一種帶有呼吸補(bǔ)償?shù)?d放療計(jì)劃的實(shí)施方法及其設(shè)備的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種帶有呼吸補(bǔ)償?shù)?D放療計(jì)劃的實(shí)施方法及其設(shè)備，所述實(shí)施方法包括如下步驟：輸入患者不同呼吸時(shí)相的4D醫(yī)學(xué)圖像，勾畫(huà)出各呼吸時(shí)相的靶區(qū)和危及器官的組織輪廓；設(shè)計(jì)4D放療計(jì)劃；監(jiān)測(cè)患者呼吸時(shí)相并預(yù)測(cè)患者呼吸時(shí)相變化；調(diào)用對(duì)應(yīng)呼吸時(shí)相的射野參數(shù)；控制醫(yī)療X射線機(jī)形成相應(yīng)射野，以及完成相應(yīng)的出束照射動(dòng)作；判斷本單分次4D放療是否結(jié)束，是則形成患者本單分次4D放療中的呼吸曲線圖；計(jì)算本單分次放療中患者所接受的實(shí)際劑量分布；將計(jì)算出的實(shí)際劑量分布與本單分次4D放療計(jì)劃的計(jì)劃劑量分布進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)對(duì)比結(jié)果確定是否需要優(yōu)化后續(xù)分次4D放療計(jì)劃。本發(fā)明能夠達(dá)到精確四維放療的目標(biāo)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種帶有呼吸補(bǔ)償?shù)?D放療計(jì)劃的實(shí)施方法及其設(shè)備

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種帶有呼吸補(bǔ)償?shù)?D放療計(jì)劃的實(shí)施方法及其設(shè)備。

【背景技術(shù)】
[0002]放射治療是治療惡性腫瘤的主要技術(shù)手段之一，其目標(biāo)是最大限度地將放射線集中照射到腫瘤(靶區(qū))，而周?chē)恼＝M織及器官應(yīng)受到最小的劑量。影像引導(dǎo)放射治療(IGRT)技術(shù)是在三維放射治療技術(shù)的基礎(chǔ)上加入了時(shí)間因素的概念而成為四維放射治療(4D放療)；一般將四維放射治療(4D放療)定義為在影像定位、放療計(jì)劃設(shè)計(jì)和治療實(shí)施階段均明確考慮解剖結(jié)構(gòu)隨時(shí)間變化的放療技術(shù)，其實(shí)施過(guò)程包括四維影像定位、四維放療計(jì)劃設(shè)計(jì)和四維治療實(shí)施三個(gè)部分組成；IGRT技術(shù)充分考慮了解剖組織在治療過(guò)程中的運(yùn)動(dòng)和分次治療間的位移誤差，在患者進(jìn)行治療前、治療中利用各種先進(jìn)的影像設(shè)備對(duì)腫瘤及正常器官進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，并利用圖像和/或信號(hào)引導(dǎo)本單分次治療和/或后續(xù)分次治療，引導(dǎo)的方式可以是校正患者擺位、調(diào)整治療計(jì)劃或引導(dǎo)射線束照射；由于影像引導(dǎo)放射治療(IGRT)技術(shù)和四維放射治療(4D放療)技術(shù)能夠在不增加甚至是減少正常組織放射損傷的情況下，顯著提高傳統(tǒng)放射治療的精確性，因此在近年來(lái)得到了廣泛研究和推廣。同時(shí)，造成腫瘤位置和重要器官在治療過(guò)程中的移動(dòng)一般是由于患者的呼吸，如腫瘤在呼吸循環(huán)內(nèi)的位移可達(dá)幾個(gè)厘米，現(xiàn)有技術(shù)中為了避免這一技術(shù)問(wèn)題，一般4D放療計(jì)劃設(shè)計(jì)是針對(duì)4D圖像中的某一時(shí)相進(jìn)行，治療實(shí)施時(shí)讓患者在放療計(jì)劃設(shè)計(jì)時(shí)所用的時(shí)相進(jìn)行憋氣，這種方式只能適用于呼吸自主控制狀態(tài)良好且愿意配合的患者，適用范圍相對(duì)較窄，且由于患者憋氣時(shí)間有限，每次治療實(shí)施時(shí)均會(huì)嚴(yán)重延長(zhǎng)患者的治療時(shí)間，縮短治療效率,對(duì)患者的耐受性要求較高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明針對(duì)以上問(wèn)題的提出，而研制一種帶有呼吸補(bǔ)償?shù)?D放療計(jì)劃的實(shí)施方法及其設(shè)備。
[0004]本發(fā)明的技術(shù)手段如下:
[0005]一種帶有呼吸補(bǔ)償?shù)?D放療計(jì)劃的實(shí)施方法，包括如下步驟:
