[发明专利]基于水等效系数的离子束放射治疗剂量验证方法

说明书

本发明涉及一种基于水等效系数的离子束放射治疗剂量验证方法，包括以下步骤：A：获取肿瘤患者CT影像数据，利用治疗计划系统(TPS)根据CT‑水等效系数转换曲线进行计划设计，计划确认后记录离子束辐射参数；B：基于水等效系数生成虚拟三维水模体CT图像,利用TPS将离子束辐射参数移植到水模体上，重新进行剂量优化计算，得到水模体中三维栅格化剂量分布；C：将电离室放入三维水模体中感兴趣点位置，根据电离室灵敏体积在水模体中的三维坐标在三维栅格化剂量分布中进行插值计算，获得感兴趣点计划剂量；D：按照计划设计的离子束辐射参数，控制医用重离子加速器对水模体进行模拟照射，将水模体中电离室所测感兴趣点绝对剂量值与计划剂量进行比较。

技术领域

本发明涉及离子束放射治疗领域，尤其涉及一种基于组织水等效系数的离子束放射治疗计划剂量验证方法。

背景技术

现代常规放射治疗(x射线，电子束，伽马刀等)治疗计划中剂量计算均以计算机断层成像(CT)扫描得到的CT值建立CT-电子密度转换曲线，进而根据转换所得的组织密度进行组织不均匀性剂量优化计算，从而得出放射治疗计划的剂量分布。主要原因在于，CT成像原理是x射线与物质相互作用，即CT值与线性衰减系数相对应，而线性衰减系数又与作用类型和组织电子密度相关。鉴于现代常规放射治疗计划制定的基础是人体CT影像和其所代表的组织电子密度，因此常规放射治疗计划验证通常也采用依赖固体模体CT-电子密度曲线和模体内剂量实测技术的验证方法。

粒子放射治疗领域，离子束治疗同样需要进行不均匀组织校正，由于离子束与物质相互作用主要决定于物质电子密度和物质的靶原子序数，换句话说，面对由不均匀组织构成的人体，离子束剂量优化计算以CT-电子密度曲线为基础是不够的。基于水是标准的人体组织等效材料,以及离子束在水中的剂量沉积路径是恒定可测这些特性考虑，目前粒子放射治疗领域通常将各种组织对应CT值转换为水等效长度，建立CT-水等效系数曲线以供离子束剂量计算使用。

现有的治疗计划绝对剂量验证方法之一主要使用单个电离室和固体水模体。在治疗计划得到确认后，将电离室插入固体水模体中心，进行CT扫描，在治疗计划系统(TPS)上进行数字影像重建，勾画靶体外轮廓和电离室探头轮廓，设定电离室探头中心为坐标原点；移植治疗计划至模体，使等中心位于坐标原点处，重新计算模体的剂量分布。最后对模体按照治疗计划进行照射，获取测量点的物理吸收剂量绝对值，与该点计划剂量进行比较。

在采用常用的三维适形、调强放疗和三维立体定向放疗等精确放疗技术对病人进行放疗之前，需要利用放疗计划系统拟订病人的放射治疗计划。在正式实施治疗前，为了验证测试实际实施的照射剂量是否与计划系统计算所得的期望剂量一致，通常采用所谓的“均匀体模计划移植间接类比法”，其步骤如下：

1、按照临床放疗要求，医务人员对患者进行CT扫描，并在TPS中进行病人放疗计划设计；

2、用CT扫描有机玻璃、或固体水制作的均匀模体，获得体模的CT图像。这些模体中可插入电离室进行点剂量测量，或插入二维空气/半导体电离室矩阵、胶片等进行平面剂量分布测量；

3、将体模的CT图像输入放疗计划系统中，进行体模的三维重建，同时获取体模的三维密度信息；

4、利用TPS将病人放疗计划的全部照射参数移植到该体模CT图像中，在体模内再次进行剂量分布计算，得到体模中电离室测量点的剂量值，以及电离室矩阵测量面/胶片所在平面的二维剂量分布；

5、按照计划设计参数，控制医用加速器，对体模进行模拟照射，在照射过程中，用电离室测量关注点的剂量值，或用电离矩阵/胶片对关注平面进行二维剂量分布测量，再将所测剂量值或二维剂量分布与第4步的体模中计算值进行比较。

现有技术的缺点：1常规放射治疗计划计算基于CT-组织电子密度曲线进行，离子束剂量计算不适用。2常规绝对剂量验证必须将插入电离室的模体进行CT扫描以获取实际的电子密度，这一道操作增加了成本和时间。