[發明專利]用于放療設備的正交雙層光柵裝置及其子野分割控制方法

有效

• 申請號: 201811577792.3
• 申請日: 2018-12-21
• 公開（公告）號: CN110170109B
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 文虎兒;關睿雪;姚毅
• 申請（專利權）人: 蘇州雷泰醫療科技有限公司
• 主分類號: A61N5/10
• 分類號: A61N5/10
• 代理公司: 蘇州華博知識產權代理有限公司 32232
• 代理人: 彭益波

本發明提供了一種用于放療設備的正交雙層光柵裝置及其子野分割控制方法。其中正交雙層光柵裝置，安裝于放療設備的加速器機頭下，包括：上層光柵葉片和下層光柵葉片，所述上層光柵葉片和下層光柵葉片所在平面互相平行，且垂直于所述加速器機頭發出的射線方向，所述上層光柵葉片和下層光柵葉片的運動方向為正交；子野分割控制方法基于上述交雙層光柵裝置。本發明提供的用于放療設備的正交雙層光柵裝置及其子野分割控制方法，能夠明顯的提升適形度和治療效率，對于臨床有著極其重要的意義。

技術領域

本發明涉及放射治療設備領域，具體涉及一種用于放療設備的正交雙層光柵裝置及其子野分割控制方法。

背景技術

放射治療作為腫瘤的一種局部治療手段，一直在不斷尋求解決的一個基本問題是，如何較好地處理腫瘤組織(靶區)和周圍正常組織的劑量關系，使腫瘤得到最大限度的局部控制而周圍正常組織和器官的放射損傷最小。

光柵是現代放療設備所必不可少的一種多葉準直設備，通過光柵葉片的運動，可以對靶區有著非常好的適形效果，一般情況下，多葉準直器的葉片越薄，數量越多，多葉準直器的適形度越好，但是對于常規的單層光柵，由于葉片只能在一個方向上運動，其葉片厚度方向的適形能力有限，對于平行的雙層光柵，雖然其葉片厚度方向相比于單層光柵的適形能力有所提高，但還是受限于葉片厚度的影響，并不能運動或者形成任意位置的照射單元；例如申請號為201520205602.0的中國專利，公開了一種用于放射治療設備的光柵裝置，同時設置尾端位置控制器和前端位置控制器可以同時校驗單一光柵葉片的尾端位置及中間位置，以及隨時測量某一光柵葉片從尾端位置到達中間位置的時間和/或電機的總轉數，由于尾端位置和中間位置之間的距離是確定不變的，并可精確測量的，因此，其精確驗證和控制某一光柵葉片到達某一精確指定的位置，由于可以方便的實現對光柵葉片的逐一校驗和控制，因此可以有效克服不同光柵葉片驅動系統帶來的傳動誤差和性能不穩定帶來的誤差，其通過實現了每一光柵葉片的精準走位，來達到較好的適形效果，但是其并沒有改變其光柵進行適形遮擋的本質原理，照射效率依然低下，且存在光柵漏射，不能夠更好的保護危及器官，迫切需要加以改進。

靜態調強子野分割(step-shoot)方法，關鍵是子野序列的分割，將計劃要求的強度分布進行分層，然后控制單層光柵運動，將每一射野分成一系列子野進行一次照射，直至所有子野照射完畢從而實現計劃所需求的強度分布，其包括以下步驟：

首先，由治療計劃系統(TPS)根據器官和靶區的劑量約束或生物約束，依據優化引擎，計算出每個射野優化后的強度矩陣，記為P_[p×q]，其中p，q是矩陣的采樣數；

接著，為了進行子野分割，這里把優化后的矩陣在葉片厚度方向重新采樣。若光柵水平安裝，則重采樣后的矩陣記為D_[M×N]，M設為強度圖內葉片的個數，N設為256，矩陣在垂直方向的采樣間隔為葉片厚度，在水平方向的采樣間隔設為0.25；重采樣矩陣相較原矩陣在垂直方向的采樣間隔大，意味著此過程強度矩陣有損失，表現在實際情況中，即葉片在其厚度方向的適形能力差。

將上一步驟中的強度分布，按照強度等間隔劃分為階梯形的強度等級，強度等級大小決定了分割的精度和子野的復雜度；通常情況下，劃分10級，劃分后的矩陣記為A_[M×N]；

最后，開始子野分割，強度矩陣A_[M×N]可分解為多個子野：

其中，u_k為MU值，S_k為子野矩陣；總MU值和總子野數決定了照射效率，總MU值越低，總子野數越少，照射時間越短，效率越高。此時，選擇當前最大強度的三分之一作為分割強度值，在分割強度值的條件下選出本次分割的矩陣(子野矩陣)，從當前強度矩陣中減去分割矩陣：

A＝A-u_kS_k (2)