粒子治疗混合离子束的监测方法、验证方法及装置制造方法及图纸

本公开提供了一种粒子治疗混合离子束的监测方法、验证方法及对应的装置。该验证方法包括：向治疗粒子中添加预定比例的监测粒子，监测粒子与治疗粒子的荷质比相同，且在相同的介质和能量下，监测粒子的射程范围大于治疗粒子；基于监测粒子穿过模体后的剩余射程范围和剂量分布重建模体内治疗粒子的三维图像；基于三维图像验证治疗计划是否符合预期。该监测方法包括：向治疗粒子中添加预定比例的监测粒子；实时检测监测粒子穿过目标对象后的剩余射程范围和剂量分布；基于监测粒子的剩余射程范围和剂量分布重构治疗粒子在目标对象中的三维图像；比对三维图像和治疗计划的预计划三维图像，基于比对结果调控治疗粒子和监测粒子的剂量和照射方位。剂量和照射方位。剂量和照射方位。

【技术实现步骤摘要】
粒子治疗混合离子束的监测方法、验证方法及装置


[0001]本公开涉及放射治疗
，尤其涉及一种粒子治疗混合离子束的监测方法、验证方法及装置。

技术介绍

[0002]与传统光子束疗法相比，碳离子束疗法的优势就在于具有深度局部化高剂量沉积。LET剂量曲线是由低入射增加到最大值
‑
Bragg峰一超过此剂量后沉积会急剧减少。而这末端的陡峭剂量梯度使离子束治疗对范围的不确定性高度敏感。为了提高治疗的精确，需要由医生和物理师制定个体治疗方案，确定辐照范围和剂量。剂量传递是个非常复杂的过程，在此过程中，如果定位有误差或某一环节出错，都不能按照原计划将剂量传递到患者病灶位置。为确保万无一失，放疗计划出来后，再由医生进行审核、验证，审核及验证通过后方可执行治疗计划。
[0003]然而在治疗过程中，受到人体摆位误差、患者体重或体形发生变化、肿瘤受呼吸律动等影响位置改变、组织肿胀等一系列引起患者解剖结构变化的因素会导致定位存在不确定性，导致肿瘤附近的健康组织收到辐射影响，进而导致实际应用于肿瘤的最大剂量受到限制。现有技术如呼吸门控技术(RG)、三维适形放疗技术(3D
‑
CRT)、适形调强放射治疗(IMRT)、图像引导放射治疗(IGRT)等，都是为了能更好的把剂量集中在肿瘤靶区，更好的保护旁邻重要器官，但这些技术都只是保证在束流截面上照射到肿瘤上，无法保证束流方向上Bragg峰落在肿瘤上。现有的计划验证方式都是在人模体，三维水箱上进行的，这种验证方式检测的是理想计划中Bragg展宽位置和剂量，在情况多变的患者治疗中稳定性不高。即使有安全裕度，分次照射也可能导致严重的计划剂量下降或健康组织的剂量过大。因此，为了充分发挥离子束放射治疗的潜力，需要改进监测的方法。

