获得聚焦离子束的能谱技术领域制造技术

本发明专利技术涉及获得聚焦离子束的能谱技术领域。本发明专利技术提供了一种当使用布拉格峰室测量积分深度剂量IDD时获得聚焦离子束的能谱的方法。该方法包括下述步骤：模拟一组额定的单能聚焦离子束的剂量；确定布拉格峰室的横向延伸以评估；在布拉格峰室的横向延伸上通过横向积分所模拟的一组额定的单能聚焦离子束的剂量，计算出一组理论分量IDD曲线CIDD；存储所计算的CIDD；使用布拉格峰室，获得具有额定能量的聚焦离子束的测量IDD；并且对所测量的IDD执行CIDD的线性组合的拟合，以确定用于具有额定射束能量的聚焦离子束的能谱。

【技术实现步骤摘要】
获得聚焦离子束的能谱

本公开涉及放射治疗领域，特别是涉及在限制到注量元素的子集的同时生成放射治疗计划。
技术介绍
在离子束治疗中，将离子束(例如质子或重离子，诸如碳离子)对准靶体积。靶体积可以例如表示癌症肿瘤。离子穿透组织并且传递一定剂量的能量以破坏癌细胞。离子束治疗的一个优点是剂量分布中的显著峰值，被称为布拉格峰。布拉格峰是在一定深度处发生的剂量输送的峰值，此后剂量输送迅速下降。可以将其与电子束治疗或X射线治疗进行比较，在电子束治疗或X射线治疗中，该峰值在非常接近进入组织时发生，并且剂量下降无法通过与离子治疗相同的急剧下降来控制。可以通过调节离子的能量来控制患者中布拉格峰的深度。可以使用电磁体控制横向位置以偏转射束。离子束疗法中的光点是指特定横向位置处的特定能级的离子的集合。输送到光点的粒子数量通常被称为光点权重。通过在三维空间中的许多不同位置的光点中提供剂量，可以通过所需的剂量分布覆盖靶体积。该过程被称为主动扫描离子束治疗，也被称为笔形束扫描。在治疗计划系统中执行应当如何传递光点的计划。治疗计划系统确定一组光点，通常可以满足有关靶覆盖率和健康组织保护的某些标准。然后，将光点传送到离子束治疗输送系统，该系统输送离子束。以本领域本身已知的方式连接治疗计划系统和离子束治疗输送系统。当需要对离子束治疗输送系统的输送进行建模时，通常使用布拉格峰室来测量以积分深度剂量(IDD)的形式的单个光点的输送。但是，由于布拉格峰室的横向范围有限，在测量中可能会损失由单个光点输送的一部分剂量，结果是，所测量的IDD并不代表完整的IDD。如果不考虑这种差异，则建模的输送可能会明显偏离总输送剂量。在现有技术中，通过在治疗计划系统(TPS)的射束建模中使用所测量的IDD之前对所测量的IDD进行调整，可以补偿该差异。这些IDD调整是深度和射束能量的复杂函数，并且通常使用一些第三方蒙特卡洛算法来确定。
技术实现思路
一个目的是改善离子束输送的建模。根据第一方面，提供一种获得聚焦离子束的能谱的方法，当使用布拉格峰室来测量积分深度剂量IDD时，对于特定的额定能量，由离子束治疗输送系统生成聚焦离子束。该方法在频谱确定器中被执行并且包括下述步骤：在至少两个维度上，模拟一组额定的单能聚焦离子束的剂量，其中，该组能量覆盖了离子束治疗输送系统的支持能量的范围；确定布拉格峰室的横向延伸以评估；在布拉格峰室的横向延伸上通过横向积分所模拟的一组额定的单能聚焦离子束的剂量，计算出一组理论分量IDD曲线CIDD；存储所计算的CIDD；使用布拉格峰室，获得具有额定能量的聚焦离子束的所测量的IDD；以及对所测量的IDD，执行CIDD的线性组合的拟合，其中，所有CIDD权重等于或大于0，以确定用于具有额定射束能量的聚焦离子束的能谱。每个模拟的额定的单能聚焦离子束的能量分布可以具有带标准偏差的能量分布，其中，该标准偏差小于治疗输送系统的聚焦离子束的能量分布的标准偏差。每个模拟的额定单能聚焦离子束的能量分布可以是严格单能的。可以对多个额定射束能量重复获得所测量的IDD并且执行拟合的步骤。