玻璃、硅和砷化镓。根据本发明的特定实施方案，衬底或支撑层可为可被低能x射线透过的聚合物膜。然后在约环境温度直到约100℃但低于衬底变形温度且低于涂层任何组分的分解温度或其中的聚乙炔化合物的熔点的温度下干燥这样涂布的衬底。干燥操作一般在约20秒到约10小时的时间内进行并且通常在15℃到60℃，在约1分钟到约5小时的时间内实现。
[0071] 这样形成的胶片对辐射敏感，且在辐照时，在聚炔属化合物中起始聚合过程，导致涂层颜色的即时变化。颜色与辐射暴露成比例地变暗。可利用许多仪器测量变暗的程度，包括密度计、分光光度计和胶片扫描器。通常，在进行这样的测量时，会通过测量通过样本透射的光的比例来评估透明胶片样本的颜色变化。类似地，会通过测量从样本反射的光的比例来适当地检查不透明胶片基底上涂布的胶片。
[0072] 由于胶片与辐射暴露成比例地变暗，所以可测量变暗的情况并使用这一测量值作为基于如本文所述确定的校准来确定辐射暴露量的手段。因此，可采用该胶片作为辐射剂量计以测量和绘制辐射场。或者，可使用该胶片来记录可见图像，例如通过射线照相或自动射线照相产生的可见图像。
[0073] 辐射可为任何类型的电离辐射，例如α粒子、β粒子、x射线、γ射线、短波长UV、中子或带电粒子辐射。这些粒子或射线可由衰变的放射性原子或由加速的电子或其它带电粒子撞击金属靶标或在一定体积的气体中引起放电来形成。在本发明的一个实施方案中，辐射是由铱、优选铱-192产生的γ辐射。在本发明的另一实施方案中，辐射是x射线辐射。X射线是在电子与金属靶的原子和原子核碰撞时产生的。
[0074] 在产生如本文所述的校准时，将有可能使用用于测量或记录辐射暴露的任何射线照相胶片和辐射变色胶片。然而，常规射线照相胶片呈现了至少4个不适用于使用辐射变色胶片的重大困难。首先，射线照相胶片是光敏的。这会使校准程序变复杂。其次，射线照相胶片可能对少量的污染物极为敏感，所述污染物可使活性层不敏感或引起有害水平的走光。第三，对射线照相胶片进行化学处理以显现图像。化学溶液係腐蚀性的并且可能与印刷油墨不利地反应。第四，射线照相胶片具有能量依赖性响应辐射。由于用于放射疗法中的辐射源的能谱可能随在患者中的渗透深度和患者的大小而显著变化，所以这可导致利用射线照相胶片进行的剂量测量的不确定性。
[0075] 以下非限制实施例说明本发明的特定方面。
[0076] 实施例1
[0077] 本实施例涉及光学扫描器的扫描间可变性。将一件Gafchromic EBT3辐射变色胶片置于Epson 10000XL扫描器的玻璃扫描窗上。在一天时间内不时地以透射模式扫描胶片以获得具有72dpi的空间分辨率的辐射变色胶片的48位rgb数字图像。使用软件应用程序FilmQA Pro测量对应于数字图像中的辐射变色胶片的区域。测量值示于下表1中。对这些值的检查显示它们具有约0.5％的平均值可变性。
[0078]
[0079] 表1
[0080] 从绿色和蓝色通道中进行的相似测量获得类似结果。认为出于许多原因发生扫描图像之间的差异，包括一天内的温度变化、扫描器光源的不稳定性和扫描器的各个光电子测量电路内的可变性。当使用辐射变色胶片和扫描器来进行暴露于胶片上的辐射剂量的测量时，总体可变性导致那些剂量测量的误差。
[0081] 实施例2
[0082] 本实施例证实因实施例1中所证明的可变性类型所致的剂量测量的误差。将三件Gafchromic EBT3辐射变色胶片批次A101711暴露于501.1cGy、253.2cGy和123.7cGy的校准的X射线辐射剂量。与来自相同批次的一件未暴露胶片一起，并且在胶片已暴露后约两周，将它们置于Epson V700扫描器上并且在整天中约16小时的时间内不时地获得具有72dpi的空间分辨率的48位rgb数字图像。在胶片暴露后等待两周的目的是使胶片均衡。
