成像靶优化方法及成像系统技术方案

一种成像系统，包括：加速器，用于产生高速电子；成像靶，受到高速电子的撞击后生成用于成像的射线；探测器，探测穿过病人的成像射线，所述成像靶还用于，将高速电子转化为低能成像射线。本发明专利技术通过对成像靶的材料和结构进行调整，将加速器发出的兆伏级电子束转换为符合成像条件的光子射线，减少患者承受的剂量的同时也有利于提高成像质量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术设及放射治疗设备，特别设及放射治疗设备中用于成像的成像系统及成像 祀优化方法。
技术介绍
在放射治疗设备中，加速器发出高能电子，高能电子束轰击不同材料形成的祀所 产生的光子射线特性是不一样的。为了使放射治疗设备具备治疗和成像的功能，现有的放 射治疗设备中会包括治疗用的治疗祀和成像用的成像祀。一般治疗用光子射线为兆伏（MV) 级的光子射线，所述治疗用光子射线是由加速器生成的高速电子束轰击治疗祀W后产生的 高能光子射线。作为治疗祀材料需要满足高原子序数、高密度的特性。目前常用的治疗祀 材料有鹤、金等金属。 现有很多文献中会提到如何改善直线加速器输出的高速电子束轰击祀材产生的 兆伏级光子射线进而获得射线图像。通常，射野影像片（PortalImages)或锥束CT图像 (CBCT)可结合在放射治疗中使用。射野影像片或CBCT图像是通过放射治疗设备兆伏级治 疗光子射线获得。但是射野影像片或CBCT图像的图像质量却比低能量级别的电子加速设 备生成的千伏级成像光子射线获得的图像（常规的X射线诊断影像）效果更差。一般射线 诊断影像所需的光子射线只要在70-140千伏的范围内即可，而治疗用光子射线获得图像 时光子射线能量在6MeV或更高的。 由于兆伏级光子射线和千伏级光子射线成像原理有差异，所W千伏级图像和兆伏 级图像的对比度质量也是不同的。在兆伏级的图像的对比度是由于不同材料面之间的不同 康普顿散射引起的，而在千伏级的图像中的大多数对比度是由于光电截面的差异造成。康 普顿截面与电子密度密切关联，在人类和动物的解剖中，大多数软组织表现出非常相似的 电子密度。单独的电子密度对比只能有效的区分特定的软组织与空气、肺组织、空气腔及 骨组织之间的差异，而对软组织之间就不太好区分。光电截面与组织的原子序数密切关联 (光电反应截面与物质原子序数的四次方成正比。）。不同的软组织有不同的平均原子序 数，因此在千伏图像中运些软组织会呈现的非常明显。 阳0化]通过增加诊断成像能量范围（70-140千伏）内的成像光子数，提高兆伏级图像质 量的方法，现公知的有W下几种： 阳006] 第一种，通过降低光子的能量，增加在诊断能量范围（70-140千伏）内的成像 光子比例。为了生成较低的能量的成像光子，需要不同的射频和电流注入参数（州rrent injectionparameters)，并物理的修改加速器。降低电子束能量的主要优点是减少病人承 受的福射剂量，同时也增加了用于成像的低能量成像光子数（运是因为低能量成像光子是 由高能量成像光子变化得到的）。运使得成像器可获得较高质量的图像，从而解决了获得千 伏及能量光子生成的图像对比度的目的。 第二种，使用低原子序数的材料的方法。放射治疗设备中，治疗光子射线是加速器 电子束轰击高原子序列材料的祀产生的，所述祀可W是鹤或金等金属构成。运个过程中祀 的自吸收消除了大部分的诊断能量范围的成像射线光子。而所述加速器电子束轰击低原子 序列的材料如碳、铜和不诱钢等构成的祀时会输出较低能量的光子，而运些不会被低原子 序列构成的祀所吸收掉。 第S种，移走均整器方法。大部分放射治设备的加速器采用的是"均整束 (flattenedbeams)"。光子射线被设计成W横向均匀的剂量照射到病人的特定深度范围 内。为此通常情况下，采用一个锥形的铜或不诱钢过滤器来衰减中屯、峰处的原始剂量分布 W实现在横向上剂量的均匀分布。W6兆伏光子射线为例，需要在光子射线中屯、线设置一 个最大厚度约2厘米过滤器。