計(jì)劃設(shè) 計(jì)，計(jì)劃確認(rèn)后記錄離子束輻射參數(shù)；
[0040] B:基于水等效系數(shù)生成虛擬三維水模體CT圖像，利用TPS將離子束輻射參數(shù)移 植到水模體上，重新進(jìn)行劑量?jī)?yōu)化計(jì)算，得到水模體中三維柵格化劑量分布；
[0041] C:將電離室放入三維水模體中感興趣點(diǎn)位置，根據(jù)電離室靈敏體積在水模體中的 三維坐標(biāo)在三維柵格化劑量分布中進(jìn)行插值計(jì)算，獲得感興趣點(diǎn)計(jì)劃劑量。
[0042] D:按照計(jì)劃設(shè)計(jì)的離子束輻射參數(shù)，控制醫(yī)用重離子加速器對(duì)水模體進(jìn)行模擬照 射，將水模體中電離室所測(cè)感興趣點(diǎn)絕對(duì)劑量值與計(jì)劃劑量進(jìn)行比較。
[0043] 實(shí)施例2 :見圖2,為本發(fā)明基于水等效系數(shù)的離子束放射治療劑量驗(yàn)證方法步驟 A的步驟流程圖，作為所述的基于水等效系數(shù)的離子束放射治療劑量驗(yàn)證方法的進(jìn)一步改 進(jìn)，所述步驟A包括：
[0044]Al:根據(jù)CT圖像勾畫輪廓數(shù)據(jù)，進(jìn)行三維圖像重建；
[0045] A2 :根據(jù)離子束照射方式進(jìn)行射野設(shè)計(jì)，配置機(jī)器參數(shù)，配置計(jì)劃約束條件。
[0046] A3 :利用基于CT-水等效系數(shù)轉(zhuǎn)換曲線的離子束劑量計(jì)算模型進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，計(jì)
[0047] 劃評(píng)估后記錄離子束輻射參數(shù)。其余步驟與實(shí)施例1相同。
[0048] 實(shí)施例3 :圖3,為本發(fā)明基于水等效系數(shù)的離子束放射治療劑量驗(yàn)證方法步驟 B的步驟流程圖，作為所述的基于水等效系數(shù)的離子束放射治療劑量驗(yàn)證方法的進(jìn)一步改 進(jìn)，所述步驟B包括：
[0049] Bl:利用CT-水等效系數(shù)轉(zhuǎn)換曲線，獲取CT圖像中BEV方向入射皮膚至腫瘤靶區(qū) 后延最大距離對(duì)應(yīng)的最大水等效長(zhǎng)度。根據(jù)腫瘤靶區(qū)最大射野輪廓的外切矩形邊長(zhǎng)外擴(kuò) 5cm的規(guī)則在TPS中生成虛擬水模體CT圖像。
[0050] B2:利用TPS將離子束輻射參數(shù)移植到水模體CT圖像上，重新進(jìn)行劑量?jī)?yōu)化計(jì)算， 得到水模體中三維柵格化劑量分布。其余步驟與實(shí)施例1相同。
[0051] 實(shí)施例4 :作為所述的基于水等效系數(shù)的離子束放射治療劑量驗(yàn)證方法的進(jìn)一步 改進(jìn)，步驟Bl還包括按照離子束最大可用能量對(duì)應(yīng)水中的射程直接生成標(biāo)準(zhǔn)水模體CT圖 像。
[0052] 其余步驟與實(shí)施例1相同。
[0053] 實(shí)施例5 :作為所述的基于水等效系數(shù)的離子束放射治療劑量驗(yàn)證方法的進(jìn)一步 改進(jìn)，步驟Bl還包括直接使用CT機(jī)器掃描三維水箱生成水模體CT圖像。其余步驟與實(shí)施 例1相同。
[0054] 試驗(yàn)驗(yàn)證例：接下來結(jié)合一種三維劑量驗(yàn)證裝置對(duì)具備本發(fā)明的實(shí)施例1所涉及 的基于水等效系數(shù)的離子束放射治療劑量驗(yàn)證方法的試驗(yàn)實(shí)例進(jìn)行說明。見圖4所示，一 種三維劑量驗(yàn)證裝置，包括有計(jì)算機(jī)控制平臺(tái)5及其連接的擁有三維劑量測(cè)量頭1的多通 道靜電計(jì)7和加持三維運(yùn)動(dòng)支臂9的三維水模體（水箱）8 ;多通道靜電計(jì)7連接由三維電 離室夾具2加持電離室3組成的三維劑量測(cè)量頭1，形成測(cè)量通路；三維劑量測(cè)量頭1固連 于三維運(yùn)動(dòng)支臂9上，通過計(jì)算機(jī)平臺(tái)控制三維劑量測(cè)量頭1做空間平移運(yùn)動(dòng)。