[0006]步驟1:輸入患者不同呼吸時(shí)相的4D醫(yī)學(xué)圖像，并勾畫(huà)出各呼吸時(shí)相的靶區(qū)和危及器官的組織輪廓，執(zhí)行步驟2 ；
[0007]步驟2:設(shè)計(jì)4D放療計(jì)劃；所述4D放療計(jì)劃包括對(duì)應(yīng)各呼吸時(shí)相的射野參數(shù)和計(jì)劃劑量分布、以及各時(shí)相合成計(jì)劃劑量分布，執(zhí)行步驟3 ；
[0008]步驟3:輸出本單分次4D放療計(jì)劃，執(zhí)行步驟4 ；
[0009]步驟4:監(jiān)測(cè)患者呼吸時(shí)相并預(yù)測(cè)患者呼吸時(shí)相變化，執(zhí)行步驟5 ；
[0010]步驟5:根據(jù)所預(yù)測(cè)的呼吸時(shí)相變化從輸出的本單分次4D放療計(jì)劃中調(diào)用對(duì)應(yīng)呼吸時(shí)相的射野參數(shù)，執(zhí)行步驟6 ;
[0011]步驟6:根據(jù)所調(diào)用的射野參數(shù)控制醫(yī)療X射線機(jī)形成相應(yīng)射野，以及完成相應(yīng)的出束照射動(dòng)作，執(zhí)行步驟7;
[0012]步驟7:實(shí)時(shí)存儲(chǔ)醫(yī)療X射線機(jī)各動(dòng)作數(shù)據(jù)，執(zhí)行步驟8 ；
[0013]步驟8:判斷本單分次4D放療是否結(jié)束，是則執(zhí)行步驟9，否則返回步驟4 ;
[0014]步驟9:根據(jù)所監(jiān)測(cè)的患者呼吸時(shí)相變化形成患者本單分次4D放療中的呼吸曲線圖，執(zhí)行步驟10 ；
[0015]步驟10:利用醫(yī)療X射線機(jī)各動(dòng)作數(shù)據(jù)和患者本單分次4D放療中的呼吸曲線圖計(jì)算本單分次放療中患者所接受的實(shí)際劑量分布，執(zhí)行步驟11 ;
[0016]步驟11:將計(jì)算出的實(shí)際劑量分布與本單分次4D放療計(jì)劃的計(jì)劃劑量分布進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)對(duì)比結(jié)果確定是否需要優(yōu)化后續(xù)分次4D放療計(jì)劃；
[0017]進(jìn)一步地，所述步驟2包括如下步驟:
[0018]1、設(shè)計(jì)所述靶區(qū)和危及器官的約束條件；
[0019]?、利用逆向計(jì)劃優(yōu)化方法形成4D放療計(jì)劃；
[0020]ii1、判斷4D放療計(jì)劃中的總計(jì)劃劑量分布是否符合臨床要求，若不滿足，則修改逆向計(jì)劃優(yōu)化方法的優(yōu)化條件重新形成4D放療計(jì)劃；
[0021]iv、反復(fù)執(zhí)行步驟iii直至4D放療計(jì)劃中的總計(jì)劃劑量分布符合臨床要求；
[0022]進(jìn)一步地,在患者被實(shí)施4D放療之前還具有如下步驟:
[0023]①對(duì)患者進(jìn)行呼吸訓(xùn)練；
[0024]②確定患者的呼吸運(yùn)動(dòng)處于平穩(wěn)狀態(tài)；
[0025]③監(jiān)測(cè)患者呼吸時(shí)相；
[0026]④根據(jù)所監(jiān)測(cè)的呼吸時(shí)相建立呼吸預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)；
[0027]進(jìn)一步地，所述步驟4具體為:根據(jù)所監(jiān)測(cè)的患者當(dāng)前呼吸時(shí)相，結(jié)合所建立的呼吸預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)確定患者下一呼吸時(shí)相；
[0028]進(jìn)一步地，所述醫(yī)療X射線機(jī)包括根據(jù)射野參數(shù)運(yùn)動(dòng)形成相應(yīng)射野的自動(dòng)多葉準(zhǔn)直器和根據(jù)射野參數(shù)完成相應(yīng)出束照射動(dòng)作的加速器。
[0029]一種帶有呼吸補(bǔ)償?shù)?D放療計(jì)劃的實(shí)施設(shè)備，包括:
[0030]輸入模塊，用于輸入患者不同呼吸時(shí)相的4D醫(yī)學(xué)圖像；
[0031]連接輸入模塊，用于勾畫(huà)出各呼吸時(shí)相的靶區(qū)和危及器官的組織輪廓的勾畫(huà)模塊；
[0032]連接勾畫(huà)模塊，用于設(shè)計(jì)4D放療計(jì)劃的放療計(jì)劃模塊；所述4D放療計(jì)劃包括對(duì)應(yīng)各呼吸時(shí)相的射野參數(shù)和計(jì)劃劑量分布、以及各時(shí)相合成計(jì)劃劑量分布；
[0033]連接放療計(jì)劃模塊，用于輸出本單分次4D放療計(jì)劃的輸出模塊；
