人机界面伽玛刀剂量仪研究

　　伽马刀剂量与患者健康紧密关联，伽马刀人机界面是仪器与人之间传送信息的纽带，它使得伽马刀操作更加直观、人性化。

　　“伽马刀”名为“刀”，但实际上并不是真正的手术刀，它是一个布满准直器的半球形头盔，头盔内能射出201条60Co高剂量的离子射线——伽马射线。它经过CT和磁共振等现代影像技术精确地定位于某一部位，我们称之为“靶点”。它的定位准确，误差常小于0.5毫米；每条伽马射线剂量梯度极大，对组织几乎没有损伤。但201条射线从不同位置聚集在一起可致死地摧毁靶点组织。伽马刀因功能尤如一把手术刀而得名，有无创伤、不需要全麻、不开刀、不出血和无感染等优点。

　　伽马刀剂量如果太小则无法完全去除病灶，达不到治疗效果，过大则可能危及病人的生命。因此伽马刀剂量与患者健康紧密关联，对于伽玛刀剂量的检测具有十分重要的意义。

　　近年来国内外伽马刀设备日益增多，由于其辐射场的剂量分布曲线边缘变化十分陡峭，而形成焦点的射束是由各方向入射等特点，因而对于伽玛刀的焦点处的剂量率等剂量学参数的测量，要求剂量仪的探头直径（灵敏区）小于2mm、方向性好、灵敏度稳定可靠，所以通常放疗的测量仪器不太适合伽马刀的测量。拥有伽马刀的医院，基本靠伽马刀生产厂家在调试伽马刀时所测量的剂量学参数（或由拥有伽马刀的医院聘请国内有关的专家进行测量）输入治疗计划系统，以便治疗中使用，绝大多数医院在以后伽马刀的使用中，基本无能力测量剂量学参数，这显然是不科学的，同时也影响治疗的效果。

　　首先本设计的功能是为实现快速、精准、显示伽马刀的当前剂量，采用人机界面使得设计更为人性化、智能化。设计中力求使得响应速度快，测量精度高，并且界面美观，从而达到市场的需求层次。

　　伽马刀剂量仪主要围绕三个方面进行：

　　①伽马刀射线输出量的测量原理和实现途径；
　　②探测器性能研究与工作方式选择；
　　③数据采集硬件和软件系统。

　　首先，本研究在文献和市场调研的基础上，确定了总体结构和系统要求。之后通过对不同辐射剂量探测器进行深入比较分析，立足于诊断剂量检测技术的发展趋势和伽玛刀射线辐射场特性，确定了以高纯硅工艺制成的PIN型硅光电二极管作为半导体辐射探测器，它灵敏度高、体积小、响应快，不需高压，然后对探测器的各项性能进行了详尽的理论分析和试验研究，通过60Co放射源研究了其灵敏度、辐射损伤及退火现象等，重点研究了能量响应特性和补偿方法使其满足设计要求，选择了优等工作方式。并采用0.6cc的石墨电离室作为本剂量仪的剂量刻度的探测器，主要是利用了电离室的能量响应高的特性。

　　伽马刀剂量仪具有两个测量通道，其中一个通道接半导体探测器，另一个通道接0.6CC石墨电离室。除用于伽玛刀和X刀小野吸收剂量测量外，还可以用于法定计量部门对放疗设备的检定和医院放疗吸收剂量的日常监测。 智能化，人性化与直观化是这个研究的主题目标。采用人机界面使设计出来的伽马刀剂量仪不仅在外观上更简约，美观，而且在使用操作上可以更加的方便直观。伽马刀剂量仪能够直观的显示伽马刀的当前剂量，并且它的人机界面设计，使得操作更加的人性化，智能化。

　　采用半导体探头作为辐射探测器，将辐射信号转化成微弱电流，前置级对微弱信号进行积分，定时测量出电压值，此电压值正比于剂量值。主板以单片机为核心，在其外部扩展了ADC ，显示模块，E2PROM ，打印机、键盘等，具有数据处理、显示、储存、打印、报警值设置、校正系数设置、测量时间设置以及报警等功能。基于人机界面的伽玛刀剂量仪主要功能组成部分包括探测器前端电路（前置积分、后级放大及A/D转换电路），单片机控制电路，以及人机界面三部分。探测器前端电路主要实现将射线强度转换为数字信号。单片机控制电路是整个仪器的控制核心，起到接收与发送信息的作用。

　　人机界面是仪器与人之间传送信息的纽带，它使得伽马刀操作更加直观、人性化。

　　该伽马刀剂量仪主要用于“γ辐射头部立体定向放射外科治疗辐射源”（又称伽马刀）的小野（小于18×18mm的野）焦点吸收剂量的测量。它是伽马刀治疗中日常监测和依据《γ辐射头部立体定向放射外科治疗辐射源检定规程》进行定期检定的必备仪器。

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