技术实现思路

[0004]鉴于上述问题，本专利技术提供了一种粒子治疗混合离子束实时监测方法及装置，以解决重离子束在治疗患者过程中由于体重、组织形状、密度等变化引起的Bragg位置变化造成照射方向上肿瘤前后健康组织剂量过量的问题。
[0005]本公开的第一个方面提供了一种粒子治疗混合离子束的验证方法，包括：依据治疗计划向治疗粒子中添加预定比例的监测粒子，所述监测粒子与所述治疗粒子的荷质比相同，且在相同的介质和能量下，所述监测粒子的射程范围大于所述治疗粒子；检测所述监测粒子穿过所述模体后的剩余射程范围和剂量分布；基于所述监测粒子的剩余射程范围和剂量分布，重建所述模体内所述治疗粒子的三维图像；基于所述三维图像验证所述治疗计划是否符合预期。
[0006]根据本公开的实施例，所述基于所述监测粒子的剩余射程范围和剂量分布，重建所述模体内所述治疗粒子的三维图像包括：基于所述监测粒子的剩余射程范围得到所述监测粒子的位置信息，并基于所述监测粒子的位置信息反推所述治疗粒子的位置信息；基于
所述监测粒子的剂量分布和所述预定比例，得到所述治疗粒子在所述模体内的剂量分布；基于所述治疗粒子的位置信息和所述治疗粒子在所述模体内的剂量分布，重构所述三维图像。
[0007]根据本公开的实施例，所述方法包括：基于所述三维图像计算所述模体的综合相对阻止能力、厚度，以及，基于所述三维图像验证所述模体的各个组织的等效水深度。
[0008]根据本公开的实施例，所述方法还包括：在所述治疗粒子和所述监测粒子的发射路径上设置一条弯转90
°
的低能线，基于所述低能线筛选和混合所述治疗粒子和所述监测粒子；监控所述治疗粒子和所述监测粒子的流量，基于治疗计划调节治疗粒子和所述监测粒子的比例。
[0009]本公开的第二个方面提供了一种粒子治疗混合离子束的监测方法，包括：基于治疗计划控制向治疗粒子中添加预定比例的监测粒子，所述监测粒子与所述治疗粒子的荷质比相同，且在相同的介质和能量下，所述监测粒子的射程范围大于所述治疗粒子；控制所述治疗粒子和所述监测粒子照射目标对象，实时检测所述监测粒子穿过所述目标对象后的剩余射程范围和剂量分布；基于所述监测粒子的剩余射程范围和剂量分布重构所述治疗粒子在所述目标对象中的三维图像；比对所述三维图像和所述治疗计划的预计划三维图像，基于比对结果调控所述治疗粒子和所述监测粒子的剂量和照射方位。
[0010]根据本公开的实施例，在执行所述方法前，还包括：使用所述监测粒子对目标对象进行完整治疗计划照射，检测穿过所述目标对象的监测粒子，并基于检测结果构建三维参考图；在每次实施治疗前，均使用所述监测粒子对所述目标对象分别进行一次水平方向照射和垂直方向照射，检测每次照射穿过所述目标对象的监测粒子，并基于检测结果构建实际三维图；比较所述三维参考图和所述实际三维图，在实施治疗前将所述目标对象摆位调整正确。
[0011]根据本公开的实施例，所述基于所述监测粒子的剩余射程范围和剂量分布重构所述治疗粒子在所述目标对象中的三维图像包括：基于所述监测粒子的剩余射程范围得到所述监测粒子的位置信息，并基于所述监测粒子的位置信息反推所述治疗粒子的位置信息；基于每个位置所述监测粒子的剂量和所述预定比例，得到所述治疗粒子在所述目标对象内的剂量分布；基于所述治疗粒子的位置信息和所述治疗粒子在所述目标对象内的剂量分布，重构所述三维图像。
[0012]根据本公开的实施例，所述比对所述三维图像和所述治疗计划的预计划三维图像，基于比对结果调控所述治疗粒子和所述监测粒子的剂量和照射方位包括：当所述三维图像与所述预计划三维图像的比对结果不符合预期时，调整所述治疗粒子和所述监测粒子的发射路径上设置的的低能线，改变所述治疗粒子的发射方向，停止照射所述目标对象。
[0013]本公开的第三个方面提供了一种粒子治疗混合离子束的验证装置，包括：验证粒子添加模块，用于依据治疗计划向治疗粒子中添加预定比例的监测粒子，所述监测粒子与所述治疗粒子的荷质比相同，且在相同的介质和能量下，所述监测粒子的射程范围大于所述治疗粒子；验证检测模块，用于检测所述监测粒子穿过所述模体后的剩余射程范围和剂量分布；验证重构模块，用于基于所述监测粒子的剩余射程范围和剂量分布，重建所述模体内所述治疗粒子的三维图像；验证分析模块，用于基于所述三维图像验证所述治疗计划是否符合预期。