[0034]用于監(jiān)測(cè)患者呼吸時(shí)相的呼吸監(jiān)測(cè)裝置；
[0035]連接呼吸監(jiān)測(cè)裝置，用于預(yù)測(cè)患者呼吸時(shí)相變化的呼吸時(shí)相預(yù)測(cè)模塊；
[0036]連接呼吸時(shí)相預(yù)測(cè)模塊和輸出模塊，用于根據(jù)所預(yù)測(cè)的呼吸時(shí)相變化從輸出的本單分次4D放療計(jì)劃中調(diào)用對(duì)應(yīng)呼吸時(shí)相的射野參數(shù)的調(diào)用模塊；
[0037]連接調(diào)用模塊，用于根據(jù)所調(diào)用的射野參數(shù)控制醫(yī)療X射線機(jī)形成相應(yīng)射野，以及完成相應(yīng)的出束照射動(dòng)作的控制模塊；
[0038]醫(yī)療X射線機(jī)；
[0039]連接醫(yī)療X射線機(jī)，用于存儲(chǔ)醫(yī)療X射線機(jī)各動(dòng)作數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)模塊；
[0040]用于判斷本單分次4D放療是否結(jié)束的判斷模塊；
[0041]連接判斷模塊，用于當(dāng)本單分次放射治療結(jié)束后根據(jù)所監(jiān)測(cè)的患者呼吸時(shí)相變化形成患者本單分次4D放療中的呼吸曲線圖的呼吸曲線生成模塊；
[0042]連接存儲(chǔ)模塊和呼吸曲線生成模塊，用于利用醫(yī)療X射線機(jī)各動(dòng)作數(shù)據(jù)和患者本單分次4D放療中的呼吸曲線圖計(jì)算本單分次放療中患者所接受的實(shí)際劑量分布的劑量驗(yàn)證模塊；
[0043]連接劑量驗(yàn)證模塊，用于將計(jì)算出的實(shí)際劑量分布與本單分次4D放療計(jì)劃的計(jì)劃劑量分布進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)對(duì)比結(jié)果確定是否需要優(yōu)化后續(xù)分次4D放療計(jì)劃的劑量對(duì)比模塊；
[0044]另外，還包括:
[0045]根據(jù)所監(jiān)測(cè)的呼吸時(shí)相建立的呼吸預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)；所述呼吸時(shí)相預(yù)測(cè)模塊根據(jù)所監(jiān)測(cè)的患者當(dāng)前呼吸時(shí)相，結(jié)合所建立的呼吸預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)確定患者下一呼吸時(shí)相；
[0046]進(jìn)一步地:
[0047]所述輸入模塊、勾畫(huà)模塊、放療計(jì)劃模塊、輸出模塊、劑量驗(yàn)證模塊和劑量對(duì)比模塊集成于4D放療計(jì)劃系統(tǒng)；
[0048]所述呼吸時(shí)相預(yù)測(cè)模塊、調(diào)用模塊、控制模塊、判斷模塊、存儲(chǔ)模塊和呼吸曲線生成模塊集成于4D放療控制系統(tǒng)。
[0049]由于采用了上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供的一種帶有呼吸補(bǔ)償?shù)?D放療計(jì)劃的實(shí)施方法及其設(shè)備，解決了讓患者在放療計(jì)劃設(shè)計(jì)時(shí)所用的時(shí)相進(jìn)行憋氣的現(xiàn)有方式所導(dǎo)致的延長(zhǎng)治療時(shí)間以及適用范圍窄的問(wèn)題，提高了治療效率，在治療實(shí)施過(guò)程中充分考慮了患者呼吸運(yùn)動(dòng)對(duì)腫瘤位置和危及器官的位移影響，4D放療計(jì)劃能夠隨時(shí)跟隨患者呼吸運(yùn)動(dòng)而作適應(yīng)性調(diào)整，達(dá)到精確四維放療的目標(biāo)，有效實(shí)現(xiàn)了最大限度地將放射線集中照射到腫瘤，同時(shí)周?chē)恼＝M織及器官受到最小的劑量。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0050]圖1是本發(fā)明所述實(shí)施方法的流程圖；
[0051]圖2是本發(fā)明所述實(shí)施設(shè)備的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0052]圖3是本發(fā)明所述實(shí)施設(shè)備的結(jié)構(gòu)框圖。
[0053]圖中:1、加速器，2、自動(dòng)多葉準(zhǔn)直器，3、呼吸監(jiān)測(cè)裝置，4、4D放療控制系統(tǒng)，5、4D放療計(jì)劃系統(tǒng)，6、患者。

