放射治療計(jì)劃、劑量確定、質(zhì)量保證的方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及放療劑量技術(shù)領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種放射治療計(jì)劃、放射治療質(zhì)量保證 的方法及裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 患者進(jìn)行放射治療的流程通常為，首先患者在模擬機(jī)（simulator)上進(jìn)行掃描采 集得到影像數(shù)據(jù)，模擬機(jī)指的是放射治療前進(jìn)行虛擬模擬定位和計(jì)劃設(shè)計(jì)過程所使用的掃 描系統(tǒng)，包括CT模擬機(jī)、MR模擬機(jī)等。之后，在放療計(jì)劃系統(tǒng)（TPS，treatment planning system)內(nèi)由醫(yī)生在影像數(shù)據(jù)的圖像上進(jìn)行祀?yún)^(qū)、危及器官的勾畫，生成患者的放療計(jì)劃， 放射治療計(jì)劃包括進(jìn)行放療時(shí)的射野角度、射野區(qū)域、劑量強(qiáng)度分布等。然后在放療室內(nèi)的 放療設(shè)備（如電子直線加速器）中，根據(jù)制定的放療計(jì)劃對患者進(jìn)行放射治療。
[0003] 為了提高放療精度，現(xiàn)有的一種方式引入了圖像引導(dǎo)放射治療（IGRT， image-guided radiotherapy)，具體為在放療設(shè)備中集成了 CT系統(tǒng)（computed tomography)、核磁系統(tǒng)或者其他影像設(shè)備，由影像設(shè)備在放療前對患者進(jìn)行定位，提高患 者擺位的準(zhǔn)確度。
[0004] 現(xiàn)有技術(shù)中，在確定劑量分布的過程中，得到劑量分布的方法主要是利用放療系 統(tǒng)中的成像設(shè)備接收射野的照射，形成射野圖像，通過一定算法得到射野強(qiáng)度分布矩陣，再 根據(jù)劑量計(jì)算算法便可重建得到實(shí)際劑量。
[0005] 然而通過放療系統(tǒng)的成像設(shè)備計(jì)算出的實(shí)際劑量并不準(zhǔn)確，當(dāng)成像設(shè)備設(shè)置在治 療頭和患者之間時(shí)，該方法若在放療前實(shí)施，則其并不能反映出患者接受劑量的真實(shí)情況， 如射束角度是否正確照射，射束能量是否正確選取，從而不能有效實(shí)現(xiàn)質(zhì)量保證；該方法若 在病人治療過程中實(shí)施，由于射束先穿過成像設(shè)備再照射到病人，成像設(shè)備對射束產(chǎn)生作 用，使得病人接受到的射束強(qiáng)度分布矩陣與治療計(jì)劃中的射束強(qiáng)度分布矩陣存在差異，病 人接受到的劑量被錯(cuò)誤估計(jì)，從而影響治療質(zhì)量。
[0006] 當(dāng)成像設(shè)備設(shè)置在患者后面時(shí)，由治療頭發(fā)出的射束穿過患者后得到射野圖像， 進(jìn)行反卷積與修正得到射野強(qiáng)度分布矩陣，利用射野強(qiáng)度分布矩陣求得重建劑量。反卷積 核通過均勻射束穿過一系列均勻介質(zhì)如水模體或水等效模體形成的射野圖像得到。該方法 在病人治療的同時(shí)進(jìn)行，可W重建得到病人接受到的實(shí)際劑量，缺點(diǎn)是由于射束穿過病人 體內(nèi)形成的散射線在射野圖像上的貢獻(xiàn)，使得反卷積得到的射束強(qiáng)度分布矩陣誤差較大， 因而重建劑量精度不高，且求取反卷積核的操作與算法較復(fù)雜。
[0007] 現(xiàn)有的幾種技術(shù)，在進(jìn)行放射治療過程中，很難保證病人治療的同時(shí)進(jìn)行快速準(zhǔn) 確的實(shí)際劑量重建，造成病人接受的劑量存在較大誤差。