众所周知，Gafchromic EBT3辐射变色胶片在暴露后继续变暗，但变化速率随时间而快速降低。两周后，变化速率过小而无法在如数据获得中所用的16小时时间内测量到。
众所周知，Gafchromic EBT3辐射变色胶片在暴露后继续变暗，但变化速率随时间而快速降低。两周后，变化速率过小而无法在如数据获得中所用的16小时时间内测量到。
[0083] 使用FilmQA Pro软件测量对应于数字图像中的辐射变色胶片样本的区域。针对剂量值标绘所述顺序中第一图像中测量的红色通道中的值并且利用以下类型的数学函数来拟合数据
[0084] D＝A+B/(C-R)
[0085] 其中D是暴露剂量，R是数字图像中的测量响应并且A、B和C是常数。然后应用这一函数将第一数字图像中的响应值转化成剂量值。表2中给出剂量图像中的测量值并且将其与校准暴露值进行比较。
[0086]
[0087] 表2
[0088] 计算剂量和校准剂量有严密对应，差异归因于施加校准剂量、扫描和测量胶片图像及辐射变色胶片的均匀性的小误差。
[0089] 应用针对来自所有顺序中的第一图像(图像1号)的拟合函数所确定的值A、B和C将每个后续扫描图像转化成剂量图像。使用FilmQA Pro软件来测量辐射变色胶片的剂量值。表3中给出所述值。
[0090]
[0091] 表3
[0092] 很明显，由测量计算的剂量有相当大的扫描间可变性并且所述可变性将为测量误差源。计算剂量相对于来自第一数字图像的剂量的差异％示于表4中。看出剂量有最高达2.4％的剂量变化。
[0093]
[0094] 表4
[0095] 实施例3
[0096] 本实施例显示对实施例2的图像中的响应值进行缩放以均衡未暴露胶片的测量值使暴露胶片的剂量可变性显著降低。
[0097] 表5列出了针对实施例3中所述的图像中的每个胶片所测量的红色通道值。如前文所述，未暴露胶片的值有相当大的可变性。
[0098]
[0099] 表5
[0100] 图像X中的胶片的响应值是通过施加缩放因子来修改，所述缩放因子等于图像1中的未暴露胶片的响应值除以图像X中的未暴露胶片的响应值。这意味着均衡了所述图像中的未暴露胶片的响应值。同时，维持了暴露胶片对未暴露胶片的相对值。缩放值示于表6中。
[0101]
[0102] 表6
[0103] 如实施例2中所述，将图像1的剂量值D和响应值R拟合到以下函数
[0104] D＝A+B/(C-R)
[0105] 所述函数描述了随响应值而变化的辐射剂量并且限定了系数A、B和C的值。应用这些相同系数来计算图像2到6的剂量值并且将所述值示于表7中。
[0106] 计算剂量，cGy-在进行缩放以均衡未暴露胶片的响应后
[0107]
[0108] 表7
[0109] 在对图像进行缩放以均衡未暴露胶片的响应值后，暴露胶片的剂量值有显著更好的一致性，如下表中所示。比较表8中的值与表4中的值，很明显，响应值缩放操作将可变性从2.5％降低到0.5％。
[0110]
[0111] 表8
[0112] 实施例4
[0113] 包括本实施例以证实温度对辐射变色胶片的测量响应的影响并且显示如何可以通过对响应值进行缩放以均衡某些测量响应来减弱那些影响。
[0114] 使辐射变色胶片Gafchromic EBT3批号A121411的5个样本暴露于约30cGy到约480cGy范围内的x射线的不同剂量。与来自相同批次的一件未暴露胶片一起，并且在胶片已暴露后约4天，将胶片置于Epson V700扫描器上并且进行透射扫描以获得具有72dpi的空间分辨率的48位rgb数字图像。测量扫描器上的温度为21℃。将扫描器置于冷室中且在约3小时后，将胶片置于扫描器上并且获得另一数字图像。此时，扫描器上的温度为10℃。
已知暴露后4天的暴露后变化速率非常缓慢。4天后，因暴露后生长所致的任何响应变化在
