[发明专利]质子治疗的参数监测装置及系统

权利要求书

1.一种质子治疗的参数监测装置，其特征在于，包括：

递归神经网络模块，配置成提供经训练的递归神经网络模型，所述经训练的递归神经网络模型提供质子束的正电子核素活度分布与剂量分布的非线性关系；

PET获取模块，配置成从正电子湮没断层扫描系统中获取质子与组织发生反应产生的正电子核素活度分布的PET图像；

预测模块，配置成将所述PET图像输入所述经训练的递归神经网络模型，通过所述经训练的递归神经网络模型提供的质子束的正电子核素活度分布与剂量分布的非线性关系，预测质子束的剂量分布与布拉格峰位置；

判断模块，配置成根据所述预测的质子束的剂量分布判断布拉格峰位置与目标区域的位置关系；

调整模块，配置成依据所述判断模块判断的结果确定质子束的出束参数是否需要调整，其中，

所述递归神经网络模型在训练过程中的训练样本至少包括：阻止本领、质子束的剂量分布和正电子核素活度分布，其中，所述阻止本领通过治疗对象的CT图像的CT值转化获得，所述剂量分布和所述正电子核素活度分布经由治疗对象的三维体模在蒙特卡洛系统中构建的组织模拟获得，所述治疗对象的三维体模根据所述治疗对象的CT图像构建。

2.如权利要求1所述的质子治疗的参数监测装置，其特征在于，所述调整模块还配置成：

若所述判断模块判断所预测的质子束的剂量分布与布拉格峰位置位于目标区域内，则不对所述质子束的出束参数进行调整；

若所述判断模块判断所预测的质子束的剂量分布与布拉格峰位置位于目标区域外，则重新调整所述质子束的出束参数。

3.根据权利要求1所述的质子治疗的参数监测装置，其特征在于，所述剂量分布和所述正电子核素活度分布经由治疗对象的三维体模在蒙特卡洛系统中构建的组织中模拟不同入射能量和/或不同入射位置的质子治疗过程获得。

4.根据权利要求1所述的质子治疗的参数监测装置，其特征在于，所述阻止本领根据如下步骤转化：

根据所述治疗对象的CT图像构成的三维CT图像中提取质子束经过路径上每个像素点的CT值；

根据所述质子束的出束参数以及所述每个像素点的CT值计算所述每个像素点对应的阻止本领。

5.根据权利要求1所述的质子治疗的参数监测装置，其特征在于，所述训练样本还包括质子束经过路径上的CT值，在所述训练样本中，所述质子束经过路径上每个像素点的CT值、所述质子束经过路径上每个像素点对应的阻止本领、正电子核素活度分布被作为所述递归神经网络模型的输入，所述质子束的剂量分布被作为递归神经网络模型的输出，以对所述递归神经网络模型进行训练。

6.根据权利要求1所述的质子治疗的参数监测装置，其特征在于，所述递归神经网络模型的预测结果采用均方误差和/或平均绝对误差进行定量评价。

7.根据权利要求1所述的质子治疗的参数监测装置，其特征在于，所述递归神经网络模型的预测结果采用通过如下步骤进行泛化能力评价：

同一张图片中不同位置处预测的剂量分布与布拉格峰位置的评价和/或更换不同的PET活度图像进行的预测剂量分布与布拉格峰位置的评价。

8.根据权利要求1所述的质子治疗的参数监测装置，其特征在于，还包括：

CT获取模块，配置成获取所述治疗对象的CT图像，

其中，所述预测模块还配置成将所述CT获取模块获取的所述治疗对象的CT图像以及基于所述治疗对象的CT图像转换获得的阻止本领输入所述经训练的递归神经网络模型。

9.一种质子治疗的参数监测系统，其特征在于，包括：

CT系统，配置成提供治疗对象的CT图像；

蒙特卡洛系统，配置成基于治疗对象的三维体模构建治疗对象，并模拟获得质子束的剂量分布和正电子核素活度分布，所述三维体模根据所述治疗对象的CT图像构建；

PET系统，配置成提供质子与组织发生反应产生的正电子核素活度分布的PET图像；以及

如权利要求1至8任一项所述的质子治疗的参数监测装置。