[000引除了可W利用CT模擬機(jī)進(jìn)行病人的放射治療計(jì)劃，也可W基于核磁共振（MR， Magnetic Resonance)或者其他的成像設(shè)備所成的圖像進(jìn)行放射治療計(jì)劃。但與CT模擬機(jī) 類似，磁共振或者其他成像設(shè)備同樣和放療設(shè)備分離設(shè)置，病人需要在不同設(shè)備之間進(jìn)行 成像。
[0009] 在對患者進(jìn)行放射治療時(shí)，需要確定病人將要接受的計(jì)劃劑量或已經(jīng)接受到的實(shí) 際劑量，進(jìn)而可預(yù)先設(shè)定的計(jì)劃劑量作為參照對所獲取的實(shí)際劑量進(jìn)行檢驗(yàn)。若沒有 通過檢驗(yàn)，認(rèn)為實(shí)際劑量與計(jì)劃劑量之間存在差異，則對預(yù)先設(shè)定的進(jìn)行放療的計(jì)劃劑量 進(jìn)行調(diào)整，確保病人接受到的實(shí)際劑量與計(jì)劃劑量相符，保證放射治療質(zhì)量。
[0010] 此外，根據(jù)計(jì)劃劑量作為參照對所獲取的重建的實(shí)際劑量分布進(jìn)行檢驗(yàn)的過程 中，主要采用的是將治療當(dāng)天產(chǎn)生的劑量誤差從第二天的計(jì)劃劑量中抵消，對第二天的治 療計(jì)劃作少量修改，從而保證患者接受的總劑量與總計(jì)劃劑量一致。但該種方法不能保證 病人每天接受到的劑量都與計(jì)劃一致，且由于病人每天的腫瘤形狀位置發(fā)生變化，利用第 二天修正劑量誤差的方法不能保證達(dá)到原計(jì)劃的治療效果。
[0011] 在放療過程中，造成劑量分布與預(yù)先設(shè)定的計(jì)劃劑量的差異的因素主要有；多葉 準(zhǔn)直器葉片運(yùn)動(dòng)誤差，治療室病人擺位誤差，病人祀?yún)^(qū)的形狀、大小、位置變化，因此對于重 建劑量的檢驗(yàn)可W反映出上述誤差和錯(cuò)誤，保證放射治療質(zhì)量。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012] 本發(fā)明解決的問題是難W在對患者進(jìn)行放療的過程中快速且準(zhǔn)確的確定劑量分 布，從而造成患者接受劑量的較大誤差。
[0013] 為解決上述問題，本發(fā)明技術(shù)方案提供一種放射治療計(jì)劃方法，包括：
[0014] 在線獲取放射治療對象的影像數(shù)據(jù)，基于所述影像數(shù)據(jù)，獲取所述對象的密度分 布圖像，并確定感興趣區(qū)域，所述感興趣區(qū)域包括祀?yún)^(qū)域和危及器官區(qū)域；
[0015] 根據(jù)所述密度分布圖像和所述感興趣區(qū)域，在線制定所述對象的放射治療計(jì)劃。
[0016] 可選的，所述影像數(shù)據(jù)包括CT圖像、核磁共振圖像、紅外圖像或可見光圖像的任 意一種。
[0017] 可選的，所述在線制定對象放射治療計(jì)劃包括；根據(jù)預(yù)設(shè)的處方劑量和約束條件， 自動(dòng)或半自動(dòng)生成所述對象的放射治療計(jì)劃。
[001引為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明技術(shù)方案還提供一種放射治療劑量確定方法，包 括：
[0019] 由放射治療計(jì)劃方法獲取放射治療計(jì)劃；
[0020] 執(zhí)行所述放射治療計(jì)劃，在所述執(zhí)行過程中獲取機(jī)器記錄信息；
[0021] 基于所述機(jī)器記錄信息重建射野強(qiáng)度分布數(shù)據(jù)；
[0022] 基于所述射野強(qiáng)度分布數(shù)據(jù)計(jì)算得到實(shí)際放射治療的劑量分布。
[0023] 可選的，所述機(jī)器記錄信息包括；放療設(shè)備的機(jī)架角度信息、多葉準(zhǔn)直器的葉片內(nèi) 端面位置信息、次級準(zhǔn)直器的內(nèi)端面的位置信息、所述機(jī)器記錄信息的產(chǎn)生時(shí)間信息和劑 量監(jiān)測裝置的劑量讀數(shù)。