3小时实验时间内将是不可检测的。
已知暴露后4天的暴露后变化速率非常缓慢。4天后，因暴露后生长所致的任何响应变化在
3小时实验时间内将是不可检测的。
[0115] 使用FilmQA Pro软件来测量两个数字图像中对应于胶片的部分的响应值。针对剂量值标绘每个图像中每个颜色通道的响应值。结果显于图1中。虽然红色通道中在两个温度下的响应值仅仅有小量差异，但绿色通道和蓝色通道中的响应值非常不同。
[0116] 可进行的补偿是对10℃下扫描的图像中测量的响应值进行缩放，使得均衡10℃图像和21℃图像中的未暴露胶片的响应值。从图2中呈现的数据可以看出这一均衡的影响。其显示，在均衡了10℃图像和21℃图像中的未暴露胶片的响应后，暴露胶片的测量响应也变得类似。然而，严格检查显示不同温度下的响应曲线略有不同。
[0117] 实施例5
[0118] 利用不同批号–A110211的EBT3胶片重复实施例4的实验。获得了类似于实施例4中呈现的结果。利用21℃图像中测量的剂量-响应特性来限定剂量-响应函数的系数并且然后利用这一函数来计算10℃下获得的数字图像中表示的暴露剂量。表9中的数据显示这些计算的结果并且显示计算剂量相当不同于用于暴露的校准剂量。绿色通道和蓝色通道的剂量偏差特别大。很明显，除非应用某种其它补偿手段，否则如果要对在一个温度下扫描的胶片进行剂量测量，则应当在确定剂量-响应校准的相同温度下扫描所述胶片。
[0119]
[0120] 表9
[0121] 作为对温度差异施加补偿中的第一步骤，可对响应进行缩放以均衡10℃下扫描的未暴露胶片的测量值与21℃下测量的值。当这样做时，来自10℃下扫描的图像的剂量测量更严密地对应于所有通道中的校准暴露值，但当剂量水平增加时，测量值仍不同于校准值。
[0122]
[0123] 表10
[0124] 然后施加第二次补偿，其中将0与487.9cGy之间的测量响应与除以测量值的校准暴露剂量值按比例进行缩放。进行这一操作获得了表11中呈现的结果。从10℃图像获得的缩放值现在严密地对应于校准暴露值。这一结果证实测量胶片响应的两点再缩放可用于补偿扫描间温度差异的影响。
[0125]
[0126] 表11
[0127] 实施例6
[0128] 包括本实施例以显示辐射变色胶片的测量响应的暴露后变化的影响。使Gafchromic EBT3辐射变色胶片批号A101711的样本在约5分钟时间内暴露于约30cGy与480cGy之间的若干校准辐射剂量。在暴露后，将所述胶片与来自相同批次的一件未暴露胶片一起置于Epson 10000XL扫描器上。在若干天时间内不时地以透射模式扫描胶片以获得具有72dpi的空间分辨率的辐射变色胶片的48位rgb数字图像。使用FilmQA Pro软件来测量数字图像中对应于胶片样本的部分。红色通道的结果呈现于表12中。
[0129]
[0130] 表12
[0131] 数据显示胶片响应的暴露后变化的影响。响应值变化在暴露后短时间内相对较大并且当暴露后时间增加时，变得较小。然而，未暴露胶片的测量值有显著可变性并且这一影响掩蔽了暴露后变化的影响。可通过对每个数字图像内的响应值进行缩放以均衡未暴露胶片的响应来去除所述可变性。对所述响应进行缩放以均衡未暴露胶片值与暴露后65分钟时的值获得了表13中所示的结果。
[0132]
[0133] 表13
[0134] 标绘来自表13的数据以显现差异。这呈现于图3中并且显示暴露胶片的响应值与校准暴露剂量和暴露后时间成比例地不同。如实施例5中，对图像施加第二次缩放以均衡最高剂量482.6cGy下的测量响应值。
[0135] 图4显示施加了第二次缩放后的数据。从检查可以看出缩放响应值与暴露后时间无关。
[0136] 绿色通道和蓝色通道中的响应以类似方式表现，即，当以两点进行缩放时，响应值与暴露后时间无关。
