[發(fā)明專利]質(zhì)子或重離子放射治療劑量實時監(jiān)測方法及系統(tǒng)有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201910376545.5 | 申請日： | 2019-05-07 |
| 公開（公告）號： | CN110270014B | 公開（公告）日： | 2022-01-04 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 彭浩;李中星 | 申請（專利權(quán)）人： | 彭浩 |
| 主分類號： | A61N5/10 | 分類號： | A61N5/10 |
| 代理公司： | 北京細軟智谷知識產(chǎn)權(quán)代理有限責任公司 11471 | 代理人： | 王金寶 |
| 地址： | 美國加利福尼亞州帕洛阿爾*** | 國省代碼： | 暫無信息 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 質(zhì)子 離子 放射 治療 劑量 實時 監(jiān)測 方法 系統(tǒng) | ||
本發(fā)明涉及一種質(zhì)子或重離子放射治療劑量實時監(jiān)測方法及系統(tǒng)，所述監(jiān)測方法利用了高能質(zhì)子或重離子放射治療時產(chǎn)生的正電子核素的分布信息，根據(jù)質(zhì)子或重離子的束流周期，在束流間歇時間內(nèi)進行測量湮滅光子的位置和能量信息，以得到質(zhì)子或重離子放射治療的劑量沉積空間分布，從而實現(xiàn)對質(zhì)子或重離子束劑量分布的監(jiān)測。本方法相比于傳統(tǒng)的瞬發(fā)伽馬測量法具有更高的探測效率，且本方法有效的降低了統(tǒng)計噪聲，提高了質(zhì)子或重離子放射治療劑量沉積的精確性；相比于傳統(tǒng)的正電子發(fā)射斷層成像方法，本發(fā)明通過沿束流方向?qū)︿螠绻庾舆M行準直處理，然后再進行探測光子的位置和能量信息，能夠?qū)崿F(xiàn)更快的獲取劑量沿束流方向的一維分布，有利于提高監(jiān)測效率。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及核醫(yī)學影像技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種質(zhì)子或重離子放射治療劑量實時監(jiān)測方法及系統(tǒng)。
背景技術(shù)
腫瘤的放射治療是用放射線治療腫瘤的一種局部治療方法，常用的放射線包括鈷-60產(chǎn)生的γ射線，加速器產(chǎn)生的X射線和電子束，以及近些年報道的有良好療效的質(zhì)子束和碳離子束。質(zhì)子或重離子放射治療時由于布拉格峰在射程終點處的劑量比入口處的劑量大三四倍，而射程終點后的劑量極小，這種特點不僅能使腫瘤處劑量最大，還能有效的保護腫瘤前后的正常組織。
單一能量的質(zhì)子束流在相同的射程處傳遞最大劑量值，不同深度的腫瘤可以用不同能量的質(zhì)子來治療，這使得質(zhì)子治療可以適應(yīng)不同大小和形狀的腫瘤；質(zhì)子在傳輸時，其前進軌跡不會偏離直線太遠，質(zhì)子具有較小的散射和本底，使得照射野邊緣清晰，因此可以治療距離敏感器官很近的腫瘤。
對質(zhì)子或重離子放射治療劑量的傳統(tǒng)監(jiān)測方法是采用瞬發(fā)伽馬測量法或者正電子發(fā)射斷層成像方法，但是傳統(tǒng)監(jiān)測方法監(jiān)測過程復(fù)雜，且監(jiān)測效率和監(jiān)測的精確度較低。
質(zhì)子或重離子在放射治療時，會與靶核碰撞發(fā)生融合-削去反應(yīng)，人體中元素含量較多的碳-12和氧-16會與高能質(zhì)子或重離子發(fā)生核反應(yīng)生成碳-11、氧-15等正電子核素。這些正電子核素分布在質(zhì)子或重離子束流的路徑上，且有著較短的半衰期，在衰變時會放出正電子，從而產(chǎn)生511keV的湮滅光子。已有研究表明，湮滅光子的出射位置與質(zhì)子或重離子劑量沉積的空間分布具有較強的相關(guān)性，其聯(lián)系可以通過數(shù)據(jù)擬合或機器學習等方法構(gòu)建。
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種質(zhì)子或重離子放射治療劑量實時監(jiān)測方法及系統(tǒng)。
為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種質(zhì)子或重離子放射治療劑量實時監(jiān)測方法，包括：
高能質(zhì)子或重離子束流根據(jù)放射治療計劃設(shè)定的靶區(qū)放射治療，在設(shè)定的束流周期的出束時間內(nèi)，所述質(zhì)子或重離子束流在束流路徑上產(chǎn)生正電子核素，所述正電子核素衰變產(chǎn)生正電子，正電子湮滅產(chǎn)生湮滅光子；
對湮滅光子進行準直處理；
獲取準直處理后光子的位置信息和能量信息；
當獲取到預(yù)設(shè)數(shù)量的光子位置信息和能量信息后，根據(jù)預(yù)設(shè)數(shù)量的光子位置信息和能量信息計算得到質(zhì)子或重離子放射治療的劑量沉積空間分布和布拉格峰位置；
判斷質(zhì)子或重離子束劑量分布和布拉格峰位置是否與放療計劃預(yù)計的位置一致。
可選的，所述束流周期包括：出束時間和束流間歇時間；
所述對湮滅光子進行準直處理，包括：
在束流間歇期間，將所述湮滅光子通過準直器以實現(xiàn)對湮滅光子進行準直處理。
可選的，所述獲取準直處理后光子的位置信息和能量信息是由探測器完成的；
所述光子的位置信息為湮滅光子在所述探測器上的坐標位置，根據(jù)所述坐標位置能夠確定出湮滅光子的出射位置，從而得到束流的徑跡；
所述探測器測量準直處理后光子的能量信息，具體包括：
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