【技术实现步骤摘要】
本申请涉及放射治疗，特别是涉及一种硼中子捕获治疗系统及其治疗计划生成方法。
技术介绍
1、随着原子科学的发展，例如钴六十、直线加速器、电子射束等，放射线治疗已成为癌症治疗的主要手段之一。然而传统光子或电子治疗受到放射线本身物理条件的限制，在杀死肿瘤细胞的同时，也会对射束途径上大量的正常组织造成伤害；另外由于肿瘤细胞对放射线敏感程度的不同，传统放射治疗对于较具抗辐射性的恶性肿瘤(如：多行性胶质母细胞瘤(glioblastoma multiforme)、黑色素细胞瘤(melanoma))的治疗成效往往不佳。
2、为了减少对肿瘤周边正常组织的辐射伤害，化学治疗(chemotherapy)中的标靶治疗概念便被应用于放射线治疗中；而针对高抗辐射性的肿瘤细胞，目前也积极发展具有高相对生物效应(relative biological effectiveness,rbe)的辐射源治疗方法，如质子治疗、重粒子治疗、中子捕获治疗等。其中，中子捕获治疗中的硼中子捕获治疗借由含硼药物在肿瘤细胞的特异性集聚，配合精准的中子射束调控，提供了一种比传统放射线治疗更好的癌症治疗选择。
3、硼中子捕获治疗(boron neutron capture therapy,bnct)是利用含硼(10b)药物对热中子具有高捕获截面的特性，借由10b(n,α)7li中子捕获及核分裂反应产生4he和7li两个重荷电粒子，两重荷电粒子的平均能量约为2.33mev，具有高线性转移(linear energytransfer,let)、短射程特征，α粒子的线
4、在硼中子捕获治疗过程中，由于对被照射体进行辐射线照射治疗的中子束辐射线较强，需要精确控制对被照射体实施的照射剂量以在达到较好的治疗效果的同时尽量降低辐射线对被照射体造成的辐射损伤，因此，治疗计划的制定的准确度至关重要。三维模型能够模拟人体在一定辐射条件下的吸收剂量以帮助医生制定治疗计划，常常需要利用计算机技术对医学影像数据进行各种处理建立精确的蒙特卡罗软件需要的晶格模型，并结合蒙特卡罗软件进行模拟计算。在中子捕获治疗领域根据医学影像数据建立蒙特卡罗软件所需的晶格模型并进行剂量计算和评估时，需要在模型中定义每个晶格反映的生物体基本信息，如组织种类、硼浓度信息等，信息的准确性和精确度决定了剂量计算结果的可靠度。而通常硼浓度信息是根据血样检验或切片检验获得样本的硼浓度数据，以此推算相应的组织和肿瘤硼浓度，从而在对应的模型区域中给定区域硼浓度值，这样给定的硼浓度信息没有考虑生物体内真实的硼药分布及硼药随时间的代谢情况，进而影响剂量计算结果的可靠度，导致治疗计划的准确度较低而无法达到满意的治疗效果。
技术实现思路
1、基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种能够保证治疗效果的硼中子捕获治疗系统及其治疗计划生成方法。
2、本专利技术一方面提供一种硼中子捕获治疗系统，其包括：中子束照射装置，用于产生中子束并照射被照射体；治疗计划模块，用于对三维体素假体组织模型中的每一体素单元进行硼浓度赋值并生成治疗计划；及控制模块，用于根据所述治疗计划控制所述中子束照射装置执行照射。
3、进一步的，所述治疗计划模块基于标准摄取值对三维体素假体组织模型中的感兴趣区域进行分组并计算每一组的标准摄取值的平均值。
4、进一步的，每一组标准摄取值suv的平均值采用公式二进行计算：
5、
6、其中，i为组数，本专利技术一实施例中设为偶数、suvroi,upper为感兴趣区域内的suv值的上限值、suvroi,lower为感兴趣区域内的suv值的下限值。
7、进一步的，所述组数i大于等于10小于等于500。
8、进一步的，所述组数i大于等于10小于等于100。
9、进一步的，所述组数i等于40、44、50、54或60。
10、进一步的，所述治疗计划模块基于归一化因子k调整组数i或者suv平均值，归一化因子k采用公式三进行计算：
11、
12、其中，suvroi(v)为感兴趣区域内中第v个体素suv值、∫vsuvroi(v)dv为未分组前suv总值、ni为第i组的计数、k为归一化因子、为分组后suv总值。
13、进一步的，所述治疗计划模块根据公式四确定感兴趣区域中每一体素内的硼浓度nb10,group(v)，公式四如下：
14、
15、其中，ξ为常数转换因子，其用于将suv值转换为相应的10b原子数量、i表示组群索引、suvroi(v)为感兴趣区域中第v个体素suv值。
16、本专利技术另一方面提供一种硼中子捕获治疗系统的治疗计划生成方法，其包括以下步骤：建立带有组织种类、组织密度数据的三维体素假体组织模型；对三维体素假体组织模型中的每一体素单元进行硼浓度赋值；获取剂量分布；根据计算结果对照射角度进行优选生成治疗计划。