【具體實(shí)施方式】
[0054]如圖1所示的一種帶有呼吸補(bǔ)償?shù)?D放療計(jì)劃的實(shí)施方法，包括如下步驟:
[0055]步驟1:輸入患者不同呼吸時(shí)相的4D醫(yī)學(xué)圖像，并勾畫(huà)出各呼吸時(shí)相的靶區(qū)和危及器官的組織輪廓，執(zhí)行步驟2 ；
[0056]步驟2:設(shè)計(jì)4D放療計(jì)劃；所述4D放療計(jì)劃包括對(duì)應(yīng)各呼吸時(shí)相的射野參數(shù)和計(jì)劃劑量分布、以及各時(shí)相合成計(jì)劃劑量分布，執(zhí)行步驟3 ；
[0057]步驟3:輸出本單分次4D放療計(jì)劃，執(zhí)行步驟4 ；
[0058]步驟4:監(jiān)測(cè)患者呼吸時(shí)相并預(yù)測(cè)患者呼吸時(shí)相變化，執(zhí)行步驟5 ；
[0059]步驟5:根據(jù)所預(yù)測(cè)的呼吸時(shí)相變化從輸出的本單分次4D放療計(jì)劃中調(diào)用對(duì)應(yīng)呼吸時(shí)相的射野參數(shù)，執(zhí)行步驟6 ;
[0060]步驟6:根據(jù)所調(diào)用的射野參數(shù)控制醫(yī)療X射線機(jī)形成相應(yīng)射野，以及完成相應(yīng)的出束照射動(dòng)作，執(zhí)行步驟7;
[0061]步驟7:實(shí)時(shí)存儲(chǔ)醫(yī)療X射線機(jī)各動(dòng)作數(shù)據(jù)，執(zhí)行步驟8 ；
[0062]步驟8:判斷本單分次4D放療是否結(jié)束，是則執(zhí)行步驟9，否則返回步驟4 ；
[0063]步驟9:根據(jù)所監(jiān)測(cè)的患者呼吸時(shí)相變化形成患者本單分次4D放療中的呼吸曲線圖，執(zhí)行步驟10 ；
[0064]步驟10:利用醫(yī)療X射線機(jī)各動(dòng)作數(shù)據(jù)和患者本單分次4D放療中的呼吸曲線圖計(jì)算本單分次放療中患者所接受的實(shí)際劑量分布，執(zhí)行步驟11 ;
[0065]步驟11:將計(jì)算出的實(shí)際劑量分布與本單分次4D放療計(jì)劃的計(jì)劃劑量分布進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)對(duì)比結(jié)果確定是否需要優(yōu)化后續(xù)分次4D放療計(jì)劃；
[0066]進(jìn)一步地,所述步驟2包括如下步驟:
[0067]1、設(shè)計(jì)所述靶區(qū)和危及器官的約束條件；所述約束條件包括靶區(qū)劑量目標(biāo)、危及器官限量要求等參數(shù)；
[0068]?、利用逆向計(jì)劃優(yōu)化方法形成4D放療計(jì)劃；
[0069]ii1、判斷4D放療計(jì)劃中的總計(jì)劃劑量分布是否符合臨床要求，若不滿足，則修改逆向計(jì)劃優(yōu)化方法的優(yōu)化條件重新形成4D放療計(jì)劃；
[0070]iv、反復(fù)執(zhí)行步驟iii直至4D放療計(jì)劃中的總計(jì)劃劑量分布符合臨床要求；
[0071]當(dāng)需要優(yōu)化后續(xù)分次4D放療計(jì)劃時(shí)，采用兩種方式實(shí)現(xiàn)后續(xù)分次4D放療計(jì)劃的優(yōu)化:1、不重新掃描4D圖像，將4D放療計(jì)劃中的總計(jì)劃劑量分布扣除本單分次放療中患者所接受的實(shí)際劑量分布后，同時(shí)分次數(shù)減一作為當(dāng)前分次數(shù)，執(zhí)行步驟2 ; I1、重新掃描4D圖像，執(zhí)行步驟1，導(dǎo)入已完成放療分次的實(shí)際劑量分布，分次數(shù)減去已完成放療的分次數(shù)作為當(dāng)前分次數(shù)，執(zhí)行步驟2 ；
[0072]進(jìn)一步地,在患者被實(shí)施4D放療之前還具有如下步驟:
[0073]①對(duì)患者進(jìn)行呼吸訓(xùn)練；
[0074]②確定患者的呼吸運(yùn)動(dòng)處于平穩(wěn)狀態(tài)；
[0075]③監(jiān)測(cè)患者呼吸時(shí)相；
[0076]④根據(jù)所監(jiān)測(cè)的呼吸時(shí)相建立呼吸預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)；
[0077]進(jìn)一步地，所述步驟4具體為:根據(jù)所監(jiān)測(cè)的患者當(dāng)前呼吸時(shí)相，結(jié)合所建立的呼吸預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)確定患者下一呼吸時(shí)相；
