[发明专利]一种点扫描质子或重离子束流的布拉格峰展宽方法以及放射治疗系统

说明书

本发明公开了一种点扫描质子或重离子束流的布拉格峰展宽方法以及放射治疗系统。其中布拉格峰展宽方法，其特征在于：将多孔材料放置在点扫描质子或重离子束流路径上，多孔材料垂直于束流行进方向，点扫描质子或重离子束流，经过多孔材料以后产生能量歧离(Energy Straggling)，从而展宽质子或重离子束流的布拉格峰。本方法可以对质子或重离子束流的布拉格峰进行展宽，可以降低质子或重离子治疗时所需的能量层数，从而可以提高点扫描质子或重离子设备的治疗效率。

技术领域

本发明涉及医学放射治疗领域，具体涉及一种点扫描质子或重离子束流的布拉格峰展宽方法以及放射治疗系统。

背景技术

质子、重离子是目前放射治疗领域先进的治疗技术，由于离子具有布拉格峰的物理特性，可以在布拉格峰区域快速沉积能量，而入射区域及束流末端剂量较低，从而可以降低靶区周围正常组织的受照剂量。

点扫描技术作为离子放射治疗的尖端技术，正在逐渐替代采用补偿器和准直器的被动束流传输技术。但是，单能质子或重离子，特别是低能重离子的布拉格峰宽度很小，例如160MeV/u的碳离子，布拉格峰的半高宽小于1mm，利用这种碳离子束流进行放射治疗，需要许多层不同能量的单能碳离子的叠加，才能保证治疗计划靶区(PTV)的剂量平坦性。通常在束流路径上放置被动的能量调制装置来展宽重离子的布拉格峰，从而得到具有更大半高宽的布拉格峰，进而减少所需的单能重离子层数，提高照射效率。

这种展宽布拉格峰的设备常见的是脊型滤波器(Ripple Filter)。它是由具有3mm厚度针脚结构的PMMA板制作而成。这种结构已在碳离子束治疗中有所应用。然而束流在经过这种结构的设备后，需要经过很长一段距离的输运才能趋于均匀(60cm-80cm)。并且，由于该设备的散射效应，会明显增加质子束流的侧向展宽，因此脊型滤波器通常不应用于质子束治疗。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可以实现展宽布拉格峰的点扫描质子或重离子束流的布拉格峰展宽方法。

本发明解决上述问题所采用的技术方案是：

一种点扫描质子或重离子束流的布拉格峰展宽方法，其特征在于：

将多孔材料放置在点扫描质子或重离子束流路径上，多孔材料垂直于束流行进方向，

点扫描质子或重离子束流，经过多孔材料以后产生能量歧离(EnergyStraggling)，从而展宽质子或重离子束流的布拉格峰。

作为优选，临床需要的束流布拉格峰展宽程度和多孔材料的厚度匹配方式步骤如下：

(1)步骤S1，通过测量得到单能束流的积分剂量分布曲线(Integrated depthdose distribution,IDD)与经由多孔材料展宽后的积分剂量分布曲线,计算得到多孔材料的等效水厚度；

(2)步骤S2，通过迭代得到该多孔材料对质子或重离子束流的布拉格峰展宽能力；

(3)步骤S3，依据多孔材料的展宽能力和临床需要的束流布拉格峰展宽程度，制作相应厚度的多孔材料束流布拉格峰展宽设备。

作为优选，预期展宽质子或重离子束流的布拉格峰的程度的函数公式为：

利用数据集BM₀(z)和数据集BM_mod(z)，计算得到厚度为D多孔材料的t，迭代得到σ_t,