17、进一步的，所述建立带有组织种类、组织密度数据的三维体素假体组织模型的步骤包括：读取医学影像数据；建立三维医学影像体素模型；定义感兴趣区域的边界；定义每一体素单元的组织种类(元素组成)、组织密度。
18、进一步的，所述对三维体素假体组织模型中的每一体素单元进行硼浓度赋值的步骤包括：基于标准摄取值对感兴趣区域进行分组；确定感兴趣区域中每一体素内的硼浓度。
19、进一步的，所述对感兴趣区域进行分组的步骤包括：通过公式一将影像中感兴趣区域内每一体素中的10b信息可转换为suv值的步骤，公式一如下：
20、
21、其中，roi为在影像中定义的感兴趣区域、acitivity concentration in roi为感兴趣区域内每单位体积的平均放射性活度、injected dose为注射的放射性活度、bodyweight为被照射体的体重。
22、进一步的，对感兴趣区域进行分组的步骤具体为：通过归一化因子k调整组数i或者suv平均值。
23、进一步的，所述归一化因子k采用如下公式四进行计算：
24、
25、其中，suvroi(v)为感兴趣区域内中第v个体素suv值、∫vsuvroi(v)dv为未分组前suv总值、ni为第i组的计数、k为归一化因子、为分组后suv总值、为分组后第i组的suv平均值，采用公式二进行计算：
26、
27、其中，i为组数。
28、进一步的，感兴趣区域内每一体素的内硼浓度nb10,group(v)采用公式四进行计算：
29、
30、其中，ξ为常数转换因子本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种硼中子捕获治疗系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的硼中子捕获治疗系统，其特征在于，所述治疗计划模块基于标准摄取值对三维体素假体组织模型中的感兴趣区域进行分组并计算每一组的标准摄取值的平均值。
3.根据权利要求2所述的硼中子捕获治疗系统，其特征在于，每一组标准摄取值SUV的平均值采用公式二进行计算：
4.根据权利要求3所述的硼中子捕获治疗系统，其特征在于，所述组数I大于等于10小于等于500。
5.根据权利要求3所述的硼中子捕获治疗系统，其特征在于，所述组数I大于等于10小于等于100。
6.根据权利要求3所述的硼中子捕获治疗系统，其特征在于，所述组数I等于40、44、50、54或60。
7.根据权利要求3所述的硼中子捕获治疗系统，其特征在于，所述治疗计划模块基于归一化因子k调整组数I或者SUV平均值，归一化因子k采用公式三进行计算：
8.根据权利要求7所述的硼中子捕获治疗系统，其特征在于，所述治疗计划模块根据公式四确定感兴趣区域中每一体素内的硼浓度NB10,group(V)，
9.一种硼中子捕获治疗系统的治疗计划生成方法，其特征在于，包括以下步骤：
10.根据权利要求9所述的治疗计划生成方法，其特征在于，所述建立带有组织种类、组织密度数据的三维体素假体组织模型的步骤包括：
11.根据权利要求9所述的治疗计划生成方法，其特征在于，所述对三维体素假体组织模型中的每一体素单元进行硼浓度赋值的步骤包括：
12.根据权利要求11所述的治疗计划生成方法，其特征在于，所述对感兴趣区域进行分组的步骤包括：通过公式一将影像中感兴趣区域内每一体素中的10B信息可转换为SUV值的步骤，公式一如下：
...【技术特征摘要】
1.一种硼中子捕获治疗系统，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的硼中子捕获治疗系统，其特征在于，所述治疗计划模块基于标准摄取值对三维体素假体组织模型中的感兴趣区域进行分组并计算每一组的标准摄取值的平均值。
3.根据权利要求2所述的硼中子捕获治疗系统，其特征在于，每一组标准摄取值suv的平均值采用公式二进行计算：
4.根据权利要求3所述的硼中子捕获治疗系统，其特征在于，所述组数i大于等于10小于等于500。
5.根据权利要求3所述的硼中子捕获治疗系统，其特征在于，所述组数i大于等于10小于等于100。
6.根据权利要求3所述的硼中子捕获治疗系统，其特征在于，所述组数i等于40、44、50、54或60。
7.根据权利要求3所述的硼中子捕获治疗系统，其特征在于，所述治疗计划模块基于归一化因子k调整组...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘渊豪，邓逸樵，陈江，
申请(专利权)人：中硼厦门医疗器械有限公司，
类型：发明
国别省市：
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