一种基于X射线成像平板探测器的快速剂量验证方法技术

本发明专利技术涉及一种基于X射线成像平板探测器的快速剂量验证方法，在放射治疗前，放射治疗装置按放疗计划各射野参数设置依次进行照射，X射线成像平板探测器同步采集二维X射线射野影像，射野影像经过灰度‑剂量转换模型转换为特定等效水深度的二维平面剂量分布并反推计算得到等中心处二维平面剂量，通过对比评价放疗计划系统计算得到的二维平面剂量和实测二维平面剂量实现治疗前放射治疗计划剂量验证。该方法解决了现有临床剂量验证技术费时、费力且需要射野角度归零的不足，减轻临床医学物理师负担，可实现精确、快速剂量验证，具有普遍适用性。

Fast dose verification method based on X ray imaging flat panel detector

The invention relates to a method for verification of rapid dose tablet X X-ray imaging detector based on, before radiotherapy, radiotherapy radiotherapy device according to the settings of each beam parameters are irradiated sequentially, flat X ray imaging detector synchronous acquisition of 2D X ray portal imaging, field image through gray 2D dose dose conversion model transformation the distribution of specific equivalent water depth calculated at the center of backstepping two-dimensional dose, obtained by the comparative evaluation of radiotherapy planning system to calculate two-dimensional dose and measured two-dimensional dose therapy before radiotherapy plan dose verification. This method solves the problem that the existing clinical dose verification technology is time-consuming, laborious and requires less field angle to zero, reduce the clinical medical physicist burden, can realize the rapid and accurate dose verification, has universal applicability.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及放射治疗仪器的在线剂量验证的
，具体涉及一种基于X射线成像平板探测器的快速剂量验证方法。
技术介绍
精确放疗技术从原来的三维适形放射治疗(CRT)发展到现在的容积调强放射治疗(VMAT)，放疗计划越来越复杂，对医用加速器输出精确性要求也越来越高。放射治疗中，医用加速器输出剂量的漂移、MLC走位不精确都有可能造成肿瘤患者靶区剂量不足或危机器官过剂量，严重影响肿瘤治愈率，这使得放疗计划的验证变得愈发重要。传统的计划验证方式是在肿瘤病人放射治疗前将病人计划加载到固体水模中通过二维电离室测量模体内部某一平面的二维剂量，然后与计划系统计算得到的该平面的二维剂量进行对比以验证放疗治疗执行是否正确。该方法有两个缺点：(1)需要物理师首先要架设验证模体和二维电离室，费时费力，增加物理师的工作负担，影响工作效率。(2)治疗计划各射野角度需归零验证，无法确认按实际治疗计划角度照射时，放疗计划执行的精度。
技术实现思路
本专利技术技术解决方案：针对现有放射治疗剂量验证方法费时、费力，无法验证实际照射角度下放疗计划执行精度的问题，提供了一种基于X射线成像平板探测器的快速剂量验证方法，物理师无需额外放置电离室和验证模体，无需射野角度归零，可按实际放疗计划模拟真实照射，实现精确剂量验证。本专利技术采用的技术方案为：一种基于X射线成像平板探测器的快速剂量验证方法，如图1所示，实现步骤如下：(1)设置可随放射源同步旋转的X射线成像平板探测器和用于数据处理的运算平台；(2)放射治疗前按放疗计划参数要求进行照射，X射线成像平板探测器同步采集X射线信号，形成二维X射线射野影像；(3)通过灰度-剂量转换模型将二维X射线射野影像转换为用户设定的等效水深度二维平面剂量；(4)将步骤(3)转换计算得到的二维平面剂量通过平方反比定律反推计算放疗设备等中心面处相同等效水深度二维平面剂量；(5)在放疗计划系统中将待验证放疗计划移植到固体验证水模上，设定等中心点深度与步骤(3)中用户设定等效水深度一致，各射野归零情况下，计算全空间剂量并输出等中心面处二维平面剂量；(6)比较分析放疗计划系统计算得到的二维平面剂量和X射线成像平板探测器测量、计算得到的二维平面剂量，验证放疗计划系统计算和执行的准确性。所述步骤(3)中在将射野灰度影像转换为射野剂量影像时采用的灰度-剂量转换模型不仅考虑了平板探测器和固体等效水散射效应的差异对灰度-剂量刻度的影响，还考虑了离轴能谱软化效应的影响；其中，散射效应差异通过与固体水和探测器散射核卷积、反卷积的方法修正，离轴能谱软化效应在灰度-剂量转化时通过剂量转换因子CF(x,y)修正，具体过程如下：首先，将X射线成像平板探测器初步采集的二维射野影像进行背景和增益修正，IFP(x,y)＝(Iraw(x,y)-DF(x,y))·GF(x,y) (1)经过背景和增益修正后的二维射野影像与平板探测器散射核反卷积计算原射线引起的射野灰度影像， I P S ( x , y ) = I F P ( x , y ) ⊗ - 1 K F P ( x , y ) - - - ( 2 ) ]]>原射线射野灰度影像经过剂量转换因子转换计算得到原射线引起的二维平面剂量， D P S ( x , y ) = I P S ( x , y ) C F ( x , y ) - - - ( 3 ) ]]>原射线二维平面剂量与电离室散射核卷积，计算得到包含原射线剂量和散射线剂量在内的某一特定等效水深度的二维平面剂量： D I o n ( x , y ) = D P S ( x , y ) ⊗ K I o n ( x , y ) - - - ( 4 ) ]]>x,y为平板探测器各像素的坐标索引值；Iraw(x,y)为平板探测器直接采集的未处理影像灰度值；DF(x,y)指本底影像，在出束前采集，排除探测器各像素探测单位暗电流造成的本底信号；GF(x,y)表示增益修正因子，修正探测器各像素灵敏度差异；IFP(x,y)为经过背景和增益校正处理后的影像灰度值；KFP(x,y)为平板探测器散射核，由实验测量拟合计算得到；IPS(x,y)为由原射线引起的平板探测器灰度值响应信号；CF(x,y)为灰度值转剂量值的剂量转换因子，表征平板探测器不同位置像素灰度值与剂量值的对应关系，修正探测器能谱响应依赖性；DPS(x,y)为原射线引起的电离室剂量响应信号；DIon(x,y)为由灰度-剂量转换计算得到的最终的二维平面剂量值；KIon(x,y)为电离室散射核，由实验测量拟合计算得到；分别为卷积和反卷积运算符号。本专利技术与现有技术相比的优点在于：(1)本专利技术克服了现有放射治疗剂量验证方法费时、费力的不足，在剂量验证时，无需摆放验证模体和电离室，减轻物理师工作负担，实现快速剂量验证。(2)本专利技术克服了现有放射治疗剂量验证方法需要将射野角度归零的缺点，可按放射治疗计划实际要求的角度进行剂量验证，验证更精确。附图说明图1是本专利技术的基于X射线成像平板探测器的快速剂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于X射线成像平板探测器的快速剂量验证方法，其特征在于包括以下步骤：(1)设置可随放射源同步旋转的X射线成像平板探测器和用于数据处理的运算平台；(2)放射治疗前按放疗计划参数要求进行照射，X射线成像平板探测器同步采集X射线信号，形成二维X射线射野影像；(3)通过灰度‑剂量转换模型将二维X射线射野影像转换为用户设定的等效水深度二维平面剂量；(4)将步骤(3)转换计算得到的二维平面剂量通过平方反比定律反推计算放疗设备等中心面处相同等效水深度二维平面剂量；(5)在放疗计划系统中将待验证放疗计划移植到固体验证水模上，设定等中心点深度与步骤(3)中用户设定的等效水深度一致，各射野归零情况下，计算全空间剂量并输出等中心面处二维平面剂量；(6)比较分析放疗计划系统计算得到的二维平面剂量和X射线成像平板探测器测量、计算得到的二维平面剂量，验证放疗计划系统计算和执行的准确性。