[0055] 1、按照臨床放療要求對(duì)患者進(jìn)行CT掃描，在重離子TPS中根據(jù)CT-水等效系數(shù)轉(zhuǎn) 換曲線獲取了CT圖像中BEV方向入射皮膚至腫瘤靶區(qū)后延最大距離對(duì)應(yīng)的最大水等效長(zhǎng) 度1為151mm，根據(jù)碳離子能量與射程之間的關(guān)系，確認(rèn)選擇能量為300MeV/u的碳離子進(jìn)行 照射，據(jù)此進(jìn)行了重離子治療計(jì)劃劑量?jī)?yōu)化計(jì)算，計(jì)劃得到確認(rèn)后獲取了碳離子束輻射參 數(shù)（能量、方向，權(quán)重和相關(guān)設(shè)備參數(shù)）；
[0056] 2、利用CT-水等效系數(shù)轉(zhuǎn)換曲線，根據(jù)腫瘤靶區(qū)最大射野輪廓的外切矩形邊長(zhǎng)外 擴(kuò)5cm的規(guī)則在TPS中生成虛擬的均勻水模體CT圖像。利用TPS將碳離子束束流方向、能 量和權(quán)重等輻射參數(shù)移植到水模體CT圖像上，以5_的計(jì)算步長(zhǎng)在水模體中進(jìn)行劑量計(jì) 算，得到水模體中三維柵格化劑量分布；
[0057] 3、在治療終端搭建三維劑量驗(yàn)證裝置，將包含6個(gè)電離室的三維劑量測(cè)量頭1與 水箱中三維運(yùn)動(dòng)支臂9緊固相連，通過計(jì)算機(jī)控制平臺(tái)將測(cè)量頭1位移至興趣點(diǎn)位置，即 將各電離室置于測(cè)量點(diǎn)；計(jì)算機(jī)控制平臺(tái)5獲取水中三維計(jì)劃劑量分布。根據(jù)電離室靈敏 體積在水模體中的三維坐標(biāo)在三維柵格化劑量分布中進(jìn)行插值計(jì)算，得到體模中電離室測(cè) 量點(diǎn)的計(jì)劃劑量值；各電離室在水模體相對(duì)等中心的坐標(biāo)以及插值計(jì)劃劑量值如表1中 Position和PlanDose兩項(xiàng)指標(biāo)所不。
[0058] 4、按照計(jì)劃設(shè)計(jì)的離子束輻射參數(shù)，控制醫(yī)用重離子加速器對(duì)水模體進(jìn)行模擬照 射，各電離室獲取實(shí)際測(cè)量絕對(duì)劑量值；計(jì)算機(jī)控制平臺(tái)同時(shí)將水模體中電離室所測(cè)感興 趣點(diǎn)絕對(duì)劑量值與計(jì)劃劑量進(jìn)行比較，并將最終比較結(jié)果發(fā)布出來。最終劑量驗(yàn)證結(jié)果如 表1所示。
[0059]
[0060] 表1 :利用三維劑量驗(yàn)證裝置按照基于水等效系數(shù)的離子束放射治療劑量驗(yàn)證方 法實(shí)施的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證例。水模體中碳離子治療計(jì)劃驗(yàn)證的結(jié)果表明：基于水等效系數(shù)進(jìn)行劑 量分布的設(shè)計(jì)、移植和驗(yàn)證是可行的。
[0061] 上述實(shí)施例為本發(fā)明較佳的實(shí)施方式，但本發(fā)明的實(shí)施方式并不受上述實(shí)施例的 限制，其他的任何未背離本發(fā)明的精神實(shí)質(zhì)與原理下所作的改變、修飾、替代、組合、簡(jiǎn)化， 均應(yīng)為等效的置換方式，都包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種基于水等效系數(shù)的離子束放射治療劑量驗(yàn)證方法，其特征在于，包括以下步 驟： A :獲取腫瘤患者CT影像數(shù)據(jù)，利用治療計(jì)劃系統(tǒng)根據(jù)CT-水等效系數(shù)轉(zhuǎn)換曲線進(jìn)行計(jì) 劃設(shè)計(jì)，計(jì)劃確認(rèn)后記錄離子束輻射參數(shù)； B :基于水等效系數(shù)生成虛擬三維水模體CT圖像，利用TPS將離子束輻射參數(shù)移植到 