[发明专利]放射治疗剂量校准、重建和验证的自动化方法及实施系统

说明书

本发明涉及一种方法，用于在单一环境下自动化和集成加速器光束的分析，以及放射治疗的验证和远程控制，该方法基于位于人体模型(平面的、圆柱的或拟人的)上的探测装置的使用，探测装置由分割成条或像素的多个半导体探测器组成，优选地由硅制成并位于舱内。

发明目的

本发明的目的是提供一种放射治疗剂量校准、重建和验证的自动化方法。本发明对系统或它的实施的安装的影响相同。本发明属于医学物理和生物医学的技术领域。

技术背景

为了保证放射治疗的质量，来自不同机构的多个建议显示了如何对放射治疗中使用的加速器进行质量控制：“国际电工委员会”(IEC 977)、“医学物理与工程研究所”(IPEM81)、“美国医学物理学家协会”(AAPMTG40)。

这些建议表明需要测量的参数以及修订这些参数的规律性。传统上，这些修订是在水模型中使用剂量计进行的：剂量计移动到水模型的三个不同方向，以便根据不同机构的建议和协议，在不同的水深中采用剂量的准确测量。此外，Iba剂量学还生产了如多管的几种商业化系统，它允许在不使用水模型的情况下，通过电离室的剂量测量来确定加速器光束的特性。

还有一些新的进展，如2015年10月的医学物理学中埃克豪斯T、阿尔哈拉克H、里特T所写的文章“自动化线性加速器质量保证”所述。此文还使用系统日志文件和电子接口成像设备或EPID对性能进行了评估。

另一方面，已经开发出多种系统和方法来验证在给患者用药之前的治疗。在放射治疗(如VMAT)中越来越复杂的这些技术，也需要以高精度和一致性来验证它们的确保质量的程序。为了确定外部光束放射治疗中的吸收剂量，国际原子能机构(IAEA)和国际辐射单位和测量委员会(ICRU)编制了若干报告和实施规程。其中，我们发现ICRU第24号报告(“放射治疗程序中X或伽马射线照射患者吸收剂量的测定”)，其中提到需要提供5％标准精度的吸收剂量。这是一个广为讨论的限值；事实上，自1976年以来，在低分级剖面的相对剂量测量中，有人建议限值为2％。对于剂量测量中的空间分辨率，没有同样的一致标准，在高剂量梯度的区域，2mm是最精确的标准。根据这些建议，有几个商业化的系统以及不同研究机构进行的新发展，其在对患者进行治疗前对治疗进行验证。目前存在的放射治疗验证方法和系统可分为：探测器、EPID、基于线性加速器日志的软件系统和基于射线照相或辐射变色胶片的传统系统。

在商业化的系统中，我们发现了基于电离室和硅二极管的二维探测系统。太阳原子核制造的图谱检查系统和图谱检查2系统是基于n型二极管，而IBA剂量测定组和Octavius 729(PTW Freiburg GMBBH)创建的I'MRT矩阵则基于电离室。除了探测器技术外，这些系统在排列和它们之间的距离上有所不同。这些系统的空间分辨率取决于探测元件之间的距离。它们允许通过插值算法获得剂量图谱。基于二维阵列的商业化系统不仅可以对每个领域进行检查，还可以进行实时治疗验证。

电子接口成像设备是与加速器有关的另一种商业选择，其允许我们测量它的出口流量以及多焦准直器的位置。许多系统是基于几种技术开发的。空间分辨率优于二维阵列探测器，但仪器校准更为复杂。参考文献，如2015年5月8日的应用临床医学物理学杂志中迪福DL、瓦兹奎克诺LA、玛沃芮迪斯P、帕帕尼古拉乌N所写的文章“使用EPID或MLC日志文件的、基于解剖的、患者特定的VMAT QA”，开始讨论系统和方法的使用，该系统和方法允许基于使用EPID和加速器的日志文件验证复杂的治疗。

如果与传统的基于射线照相或辐射变色胶片探测的方法相比，所有这些系统都具有提供实时剂量的优势。但是，它们涉及厘米的空间分辨率更差。因为通道数量大它们需要一个复杂的电子系统，而且它们不能有效地获得满足ICRU要求的轴向剂量图谱。

为了解决二维商用系统存在的问题，基于分段半导体探测器的其他系统也开始开发：这种类型的探测器广泛应用于医学成像(如PET)和高能物理中。