[0137] 实施例7
[0138] 从针对实施例6获得的6个数字图像中，选择暴露后490分钟获得的图像。标绘剂量-响应数据并且将其拟合到实施例2和3中所述类型的限定系数A、B和C的值的函数。
[0139] 然后将所述函数应用于来自每个图像的响应数据以将来自扫描器响应空间的图像转化成剂量空间。最后测量对应于图像中的胶片的剂量值。将所述值记录于表14中。对这些值的检查显示，除了暴露后490分钟获得的校准胶片图像中测量的值外，所述值都与递送到所述胶片的校准剂量值具有差对应。一般来说，从490分钟前获得的图像测量的剂量小于来自校准图像的剂量值，而从暴露后晚于490分钟获得的图像测量的剂量显示大于来自校准图像的剂量的剂量。这一图案与辐射变色胶片的暴露后生长特性一致。
[0140]
[0141] 表14
[0142] 将两点缩放过程施加于扫描图像。首先，对图像进行缩放以均衡未暴露胶片的响应值与490分钟校准图像中测量的响应值。然后，基于从校准图像获得的拟合剂量-响应函数从每个图像获得剂量图。最后，假定486cGy校准暴露，对每个图像的剂量图进行缩放以均衡胶片的剂量值。结果展示于表15中。缩放后，从校准图像之前和之后获得的的图像测量的所有剂量值都与校准图像中的相应值严密地一致。从绿色通道和蓝色通道中的测量获得类似结果。
[0143]
[0144] 表15
[0145] 结果证实可通过使用简单的缩放过程来补偿暴露后生长的影响。因此，将使来自给定生产批次的许多胶片暴露于已知剂量。与来自相同批次的未暴露胶片一起，将以相同的暴露后时间对所有胶片一起进行扫描。实际上，没有必要使所有胶片的暴露后时间相同，而是计时差异相对于流逝的暴露后时间会较小。将应用函数以拟合来自校准胶片的剂量-响应数据。这与拟合系数一起成为主校准函数。假定来自要进行剂量测量的相同生产批次的胶片，将需要来自相同生产批次的两个额外的胶片；一件未暴露胶片和一件在测量胶片之前或之后立即暴露于已知剂量的胶片。然后将相比于两个暴露胶片间的计时差异以长的暴露后时间对三个胶片一起进行扫描。将对数字图像进行缩放以均衡对应于未暴露胶片的响应值与未暴露校准胶片的响应值并且然后使用主校准函数将其转化成剂量图像。最后，将对剂量图像进行缩放，因此剂量值对应于暴露于已知剂量的胶片。
[0146] 实施例8
[0147] 包括本实施例以显示可以对从相同类型的两个扫描器获得的剂量-响应信息进行缩放，从而以类似于前述实施例中所述的方式建立对应。
[0148] 使用实施例6和7中所述的胶片样本并且在4个不同的Epson10000XL扫描器上以不同的暴露后时间进行扫描以获得空间分辨率为72dpi的48位rgb数字图像。对来自所有扫描器的图像进行缩放以均衡未暴露胶片的响应值与来自扫描器1的未暴露胶片的值。然后在所述图像中对应于暴露于最大剂量(482.6cGy)的胶片的那些区域中进行测量。然后基于未暴露胶片与来自扫描器1的图像中的482.6cGy暴露胶片间的响应差除以来自扫描器X的图像中的类似响应差对来自扫描器X的图像中的响应值进行缩放。
[0149] 在已对图像进行缩放后，测量所有图像中的所有胶片的响应值并且针对校准暴露剂量进行标绘。红色通道的结果展示于图5中。注意所述图像代表不同扫描器和不同的暴露后时间。对于扫描器2来说，显示了两个不同暴露后时间的结果。从绿色通道和蓝色通道中的测量获得了类似结果。