【技术特征摘要】
1.一种基于X射线成像平板探测器的快速剂量验证方法，其特征在于包括以下步骤：(1)设置可随放射源同步旋转的X射线成像平板探测器和用于数据处理的运算平台；(2)放射治疗前按放疗计划参数要求进行照射，X射线成像平板探测器同步采集X射线信号，形成二维X射线射野影像；(3)通过灰度-剂量转换模型将二维X射线射野影像转换为用户设定的等效水深度二维平面剂量；(4)将步骤(3)转换计算得到的二维平面剂量通过平方反比定律反推计算放疗设备等中心面处相同等效水深度二维平面剂量；(5)在放疗计划系统中将待验证放疗计划移植到固体验证水模上，设定等中心点深度与步骤(3)中用户设定的等效水深度一致，各射野归零情况下，计算全空间剂量并输出等中心面处二维平面剂量；(6)比较分析放疗计划系统计算得到的二维平面剂量和X射线成像平板探测器测量、计算得到的二维平面剂量，验证放疗计划系统计算和执行的准确性。2.根据权利要求1所述的一种基于X射线成像平板探测器的快速剂量验证方法，其特征在于：所述步骤(3)中，灰度-剂量转换模型具体过程如下：首先，将X射线成像平板探测器初步采集的二维射野影像进行背景和增益修正，IFP(x,y)＝(Iraw(x,y)-DF(x,y))·GF(x,y) (1)经过背景和增益修正后的二维射野影像与平板探测器散射核反卷积计算原射线引起的射野灰度影像， I PS ( x , y ) = I FP ( x , y ) ⊗ - 1 K FP ( x , y ) - - - ( 2 ) ]]>原射线射野灰度影像经过剂量转换因子转换计算得到原射线引起的二维平面剂量， D P S ( x , y ) =...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴宜灿，胡丽琴，龙鹏程，任强，郑华庆，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：安徽;34