运个过滤器会过滤掉大部分低能量光子射线。许多可能的图 像质量的改善就是由于去除运些低能量的光子射线。 第四种，将其他对射线起到衰减作用的部件移去。成像的大多成像探测器都会包 括铜板来增加对高能光子灵敏度。所述铜板会减少想要用于成像的能量段内的光子，并且 降低了千伏级成像探测器的可用动态范围。成像用只需要千伏级的光子，当所述高速电子 轰击成像祀W后需要产生相对低能量光子，为此成像祀主要由一些相对低原子序数和相对 低密度材料组成。 目前普遍认为较适合成像的峰值为59keV，可W获得诊断级别的成像。如果能找到 一种接近X光峰值能量的设计，则可W大大提高成像质量，接近X光的成像效果。在设计祀 时，评价祀好坏的指标之一就是产生的光子能谱50~200keV能量段占的比例。比例越大 越好。 因此，如何改善用兆伏（MV)级的直线加速器产生的电子束轰击成像祀生成的光 子采集X射线图像，并提高图像质量是需要继续解决的问题。
技术实现思路
本专利技术要解决的问题是现有放疗设备中，高能电子撞击成像祀产生的光子能谱值 偏低导致的成像质量不高的问题。 为解决上述问题，本专利技术提供一种成像祀优化方法，包括：确定成像所需光子能谱 范围；根据所述成像所需光子能谱范围中的光子能谱所占比确定成像祀材料和成像祀的厚 度。 可选的，所述成像祀优化方法，还包括，根据所述成像所需光子能谱范围中的光子 能谱所占比确定过滤部材料及过滤部的厚度。 可选的，所述过滤部至少由两种过滤材料形成，并至少进行两重过滤。 可选的，所述成像所需光子能谱范围W软组织成像分辨率确定。 可选的，所述成像所需光子能谱范围为50~200keV. 可选的，所述成像所需光子能谱范围中的光子能谱所占比至少为50%。 可选的，所述成像所需光子能谱范围中的光子能谱所占比是通过W下公式计算得 出： 其中，下标A表示射野面积，下标Z表示发射源到测量面的距离，El表示成像所需 光子能谱范围为最小能量；Eh表示成像所需光子能谱范围为最大能量。 可选的，所述成像所需光子能谱范围中的光子能谱所占比是根据蒙特卡罗模拟方 法获得的能谱中计算得出。 本专利技术的另一成像祀优化方法包括：获得低能成像光子能谱；调节兆伏级电子生 成的光子能谱中低能部分与所述低能成像光子能谱相吻合。 可选的，所述调节兆伏级电子生成的光子能谱是通过改变成像祀的材料和/或厚 度来实现的。可选的，所述调节兆伏级电子生成的光子能谱是通过改变过滤器的材料和/或厚 度来实现的。 可选的，所述兆伏级电子生成的光子能谱是指成像探测器所接收到的光子能谱。 可选的，所述成像探测器为兆伏级成像探测器。 可选的，所述成像祀优化方法还包括，通过比成像祀和过滤祀材料更低的原子序 列材料进一步过滤多余电子。 本专利技术还提供一种成像系统，包括：加速器，用于产生高速电子；成像祀，受到高 速电子的撞击后生成用于成像的射线；探测器，探测穿过病人的成像射线，所述成像祀还用 于，将高速电子转化为低能成像射线。 可选的，所述成像系统还包括：过滤器，位于所述成像祀后端，过滤所述成像祀生 成的低能成像射线。 可选的，所述过滤器还用于过滤加速器生成的多余电子。 可选的，所述过滤器为至少两种材质构成的多重过滤器。 可选的，所述成像祀由低原子序数和低密度特性的材料构成。 可选的，所述成像祀的材料为侣。 可选的，所述过滤器的材料为铜。 可选的，所述过滤器的材料包括：铜和碳或铜和被。[0当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种成像靶优化方法，其特征在于，包括：确定成像所需光子能谱范围；根据所述成像所需光子能谱范围中的光子能谱所占比确定成像靶材料和成像靶的厚度。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：韩卫，刘艳芳，李贵，J·S·墨子，
申请(专利权)人：上海联影医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31