[0150] 结果证实，对于相同类型的扫描器来说，可通过使用简单的缩放过程来补偿扫描器间差异。因此，将使来自给定生产批次的许多胶片暴露于已知剂量。与来自相同批次的未暴露胶片一起，将以相同的暴露后时间对所有胶片一起进行扫描。实际上，没有必要使所有胶片的暴露后时间相同，而是计时差异相对于流逝的暴露后时间会较小。将应用函数以拟合来自校准胶片的剂量-响应数据。这与拟合系数一起成为主校准函数。假定来自要进行剂量测量的相同生产批次的胶片，将需要来自相同生产批次的两个额外的胶片；一件未暴露胶片和一件在测量胶片之前或之后立即暴露于已知剂量的胶片。将相比于两个暴露胶片间的计时差异以长的暴露后时间在型号与用于校准的扫描器相同的任何扫描器上对三个胶片一起进行扫描。将对数字图像进行缩放以均衡对应于未暴露胶片的响应值与来自校准扫描器的图像中的未暴露校准胶片的响应值并且然后使用主校准函数将其转化成剂量图像。最后，将对剂量图像进行缩放，因此剂量值对应于暴露于已知剂量的胶片。
[0151] 实施例9
[0152] 包括本实施例以显示可以对从不同类型的两个扫描器获得的剂量-响应信息进行缩放，从而以类似于前述实施例中所述的方式建立对应。
[0153] 使用实施例6和7中所述的胶片样本并且在Epson 10000XL扫描器和3个不同的Epson V700扫描器上以不同的暴露后时间进行扫描以获得空间分辨率为72dpi的48位rgb数字图像。对来自所有扫描器的图像进行缩放以均衡未暴露胶片的响应值与来自10000XL扫描器的未暴露胶片的值。使用红色通道的图像，在所述图像中对应于暴露于最大剂量(482.6cGy)的胶片的那些区域中进行测量。然后基于未暴露胶片与来自10000XL扫描器的图像中的482.6cGy暴露胶片间的响应差除以来自扫描器X的图像中的类似响应差对来自扫描器X的图像中的响应值进行缩放。
[0154] 在已对图像进行缩放后，测量所有图像中的所有胶片的响应值并且针对校准暴露剂量进行标绘。红色通道的结果展示于图6中。注意所述图像代表不同扫描器和不同的暴露后时间。从绿色通道和蓝色通道中的测量获得了类似结果。
[0155] 结果再次证实，对于不同的Epson扫描器型号来说，可通过使用简单的缩放过程来补偿扫描器间的差异。因此，将使来自给定生产批次的许多胶片暴露于已知剂量。与来自相同批次的未暴露胶片一起，将在Epson10000XL或V700扫描器上以相同的暴露后时间对所有胶片一起进行扫描。实际上，没有必要使所有胶片的暴露后时间相同，而是计时差异相对于流逝的暴露后时间会较小。将应用函数以拟合来自校准胶片的剂量-响应数据。这与拟合系数一起成为主校准函数。假定来自要进行剂量测量的相同生产批次的胶片，将需要来自相同生产批次的两个额外的胶片；一件未暴露胶片和一件在测量胶片之前或之后立即暴露于已知剂量的胶片。将相比于两个暴露胶片间的计时差异以长的暴露后时间在任何Epson 10000XL或V700扫描器上对三个胶片一起进行扫描。将对数字图像进行缩放以均衡对应于未暴露胶片的响应值与来自校准扫描器的图像中的未暴露校准胶片的响应值并且然后使用主校准函数将其转化成剂量图像。最后，将对剂量图像进行缩放，因此剂量值对应于暴露于已知剂量的胶片。
[0156] 实施例10
[0157] 包括本实施例以证实在不同取向上扫描的辐射变色胶片的暴露剂量与胶片响应之间的关系上存在相似性。众所周知，当通过在平台式扫描器上扫描胶片来获得数字图像时，辐射变色胶片的响应具有取向依赖性。认为其原因部分地归因于所述胶片的各向异性光散射并且部分地归因于透射光的极化。纵向取向是指矩形胶片的较长轴平行于扫描方向对准放置。相反，术语横向取向用于描述矩形胶片的较短轴平行于扫描方向对准。图7中所示的数据是在Epson 10000XL或V700rgb平台式扫描器上于红色通道中测量的Gafchromic EBT3辐射变色胶片的剂量-响应特性所特有的。绿色通道和蓝色通道中的剂量-响应测量具有类似特性。Gafchromic EBT3辐射变色胶片的这一性质类似于EBT2胶片。
