一种剂量引导精确放射治疗系统技术方案

本发明专利技术提供一种剂量引导精确放射治疗系统，用于改进现有放射治疗系统与相关仪器设备的实施精度，该系统首先通过输入与预处理模块进行机器数据与放射治疗计划输入与预处理，其次利用在线剂量计算模块，实时监测放射治疗过程中的体外剂量，并通过实时的剂量反演获取体内的照射剂量，再次利用在线剂量验证与控制模块对照射剂量与计划剂量对比，进行剂量验证与剂量控制，从而保证照射剂量与计划剂量精确吻合，最后通过报表与输出模块给出治疗实施的结果报告。本发明专利技术集成了在线剂量计算、在线剂量验证与控制等模块，克服了目前放疗仪器装置不能保证照射剂量与计划剂量的精确吻合问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种剂量引导精确放射治疗系统，属于核物理、核技术及应用、放射医学等多学科交叉领域中的精确放射治疗计划与控制系统与仪器装置改进方向。
技术介绍
在现有的放射治疗相关系统的设备中，缺乏对放射治疗的实时在线的三维剂量验证以及质量控制系统的技术，从而导致目前的设备难以保证照射剂量与计划剂量精确吻合。目前已有的技术主要包括:胶片剂量验证系统、矩阵电离室剂量验证系统和穿透式电离室剂量验证系统。胶片剂量验证系统是将胶片夹在等效水或者简单模体中进行二维的剂量学验证，是一种放射治疗前或者放射治疗后的体外剂量验证方法，因为胶片不能放置在患者体内进行三维剂量学验证，因此不能保证体实际体内接收的照射剂量与计划剂量吻合；另外，限于胶片读取速度慢、测量误差较大、缺乏在线剂量计算、在线剂量验证与控制，因此不能保证照射剂量的准确性。矩阵电离室剂量验证系统是矩阵电离室结合固体等效水在放疗前对治疗计划进行二维剂量验证，它解决了胶片剂量获取速度慢、误差大的问题，但由于它是离体的二维剂量验证不能保证病人实际接受剂量的准确性。穿透式电离室剂量验证系统是将电离室固定在加速器机头上，治疗病人时可以实时获取加速器源通量用于进行三维剂量计算，但穿透式电离室对射线有一定的衰减，因此它改变了源的通量分布，同样会造成治疗计划剂量和病人实际接受剂量不一致的问题。针对以上系统的不足，本专利技术提供了一种剂量引导精确放射治疗系统，用于 改进现有放射治疗系统与相关仪器设备的实施的精度。
技术实现思路
本专利技术目的在于提供一种剂量引导精确放射治疗系统，通过测量的剂量，并利用在线剂量反演方法引导放射治疗计划，进行精确的实时的质量控制治疗，从而达到照射剂量与计划剂量精确吻合的放射治疗控制装置，可改进现有医疗仪器在该领域的照射精度。本专利技术所采用的技术方案实现如下:一种剂量引导精确放射治疗系统，其特征在于由如下模块组成:输入与预处理模块、在线剂量计算模块、在线剂量验证与控制模块、报表与输出模块和数据库管理模块；输入与预处理模块、在线剂量计算模块、在线剂量验证与控制模块、报表与输出模块按照先后次序依次连接；输入与预处理模块、在线剂量计算模块、在线剂量验证与控制模块、报表与输出模块都与数据库管理连接在一起；a)、所述的输入与预处理模块包括:机器数据模块、放疗计划模块；机器数据模块、放疗计划模块都包括:打开、导入、划分、叠加、修复、删除、保存模块；b)、所述的在线剂量计算模块包括:剂量采集模块、在线剂量反演模块；剂量采集模块与在线剂量反演模块按照次序依次连接；剂量采集模块包括:成像面板剂量测量模块、电离室剂量测量模块；在线剂量反演模块包括通量反演模块、剂量计算模块；通量反演模块与剂量计算模块按照先后次序依次连接；成像面板剂量测量模块包括射线数据采集模块、灰度-剂量转换模块；射线数据采集模块、灰度-剂量转换模块按照先后次序依次连接；电离室剂量测量模块包括:矩阵电离室剂量测量模块、指型电离室剂量测量模块；C)、所述的在线剂量验证与控制模块包括:剂