[0078]進(jìn)一步地，所述醫(yī)療X射線機(jī)包括根據(jù)射野參數(shù)運(yùn)動(dòng)形成相應(yīng)射野的自動(dòng)多葉準(zhǔn)直器和根據(jù)射野參數(shù)完成相應(yīng)出束照射動(dòng)作的加速器。
[0079]如圖2和圖3所示的一種帶有呼吸補(bǔ)償?shù)?D放療計(jì)劃的實(shí)施設(shè)備，包括:輸入模塊，用于輸入患者6不同呼吸時(shí)相的4D醫(yī)學(xué)圖像；連接輸入模塊，用于勾畫(huà)出各呼吸時(shí)相的靶區(qū)和危及器官的組織輪廓的勾畫(huà)模塊；連接勾畫(huà)模塊，用于設(shè)計(jì)4D放療計(jì)劃的放療計(jì)劃模塊；所述4D放療計(jì)劃包括對(duì)應(yīng)各呼吸時(shí)相的射野參數(shù)和計(jì)劃劑量分布、以及各時(shí)相合成計(jì)劃劑量分布；連接放療計(jì)劃模塊，用于輸出本單分次4D放療計(jì)劃的輸出模塊；用于監(jiān)測(cè)患者6呼吸時(shí)相的呼吸監(jiān)測(cè)裝置3 ;連接呼吸監(jiān)測(cè)裝置3，用于預(yù)測(cè)患者6呼吸時(shí)相變化的呼吸時(shí)相預(yù)測(cè)模塊；連接呼吸時(shí)相預(yù)測(cè)模塊和輸出模塊，用于根據(jù)所預(yù)測(cè)的呼吸時(shí)相變化從輸出的本單分次4D放療計(jì)劃中調(diào)用對(duì)應(yīng)呼吸時(shí)相的射野參數(shù)的調(diào)用模塊；連接調(diào)用模塊，用于根據(jù)所調(diào)用的射野參數(shù)控制醫(yī)療X射線機(jī)形成相應(yīng)射野，以及完成相應(yīng)的出束照射動(dòng)作的控制模塊；醫(yī)療X射線機(jī)；連接醫(yī)療X射線機(jī)，用于存儲(chǔ)醫(yī)療X射線機(jī)各動(dòng)作數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)模塊；用于判斷本單分次4D放療是否結(jié)束的判斷模塊；連接判斷模塊，用于當(dāng)本單分次放射治療結(jié)束后根據(jù)所監(jiān)測(cè)的患者6呼吸時(shí)相變化形成患者6本單分次4D放療中的呼吸曲線圖的呼吸曲線生成模塊；連接存儲(chǔ)模塊和呼吸曲線生成模塊，用于利用醫(yī)療X射線機(jī)各動(dòng)作數(shù)據(jù)和患者6本單分次4D放療中的呼吸曲線圖計(jì)算本單分次放療中患者6所接受的實(shí)際劑量分布的劑量驗(yàn)證模塊；連接劑量驗(yàn)證模塊，用于將計(jì)算出的實(shí)際劑量分布與本單分次4D放療計(jì)劃的計(jì)劃劑量分布進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)對(duì)比結(jié)果確定是否需要優(yōu)化后續(xù)分次4D放療計(jì)劃的劑量對(duì)比模塊；另外，還包括:根據(jù)所監(jiān)測(cè)的呼吸時(shí)相建立的呼吸預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)；所述呼吸時(shí)相預(yù)測(cè)模塊根據(jù)所監(jiān)測(cè)的患者6當(dāng)前呼吸時(shí)相，結(jié)合所建立的呼吸預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)確定患者6下一呼吸時(shí)相；進(jìn)一步地:所述輸入模塊、勾畫(huà)模塊、放療計(jì)劃模塊、輸出模塊、劑量驗(yàn)證模塊和劑量對(duì)比模塊集成于4D放療計(jì)劃系統(tǒng)5 ;所述呼吸時(shí)相預(yù)測(cè)模塊、調(diào)用模塊、控制模塊、判斷模塊、存儲(chǔ)模塊和呼吸曲線生成模塊集成于4D放療控制系統(tǒng)4 ；所述劑量驗(yàn)證模塊利用醫(yī)療X射線機(jī)各動(dòng)作數(shù)據(jù)和患者6本單分次4D放療中的呼吸曲線圖，得出每個(gè)射野中各呼吸時(shí)相的貢獻(xiàn)劑量，進(jìn)而計(jì)算出本單分次放療中患者6所接受的實(shí)際劑量分布；所述射野參數(shù)包括射野方向、射野形狀、射野權(quán)重、射野強(qiáng)度分布；所述輸入模塊輸入的患者6不同呼吸時(shí)相的4D醫(yī)學(xué)圖像由4D CT輸出；所述醫(yī)療X射線機(jī)包括根據(jù)射野參數(shù)運(yùn)動(dòng)形成相應(yīng)射野的自動(dòng)多葉準(zhǔn)直器2和根據(jù)射野參數(shù)完成相應(yīng)出束照射動(dòng)作的加速器I ;所述放療計(jì)劃模塊還連接所述劑量對(duì)比模塊，用于當(dāng)需要優(yōu)化后續(xù)分次4D放療計(jì)劃時(shí)設(shè)計(jì)新的4D放療計(jì)劃；所述4D放療計(jì)劃根據(jù)患者6實(shí)際采用的治療方式，可以以單次放療計(jì)劃或多個(gè)分次放療計(jì)劃進(jìn)行實(shí)施，4D放療計(jì)劃中的總計(jì)劃劑量分布即為各時(shí)相合成計(jì)劃劑量分布，當(dāng)4D放療計(jì)劃以多個(gè)分次放療計(jì)劃進(jìn)行實(shí)施時(shí)，各分次4D放療計(jì)劃的計(jì)劃劑量分布即為各時(shí)相合成計(jì)劃劑量分布/分次數(shù)；所述放療計(jì)劃模塊具體按照如下過(guò)程形成4D放療計(jì)劃:
