[發(fā)明專利]一種放射治療中精確劑量分布調制系統(tǒng)及方法

有效

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• 申請日: 2014-10-16
• 公開（公告）號: CN104258508A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發(fā)明（設計）人: 任強;賈婧;王玉;裴曦;吳宜燦
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: A61N5/10
• 分類號: A61N5/10
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 成金玉;孟卜娟

技術領域

本發(fā)明涉及放射治療儀器改進技術領域，具體涉及一種放射治療中精確劑量分布調制系統(tǒng)及方法。

背景技術

放射治療過程中病人的呼吸運動和非自主性移動會引起腫瘤位置的變化，造成腫瘤靶區(qū)接受劑量不足或正常組織器官過照射，增加了腫瘤復發(fā)率和放療并發(fā)癥發(fā)生率。為減少由于呼吸運動和非自主性移動給靶區(qū)劑量投放帶來的不確定性，臨床上普遍采用的方法一是靶區(qū)外擴法，通過勾畫足夠大的靶區(qū)邊界以充分覆蓋病人呼吸運動及非自主運動帶來的腫瘤位移范圍，但這會使病人正常組織接受更多的射線照射，進而增加病人出現(xiàn)不良反應的可能；二是呼吸門控技術，是在病人屏氣、呼氣吸氣末或某個特定的呼吸周期的時候，對腫瘤區(qū)域進行放療，由于此時腫瘤的運動較小，因此可以有效地減小靶區(qū)的邊界.其缺點是對病人的呼吸和狀態(tài)有嚴格的要求，很多癌癥病人無法達到這種要求，同時，這種方法需要加速器不斷的停束和出束，增加了加速器出束誤差，也增加了放射治療的時間。目前最先進的動態(tài)放療技術，如射波刀，是在放療過程中根據(jù)實時檢測的腫瘤運動動態(tài)調整射束或病人的位置，使射束與腫瘤基本對齊，因而可有效地減少靶區(qū)的邊界，大大減少對正常組織的傷害。然而，現(xiàn)有的動態(tài)放療技術多采用內植標記物和X射線實時成像方法對腫瘤運動進行跟蹤，對病人造成額外的成像劑量和侵入式傷害。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有放射治療技術中無法通過一種快速、無創(chuàng)的方式解決由于病人呼吸運動和非自主性運動造成的腫瘤靶區(qū)劑量投放不精確的問題，提供了一種放射治療中精確劑量分布調制系統(tǒng)及方法。

本發(fā)明采用的技術方案為：

一種放射治療中精確劑量分布調制系統(tǒng)，其持征在于包括：醫(yī)用加速器靶源、多葉準直器、治療床、脈沖式KV級X射線機、X射線平板探測器、光學定位系統(tǒng)、PC服務器；醫(yī)用加速器靶源為高能電子打靶通過軔致輻射效應產生的X射線光子源；多葉準直器作為射束準直裝置，通過實時調整多葉光柵葉片序列的位置和整機移位的運動方式形成預定射束方向和射束形狀治療射束；脈沖式KV級X射線機和X射線平板探測器作為病人二維X射線投影影像采集裝置，在加速器360°旋轉空間內連續(xù)采集影像；光學定位系統(tǒng)，安裝在加速器上前方，用于監(jiān)控病人的呼吸運動信號和非自主性運動信號；PC服務器內配影像采集模塊、影像處理模塊、靶區(qū)運動實時監(jiān)控模塊、X射線機驅動接口、X射線影像采集驅動卡、光學定位信號采集驅動卡、治療床驅動接口、多葉準直器驅動接口，其中影像采集模塊與X射線機驅動接口、X射線影像采集驅動卡、光學定位信號采集驅動卡、影像處理模塊連接，負責四維錐形束CT影像采集與重建；影像處理模塊與影像采集模塊、靶區(qū)運動實時監(jiān)控模塊、治療床驅動接口連接，負責擺位糾正和靶區(qū)運動模型構建；靶區(qū)運動實時監(jiān)控模塊與影像處理模塊、光學定位信號采集驅動卡、多葉準直器驅動接口連接，負責靶區(qū)運動的實時監(jiān)控和多葉準直器的實時定位跟蹤；X射線機接口與影像采集模塊、脈沖式KV級X射線機連接，負責影像采集模塊和脈沖式KV級X射線機間的信號轉換；X射線影像采集驅動卡與影像采集模塊、X射線平板探測器連接，負責影像采集模塊和X射線平板探測器間的信號轉換；光學定位信號采集驅動卡與影像采集模塊、靶區(qū)運動實時監(jiān)控模塊、光學定位系統(tǒng)連接，負責光學定位系統(tǒng)與影像采集模塊、靶區(qū)運動實時監(jiān)控模塊之間的信號轉換；治療床驅動接口與影像處理模塊、治療床連接，負責影像處理模塊和治療床間的信號轉換；多葉準直器驅動接口與靶區(qū)運動實時監(jiān)控模塊、多葉準直器連接，負責靶區(qū)運動實時監(jiān)控模塊和多葉準直器間的信號轉換。

所述光學定位系統(tǒng)是激光掃描定位系統(tǒng)、紅外激光定位系統(tǒng)或其他光學定位系統(tǒng)。影像處理模塊根據(jù)擺位時采集的四維錐形束CT影像和光學定位系統(tǒng)探測的呼吸運動信號來構建靶區(qū)運動模型，數(shù)學表達式如下：