量验证模块、剂量控制模块；剂量验证模块与剂量控制模块按照先后次序依次连接；剂量控制模块包括:指令输入模块、指令翻译模块；指令输入模块、指令翻译模块按照先后次序依次连接；d)、所述的报表与输出模块包括:评价结果输出项选择模块、评价结果输出项屏幕显示模块、评价结果输出模块；评价结果输出项选择模块、评价结果输出项屏幕显示模块、评价结果输出模块按照先后次序依次连接；e)、所述的数据库管理模块包括:输入与预处理数据管理模块、在线剂量计算数据管理模块、在线剂量验证与控制数据管理模块、报表与输出数据管理模块，并且这些模块都包括打开、导入、划分、叠加·、修复、删除、保存模块。其中上述剂量引导精确放射治疗系统，其通过如下运行过程实现:(I)选择开始；(2)放疗计划是否导入，“否”则导入放疗计划，并转第(2)步，“是”则转第(3)步；(3)输入与预处理，并与数据库管理交互；(4)是否完成剂量测量，“否”则进行剂量测量，并转第(4)步，“是”则转第(5)步；(5)在线剂量计算，并与数据库管理交互；(6)在线剂量验证与控制，并与数据库管理交互；(7)本次运行是否结束，“否”转第(5)步，“是”转第(8)步；(8)报表与输出，并与数据库管理交互；(9)运行结束。本专利技术与现有技术相比的优点在于:(I)、本专利技术集成了在线剂量计算、在线剂量验证与控制等模块，通过剂量学引导放射治疗计划进行精确的实时的质量控制治疗从而达到照射剂量与计划剂量精确吻合。首先通过输入与预处理进行机器数据与放射治疗计划输入与预处理，其次利用在线剂量计算模块，快速重建体内的三维照射剂量，再次利用在线剂量验证与控制模块进行剂量验证，判断误差是否在阈值以内，如果否，则判断误差来源并纠正误差，给治疗机发出纠正指令，如果是则继续照射，从而保证照射剂量与计划剂量精确吻合。(2)本专利技术克服了已有技术中验证速度慢，精度不高以及改变计划剂量等问题。附图说明图1是本专利技术主模块结构图；图2是本专利技术举例说明的一个头部仿真模型；图3是本专利技术举例说明的一个头部仿真模型X射线图；图4是本专利技术举例说明的一个头部仿真模型(头部肿瘤病例)的放疗计划；图5是本专利技术举例说明的一个头部仿真模型(头部肿瘤病例)的在线剂量计算结果;图6本专利技术举例说明的一个头部仿真模型(头部肿瘤病例)的剂量偏差评价结果；图7是本专利技术的运行流程图。具体实施例方式下面结合附图以及具体实施例进一步说明本专利技术。如图1所示，一种剂量引导精确放射治疗系统，由如下模块组成:输入与预处理、在线剂量计算、在线剂量验证与控制、报表与输出、数据库管理；输入与预处理、在线剂量计算、在线剂量验证与控制、报表与输出按照先后次序依次连接；输入与预处理、在线剂量计算、在线剂量验证与控制、报表与输出都与数据库管理连接在一起；a)、所述的输入与预处理包括:机器数据、放疗计划；机器数据、放疗计划都包括:打开、导入、划分、叠加、修复、删除、保存；具体实施流程:首先，将治疗机的机器数据导入，即利用三维扫描水箱测量的三维剂量、输出因子等放射治疗机器的参数，导入系统；其次将放疗计划导入Dicom协议所规定的内容；最后将放疗计划根据照射剂量比例划分为两个计划:预照射计划、后续照射计划，划分比例没有特殊要求，以实际的需要为准，但注意最低剂量要满足放疗机器的照射稳定性；在以上具体实施流程中，用户可以对数据进行叠加以便其正确性，也可以进行数据删除、修复并保存；如图2所示，为实验采用的人体仿真头模，该头模是我们采用人体组织等效材料进行器官填充方法设计，并由相关单位制作而成；如图3所示为X射线透视图一该透视图采用PerkinElmer生产的MV非晶娃成像面板，在80kV, 280mA的X射线条件下的成像获得。实验开展前先获取该头模的CT:分辨率为512X512X80，对应尺寸为30.59cmX30.5676cmX20cm。