[0080]1、設(shè)計(jì)所述靶區(qū)和危及器官的約束條件；所述約束條件包括靶區(qū)劑量目標(biāo)、危及器官限量要求等參數(shù)；
[0081]?、利用逆向計(jì)劃優(yōu)化方法形成4D放療計(jì)劃；
[0082]ii1、判斷4D放療計(jì)劃中的總計(jì)劃劑量分布是否符合臨床要求，若不滿足，則修改逆向計(jì)劃優(yōu)化方法的優(yōu)化條件重新形成4D放療計(jì)劃；
[0083]iv、反復(fù)執(zhí)行步驟iii直至4D放療計(jì)劃中的總計(jì)劃劑量分布符合臨床要求。
[0084]本發(fā)明所述逆向計(jì)劃優(yōu)化方法可以一步到位完成所有時(shí)相計(jì)劃的優(yōu)化；也可以先對(duì)某一時(shí)相進(jìn)行優(yōu)化，大致確定射野方向和形狀后對(duì)其它所有射野進(jìn)行計(jì)劃優(yōu)化；在監(jiān)測(cè)患者呼吸時(shí)相之后，可以根據(jù)需要進(jìn)行多時(shí)相分割，進(jìn)而得到能夠表征各個(gè)不同時(shí)相的呼吸狀態(tài)特征的呼吸預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)；當(dāng)對(duì)患者實(shí)施放療時(shí)，根據(jù)呼吸監(jiān)測(cè)裝置輸出的患者實(shí)時(shí)呼吸狀態(tài)特征，與該患者的呼吸預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行匹配，依據(jù)患者的呼吸狀態(tài)特征如周期、幅度和相位等，預(yù)測(cè)下一時(shí)刻患者的呼吸時(shí)相；所述醫(yī)療X射線機(jī)包括根據(jù)射野參數(shù)運(yùn)動(dòng)形成相應(yīng)射野的自動(dòng)多葉準(zhǔn)直器和根據(jù)射野參數(shù)完成相應(yīng)出束照射動(dòng)作的加速器，當(dāng)由前一個(gè)射野變化至另一個(gè)射野的過(guò)程中，控制模塊實(shí)時(shí)控制自動(dòng)多葉準(zhǔn)直器葉片的運(yùn)動(dòng)速度，確保下一時(shí)相的射野形狀勻速及時(shí)的漸變完成；所述醫(yī)療X射線機(jī)各動(dòng)作數(shù)據(jù)包括射野執(zhí)行次序、射野變化速度、出束時(shí)間、出束量等；劑量驗(yàn)證模塊利用醫(yī)療X射線機(jī)各動(dòng)作數(shù)據(jù)和患者呼吸曲線圖計(jì)算本單分次放射治療中的患者接受的實(shí)際劑量分布，具體地，將醫(yī)療X射線機(jī)各動(dòng)作數(shù)據(jù)如射野執(zhí)行次序、出束量等，與患者的實(shí)際呼吸曲線進(jìn)行時(shí)間點(diǎn)匹配，進(jìn)而得出各時(shí)刻照射野與實(shí)際呼吸時(shí)相的匹配關(guān)系，計(jì)算出每個(gè)射野中各時(shí)相的貢獻(xiàn)劑量，從而計(jì)算出本單分次放射治療中患者接受的實(shí)際劑量分布；放射治療通常在治療周期內(nèi)分多次進(jìn)行照射治療，從第一個(gè)分次治療開(kāi)始，每次治療結(jié)束后都會(huì)把本單分次4D放療計(jì)劃和患者實(shí)際劑量分布反饋給劑量對(duì)比模塊確定后續(xù)分次放療計(jì)劃是否需要調(diào)整(由醫(yī)生或物理師根據(jù)患者實(shí)際劑量分布相對(duì)于本單分次4D放療計(jì)劃的計(jì)劃劑量分布的變化決定)O
[0085]本發(fā)明提供的一種帶有呼吸補(bǔ)償?shù)?D放療計(jì)劃的實(shí)施方法及其設(shè)備，解決了讓患者在放療計(jì)劃設(shè)計(jì)時(shí)所用的時(shí)相進(jìn)行憋氣的現(xiàn)有方式所導(dǎo)致的延長(zhǎng)治療時(shí)間以及適用范圍窄的問(wèn)題，提高了治療效率，在治療實(shí)施過(guò)程中充分考慮了患者呼吸運(yùn)動(dòng)對(duì)腫瘤位置和危及器官的位移影響，4D放療計(jì)劃能夠隨時(shí)跟隨患者呼吸運(yùn)動(dòng)而作適應(yīng)性調(diào)整，達(dá)到精確四維放療的目標(biāo)，有效實(shí)現(xiàn)了最大限度地將放射線集中照射到腫瘤，同時(shí)周?chē)恼＝M織及器官受到最小的劑量。