[0024] 可選的，所述基于所述機(jī)器記錄信息重建射野強(qiáng)度分布數(shù)據(jù)的過程包括：
[0025] 獲取與所述機(jī)器記錄信息對應(yīng)的子野；
[0026] 根據(jù)所述子野確定對應(yīng)的射野；
[0027] 根據(jù)第一區(qū)域所劃分的各子區(qū)域的權(quán)重，確定所述射野強(qiáng)度分布數(shù)據(jù)，所述第一 區(qū)域?yàn)榘湟暗淖钚^(qū)域。
[002引可選的，所述子野根據(jù)所述機(jī)器記錄信息中的多葉準(zhǔn)直器的葉片內(nèi)端面位置信息 和次級準(zhǔn)直器的內(nèi)端面位置信息所圍成的封閉區(qū)域進(jìn)行確定。
[0029] 可選的，所述射野根據(jù)所述機(jī)器記錄信息所對應(yīng)的所有子野的空間并集所確定的 封閉區(qū)域進(jìn)行確定。
[0030] 可選的，所述確定所述射野強(qiáng)度分布數(shù)據(jù)的過程包括：
[0031] 獲取所述子區(qū)域所在的各子野的讀數(shù)，所述子野的讀數(shù)為第一時(shí)刻的劑量監(jiān)測裝 置的劑量讀數(shù)與第二時(shí)刻的劑量監(jiān)測裝置的讀數(shù)的差值，所述第一時(shí)刻為當(dāng)前機(jī)器記錄信 息的產(chǎn)生時(shí)間信息，所述第二時(shí)刻為前一組機(jī)器記錄信息的產(chǎn)生時(shí)間信息；
[0032] 將所述子區(qū)域所在的各子野的讀數(shù)的和值作為所述子區(qū)域的權(quán)重值；
[0033] 根據(jù)所述射野內(nèi)各子區(qū)域的權(quán)重值確定所述射野強(qiáng)度分布數(shù)據(jù)。
[0034] 可選的，所述基于所述射野強(qiáng)度分布數(shù)據(jù)計(jì)算得到實(shí)際放射治療的劑量分布的過 程包括：
[0035] 將所述密度分布圖像中感興趣區(qū)域進(jìn)行柵格劃分；
[0036] 基于射野所對應(yīng)的射野強(qiáng)度分布數(shù)據(jù)，獲取所述射野在劃分后的柵格內(nèi)所沉積的 劑量；
[0037] 將所述柵格內(nèi)的所有射野的劑量分布進(jìn)行相加，得到所述柵格的劑量分布的重建 結(jié)果；
[003引根據(jù)所述柵格的劑量重建結(jié)果，確定所述感興趣區(qū)域的劑量分布的重建結(jié)果。
[0039] 可選的，所述射野在劃分后的柵格內(nèi)沉積的劑量通過卷積疊加劑量計(jì)算方法獲 取，其中？。處的能量注量啤巧。)通過如下公式進(jìn)行確定：
[0040] iP(?〇)二 kMy
[0041] 其中，k為待定常系數(shù)，My為所述射野強(qiáng)度分布數(shù)據(jù)中與？a位置對應(yīng)的像素a，j) 的權(quán)重值。
[0042] 可選的，所述射野在劃分后的柵格內(nèi)沉積的劑量通過蒙特卡羅劑量計(jì)算方法獲 取，在所述蒙特卡羅劑量計(jì)算方法的源抽樣過程中，采取抽樣的粒子數(shù)分布服從且 所有粒子權(quán)重相等，或采取抽樣的粒子數(shù)服從均勻分布，權(quán)重分布服從W(?。），其中？。處 的能量注景ip(?〇)通過如下公式進(jìn)行確定；
[00創(chuàng) iP(?0)二 kMy
[0044] 其中，k為待定常系數(shù)，My為所述射野強(qiáng)度分布數(shù)據(jù)中與？0位置對應(yīng)的像素（i，j) 的權(quán)重值。
[0045] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明技術(shù)方案還提供一種放射治療的質(zhì)量保證方法，包 括：
[0046] 由放射治療計(jì)劃方法確定放射治療計(jì)劃；
[0047] 根據(jù)所述放射治療計(jì)劃確定放射治療主計(jì)劃、