[0014]本公开的第四个方面提供了一种粒子治疗混合离子束的监测装置，包括：监测粒子添加模块，用于基于治疗计划控制向治疗粒子中添加预定比例的监测粒子，所述监测粒子与所述治疗粒子的荷质比相同，且在相同的介质和能量下，所述监测粒子的射程范围大于所述治疗粒子；监测检测模块，用于控制所述治疗粒子和所述监测粒子照射目标对象，实时检测所述监测粒子穿过所述目标对象后的剩余射程范围和剂量分布；监测重构模块，用于基于所述监测粒子的剩余射程范围和剂量分布重构所述治疗粒子在所述目标对象中的三维图像；监测分析模块，用于比对所述三维图像和所述治疗计划的预计划三维图像，基于比对结果调控所述治疗粒子和所述监测粒子的剂量和照射方位。
[0015]在本公开实施例采用的上述至少一个技术方案能够达到以下有益效果：
[0016]本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种粒子治疗混合离子束的验证方法，其特征在于，包括：依据治疗计划向治疗粒子中添加预定比例的监测粒子，所述监测粒子与所述治疗粒子的荷质比相同，且在相同的介质和能量下，所述监测粒子的射程范围大于所述治疗粒子；检测所述监测粒子穿过所述模体后的剩余射程范围和剂量分布；基于所述监测粒子的剩余射程范围和剂量分布，重建所述模体内所述治疗粒子的三维图像；基于所述三维图像验证所述治疗计划是否符合预期。2.根据权利要求1所述的验证方法，其特征在于，所述基于所述监测粒子的剩余射程范围和剂量分布，重建所述模体内所述治疗粒子的三维图像包括：基于所述监测粒子的剩余射程范围得到所述监测粒子的位置信息，并基于所述监测粒子的位置信息反推所述治疗粒子的位置信息；基于所述监测粒子的剂量分布和所述预定比例，得到所述治疗粒子在所述模体内的剂量分布；基于所述治疗粒子的位置信息和所述治疗粒子在所述模体内的剂量分布，重构所述三维图像。3.根据权利要求1所述的验证方法，其特征在于，所述方法还包括：基于所述三维图像计算所述模体的综合相对阻止能力、厚度，以及，基于所述三维图像验证所述模体的各个组织的等效水深度。4.根据权利要求1所述的验证方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述治疗粒子和所述监测粒子的发射路径上设置一条弯转90
°
的低能线，基于所述低能线筛选和混合所述治疗粒子和所述监测粒子；监控所述治疗粒子和所述监测粒子的流量，基于治疗计划调节治疗粒子和所述监测粒子的比例。5.一种粒子治疗混合离子束的监测方法，其特征在于，包括：基于治疗计划控制向治疗粒子中添加预定比例的监测粒子，所述监测粒子与所述治疗粒子的荷质比相同，且在相同的介质和能量下，所述监测粒子的射程范围大于所述治疗粒子；控制所述治疗粒子和所述监测粒子照射目标对象，实时检测所述监测粒子穿过所述目标对象后的剩余射程范围和剂量分布；基于所述监测粒子的剩余射程范围和剂量分布重构所述治疗粒子在所述目标对象中的三维图像；比对所述三维图像和所述治疗计划的预计划三维图像，基于比对结果调控所述治疗粒子和所述监测粒子的剂量和照射方位。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在执行所述方法前，还包括：使用所述监测粒子对目标对象进行完整治疗计划照射，检测穿过所述目标对象的监测粒子，并基于检测结果构建三维参考图；在每次实施治疗前，均使用所述监测粒子对所述目标对象分别...

【专利技术属性】
技术研发人员：余杜涵，石健，周利荣，王凯，张元旭，宋玉山，
申请(专利权)人：兰州科近泰基新技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：