质子治疗的监控方法、装置与系统制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种质子治疗的监控方法、装置与系统，根据预先构建的三维体模，确定肿瘤病灶区域；根据肿瘤病灶区，确定感兴趣区域；当质子束照射肿瘤病灶区域时，接收声波探测器采集的声波时间序列信号；对声波时间序列信号进行处理，得到感兴趣区域中的质子束剂量分布；从质子束剂量分布中选取剂量最大值的位置作为布拉格峰位置；检测质子束剂量分布和布拉格峰位置是否落在肿瘤病灶区域内；若是，调整质子束的出束参数。采用本技术方案，能够准确确定布拉格峰位置，对质子束剂量分布和布拉格峰位置的监测，调整质子束的出束参数，保证质子束照射的剂量正常、位置准确，降低肿瘤复发和正常器官并发症的风险，保证对患者进行质子治疗的治疗效果。

Monitoring methods, devices and systems for proton therapy

The invention relates to a monitoring method, device and system for proton therapy, which determines the region of tumor focus according to the pre-constructed three-dimensional phantom, determines the region of interest according to the region of tumor focus, receives the acoustic time series signal collected by the acoustic detector when the proton beam irradiates the region of tumor focus, and processes the acoustic time series signal to obtain the region of interest. The dose distribution of proton beam; the location of the maximum dose from the dose distribution of proton beam is selected as the position of Prague peak; the dose distribution of proton beam and the position of Prague peak are detected whether they fall in the region of tumor focus; if so, the parameters of proton beam are adjusted. The technical scheme can accurately determine the position of Prague peak, monitor the dose distribution of proton beam and the position of Prague peak, adjust the parameters of proton beam, ensure the normal dose and position of proton beam irradiation, reduce the risk of recurrence of tumors and complications of normal organs, and ensure the therapeutic effect of proton therapy on patients.

【技术实现步骤摘要】
质子治疗的监控方法、装置与系统
本专利技术涉及质子治疗和声波成像
，具体涉及一种质子治疗的监控方法、装置与系统。
技术介绍
目前治疗恶性肿瘤(癌症)的手段主要包括手术、化学治疗和放射治疗，并且超过70％的肿瘤患者需要接受单独放疗或者与放疗结合的综合治疗。理想的放射治疗是给予癌细胞最大致死剂量，同时最大限度地减小周围正常器官组织的照射剂量，质子治疗便是这样一种精确治疗癌症的尖端放疗技术。质子束在人体内的照射剂量曲线先缓慢上升，随后逐渐变快，直到布拉格峰处产生最大的剂量沉积，之后曲线快速下降并趋于零。质子束的布拉格峰特性能使肿瘤组织接收到最大的照射剂量，同时能避免肿瘤组织后方的正常器官受到辐射伤害，降低治疗的副作用。质子束的布拉格峰特性是质子治疗的最大优势，现有技术中，通常利用飞行时间(Timeofflight)方法来计算布拉格峰的位置，但是采用该方法得到的布拉格峰位置的误差较大，从而无法准确定位布拉格峰的位置，这样很可能会导致正常器官的过度照射，且无法准确控制质子出束剂量，很大程度上增加了肿瘤复发和正常器官并发症的风险，从而使得治疗效果不佳。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种质子治疗的监控方法，其特征在于，包括：根据预先构建的三维体模，确定肿瘤病灶区域；根据所述肿瘤病灶区域，确定感兴趣区域；当质子束照射所述肿瘤病灶区域时，接收声波探测器采集的声波时间序列信号；所述声波探测器为预先设置在人体表面的装置；对所述声波时间序列信号进行处理，得到所述感兴趣区域中的质子束剂量分布；从所述质子束剂量分布中选取剂量最大值的位置作为布拉格峰位置；检测所述质子束剂量分布和所述布拉格峰位置是否落在所述肿瘤病灶区域内；若所述质子束剂量分布和所述布拉格峰位置未落在所述肿瘤病灶区域内，调整所述质子束的出束参数。

【技术特征摘要】
1.一种质子治疗的监控方法，其特征在于，包括：根据预先构建的三维体模，确定肿瘤病灶区域；根据所述肿瘤病灶区域，确定感兴趣区域；当质子束照射所述肿瘤病灶区域时，接收声波探测器采集的声波时间序列信号；所述声波探测器为预先设置在人体表面的装置；对所述声波时间序列信号进行处理，得到所述感兴趣区域中的质子束剂量分布；从所述质子束剂量分布中选取剂量最大值的位置作为布拉格峰位置；检测所述质子束剂量分布和所述布拉格峰位置是否落在所述肿瘤病灶区域内；若所述质子束剂量分布和所述布拉格峰位置未落在所述肿瘤病灶区域内，调整所述质子束的出束参数。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述声波时间序列信号进行处理，得到所述感兴趣区域中的质子束剂量分布，包括：对所述声波时间序列信号进行处理，在所述感兴趣区域重建初始声波分布；对所述初始声波分布进行转换处理，得到所述质子束剂量分布。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述声波时间序列信号进行处理，在所述感兴趣区域重建初始声波分布，包括：利用时间反演方法，将所述声波时间序列信号进行时间反演，得到反演声波信号；在所述声波探测器的位置模拟发射所述反演声波信号；在采集声波的初始时刻，根据所述反演声波信号在所述感兴趣区域中重建所述初始声波分布。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用时间反演方法，将所述声波时间序列信号进行时间反演，得到反演声波信号之前，还包括：检测质子出束的时间脉冲波形是否为已知；若所述时间脉冲波形为已知，根据所述时间脉冲波形和预设的卷积公式，对所述声波时间序列信号进行去卷积计算，得到目标声波时间序列信号；对应地，所述利用时间反演方法，将所述声波时间序列信号进行时间反演，得到反演声波信号，包括：利用时间反演方法，将所述目标声波时间序列信号进行时间反演，得到反演声波信号。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述对所述初始声波分布进行转换处理，得到所述质子束剂量分布之前，还包括：根据所述三维体模，将所述三维体模中每个体素对应的CT值转化成声压-剂量转换所需的物理参数；所述物理参数包括：密度、声速、衰减系数、恒压比热容和体积热膨胀系数；对应地，所述对所述初始声波分布进行转换处理，得到所述质子束剂量分布，包括：根据所述物理参数，利用声压-剂量转换关系式对所述初始声波分布进行转换处理，得到所述质子束剂量分布；所述声压-剂量转换关系式为：其中，是空间位置坐标；是所述质子束剂量分布；是所述初始声波分布；ρ是密度；Γ是格律乃森Grüneisen系数；所述Γ的计算公式为：Γ＝αVc2/Cp其中，αV是体积热膨胀系数；c是声速；Cp是恒压比热容。6.一种质子治疗的监控装置，其特征在于，包括：确定模...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭浩，于亚军，
申请(专利权)人：彭浩，
类型：发明
国别省市：美国,US