[0086]以上所述，僅為本發(fā)明較佳的【具體實(shí)施方式】，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種帶有呼吸補(bǔ)償?shù)?D放療計(jì)劃的實(shí)施方法，其特征在于包括如下步驟: 步驟1:輸入患者不同呼吸時(shí)相的4D醫(yī)學(xué)圖像，并勾畫(huà)出各呼吸時(shí)相的靶區(qū)和危及器官的組織輪廓，執(zhí)行步驟2; 步驟2:設(shè)計(jì)4D放療計(jì)劃；所述4D放療計(jì)劃包括對(duì)應(yīng)各呼吸時(shí)相的射野參數(shù)和計(jì)劃劑量分布、以及各時(shí)相合成計(jì)劃劑量分布，執(zhí)行步驟3 ； 步驟3:輸出本單分次4D放療計(jì)劃，執(zhí)行步驟4 ； 步驟4:監(jiān)測(cè)患者呼吸時(shí)相并預(yù)測(cè)患者呼吸時(shí)相變化，執(zhí)行步驟5 ; 步驟5:根據(jù)所預(yù)測(cè)的呼吸時(shí)相變化從輸出的本單分次4D放療計(jì)劃中調(diào)用對(duì)應(yīng)呼吸時(shí)相的射野參數(shù)，執(zhí)行步驟6; 步驟6:根據(jù)所調(diào)用的射野參數(shù)控制醫(yī)療X射線機(jī)形成相應(yīng)射野，以及完成相應(yīng)的出束照射動(dòng)作，執(zhí)行步驟7; 步驟7:實(shí)時(shí)存儲(chǔ)醫(yī)療X射線機(jī)各動(dòng)作數(shù)據(jù)，執(zhí)行步驟8 ; 步驟8:判斷本單分次4D放療是否結(jié)束，是則執(zhí)行步驟9，否則返回步驟4 ； 步驟9:根據(jù)所監(jiān)測(cè)的患者呼吸時(shí)相變化形成患者本單分次4D放療中的呼吸曲線圖，執(zhí)行步驟10 ； 步驟10:利用醫(yī)療X射線機(jī)各動(dòng)作數(shù)據(jù)和患者本單分次4D放療中的呼吸曲線圖計(jì)算本單分次放療中患者所接受的實(shí)際劑量分布，執(zhí)行步驟11 ; 步驟11:將計(jì)算出的實(shí)際劑量分布與本單分次4D放療計(jì)劃的計(jì)劃劑量分布進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)對(duì)比結(jié)果確定是否需要優(yōu)化后續(xù)分次4D放療計(jì)劃。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有呼吸補(bǔ)償?shù)?D放療計(jì)劃的實(shí)施方法，其特征在于所述步驟2包括如下步驟: 1、設(shè)計(jì)所述靶區(qū)和危及器官的約束條件； ?、利用逆向計(jì)劃優(yōu)化方法形成4D放療計(jì)劃； ii1、判斷4D放療計(jì)劃中的總計(jì)劃劑量分布是否符合臨床要求，若不滿足，則修改逆向計(jì)劃優(yōu)化方法的優(yōu)化條件重新形成4D放療計(jì)劃； iv、反復(fù)執(zhí)行步驟iii直至4D放療計(jì)劃中的總計(jì)劃劑量分布符合臨床要求。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有呼吸補(bǔ)償?shù)?D放療計(jì)劃的實(shí)施方法，其特征在于在患者被實(shí)施4D放療之前還具有如下步驟: ①對(duì)患者進(jìn)行呼吸訓(xùn)練； ②確定患者的呼吸運(yùn)動(dòng)處于平穩(wěn)狀態(tài)； ③監(jiān)測(cè)患者呼吸時(shí)相； ④根據(jù)所監(jiān)測(cè)的呼吸時(shí)相建立呼吸預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種帶有呼吸補(bǔ)償?shù)?D放療計(jì)劃的實(shí)施方法，其特征在于所述步驟4具體為:根據(jù)所監(jiān)測(cè)的患者當(dāng)前呼吸時(shí)相，結(jié)合所建立的呼吸預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)確定患者下一呼吸時(shí)相。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶有呼吸補(bǔ)償?shù)?D放療計(jì)劃的實(shí)施方法，其特征在于所述醫(yī)療X射線機(jī)包括根據(jù)射野參數(shù)運(yùn)動(dòng)形成相應(yīng)射野的自動(dòng)多葉準(zhǔn)直器和根據(jù)射野參數(shù)完成相應(yīng)出束照射動(dòng)作的加速器。
