[發明專利]質子治療的參數監測裝置及系統

在審

• 申請號: 202010931086.5
• 申請日: 2020-09-07
• 公開（公告）號: CN111991711A
• 公開（公告）日: 2020-11-27
• 發明（設計）人: 彭浩;馬賽群;胡宗晟
• 申請（專利權）人: 杭州珞珈質子科技有限公司
• 主分類號: A61N5/10
• 分類號: A61N5/10
• 代理公司: 上海隆天律師事務所 31282
• 代理人: 潘一諾

本發明提供一種質子治療的參數監測裝置及系統，裝置包括：生成式對抗網絡模塊，用于提供經訓練的生成式對抗網絡模型；CT獲取模塊，用于獲取治療對象的CT圖像；分布獲取模塊，用于獲取用以訓練生成式對抗網絡模型的質子束的正電子核素活度分布與劑量分布；PET獲取模塊，用于從正電子湮沒斷層掃描系統中獲取質子與組織發生反應產生的正電子核素活度分布的PET圖像；預測模塊，用于預測質子束的劑量分布與布拉格峰位置；判斷模塊，用于根據預測的質子束的劑量分布判斷布拉格峰位置與目標區域的位置關系；調整模塊，用于依據判斷模塊判斷的結果確定質子束的出束參數是否需要調整。本發明提供的裝置及系統實現質子治療的參數監測和調整。

技術領域

本發明涉及核醫學影像領域，特別涉及一種質子治療的參數監測裝置及系統。

背景技術

目前治療腫瘤(癌癥)的手段主要包括手術、化學治療和放射治療，并且超過70％的腫瘤患者需要接受單獨放療或者與放療結合的綜合治療。理想的放射治療是給予腫瘤細胞致死劑量，同時最大限度地減小周圍正常器官組織的照射劑量，質子治療便是這樣一種精確治療癌癥的尖端放療技術。質子束在組織(如人體、動物等)內的照射劑量曲線先緩慢上升，隨后逐漸變快，直到布拉格峰處產生最大的劑量沉積，之后快速下降并趨于零。質子束的獨特的劑量-深度特性能使腫瘤組織接收到最大的照射劑量，同時能避免腫瘤組織后方的正常器官受到輻射傷害，降低治療的副作用。

質子治療的優勢在于：1)質子布拉格峰終點處的劑量比入口處的劑量高出三到四倍，在布拉格峰之后的劑量幾乎為0，這種特點不僅能使腫瘤處劑量最大，還能有效保護腫瘤前后的正常組織；2)可以通過調整質子束的能量來照射不同深度的腫瘤，從而使質子治療適應不同的深度位置處，不同大小和形狀的腫瘤；3)質子傳輸時，具有較小的散射和本底，使得照射視野邊緣清晰，因此可以治療距離敏感器官近的腫瘤。

質子束的布拉格峰特性是質子治療的最大優勢，但也正是由于布拉格峰的存在，使得治療效果對射程十分敏感。一旦實際治療過程中射程與治療計劃出現偏差，就很容易導致腫瘤組織的劑量不足或者正常組織過度照射，從而很大程度上增加了腫瘤復發和正常器官的并發癥風險。所以，在質子治療過程中，對質子束在組織中劑量和布拉格峰位置的監測，對質子治療效果至關重要。

目前，對質子治療劑量監測的方法有瞬發伽馬測量法(例如專利文獻CN106291656A)，聲波監測法等。但這些方法都有其不足。例如，瞬發伽瑪法缺少適用于該伽馬射線能譜區域的高性能探測器，探測器探測效率低下；聲波法中聲音信號非常微弱，且信噪比很低。

在質子治療中，質子會與組織發生核反應，產生正電子核素(主要是碳-11、氧-15)，用PET系統對正電子核素進行活度成像。

由此，如何通過計算機設備，采集核醫學影像的數據，并通過對所采集的核醫學影像的數據的處理，實現質子治療的參數監測和調整是本領域技術人員亟需解決的問題。

發明內容

本發明為了克服上述相關技術存在的缺陷，提供一種質子治療的參數監測裝置及系統，進而實現質子治療的參數監測和調整。

根據本發明的一個方面，提供一種質子治療的參數監測裝置，包括：

生成式對抗網絡模塊，用于提供經訓練的生成式對抗網絡模型，所述經訓練的生成式對抗網絡模型提供質子束的正電子核素活度分布與劑量分布的非線性關系，所述生成式對抗網絡模型經由訓練樣本訓練，所述訓練樣本由CT值、質子束的正電子核素活度分布與劑量分布組成；

CT獲取模塊，用于獲取所述治療對象的CT圖像，以獲取用于訓練所述生成式對抗網絡模型的CT值；

分布獲取模塊，用于獲取用以訓練所述生成式對抗網絡模型的質子束的正電子核素活度分布與劑量分布，所述生成式對抗網絡模型的質子束的正電子核素活度分布與劑量分布基于治療對象的三維體模構建治療對象，并模擬獲得，所述三維體模根據所述治療對象的CT圖像構建；