[发明专利]一种放射治疗中精确剂量分布调制系统及方法

说明书

技术领域

本发明涉及放射治疗仪器改进技术领域，具体涉及一种放射治疗中精确剂量分布调制系统及方法。

背景技术

放射治疗过程中病人的呼吸运动和非自主性移动会引起肿瘤位置的变化，造成肿瘤靶区接受剂量不足或正常组织器官过照射，增加了肿瘤复发率和放疗并发症发生率。为减少由于呼吸运动和非自主性移动给靶区剂量投放带来的不确定性，临床上普遍采用的方法一是靶区外扩法，通过勾画足够大的靶区边界以充分覆盖病人呼吸运动及非自主运动带来的肿瘤位移范围，但这会使病人正常组织接受更多的射线照射，进而增加病人出现不良反应的可能；二是呼吸门控技术，是在病人屏气、呼气吸气末或某个特定的呼吸周期的时候，对肿瘤区域进行放疗，由于此时肿瘤的运动较小，因此可以有效地减小靶区的边界.其缺点是对病人的呼吸和状态有严格的要求，很多癌症病人无法达到这种要求，同时，这种方法需要加速器不断的停束和出束，增加了加速器出束误差，也增加了放射治疗的时间。目前最先进的动态放疗技术，如射波刀，是在放疗过程中根据实时检测的肿瘤运动动态调整射束或病人的位置，使射束与肿瘤基本对齐，因而可有效地减少靶区的边界，大大减少对正常组织的伤害。然而，现有的动态放疗技术多采用内植标记物和X射线实时成像方法对肿瘤运动进行跟踪，对病人造成额外的成像剂量和侵入式伤害。

发明内容

本发明的目的是针对现有放射治疗技术中无法通过一种快速、无创的方式解决由于病人呼吸运动和非自主性运动造成的肿瘤靶区剂量投放不精确的问题，提供了一种放射治疗中精确剂量分布调制系统及方法。

本发明采用的技术方案为：

一种放射治疗中精确剂量分布调制系统，其持征在于包括：医用加速器靶源、多叶准直器、治疗床、脉冲式KV级X射线机、X射线平板探测器、光学定位系统、PC服务器；医用加速器靶源为高能电子打靶通过轫致辐射效应产生的X射线光子源；多叶准直器作为射束准直装置，通过实时调整多叶光栅叶片序列的位置和整机移位的运动方式形成预定射束方向和射束形状治疗射束；脉冲式KV级X射线机和X射线平板探测器作为病人二维X射线投影影像采集装置，在加速器360°旋转空间内连续采集影像；光学定位系统，安装在加速器上前方，用于监控病人的呼吸运动信号和非自主性运动信号；PC服务器内配影像采集模块、影像处理模块、靶区运动实时监控模块、X射线机驱动接口、X射线影像采集驱动卡、光学定位信号采集驱动卡、治疗床驱动接口、多叶准直器驱动接口，其中影像采集模块与X射线机驱动接口、X射线影像采集驱动卡、光学定位信号采集驱动卡、影像处理模块连接，负责四维锥形束CT影像采集与重建；影像处理模块与影像采集模块、靶区运动实时监控模块、治疗床驱动接口连接，负责摆位纠正和靶区运动模型构建；靶区运动实时监控模块与影像处理模块、光学定位信号采集驱动卡、多叶准直器驱动接口连接，负责靶区运动的实时监控和多叶准直器的实时定位跟踪；X射线机接口与影像采集模块、脉冲式KV级X射线机连接，负责影像采集模块和脉冲式KV级X射线机间的信号转换；X射线影像采集驱动卡与影像采集模块、X射线平板探测器连接，负责影像采集模块和X射线平板探测器间的信号转换；光学定位信号采集驱动卡与影像采集模块、靶区运动实时监控模块、光学定位系统连接，负责光学定位系统与影像采集模块、靶区运动实时监控模块之间的信号转换；治疗床驱动接口与影像处理模块、治疗床连接，负责影像处理模块和治疗床间的信号转换；多叶准直器驱动接口与靶区运动实时监控模块、多叶准直器连接，负责靶区运动实时监控模块和多叶准直器间的信号转换。

所述光学定位系统是激光扫描定位系统、红外激光定位系统或其他光学定位系统。影像处理模块根据摆位时采集的四维锥形束CT影像和光学定位系统探测的呼吸运动信号来构建靶区运动模型，数学表达式如下：