[發明專利]一種基于中子場測量反演的中子診療裝置及中子診療方法

有效

• 申請號: 202110280716.1
• 申請日: 2021-03-16
• 公開（公告）號: CN113101541B
• 公開（公告）日: 2023-03-07
• 發明（設計）人: 請求不公布姓名
• 申請（專利權）人: 國科中子刀（青島）醫療科技有限公司
• 主分類號: A61N5/10
• 分類號: A61N5/10
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 張力波

1.一種基于中子場測量反演的中子診療裝置，其特征在于，包括控制器(7)以及分別與所述控制器(7)電連接的中子源(1)、中子照射機構(2)、中子成像探測機構(3)、受照體定位機構(4)、靶向藥物注射機構(5)和診斷與治療計劃機構(6)，所述中子源(1)與所述中子照射機構(2)連結，以向所述中子照射機構(2)輸送穩定的中子束流，所述中子照射機構(2)向設置在所述受照體定位機構(4)上的受照體照射中子束流，所述中子成像探測機構(3)實時探測受照體上的中子強度分布及圖像，并發送到所述診斷與治療計劃機構(6)，所述靶向藥物注射機構(5)向受照體注射靶向藥物；

其中，所述診斷與治療計劃機構(6)包括數據管理與通信模塊以及分別與所述數據管理與通信模塊電連接的圖像處理與靶區診斷模塊、建模與中子輸運計算模塊、成分反演計算模塊、中子數據庫和治療計劃制定及優化模塊，所述數據管理與通信模塊用于輸入并管理受照體數據，并與所述控制器(7)通訊連接，所述圖像處理與靶區診斷模塊用于處理受照體影像圖像并進行靶區診斷與自動勾畫，所述建模與中子輸運計算模塊用于讀取所述中子源(1)、所述中子照射機構(2)、所述受照體影像圖像進行建模和模擬計算，計算中子強度分布和劑量分布，所述成分反演計算模塊用于讀取中子強度分布進行逆向輸運反演計算成分分布，并轉換為受照體的實時影像圖像以進行診斷，所述中子數據庫用于為所述建模與中子輸運計算模塊、所述成分反演計算模塊提供數據信息，所述治療計劃制定及優化模塊用于根據處方劑量和計算劑量制定治療方案，并根據治療過程中的診斷數據和測量計算劑量數據實時校正治療方案。

2.如權利要求1所述的一種基于中子場測量反演的中子診療裝置，其特征在于，所述中子成像探測機構(3)包括中子敏感材料探測面、微通道陣列信號收集器和信號采集輸出器，所述中子敏感材料探測面與中子束流垂直設置，所述微通道陣列信號收集器設置在所述中子敏感材料探測面的背照面，所述信號采集輸出器采集所述微通道陣列信號收集器的每個微通道的光電信號強度并獨立輸出到所述診斷與治療計劃機構(6)，同時掃描微通道陣列數據轉換成圖像進行輸出到所述診斷與治療計劃機構(6)。

3.如權利要求2所述的一種基于中子場測量反演的中子診療裝置，其特征在于，所述中子敏感材料探測面采用富硼材料、摻釓材料和摻鈾材料中的任意一種制作而成。

4.如權利要求1所述的一種基于中子場測量反演的中子診療裝置，其特征在于，所述診斷與治療計劃機構(6)為計算機或服務器。

5.一種中子診療方法，采用如權利要求1或4任一項所述的基于中子場測量反演的中子診療裝置，其特征在于，包括以下步驟：

S1、通過所述診斷與治療計劃機構(6)制定受照體的治療方案，并發送到所述控制器(7)；

S2、所述控制器(7)根據所述治療方案控制所述中子源(1)、所述中子照射機構(2)、所述受照體定位機構(4)和所述靶向藥物注射機構(5)開始工作；

S3、所述中子成像探測機構(3)探測透射受照體的中子強度分布及圖像，并發送到所述診斷與治療計劃機構(6)；

S4、所述診斷與治療計劃機構(6)根據所述中子成像探測機構(3)發送的數據進行計算反演，獲得受照體影像圖像和實際照射劑量，實時診斷和對所述治療方案進行優化校正并發送到所述控制器(7)；

S5、所述控制器(7)根據優化校正后的所述治療方案控制所述中子源(1)、所述中子照射機構(2)、所述受照體定位機構(4)和所述靶向藥物注射機構(5)進行對應性調整；

S6、重復上述S1-S5的步驟，直至治療完成。

6.如權利要求5所述的一種中子診療方法，其特征在于，S4中對所述治療方案進行優化校正的方法如下：

A、所述建模與中子輸運計算模塊讀取所述中子照射機構(2)照射的中子束流進行建模和中子輸運計算，計算入射到受照體前的中子強度二維分布，并傳遞給所述成分反演計算模塊；

B、所述成分反演計算模塊讀取所述中子成像探測機構(3)獲取探測數據，并解析為透射受照體后的中子強度二維分布，與受照體前的中子強度二維分布進行對比獲得中子在人體內的衰減強度分布，根據所述中子數據庫中截面核數據反演計算受照體內碳、氫、氧、硼核素的分布，對數據管理與通信模塊中受照體影像數據進行修正，獲得受照體實時影像圖像；

C、所述圖像處理與靶區診斷模塊對得到的受照體實時影像圖像進行靶區診斷與自動勾畫；

D、所述建模與中子輸運計算模塊讀取受照體實時影像圖像，結合入射到受照體前的中子強度二維分布，計算受照體內實際照射劑量分布；

E、所述治療計劃制定及優化模塊根據處方劑量和受照體內實際照射劑量分布，在線校正治療方案參數，并傳輸到所述控制器(7)。