射束的照射角度评价方法技术

一种射束的照射角度评价方法，包括：对射束的照射角度进行取样的步骤，其中，所述射束的照射角度定义为射束的照射点至肿瘤预设点的向量方向；计算射束通过器官径迹的步骤；判断肿瘤是否充分涵盖于有效治疗深度内：如果是，则进入计算评价因数、记录照射条件及计算结果的步骤并返回对射束的照射角度进行取样的步骤；如果否，则进入给予最差评价因数的步骤并返回对射束的照射角度进行取样的步骤。根据此射束的照射角度评价方法，可以清楚地认识到射束在某一特定位置和某一特定角度照射时的优劣表现，从而为医生或物理师决定照射模式提供强有力的数据支持。

【技术实现步骤摘要】
射束的照射角度评价方法
本专利技术涉及一种照射角度评价方法，尤其涉及一种射束的照射角度评价方法。
技术介绍
随着原子科学的发展，例如钴六十、直线加速器、电子射束等放射线治疗已成为癌症治疗的主要手段之一。然而传统光子或电子治疗受到放射线本身物理条件的限制，在杀死肿瘤细胞的同时，也会对射束途径上大量的正常组织造成伤害；另外由于肿瘤细胞对放射线敏感程度的不同，传统放射治疗对于较具抗辐射性的恶性肿瘤(如：多行性胶质母细胞瘤(glioblastomamultiforme)、黑色素细胞瘤(melanoma))的治疗成效往往不佳。为了减少肿瘤周边正常组织的辐射伤害，化学治疗(chemotherapy)中的标靶治疗概念便被应用于放射线治疗中；而针对高抗辐射性的肿瘤细胞，目前也积极发展具有高相对生物效应(relativebiologicaleffectiveness,RBE)的辐射源，如质子治疗、重粒子治疗、中子捕获治疗等。其中，中子捕获治疗便是结合上述两种概念，如硼中子捕获治疗(BoronNeutronCaptureTherapy,BNCT)，借由含硼药物在肿瘤细胞的特异性集聚，配合精准的射束调控，提供比传统放射线更好的癌症治疗选择。硼中子捕获治疗是利用含硼(10B)药物对热中子具有高捕获截面的特性，借由10B(n,α)7Li中子捕获及核分裂反应产生4He和7Li两个重荷电粒子，两粒子的总射程约相当于一个细胞大小，因此对于生物体造成的辐射伤害能局限在细胞层级，当含硼药物选择性地聚集在肿瘤细胞中，搭配适当的中子射源，便能在不对正常组织造成太大伤害的前提下，达到局部杀死肿瘤细胞的目的。现有中子捕获治疗计划系统中，其照射几何角度皆为人工根据经验判断及定义。由于人体结构相当复杂，各种组织或器官对辐射的敏感度也大不相同，因此单单靠人工判断很可能忽略更好的照射角度，而导致治疗效果大打折扣。为了达到治疗效果的优化，射束的照射角度是需要考虑的必要环节。因此，有必要提出一种射束的照射角度评价方法。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺陷，本专利技术人发展一种可执行的照射角度优化的方法，可以做为一个有利的参考依据，并搭配医生的经验，尽可能地找出最佳照射角度。优化演算的实施，是分为多直线由肿瘤至体表的径迹，并考虑径迹中的器官比例及其对辐射敏感因素求出个别径迹的评价因素，可以采用正算(由体表至肿瘤)或逆算(由肿瘤至体表)法，可以依序取点或是随机取点计算。通过上述方法，可以算出由体表各点入射肿瘤的评价分数，可以与2D或3D影像进行融合，帮助用户找出最佳入射点。具体地，本专利技术的一个方面提供一种射束的照射角度评价方法，包括：对射束的照射角度进行取样的步骤，其中，所述射束的照射角度定义为射束的照射点至肿瘤预设点的向量方向；计算射束通过器官径迹的步骤，其中，所述射束的照射角度定义为射束的照射点至肿瘤预设点的向量方向；判断肿瘤是否充分涵盖于有效治疗深度内：如果是，则进入计算评价因数、记录照射条件及计算结果的步骤并返回对射束的照射角度进行取样的步骤；如果否，则进入给予最差评价因数的步骤并返回对射束的照射角度进行取样的步骤。根据此射束的照射角度评价方法，可以清楚地认识到射束在某一特定位置和某一特定角度照射时的优劣表现，从而为医生或物理师决定照射模式提供强有力的数据支持。“肿瘤预设点”可设定为肿瘤质心或肿瘤最深处，具体的肿瘤预设点位置可视用户需求而调整。作为一种优选地，所述射束的照射角度定义为射束的照射点至肿瘤质心或肿瘤最深处的向量方向。当然，本领域技术人员熟知地，也可以根据使用需要自定义射束的照射角度。当然，本领域技术人员熟知的，上述的向量方向包括射束的照射点至肿瘤预设点的正向量方向和负向量方向。所述射束为中子射束、带电粒子射束或γ射线中的一种或多种，其中带电粒子射束可以为电子射束、质子射束及重粒子射束等。为了更加精准的计算出所述评价因数，所述评价因数基于射束特性、辐射敏感因数及器官含硼浓度进行计算。取样的照射角度及照射径迹中，器官(i)的权重因数(W(i))采用公式一进行计算：W(i)＝I(i)×S(i)×C(i)(公式一)其中，I(i)、S(i)及C(i)分别为射束强度、器官(i)的辐射敏感因数及器官(i)的含硼浓度。进一步地，所述I(i)采用根据所用的射束模拟人体的深度强度或剂量曲线积分的公式二进行计算：(公式二)其中，i(x)为治疗用射束在近似人体中的深度强度或剂量曲线函数，x0-x为器官(i)在射束径迹中的深度范围。所述评价因数采用公式三进行计算：(公式三)其中，Q(x,y,z,Φ,θ)作为评价因数等于器官径迹中各器官的权重因数总和。当然，也可以采用另一种评价因数的呈现方式，即器官评价因数与肿瘤评价因数的比值。所述评价因数与肿瘤评价因数之比(QR(x,y,z,Φ,θ))采用公式四进行计算：(公式四)其中，W(tumor)为肿瘤的权重因数。“医学影像数据”可以为核磁共振成像(MagneticResonanceImaging,MRI)或电子计算机断层扫描(ComputedTomography,CT)或正电子发射计算机断层显像(PositronEmissioncomputedTomography,PET-CT)。但本领域技术人员熟知地，还可以使用其他的医学影像数据，只要该医学影像数据能够定义出器官、组织及肿瘤的材料及密度，就能够应用于本专利技术揭示的射束的照射角度评价方法中。作为一种优选地，所述读取医学影像数据的步骤为读取CT影像数据或MRI影像数据或PET-CT影像数据中的至少一种医学影像数据的步骤。“器官径迹”是指在某一特定位置和某一特定角度采用射束照射时通过皮肤、骨头、组织及肿瘤的一条射束径迹，如器官径迹为射束依次序经由皮肤、骨头、组织、肿瘤、组织、骨头、皮肤的径迹。在某一些计算中，如器官径迹中各器官的权重因数加总时，可以不包括肿瘤的权重因数。作为一种优选地，所述器官径迹为射束依次序经由皮肤、头骨、脑组织、肿瘤、脑组织、头骨、皮肤的径迹。这样便可以清晰的了解到射束通过脑部的径迹。当然，本领域技术人员熟知地，器官径迹可以为射束依次序经由人体脑部以外的其他部位，如肝部等。作为一种优选地，所述射束的照射角度评价方法进一步包括将各个评价因数以3D图像显示的步骤。当然，本领域技术人员也可以通过其他方式显示各个评价因数，只要医生或物理师能够识别显示出的各个评价因数即可。所谓“射束”可以为一种或多种放射性射束，作为一种优选地，所述射束为中子束及γ射束的混合射束，也可以是单独的中子束、单独的质子束或单独的重粒子束。所述射束的照射角度评价方法进一步包括：读取医学影像数据的步骤；定义或读取器官、组织及肿瘤的轮廓范围的步骤；定义器官、组织及肿瘤的材料及密度的步骤。附图说明图1是硼中子捕获反应示意图。图2是10B(n,α)7Li中子捕获核反应方程式。图3是本专利技术实施例中的射束的照射角度评价方法的逻辑框图。图4是本专利技术实施例中的射束照射时的器官径迹示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的实施例做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。作为一种优选地，以用于中子捕获治疗的射束的照射角度评价方法为本专利技术的实施例。下面将简单介绍一下中子捕获本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种射束的照射角度评价方法，包括：对射束的照射角度进行取样的步骤，其中，所述射束的照射角度定义为射束的照射点至肿瘤预设点的向量方向；计算射束通过器官径迹的步骤；判断肿瘤是否充分涵盖于有效治疗深度内：如果是，则进入计算评价因数、记录照射条件及计算结果的步骤并返回对射束的照射角度进行取样的步骤；如果否，则进入给予最差评价因数的步骤并返回对射束的照射角度进行取样的步骤。