在这种情况下，该方法进一步包括下述步骤：通过在先前确定的能谱之间进行内插来确定用于离子束治疗输送系统的附加额定射束能量的能谱。该方法可以进一步包括下述步骤：将能谱用作基于蒙特卡洛的剂量计算算法的输入。该方法可以进一步包括下述步骤：使用能谱和第二组CIDD来生成完整的IDD，其中，在比用于确定能谱的CIDD更大的面积上横向积分第二组CIDD，完整的IDD可用作分析剂量计算算法的输入。根据第二方面，提供一种能谱确定器，用于当使用布拉格峰室来测量积分深度剂量IDD时，获得对于特定的额定能量，由离子束治疗输送系统生成的聚焦离子束的能谱。该频谱确定器包括：处理器；以及存储器，存储器存储指令，该指令在由处理器执行时，使频谱确定器执行下述操作：在至少两个维度上模拟一组额定的单能聚焦离子束的剂量，其中，该组能量覆盖了离子束治疗输送系统的支持能量的范围；确定布拉格峰室的横向延伸以评估；在布拉格峰室的横向延伸上通过横向积分所模拟的一组额定的单能聚焦离子束的剂量，计算出一组理论分量IDD曲线CIDD；存储所计算的CIDD；使用布拉格峰室，获得具有额定能量的聚焦离子束的所测量的IDD；以及对所测量的IDD，执行CIDD的线性组合的拟合，其中，所有CIDD权重等于或大于0，以确定用于具有额定射束能量的聚焦离子束的能谱。每个模拟的额定的单能聚焦离子束的能量分布可以具有带标准偏差的能量分布，其中，该标准偏差小于治疗输送系统的聚焦离子束的能量分布的标准偏差。每个模拟的额定单能聚焦离子束的能量分布可以是严格单能的。该频谱确定器可以进一步包括指令，该指令在由处理器执行时，使频谱确定器重复指令以获得所测量的IDD并且对多个额定射束能量执行拟合，以及通过在先前确定的能谱之间进行内插来确定用于离子束治疗输送系统的附加额定射束能量的能谱。该频谱确定器可以进一步包括指令，该指令在由处理器执行时，使频谱确定器将能谱用作基于蒙特卡洛的剂量计算算法的输入。该频谱确定器可以进一步包括指令，该指令在由处理器执行时，使频谱确定器使用能谱和第二组CIDD来生成完整的IDD，其中，在比用于确定能谱的CIDD更大的面积上横向积分第二组CIDD，完整的IDD可用作分析剂量计算算法的输入。根据第三方面，提供一种计算机程序，用于当使用布拉格峰室来测量积分深度剂量IDD时，获得对于特定的额定能量，由离子束治疗输送系统生成的聚焦离子束的能谱。该计算机程序包括计算机程序代码，该计算机程序代码当在频谱确定器上运行时，使频谱确定器执行下述操作：在至少两个维度上模拟一组额定的单能聚焦离子束的剂量，其中，该组能量覆盖了离子束治疗输送系统的支持能量的范围；确定布拉格峰室的横向延伸以评估；在布拉格峰室的横向延伸上通过横向积分所模拟的一组额定的单能聚焦离子束的剂量，计算出一组理论分量IDD曲线CIDD；存储所计算的CIDD；使用布拉格峰室，获得具有额定能量的聚焦离子束的所测量的IDD；以及对所测量的IDD，执行CIDD的线性组合的拟合，其中，所有CIDD权重等于或大于0，以确定用于具有额定射束能量的聚焦离子束的能谱。根据第四方面，提供一种计算机程序产品，该计算机程序产品包括根据第三方面的计算机程序和在其上存储计算机程序的计算机可读装置。通常，权利要求中使用的所有术语应当根据其在
中的普通含义来解释，除非本文另外明确定义。对“一/一个元件、设备、组件、装置、步骤等”的引用除非另外明确说明，否则应当被公开解释为引用元件、设备、组件、装置、步骤等的至少一个实例。除非明确说明，否则不必以所公开的确切顺序执行本文公开的任何方法的步骤。附图说明现在参考附图，通过举例描述各方面和实施例，其中：图1是示出可以应用本文提出的实施例的环境的示意图；图2是示出了横向延伸作为由单个聚焦离子束输送的剂量的深度的函数的示意图；...

