[發(fā)明專利]一種醫(yī)用直線加速器的光子能量合成方法及系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811312180.1
• 申請日: 2018-11-06
• 公開（公告）號: CN109513118B
• 公開（公告）日: 2021-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉博;吳秋文;張喜樂;周付根
• 申請（專利權(quán)）人: 吳秋文;劉博;周付根
• 主分類號: A61N5/10
• 分類號: A61N5/10
• 代理公司: 北京崇智知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11605
• 代理人: 程旭輝

本發(fā)明涉及醫(yī)用直線加速器的光子能量合成方法及系統(tǒng)，其中，醫(yī)用直線加速器的光子能量合成方法，包括以下步驟：獲取第一能量光子束劑量學(xué)數(shù)據(jù)、第二能量光子束劑量學(xué)數(shù)據(jù)以及中間能量光子束劑量學(xué)數(shù)據(jù)；根據(jù)預(yù)設(shè)的擬合系數(shù)對第一能量光子束劑量學(xué)數(shù)據(jù)和第二能量光子束劑量學(xué)數(shù)據(jù)進行數(shù)學(xué)擬合，得到合成能量光子束劑量學(xué)數(shù)據(jù)；對合成能量光子束劑量學(xué)數(shù)據(jù)與中間能量光子束劑量學(xué)數(shù)據(jù)進行比較驗證，得到劑量學(xué)數(shù)據(jù)擬合偏差；將劑量學(xué)數(shù)據(jù)擬合偏差與預(yù)設(shè)閾值進行比較，得到比較結(jié)果。在本發(fā)明的技術(shù)方案中，能夠利用高低兩檔能量的光子束合成與這兩種能量范圍內(nèi)任意能量光子束束流特性相近的光子束。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及放射治療技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種醫(yī)用直線加速器的光子能量合成方法和一種醫(yī)用直線加速器的光子能量合成系統(tǒng)。

背景技術(shù)

醫(yī)用直線加速器是一種放射治療設(shè)備，分為電子線和光子線兩種。一個最簡單的醫(yī)用直線加速器至少要包括加速管、大功率微波源、波導(dǎo)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、射線均整系統(tǒng)和防護系統(tǒng)等系統(tǒng)。醫(yī)用直線加速器是醫(yī)療器械中的高、精、尖技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)品，是醫(yī)療器械領(lǐng)域中技術(shù)含量最高的產(chǎn)品之一，在世界上也只有少數(shù)幾個發(fā)達國家能夠生產(chǎn)。

傳統(tǒng)醫(yī)用直線加速器按照微波傳輸?shù)奶攸c分為行波和駐波兩類，其基本結(jié)構(gòu)類似，產(chǎn)生高能電子或光子束機理也一樣。通過利用具有一定能量的高能電子與大功率微波的微波電磁場相互作用，從而獲得更高的能量電子束。電子束直接引出，可作電子線治療。高能電子打擊重金屬鎢靶，從而產(chǎn)生韌致輻射，發(fā)射高能X射線，由此產(chǎn)生的光子具有連續(xù)的能量譜，能量范圍從0到初始電子束能量。例如，一個6MV電子束可以產(chǎn)生一個能量在0到6MV之間的光子束，這種光子束通常稱為6MV光子束。

不同能量射線的穿透深度不同，對腫瘤劑量貢獻的不同，較低能量的光子束(≤6MV)由于其在組織內(nèi)的百分深度劑量分布，常被用來治療頭頸部腫瘤或者淺表腫瘤；較高能量的光子束(6MV)在組織內(nèi)的穿透能力較強，較多的被用于治療深部的腫瘤。高能光子線(6MV)具有皮膚損傷小、穿透性強、射線均勻度高和保證正常組織效果好等特點，適用于治療深部腫瘤。因此針對不同部位不同腫瘤，制定治療計劃方案時可選擇不同能量的射線進行放射治療。

但由于加速器工程的工藝復(fù)雜和輸出劑量率的要求，加速器的設(shè)計只允許少量的光子能量(通常是2到3檔)可用。隨著醫(yī)用直線加速器輸出光子束可選擇的能量檔數(shù)增多，技術(shù)復(fù)雜度增加，使得制造成本急劇增加，這也將轉(zhuǎn)化為更高昂的購買價格。目前主要通過硬件控制方法來調(diào)整醫(yī)用直線加速器能量，包括以下兩種方法：一是通過調(diào)節(jié)調(diào)制器高壓，改變磁控管或速調(diào)管輸出功率，實現(xiàn)多種能量選擇，缺點是能量調(diào)節(jié)范圍小；二是使用能量開關(guān)方法進行多種能量選擇，缺點是加速器可選擇的能量只有兩個檔位，無法連續(xù)調(diào)整。

為確保劑量按處方準確可靠的照射，每檔能量光子束必須分別進行校準和測試，且每檔能量光子束必須單獨在治療計劃系統(tǒng)里進行建模測試。調(diào)試驗收時需利用三維水箱，在水中測量各種幾何條件下的劑量學(xué)參數(shù)，如百分深度劑量曲線(Percentage DepthDose，PDD)，離軸劑量分布曲線(Off Axial Ratio，OAR)和輸出因子(Output Factor，OF)等，導(dǎo)入治療計劃系統(tǒng)來生成適當?shù)膭┝坑嬎隳Ｐ汀Ｎ锢韼熢谟媱澰O(shè)計時從治療計劃系統(tǒng)中選擇其中一檔可用的能量光子進行計劃設(shè)計。因此，調(diào)試和維護的成本通常與醫(yī)用直線加速器可以使用的光子能量的數(shù)量成正比。當可以使用的光子能量的數(shù)量增多時，將大大增加醫(yī)用直線加速器的運行成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)或相關(guān)技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。

為此，本發(fā)明的一個目的在于提供一種醫(yī)用直線加速器的光子能量合成方法，其能夠利用兩檔已知能量的光子的百分深度劑量曲線和離軸劑量分布曲線等光子束特性，合成與這兩種能量范圍內(nèi)任意能量的束流特性相近的光子束。

本發(fā)明的另一個目的在于提供一種醫(yī)用直線加速器的光子能量合成系統(tǒng)，其能夠?qū)崿F(xiàn)上述方法所涉及的醫(yī)用直線加速器的光子能量合成的步驟。