【技术特征摘要】
1.一种射束的照射角度评价方法，包括：对射束的照射角度进行取样的步骤，其中，所述射束的照射角度定义为射束的照射点至肿瘤预设点的向量方向；计算射束通过器官径迹的步骤；判断肿瘤是否充分涵盖于有效治疗深度内：如果是，则进入计算评价因数、记录照射条件及计算结果的步骤并返回对射束的照射角度进行取样的步骤；如果否，则进入给予最差评价因数的步骤并返回对射束的照射角度进行取样的步骤。2.根据权利要求1所述的射束的照射角度评价方法，其特征在于：所述射束为中子射束、带电粒子射束或γ射线中的一种或多种。3.根据权利要求1所述的射束的照射角度评价方法，其特征在于：所述评价因数基于射束特性、辐射敏感因数及器官含硼浓度进行计算。4.根据权利要求3所述的射束的照射角度评价方法，其特征在于：取样的照射角度及照射径迹中，器官(i)的权重因数(W(i))采用公式一进行计算：W(i)＝I(i)×S(i)×C(i)(公式一)其中，I(i)、S(i)及C(i)分别为射束强度、器官(i)的辐射敏感因数及器官(i)的含硼浓度。5.根据权利要求4所述的射束的照射角度评价方法，其特征在于：所述I(i)采用根据所用的射束模拟人体的深度强度或剂量曲线积分的公式二进行计算：(公式二)其中，i(x)为治疗用射束在近似人体中的深度强度或剂量曲线函数，x...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘渊豪，陈韦霖，
申请(专利权)人：南京中硼联康医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏,32