如图4所示，为导入的上述仿真头部肿瘤病例的放疗计划；b)、所述的在线剂量计算模块包括:剂量采集模块、在线剂量反演模块；剂量采集模块与在线剂量反演模块按照次序依次连接；剂量采集模块包括:成像面板剂量测量模块、电离室剂量测量模块；在线剂量反演模块包括通量反演模块、剂量计算模块；通量反演模块本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种剂量引导精确放射治疗系统，其特征在于由如下模块组成：输入与预处理模块、在线剂量计算模块、在线剂量验证与控制模块、报表与输出模块和数据库管理模块；输入与预处理模块、在线剂量计算模块、在线剂量验证与控制模块、报表与输出模块按照先后次序依次连接；输入与预处理模块、在线剂量计算模块、在线剂量验证与控制模块、报表与输出模块都与数据库管理模块连接在一起；其中，a）、所述的输入与预处理模块包括：机器数据模块、放疗计划模块；机器数据模块、放疗计划模块都包括：打开、导入、划分、叠加、修复、删除、保存模块；b）、所述的在线剂量计算模块包括：剂量采集模块、在线剂量反演模块；剂量采集模块与在线剂量反演模块按照次序依次连接；剂量采集模块包括：成像面板剂量测量模块、电离室剂量测量模块；在线剂量反演模块包括通量反演模块、剂量计算模块；通量反演模块与剂量计算模块按照先后次序依次连接；成像面板剂量测量模块包括射线数据采集模块、灰度?剂量转换模块；射线数据采集模块、灰度?剂量转换模块按照先后次序依次连接；电离室剂量测量模块包括：矩阵电离室剂量测量模块、指型电离室剂量测量模块；c）、所述的在线剂量验证与控制模块包括：剂量验证模块、剂量控制模块；剂量验证模块与剂量控制模块按照先后次序依次连接；剂量控制模块包括：指令输入模块、指令翻译模块；指令输入模块、指令翻译模块按照先后次序依次连接；d）、所述的报表与输出模块包括：评价结果输出项选择模块、评价结果输出项屏幕显示模块、评价结果输出模块；评价结果输出项选择模块、评价结果输出项屏幕显示模块、评价结果输出模块按照先后次序依次连接；e）、所述的数据库管理模块包括：输入与预处理数据管理模块、在线剂量计算数据管理模块、在线剂量验证与控制数据管理模块、报表与输出数据管理模块，并且都包括打开、导入、划分、叠加、修复、删除、保存模块。...

【技术特征摘要】
1.一种剂量引导精确放射治疗系统，其特征在于由如下模块组成:输入与预处理模块、在线剂量计算模块、在线剂量验证与控制模块、报表与输出模块和数据库管理模块；输入与预处理模块、在线剂量计算模块、在线剂量验证与控制模块、报表与输出模块按照先后次序依次连接；输入与预处理模块、在线剂量计算模块、在线剂量验证与控制模块、报表与输出模块都与数据库管理模块连接在一起；其中， a)、所述的输入与预处理模块包括:机器数据模块、放疗计划模块；机器数据模块、放疗计划模块都包括:打开、导入、划分、叠加、修复、删除、保存模块； b)、所述的在线剂量计算模块包括:剂量采集模块、在线剂量反演模块；剂量采集模块与在线剂量反演模块按照次序依次连接；剂量采集模块包括:成像面板剂量测量模块、电离室剂量测量模块；在线剂量反演模块包括通量反演模块、剂量计算模块；通量反演模块与剂量计算模块按照先后 次序依次连接；成像面板剂量测量模块包括射线数据采集模块、灰度-剂量转换模块；射线数据采集模块、灰度-剂量转换模块按照先后次序依次连接；电离室剂量测量模块包括:矩阵电离室剂量测量模块、指型电离室剂量测量模块； C)、所述的在线剂量验证与控制模块包括:剂量验证模块、剂量控制模块；剂量...

【专利技术属性】
技术研发人员：李贵，任强，王玉，郑华庆，吴宜灿，
申请(专利权)人：中国科学院合肥物质科学研究院，
类型：发明
国别省市：