[0158] 图8显示在对响应数据进行缩放，即，对所有胶片的响应进行缩放以均衡两个取向上未暴露胶片的响应后的性质。则在所述实施例中，在纵向取向上扫描的暴露胶片的响应与在两个取向上未暴露胶片与暴露于299cGy的胶片之间的净差异成比例地缩放。以这种方式进行处理，两个取向上的响应几乎相同。已获得一个取向的剂量-响应校准，将有可能将该校准用于任一取向上扫描的测量胶片，条件是如果所述测量胶片在不同取向上被扫描，则两个具有已知暴露的其它胶片也在所述不同取向上被扫描并且用于提供校准数据或测量胶片的两点缩放。
[0159] 实施例11
[0160] 包括本实施例以证实不同生产批次的辐射变色胶片的响应差异。从5个不同批次的Gafchromic EBT3剂量测定胶片获得样本且使其暴露于约30cGy、60cGy、120cGy、240cGy和480cGy的剂量的x射线。将来自一个生产批次的暴露胶片与来自相同批次的未暴露胶片样本一起布置于Epson V700扫描器上并且以72dpi的空间分辨率获得48位rgb数字图像。使用FilmQA Pro软件测量图像中对应于辐射变色胶片的区域。相对于未暴露胶片的响应对每个胶片批次的测量响应进行归一化且然后进行缩放以均衡未暴露胶片与暴露于480cGy的胶片间的响应差异。
[0161] 标绘于图9中的结果显示所述生产批次的响应之间有实质性差异。虽然响应曲线的形状有相似性，但将用于一个生产批次的辐射变色的两点剂量-响应校准施加于任何其它生产批次的相同胶片类型将是不可靠的。从利用来自绿色通道和蓝色通道的数据进行的测量获得了类似结果。
[0162] 作为进一步说明，呈现了以下内容。使用生产批次A101711的剂量-响应校准信息将从生产批次A110211获得的胶片的数字图像转化成剂量图像。于对应于暴露胶片的位置处对剂量图像的测量获得表15中的值。在测量剂量值与校准暴露剂量之间有大的偏差。然后通过均衡图像中未暴露胶片的响应并且对胶片的测量剂量进行缩放来施加对数据的两点重新校准，其中最高剂量为487.6cGy，等于校准暴露剂量。表16中的结果显示施加剂量与测量剂量之间的较好对应，但仍有实质性差异。从利用来自绿色通道和蓝色通道的数据进行的测量获得了类似结果。
[0163]
[0164] 表15
[0165]
[0166] 表16
[0167] 实施例12
[0168] 本实施例说明对数字图像中的剂量-响应数据施加三点重新校准的优点。如实施例11中，使用从EBT3胶片生产批次A110211获得的数字图像。测量对应于未暴露胶片和暴露于59.5cGy和487.8cGy的胶片的区域并且将所述值用于对批次A101711的剂量-响应校准函数施加数学校正。然后应用具有三点重新校准校正的校准函数将来自批次A110211的胶片的数字图像转化成剂量空间中的图像并且测量所有胶片的剂量。表17中的结果显示测量剂量非常接近于校准暴露剂量并且证实三点重新校准的所述益处。从利用来自绿色通道和颜色通道的数据进行的测量获得了类似结果。
[0169]
[0170] 表17
[0171] 可通过将施加于胶片的辐射剂量与测量的扫描器响应关联来生成校准曲线。所述关系可为直接关系，其中用于软件的输入图像是透射经过该区域(与胶片扫描器一样)的光的原始信号测量或其还可通过施加校正表或将暴露水平转化成光密度的其它因素进行预先处理且然后校正图像变成被所述软件使用的输入图像。
| 标题 | 发布/更新时间 | 阅读量 |
|---|---|---|
| 电离辐射探测器 | 2020-05-11 | 817 |
| 电离辐射防护剂 | 2020-05-11 | 617 |
| 致电离辐射转换器 | 2020-05-13 | 114 |
| 防电离辐射墙板及屏蔽室 | 2020-05-13 | 90 |
| 抗电离辐射的光纤放大器 | 2020-05-15 | 69 |
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