【技术保护点】
1.一种获得聚焦离子束的能谱的方法，所述方法当使用布拉格峰室(30)来测量积分深度剂量IDD(10')时，获得对于特定的额定能量，由离子束治疗输送系统(2)生成的所述聚焦离子束的能谱，所述方法在频谱确定器(1)中被执行，并且包括下述步骤：/n在至少两个维度上，模拟(40)一组额定的单能聚焦离子束的剂量，其中，所述组的能量覆盖所述离子束治疗输送系统(2)的支持能量的范围；/n确定(42)布拉格峰室(20)的横向延伸以评估；/n在所述布拉格峰室(20)的所述横向延伸上，通过横向积分模拟的所述一组额定的单能聚焦离子束的所述剂量，计算出(44)一组理论分量IDD曲线，CIDD；/n存储(46)所计算的CIDD；/n使用所述布拉格峰室(20)，获得(48)具有额定能量的聚焦离子束的所测量的IDD；以及/n对所测量的IDD，执行(50)CIDD的线性组合的拟合，其中，所有CIDD权重等于或大于0，以确定用于具有所述额定射束能量的所述聚焦离子束的能谱。/n

【技术特征摘要】
20191121 EP 19210528.61.一种获得聚焦离子束的能谱的方法，所述方法当使用布拉格峰室(30)来测量积分深度剂量IDD(10')时，获得对于特定的额定能量，由离子束治疗输送系统(2)生成的所述聚焦离子束的能谱，所述方法在频谱确定器(1)中被执行，并且包括下述步骤：
在至少两个维度上，模拟(40)一组额定的单能聚焦离子束的剂量，其中，所述组的能量覆盖所述离子束治疗输送系统(2)的支持能量的范围；
确定(42)布拉格峰室(20)的横向延伸以评估；
在所述布拉格峰室(20)的所述横向延伸上，通过横向积分模拟的所述一组额定的单能聚焦离子束的所述剂量，计算出(44)一组理论分量IDD曲线，CIDD；
存储(46)所计算的CIDD；
使用所述布拉格峰室(20)，获得(48)具有额定能量的聚焦离子束的所测量的IDD；以及
对所测量的IDD，执行(50)CIDD的线性组合的拟合，其中，所有CIDD权重等于或大于0，以确定用于具有所述额定射束能量的所述聚焦离子束的能谱。


2.根据权利要求1所述的方法，其中，每个模拟的额定的单能聚焦离子束的能量分布具有带标准偏差的能量分布，其中，所述标准偏差小于所述治疗输送系统的所述聚焦离子束的所述能量分布的标准偏差。


3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述每个模拟的额定单能聚焦离子束的能量分布是严格单能的。


4.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，对于多个额定射束能量，重复获得(48)所测量的IDD和执行(50)拟合的步骤，以及其中，所述方法进一步包括下述步骤：
通过在先前确定的能谱之间进行内插来确定(52)用于所述离子束治疗输送系统的附加额定射束能量的所述能谱。


5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，进一步包括下述步骤：
将所述能谱用作(54)基于蒙特卡洛的剂量计算算法的输入。


6.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，进一步包括下述步骤：
使用所述能谱和第二组CIDD来生成(56)完整的IDD，其中，所述第二组CIDD被在比用于确定所述能谱的CIDD更大的面积上横向积分，所述完整的IDD能够用作分析剂量计算算法的输入。


7.一种能谱确定器(1)，用于当使用布拉格峰室(30)来测量积分深度剂量IDD(10')时，获得对于特定的额定能量，由离子束治疗输送系统(2)生成的聚焦离子束的能谱，所述频谱确定器(1)包括：
处理器(60)；以及
存储器(64)，所述存储器(64)存储指令(67)，所述指令(67)在由所述处理器执行时，使所述频谱确定器(1)执行下述操作：
在至少两个维度上，模拟一组额定的单能聚焦离子束的剂量，其中，所述组的能量覆盖所述离子束治疗输送系统(2)的支持能量的范围；
确定布拉格峰室(20)的横向延伸以评估；
在所述布拉格峰室(20)的所述横向延伸上，通过横向积分(46)模拟的所述一组额定的单能聚焦离子束的所...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁·扬松，
申请(专利权)人：光线搜索实验室公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE