一种粒子治疗过程中监测粒子射程的方法及射程监测设备技术

本发明专利技术涉及医疗设备技术领域，提供一种粒子治疗过程中监测粒子射程的方法，在对被照射部位实施照射前或后，向被照射体的靶区发射电磁波信号，采集实施照射前或后的被照射体反射以及或透射的电磁波信号；在对被照射部位实施照射中，向被照射体的靶区发射电磁波信号，采集实施照射中的被照射体反射以及或透射的电磁波信号；通过分析处理和比较前述步骤中采集到的电磁波信号，计算粒子束照射形成的径迹的射程或形状。本发明专利技术还提供一种粒子治疗过程中粒子射程监测设备。本发明专利技术通过对粒子进入水模体/人体后发生的电离反应产生电性差异利用电磁波返回反射信号或吸收信号的变化对粒子射程进行实时监测，分辨率高、无损性、效率高、结果直观。果直观。果直观。

【技术实现步骤摘要】
一种粒子治疗过程中监测粒子射程的方法及射程监测设备


[0001]本专利技术涉及医疗设备
，尤其涉及一种粒子治疗过程中监测粒子射程的方法及射程监测设备。

技术介绍

[0002]粒子治疗是目前世界上最先进的癌症治疗手段之一。与通常的光子放疗(X射线放疗)相比，粒子被照射到病人体内时，将在粒子射程终端形成最大剂量峰值，即形成所谓的布拉格峰(Bragg Peak)。因而通过精密控制粒子束流能量和粒子束照射位置，可以将高剂量粒子集中照射到目标肿瘤靶区内，同时将对目标肿瘤周围的正常组织和正常器官的不利照射剂量降低到最少，从而实现比X射线放疗更加适形的剂量分布，提高肿瘤的治疗效果，降低副作用。
[0003]粒子加速器产生的粒子束流通常束斑大小为10毫米以下，因而当需要将粒子束均匀地照射到比如直径为十几厘米的肿瘤靶区内，就需要利用粒子照射装置，将束斑只有不到1厘米的粒子束扩大到十几厘米范围，同时需要照射不同能量的粒子束流，使得原本只有几毫米宽的布拉格峰扩展到肿瘤靶区沿照射方向的厚度相当的宽度，从而在三维的肿瘤靶区形成均匀的三维适形的剂量分布。
[0004]如果不能准确知道粒子束流停下的位置就不能很好的利用粒子治疗的优势。知道粒子束流粒子的射程才能准确把握布拉格峰的位置达到精确治疗的目的。
[0005]目前已有的对于粒子射程探测的技术有瞬发伽马成像法，离子声学法探测粒子射程、多层电离室、塑料闪烁体、平面闪烁体以及EBT3胶片测量粒子射程法等等。这些方法中瞬发伽马成像面临额外背景辐射的问题，多层电离室面临成本高的问题，闪烁体以及离子声学法要经过计算不够直观等。利用以上手段可以大概确定粒子射程，但其中很多方法无法在人体进行治疗时进行实时监测。导致粒子治疗过程中质子束流停止的位置不能准确得知，从而影响治疗效果。

技术实现思路

[0006]为解决上述现有技术中的不足，本专利技术提供一种粒子治疗过程中监测粒子射程的方法及射程监测设备。
[0007]为实现上述技术目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0008]一种粒子治疗过程中监测粒子射程的方法，步骤如下：
[0009]S1、在对被照射部位实施照射前或后，向被照射体的靶区发射电磁波信号，采集实施照射前或后的被照射体反射和/或透射的电磁波信号；
[0010]S2、在对被照射部位实施照射中，向被照射体的靶区发射电磁波信号，采集实施照射中的被照射体反射和/或透射的电磁波信号；
[0011]S3、通过分析处理和比较步骤S1和步骤S2中采集到的电磁波信号，计算粒子束照射形成的径迹的射程或形状。
[0012]优选的，所述照射中发射的电磁波信号为脉冲高频信号，其脉冲信号和照射时间同步。使用脉冲电磁波可以在确保电磁波总能量不变的条件下，增大脉冲电磁波的信号强度，可以增大电磁波的到达深度，使得反射或穿透的电磁波信号强度得到增强，提高信噪比，提高测量精度和灵敏度。
[0013]优选的，所述电磁波信号频率在10MHZ到300GHz之间。
[0014]本专利技术还提供一种用于实现上述方法的粒子射程监测设备，包括发射装置，用于发射电磁波信号；还包括接收装置，用于接收电磁波反射信号或/和透射信号；还包括主机装置，主机装置与发射装置、接收装置电连接，用于控制发射装置、接收装置，主机装置处理分析所接收的反射信号或/和透射信号并将其可视化。
[0015]进一步地，还包括同步装置，用于同步所述发射装置或接收装置与粒子束照射装置的时间信号和/或照射位置信号。
[0016]进一步地，还包括显示装置，用于将射程测量信号或信号处理结果与被照射者或被照射体的CT图像或MRI图像重叠或叠加显示。
[0017]优选的，所述发射装置发射脉冲形式的高频电磁波信号。
[0018]优选的，所述发射装置发射的电磁波信号频率在10MHZ到300GHz之间。
[0019]进一步地，所述主机装置包含根据照射前或照射后的电磁波信号和粒子束照射中采集到的电磁波信号的比较分析计算得出粒子照射在被照射体内的射程或电离损失区域的三维分布的处理装置。
[0020]与现有技术相比，本专利技术的有益效果有：本专利技术提供的粒子治疗过程中监测粒子射程的方法及粒子射程监测设备，通过对粒子进入水模体/人体后发生的电离反应产生电性差异利用电磁波返回反射信号或吸收信号的变化对粒子射程进行实时监测，对待测部位(靶区)没有射线损伤，分辨率高、效率高、结果直观。
附图说明
[0021]为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
[0022]图1示意出了粒子治疗的装置图。
[0023]图2示意出了本专利技术实施例的工作原理图一；
[0024]图3示意出了本专利技术实施例的工作原理图二；
[0025]图4是示意出了本专利技术实施例对人体内粒子射程监测的示意图。
具体实施方式
[0026]为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施
例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
[0027]本专利技术提供一种粒子治疗过程中监测粒子射程的方法，步骤如下：
[0028]S1、在对被照射部位实施照射前或后，向被照射体的靶区发射电磁波信号，采集实施照射前或后的被照射体反射和/或透射的电磁波信号；
[0029]S2、在对被照射部位实施照射中，向被照射体的靶区发射电磁波信号，采集实施照射中的被照射体反射和/或透射的电磁波信号；
[0030]S3、通过分析处理和比较步骤S1和步骤S2中采集到的电磁波信号，计算粒子束照射形成的径迹的射程或形状。
[0031]在上述方法中，所述照射中发射的电磁波信号为脉冲高频信号，其脉冲信号和照射时间同步；优选的，所述电磁波信号频率在10MHZ到300GHz之间。使用脉冲电磁波可以在确保电磁波总能量不变的条件下，增大脉冲电磁波的信号强度，可以增大电磁波的到达深度，使得反射或穿透的电磁波信号强度得到增强，提高信噪比，提高测量精度和灵敏度。
[0032]本专利技术提供一种用于粒子治疗过程中粒子射程监测设备，包括：
[0033]发射装置，用于发射脉冲形式的高频带宽电磁波信号；所述电磁波信号频率在10MHZ到300GHz之间；
[0034]接收装置，用于接收遇本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种粒子治疗过程中监测粒子射程的方法，其特征在于：步骤如下：S1、在对被照射部位实施照射前或后，向被照射体的靶区发射电磁波信号，采集实施照射前或后的被照射体反射和/或透射的电磁波信号；S2、在对被照射部位实施照射中，向被照射体的靶区发射电磁波信号，采集实施照射中的被照射体反射和/或透射的电磁波信号；S3、通过分析处理和比较步骤S1和步骤S2中采集到的电磁波信号，计算粒子束照射形成的径迹的射程或形状。2.根据权利要求1所述的粒子治疗过程中监测粒子射程的方法，其特征在于：所述照射中发射的电磁波信号为脉冲高频信号，脉冲信号和照射时间同步。3.根据权利要求2所述的粒子治疗过程中监测粒子射程的方法，其特征在于：所述电磁波信号频率在10MHZ到300GHz之间。4.一种用于实现权利要求1
‑
3任一项所述的方法的粒子射程监测设备，其特征在于：包括发射装置，用于发射电磁波信号；还包括接收装置，用于接收电磁波反射信号或/和透射信号；还包括主机装置...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒲越虎，安超凡，吴超，
申请(专利权)人：四川大学华西医院，
类型：发明
国别省市：