[發(fā)明專利]一種用于硼中子俘獲治療生物劑量計算方法的裝置及介質(zhì)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202110011840.8
• 申請日: 2021-01-06
• 公開（公告）號: CN112618970B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 耿長冉;齊婕;湯曉斌;田鋒;劉淵豪
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: A61N5/10
• 分類號: A61N5/10
• 代理公司: 北京邦中知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11827
• 代理人: 方巖;張君

1.一種用于硼中子俘獲治療生物劑量計算方法的裝置，包括：

處理器；以及

存儲器，存儲有計算機指令，當所述計算機指令被所述處理器執(zhí)行時，使得所述處理器執(zhí)行硼中子俘獲治療生物劑量計算的方法，所述方法包括以下步驟：

(1)獲取含硼藥物在亞細胞尺度的分布規(guī)律；

(2)根據(jù)含硼藥物在亞細胞尺度的分布情況以及組織細胞類型、微納尺度環(huán)境因素，獲取微劑量學參數(shù)分布并建立RBE和/或CBE值的數(shù)值計算方法或模型；

(3)基于醫(yī)學影像數(shù)據(jù)構(gòu)建腫瘤病人個體化的輻射仿真人體模型，構(gòu)建含有硼藥空間分布信息的三維幾何模型，利用熱中子或超熱中子束照射，得到硼中子俘獲治療下體模內(nèi)三維物理劑量分布；

(4)根據(jù)腫瘤靶區(qū)、正常器官的輪廓勾畫，進一步獲取腫瘤及周圍正常組織器官的等效生物劑量分布，計算得到腫瘤/正常組織器官的DVH圖。

2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的方法還包括步驟(5)：在獲取腫瘤周圍正常組織器官等效生物劑量的基礎(chǔ)上，進一步利用二次癌風險概率模型評估腫瘤周圍正常組織器官的二次癌風險。

3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述的方法還包括步驟(6)：在獲取腫瘤及周圍正常組織器官的等效生物劑量分布的基礎(chǔ)上，結(jié)合DVH圖，通過腫瘤控制概率TCP和正常組織并發(fā)癥概率NTCP模型的表征，確定治療方案下的腫瘤控制概率和正常組織并發(fā)癥概率，實現(xiàn)對硼中子俘獲治療效果全面客觀的評估。

4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，步驟(2)中，微劑量學參數(shù)分布可以通過Geant4、MCDS+MCNP、MCNP、PHITS、FLUKA蒙特卡羅模擬中的一種或多種組合模擬計算得到；或步驟(2)中，所述的微劑量學參數(shù)分布可以通過組織等效正比計數(shù)器(TEPC)進行實驗測量得到。

5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，步驟(2)中，所述的RBE和/或CBE的數(shù)值計算模型，可以通過DNA損傷修復情況，以DNA雙鏈斷裂產(chǎn)額為損傷終點構(gòu)建生物效應(yīng)計算方法；或步驟(2)中，所述的RBE和/或CBE的數(shù)值計算模型，可以通過優(yōu)化的微劑量學動力模型(MKM)結(jié)合微劑量學參數(shù)分布，再以細胞存活分數(shù)為生物終點構(gòu)建生物效應(yīng)計算方法；或步驟(2)中，所述的RBE和/或CBE的數(shù)值計算模型，可以通過局部效應(yīng)模型(LEM)結(jié)合DNA損傷頻率分布，以DNA雙鏈斷裂產(chǎn)額為損傷終點構(gòu)建生物效應(yīng)計算方法。

6.如權(quán)利要求2所述的裝置，其特征在于，步驟(5)中，所述的腫瘤周圍正常組織器官的二次癌風險根據(jù)二次癌風險概率模型中LAR因子進行評估，二次癌風險概率模型來自BEIR模型和/或Schneider模型。

7.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，步驟(6)中，所述的NTCP模型為NTCP-Lyman或NTCP-RSM。

8.如權(quán)利要求3所述的裝置，其特征在于，步驟(6)中，所述的TCP模型為LQ-Poisson-TCP基本模型、LQ-Poisson-TCP雙參數(shù)模型、Zaider-TCP模型或Logit-TCP模型。

9.非瞬時性計算機存儲介質(zhì)，存儲有計算機程序，當所述計算機程序被一個或多個處理器執(zhí)行時，使得所述處理器執(zhí)行硼中子俘獲治療生物劑量計算的方法，所述方法包括以下步驟：

(1)獲取含硼藥物在亞細胞尺度的分布規(guī)律；

(2)根據(jù)含硼藥物在亞細胞尺度的分布情況以及組織細胞類型、微納尺度環(huán)境因素，獲取微劑量學參數(shù)分布并建立RBE和/或CBE值的數(shù)值計算方法或模型；

(3)基于醫(yī)學影像數(shù)據(jù)構(gòu)建腫瘤病人個體化的輻射仿真人體模型，構(gòu)建含有硼藥空間分布信息的三維幾何模型，利用熱中子或超熱中子束照射，得到硼中子俘獲治療下體模內(nèi)三維物理劑量分布；

(4)根據(jù)腫瘤靶區(qū)、正常器官的輪廓勾畫，進一步獲取腫瘤及周圍正常組織器官的等效生物劑量分布，計算得到腫瘤/正常組織器官的DVH圖。