[发明专利]一种照射剂量确定方法及系统

说明书

本发明公开了一种照射剂量确定方法及系统。照射剂量确定方法包括：利用回顾性标记确定放疗模拟定位影像中感兴趣区域内具有生物特征的像素点；根据具有生物特征的像素点提取局部影像组学特征；局部影像组学特征包括灰度直方图强度、肿瘤形状特征、纹理特征、高斯型拉普拉斯滤波特征以及小波特征；获取待测局部影像组学特征；根据局部影像组学特征识别待测局部影像组学特征的阳性区域；对阳性区域的外围边界进行三维重建，确定三维图像；三维图像为显示生物特征的三维图像；根据三维图像确定不同区域不同位置的照射剂量。采用本发明所提供的照射剂量确定方法及系统能够针对肿瘤区域内不同生物特征的肿瘤给予适宜的照射剂量。

技术领域

本发明涉及医学放疗领域，特别是涉及一种照射剂量确定方法及系统。

背景技术

放疗与外科手术治疗、内科化疗并成为肿瘤治疗的三大手段。统计数据显示，约65％的患者需要在肿瘤治疗的过程中用到放疗，部分癌种(如早期鼻咽癌、肺癌、乳腺癌、前列腺癌)可以通过放疗治愈，放疗对肿瘤治愈的贡献度达40％。

放疗大体步骤流程如下所示：

第一步，如图1所示，模拟定位，即对患者进行体位固定条件下的医学影像成像。

第二步，如图2所示，放疗计划设计，即将上一步的图像传输至放疗计划系统(treatmentplanning system，TPS)软件，在该软件上模拟X射线入射角度、形状、能量，并通过该软件计算辐射剂量，模拟放疗实施后患者体内肿瘤及其周围危及器官的受照射剂量分布情况，通过剂量-体积直方图的形式进行统计量化评估。

第三步，计划实施，即上述放疗计划经放疗医生和放射物理师共同确认后，提交医用直线加速器执行，如图3所示，执行前，首先借助相同的固定装置，将患者按“第一步模拟定位”时的体位重新固定于医用直线加速器治疗床，即“摆位”；然后启用医用直线加速器同机影像系统，图3中白色箭头指向的CBCT成像系统，在患者不离开治疗床的情况下，在约2分钟的时间内，对患者治疗部位进行快速成像；再后，将快速成像的图像与“第二步放疗计划设计”中使用的患者影像进行图像配准，利用配准结果揭示的体位变化，移动加速器治疗床，使患者体位恢复到“第一步模拟定位”和“第二步放疗计划设计”相同的体位，如图4所示；最后，调用该患者的放疗计划，为患者实施放疗。

现有放疗计划方法，如上面“第二步，放疗计划设计”所描述的，现有放疗计划设计过程是在解剖影像和功能影像引导下制定的，解剖影像(如CT、MRI)反映出患者体内肿瘤和正常组织解剖结构和位置，功能影像(如f-MRI、PET、SPECT等)反映出的患者肿瘤内部的部分生物特性，以此为参考，在计划设计过程中调节照射野的参数(包括射线形状、强度)，从而模拟计算患者体内剂量分布情况，完成计划设计。

如上面“第二步，放疗计划设计”所描述的，现有放疗计划的制定过程，参照了解剖影像(如CT、MRI)和功能影像(如f-MRI、PET、SPECT)，其局限体现在：

以解剖影像引导制定放疗计划，解剖影像只能反映肿瘤和周围正常组织的位置和结构，但无法反映生物功能信息(如肿瘤内部的葡萄糖代谢水平、乏氧水平、血管生成情况，正常组织出现并发症风险的大小等)；而人体内肿瘤或者正常组织的生物特性，一方面在很大程度上决定了放疗的成败(比如对于肿瘤内部的乏氧区域，乏氧区域的存在与肿瘤的远端转移和不良预后都有直接相关性，而大量研究证实乏氧区域的肿瘤细胞对放射线抗拒，如果没有实施高剂量照射，则肿瘤可能无法被有效杀灭；再比如图5所示，虽然白色箭头所示肿瘤区域从CT解剖结构上看未出现体积上的缩小，但CT灌注功能影像显示血流量减低，即肿瘤活性细胞已经显著减少，实际治疗是有效的；又比如，对于易出现放射性肺炎的正常功能肺没有进行有针对性地保护，则患者接受放疗后可能出现致死性的放射性肺炎)，另一方面个体化差异巨大，同一类肿瘤的两个患者可能存在巨大的生物特性差别(比如同一放疗照射剂量实施后，放射敏感的患者肿瘤消退明显，而放射抗拒的患者肿瘤不变甚至增殖)，因此，能反映生物功能信息的因素参与到放疗计划的制定过程中是非常关键和必要的。