[发明专利]一种医用直线加速器的光子能量合成方法及系统

说明书

本发明涉及医用直线加速器的光子能量合成方法及系统，其中，医用直线加速器的光子能量合成方法，包括以下步骤：获取第一能量光子束剂量学数据、第二能量光子束剂量学数据以及中间能量光子束剂量学数据；根据预设的拟合系数对第一能量光子束剂量学数据和第二能量光子束剂量学数据进行数学拟合，得到合成能量光子束剂量学数据；对合成能量光子束剂量学数据与中间能量光子束剂量学数据进行比较验证，得到剂量学数据拟合偏差；将剂量学数据拟合偏差与预设阈值进行比较，得到比较结果。在本发明的技术方案中，能够利用高低两档能量的光子束合成与这两种能量范围内任意能量光子束束流特性相近的光子束。

技术领域

本发明涉及放射治疗技术领域，尤其涉及一种医用直线加速器的光子能量合成方法和一种医用直线加速器的光子能量合成系统。

背景技术

医用直线加速器是一种放射治疗设备，分为电子线和光子线两种。一个最简单的医用直线加速器至少要包括加速管、大功率微波源、波导系统、控制系统、射线均整系统和防护系统等系统。医用直线加速器是医疗器械中的高、精、尖技术相结合的产品，是医疗器械领域中技术含量最高的产品之一，在世界上也只有少数几个发达国家能够生产。

传统医用直线加速器按照微波传输的特点分为行波和驻波两类，其基本结构类似，产生高能电子或光子束机理也一样。通过利用具有一定能量的高能电子与大功率微波的微波电磁场相互作用，从而获得更高的能量电子束。电子束直接引出，可作电子线治疗。高能电子打击重金属钨靶，从而产生韧致辐射，发射高能X射线，由此产生的光子具有连续的能量谱，能量范围从0到初始电子束能量。例如，一个6MV电子束可以产生一个能量在0到6MV之间的光子束，这种光子束通常称为6MV光子束。

不同能量射线的穿透深度不同，对肿瘤剂量贡献的不同，较低能量的光子束(≤6MV)由于其在组织内的百分深度剂量分布，常被用来治疗头颈部肿瘤或者浅表肿瘤；较高能量的光子束(6MV)在组织内的穿透能力较强，较多的被用于治疗深部的肿瘤。高能光子线(6MV)具有皮肤损伤小、穿透性强、射线均匀度高和保证正常组织效果好等特点，适用于治疗深部肿瘤。因此针对不同部位不同肿瘤，制定治疗计划方案时可选择不同能量的射线进行放射治疗。

但由于加速器工程的工艺复杂和输出剂量率的要求，加速器的设计只允许少量的光子能量(通常是2到3档)可用。随着医用直线加速器输出光子束可选择的能量档数增多，技术复杂度增加，使得制造成本急剧增加，这也将转化为更高昂的购买价格。目前主要通过硬件控制方法来调整医用直线加速器能量，包括以下两种方法：一是通过调节调制器高压，改变磁控管或速调管输出功率，实现多种能量选择，缺点是能量调节范围小；二是使用能量开关方法进行多种能量选择，缺点是加速器可选择的能量只有两个档位，无法连续调整。

为确保剂量按处方准确可靠的照射，每档能量光子束必须分别进行校准和测试，且每档能量光子束必须单独在治疗计划系统里进行建模测试。调试验收时需利用三维水箱，在水中测量各种几何条件下的剂量学参数，如百分深度剂量曲线(Percentage DepthDose，PDD)，离轴剂量分布曲线(Off Axial Ratio，OAR)和输出因子(Output Factor，OF)等，导入治疗计划系统来生成适当的剂量计算模型。物理师在计划设计时从治疗计划系统中选择其中一档可用的能量光子进行计划设计。因此，调试和维护的成本通常与医用直线加速器可以使用的光子能量的数量成正比。当可以使用的光子能量的数量增多时，将大大增加医用直线加速器的运行成本。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术或相关技术中存在的技术问题之一。

为此，本发明的一个目的在于提供一种医用直线加速器的光子能量合成方法，其能够利用两档已知能量的光子的百分深度剂量曲线和离轴剂量分布曲线等光子束特性，合成与这两种能量范围内任意能量的束流特性相近的光子束。

本发明的另一个目的在于提供一种医用直线加速器的光子能量合成系统，其能够实现上述方法所涉及的医用直线加速器的光子能量合成的步骤。