6.一種帶有呼吸補(bǔ)償?shù)?D放療計(jì)劃的實(shí)施設(shè)備，其特征在于包括: 輸入模塊，用于輸入患者不同呼吸時(shí)相的4D醫(yī)學(xué)圖像； 連接輸入模塊，用于勾畫(huà)出各呼吸時(shí)相的靶區(qū)和危及器官的組織輪廓的勾畫(huà)模塊； 連接勾畫(huà)模塊，用于設(shè)計(jì)4D放療計(jì)劃的放療計(jì)劃模塊；所述4D放療計(jì)劃包括對(duì)應(yīng)各呼吸時(shí)相的射野參數(shù)和計(jì)劃劑量分布、以及各時(shí)相合成計(jì)劃劑量分布； 連接放療計(jì)劃模塊，用于輸出本單分次4D放療計(jì)劃的輸出模塊； 用于監(jiān)測(cè)患者呼吸時(shí)相的呼吸監(jiān)測(cè)裝置； 連接呼吸監(jiān)測(cè)裝置，用于預(yù)測(cè)患者呼吸時(shí)相變化的呼吸時(shí)相預(yù)測(cè)模塊； 連接呼吸時(shí)相預(yù)測(cè)模塊和輸出模塊，用于根據(jù)所預(yù)測(cè)的呼吸時(shí)相變化從輸出的本單分次4D放療計(jì)劃中調(diào)用對(duì)應(yīng)呼吸時(shí)相的射野參數(shù)的調(diào)用模塊； 連接調(diào)用模塊，用于根據(jù)所調(diào)用的射野參數(shù)控制醫(yī)療X射線機(jī)形成相應(yīng)射野，以及完成相應(yīng)的出束照射動(dòng)作的控制模塊； 醫(yī)療X射線機(jī)； 連接醫(yī)療X射線機(jī)，用于存儲(chǔ)醫(yī)療X射線機(jī)各動(dòng)作數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)模塊； 用于判斷本單分次4D放療是否結(jié)束的判斷模塊； 連接判斷模塊，用于當(dāng)本單分次放射治療結(jié)束后根據(jù)所監(jiān)測(cè)的患者呼吸時(shí)相變化形成患者本單分次4D放療中的呼吸曲線圖的呼吸曲線生成模塊； 連接存儲(chǔ)模塊和呼吸曲線生成模塊，用于利用醫(yī)療X射線機(jī)各動(dòng)作數(shù)據(jù)和患者本單分次4D放療中的呼吸曲線圖計(jì)算本單分次放療中患者所接受的實(shí)際劑量分布的劑量驗(yàn)證模塊； 連接劑量驗(yàn)證模塊，用于將計(jì)算出的實(shí)際劑量分布與本單分次4D放療計(jì)劃的計(jì)劃劑量分布進(jìn)行對(duì)比，根據(jù)對(duì)比結(jié)果確定是否需要優(yōu)化后續(xù)分次4D放療計(jì)劃的劑量對(duì)比模塊。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種帶有呼吸補(bǔ)償?shù)?D放療計(jì)劃的實(shí)施設(shè)備，其特征在于還包括: 根據(jù)所監(jiān)測(cè)的呼吸時(shí)相建立的呼吸預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)；所述呼吸時(shí)相預(yù)測(cè)模塊根據(jù)所監(jiān)測(cè)的患者當(dāng)前呼吸時(shí)相，結(jié)合所建立的呼吸預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)庫(kù)確定患者下一呼吸時(shí)相。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種帶有呼吸補(bǔ)償?shù)?D放療計(jì)劃的實(shí)施設(shè)備，其特征在于: 所述輸入模塊、勾畫(huà)模塊、放療計(jì)劃模塊、輸出模塊、劑量驗(yàn)證模塊和劑量對(duì)比模塊集成于4D放療計(jì)劃系統(tǒng)； 所述呼吸時(shí)相預(yù)測(cè)模塊、調(diào)用模塊、控制模塊、判斷模塊、存儲(chǔ)模塊和呼吸曲線生成模塊集成于4D放療控制系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】A61N5/10GK104225809SQ201410544788
【公開(kāi)日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年10月15日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月15日
【發(fā)明者】羅寧, 張愛(ài)萍, 韓軍, 卿珍, 薛辰全, 尹亞男, 于靜恩, 侯大偉, 吳飛, 韓杰 申請(qǐng)人:大連現(xiàn)代醫(yī)療設(shè)備科技有限公司