水模體上，重新進(jìn)行劑量?jī)?yōu)化計(jì)算，得到水模體中三維柵格化劑量分布； C :將電離室放入三維水模體中感興趣點(diǎn)位置，根據(jù)電離室靈敏體積在水模體中的三維 坐標(biāo)在三維柵格化劑量分布中進(jìn)行插值計(jì)算，獲得感興趣點(diǎn)計(jì)劃劑量； D :按照計(jì)劃設(shè)計(jì)的離子束輻射參數(shù)，控制醫(yī)用重離子加速器對(duì)水模體進(jìn)行模擬照射， 將水模體中電離室所測(cè)感興趣點(diǎn)絕對(duì)劑量值與計(jì)劃劑量進(jìn)行比較。2. 如權(quán)利要求1所述的基于水等效系數(shù)的離子束放射治療劑量驗(yàn)證方法，其特征在 于：所述步驟A包括： Al :根據(jù)CT圖像勾畫輪廓數(shù)據(jù)，進(jìn)行三維圖像重建； A2 :根據(jù)離子束照射方式進(jìn)行射野設(shè)計(jì)，配置機(jī)器參數(shù)，配置計(jì)劃約束條件； A3 :利用基于CT-水等效系數(shù)轉(zhuǎn)換曲線的離子束劑量計(jì)算模型進(jìn)行優(yōu)化計(jì)算，計(jì)劃評(píng) 估后記錄離子束輻射參數(shù)。3.如權(quán)利要求1所述的基于水等效系數(shù)的離子束放射治療劑量驗(yàn)證方法，其特征在 于：所述步驟B包括： BI:利用CT-水等效系數(shù)轉(zhuǎn)換曲線，獲取CT圖像中BEV方向入射皮膚至腫瘤靶區(qū)后延 最大距離對(duì)應(yīng)的最大水等效長(zhǎng)度；根據(jù)腫瘤靶區(qū)最大射野輪廓的外切矩形邊長(zhǎng)外擴(kuò)5cm的 規(guī)則在TPS中生成虛擬水模體CT圖像； B2:利用TPS將離子束輻射參數(shù)移植到水模體CT圖像上，重新進(jìn)行劑量?jī)?yōu)化計(jì)算，得到 水模體中三維柵格化劑量分布。4.如權(quán)利要求3所述的基于水等效系數(shù)的離子束放射治療劑量驗(yàn)證方法，其特征在 于：步驟Bl還包括有按照離子束最大可用能量對(duì)應(yīng)水中的射程直接生成標(biāo)準(zhǔn)水模體CT圖 像或直接使用CT機(jī)器掃描三維水箱生成水模體CT圖像。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種基于水等效系數(shù)的離子束放射治療劑量驗(yàn)證方法，包括以下步驟：A：獲取腫瘤患者CT影像數(shù)據(jù)，利用治療計(jì)劃系統(tǒng)(TPS)根據(jù)CT-水等效系數(shù)轉(zhuǎn)換曲線進(jìn)行計(jì)劃設(shè)計(jì)，計(jì)劃確認(rèn)后記錄離子束輻射參數(shù)；B：基于水等效系數(shù)生成虛擬三維水模體CT圖像,利用TPS將離子束輻射參數(shù)移植到水模體上，重新進(jìn)行劑量?jī)?yōu)化計(jì)算，得到水模體中三維柵格化劑量分布；C：將電離室放入三維水模體中感興趣點(diǎn)位置，根據(jù)電離室靈敏體積在水模體中的三維坐標(biāo)在三維柵格化劑量分布中進(jìn)行插值計(jì)算，獲得感興趣點(diǎn)計(jì)劃劑量；D：按照計(jì)劃設(shè)計(jì)的離子束輻射參數(shù)，控制醫(yī)用重離子加速器對(duì)水模體進(jìn)行模擬照射，將水模體中電離室所測(cè)感興趣點(diǎn)絕對(duì)劑量值與計(jì)劃劑量進(jìn)行比較。
【IPC分類】A61N5/10
【公開號(hào)】CN104888364
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510198223
【發(fā)明人】戴中穎, 李強(qiáng), 馬圓圓, 申國(guó)盛, 劉新國(guó), 賀鵬博, 黃齊艷, 閆淵林
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院近代物理研究所
【公開日】2015年9月9日
【申請(qǐng)日】2015年4月23日