[发明专利]一种质子断层扫描方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及质子放射研究领域，尤其涉及一种质子断层扫描方法及装置。 

背景技术

随着科技的发展和进步，环境也在日益恶化，相应的人们的身体出现了更多的病变，如肿瘤等，随着人们对健康的重视度的日益提高，对肿瘤的有效治疗方法的需求也更加强烈。 

市面上通用的肿瘤治疗方法，基本上可概括为手术、化疗、放疗三种，彼此兼容互补，且大多数肿瘤患者都将采用放射疗法。当前放射疗法所采用的粒子类型有电子、X射线、伽玛射线、质子以及重离子，这些粒子在人体内的不同能量衰减特性带来不同的治疗效果。相对而言，质子放射疗法具有优于X射线和电子的剂量分布，可实现肿瘤的局部控制；并且由于质子电离所形成的二次电子密度低，可以减少对正常细胞的损伤。总的来说，质子放射疗法是一种先进的辐射治疗技术，目前国际范围内质子放疗设备已形成产业链，国内外正式运行的质子放射治疗装置有几十台，这些装置的质子束由加速器提供，最大能量范围集中在200 ~ 400MeV。 

质子放射治疗系统为实现高度适形的精确放疗有如下三点要求，包括：质子射程的精准预测；辐射剂量的准确计算；患者病灶的高精度定位。目前普遍采用的实施方法是利用X射线计算机断层扫描（CT）成像系统来确定质子束的能量、扫描参数以及治疗头的位置、方向等信息，但这种方式存在如下一些缺点：1从CT图像得到的X射线衰减系数转换为质子束的射程信息存在较大的不确定度，误差范围在5%左右，造成这种误差的原因主要有如下3个方面：基于X射线诊断CT值和电子密度之间关系的经验公式存在误差、X射线经过人体时的硬化过程、由于人体组织复杂性带来的X射线读数校准本身的不确定性；2由于图像引导系统和治疗系统是两套设备，在病灶的定位方面也存在一定的误差。 

1968年，Koehler等提出了射程末端成像方式，成像系统布局如图2所示，采用的是质子直接透射成像系统。这种成像方式利用了质子穿过物质时Bragg峰的特性，其特点是纵向分辨率高，但照相中样品的厚度必须和质子的射程相匹配，仅适用于低能质子照相。迄今为止，直接透射成像技术仍处于蓬勃发展中，如今该技术也可应用于中能质子束，特点是能够获取质子穿越客体时的能损信息，其应用前景是可利用质子透射成像方式来实现图像引导，也即是质子断层扫描技术（pCT），能够克服目前CT图像引导的不足，但该技术由于多次库仑散射的影响，空间分辨率差，尚不足以取代CT引导系统。 

综上所述，本申请发明人在实现本申请实施例中发明技术方案的过程中，发现上述技术至少存在如下技术问题： 

在现有技术中，由于现有的质子放射治疗系统利用X射线计算机断层扫描（CT）成像系统，导致从CT图像得到的X射线衰减系数转换为质子束的射程信息存在较大的不确定度，误差范围在5%左右，由于图像引导系统和治疗系统是两套设备，在病灶的定位方面也存在一定的误差，以及质子断层扫描技术（pCT），在质子穿过客体时，多次库仑散射将造成入射质子束的角度分散，产生多次库仑散射的影响，造成空间分辨率差，所以，现有的质子断层扫描方法存在扫描不准确存在误差，空间分辨率较差的技术问题。

发明内容

本发明提供了一种质子断层扫描方法及装置，解决了现有的质子断层扫描方法存在扫描不准确存在误差，空间分辨率较差的技术问题，实现了制造断层扫描方法扫描准确扫描精度较高，误差较小，且空间分辨率较高的技术效果。 

为解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种质子断层扫描方法，所述方法包括： 

利用治疗头发射出质子束；

对所述质子束进行调制匹配整形，使所述质子束照射在客体的预定部位上；

通过磁透镜组使所述质子束实现1：1成像；

利用闪烁体晶体和CCD相机实现图像的实时采集。

进一步的，所述对所述质子束进行调制匹配整形具体包括： 

首先，利用光阑对所述质子束进行限位，将所述质子束的横向发射度限制在一预设范围内；

然后，利用散束器增加质子的横向倾角；

最后，利用两块四极磁铁实现所述客体处所述质子束横向位置和倾角的线性调制。

进一步的，所述通过磁透镜组使所述质子束实现1：1成像具体为：通过由四块四极磁铁和束流准直器组成的磁透镜组使所述质子束实现1：1成像。 

进一步的，所述利用闪烁体晶体和CCD相机实现图像的实时采集具体包括： 

首先，通过磁透镜组使所述质子束在闪烁体晶体上实现1：1成像；

然后，通过CCD相机实现图像的实时采集。