一种放射治疗中病人靶区剂量反演的方法技术

本发明专利技术公开了一种放射治疗中病人靶区剂量反演的方法，该方法利用光源和平板探测器围绕病人靶区旋转扫描获得病人靶区图像的数据和透过病人靶区的剂量数据，运用虚拟ＰＩ线重建算法进行重建和处理，根据处理结果调整病人的位置和输入的剂量分布数据，进行治疗。由于采用基于平板探测器的真三维图像重建算法，真三维图像的空间分辨率是各向同性的，不需要进行内插，可以直接在三维空间实现对图像的处理，因此大大提高了成像的精度，解决了现有放射治疗中，因在整合成准三维图像的过程中由于内插误差原因造成成像不精确进而影响病灶治疗计划的准确执行的问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种测量病人接受剂量的方法，尤其是涉及-一种控制病人靶区 接受剂量的方法。
技术介绍
远距离立体定向放射治疗主要分为60Co立体定向放疗和电子直线加速器立 体定向放疗两大类。随着科学技术的进步，主要是快速成像技术的进步，使得 放疗过程从制定放疗计划开始到实施计划的全过程，以及计划实施之后对实施 情况的评价都能以CT图像为主要信息源，具有个体特性的数据集为基础。这些 技术的实施，大大提高了肿瘤治疗的准确性和疗效，是整个放疗领域的发展方 向。除了CT成像提供的人体解剖学信息外，人体代谢、血流等生理参数，尤其 是肿瘤靶区及其附件组织内的这些生理参数都已经能够被准确测定，这些数据 提供了基于体素的肿瘤及其周围组织的生物活性的真实信息，这些信息不仅对 肿瘤的正确分型和分期关系重大，对判断肿瘤内部结构也具有非常重要的意义 (例如定义坏死区、泛氧区和高度浸润区等)。这些信息也应该被归纳到对肿瘤治 疗中心位置的选择和治疗计划的精确确定之中。现有放射治疗中采用的成像技术如美国断层放疗技术专利(US6438202)中 描述的是用断层成像的技术实现的，这种技术把肿瘤病灶及其周围组织分割到 不同断层切片(slice)上，断层内部的信息被求了平均之后，丢掉了病灶及其周围 组织的某些信息不可能再恢复，把切片整合成准三维图像的过程中，由于内插 误差原因而造成了图像不精确，进而影响病灶的精确定位和治疗计划的准确性。
技术实现思路
本专利技术提供，以解决现有放射治 疗中病人靶区在整合成准三维图像的过程中由于内插误差原因造成成像不精确 进而影响病灶的治疗计划的准确性问题。为了解决以上技术问题，本专利技术采取的技术方案是；，其特征在于，包括以下步骤(1) 输入图像数据；(2) 在治疗装置中设置可围绕病人同步旋转的光源和平板探测器；(3) 利用光源和平板探测器围绕病人靶区旋转扫描获得病人靶区图像 的数据和透过病人靶区的剂量数据，记录相应的数据；(4) 对病人靶区图像的数据进行重建和处理，根据处理结果调整病人 的位置数据；(5) 对透过病人靶区的剂量数据进行处理，获得病人靶区接受的剂量 分布数据；(6) 靶区接受的剂量分布数据和输入的剂量分布数据相比较，若两个 数据不相符，执行步骤7，若两个数据相符，执行步骤8;(7) 根据两个剂量分布数据比较的结果调整输入数据；(8) 继续治疗。所述步骤(3)中病人靶区图像的数据包括光源到探测器的距离A，背投影数据p，光源扫描轨迹的起点A，光源扫描的终点4，光源扫描轨迹起点时对应的扫描角e,，光源扫描终点时对应的扫描角e2。所述步骤(4)对病人靶区图像的数据进行处理使用的是基于弦线段的重建 算法，即当光源从位置i扫描到位置2时，光源的轨迹是弧线段:^，相应的弦线段I^所覆盖的物体部分的图像用如下公式重建2;r ,J If —」,v(/ )义'r一v2;r4""v") ，v" ,A)、--"、1 { " '~~^其中,1"/,")}和分别是对和尸("'，，)的希尔^ ("/,V)4"/，V) 力("/，v)波特变换，公式中!^2(")处理被投影在弦线段s上的数据进行滤波，然后在整个&范围内积分，/(^4A)是重建之后的物体图像内的灰度值分布。所述步骤(4)中，靶区的图像数据和输入的图像数据通过靶区的质心相比 较，确定两个图像质心并获得相应的位置差值。所述步骤(4)中，根据靶区的图像数据和输入的图像数据比较的差值，调 整病人的位置数据，通过控制系统，移动承载病人的治疗床，实现病人位置的 调整。所述步骤(3)中透过病人靶区的剂量数据包括探测器测量的剂量数据 Dd(m，n)，这里的脚标(mn)表示的是探测器平面上的象素位置坐标；入射平面上 以象素为单位的入射束的数据甲y(Ei,j， O)g)，其中Eij为入射束在位置(i，j)处的能 谱，Oi,j(Ei，j)为同一位置上的注量，Oi，j可以设定为入射束的平均注量，也可以设 定为某一能量间隔内射线的注量，脚标(i，j)表示象素所在的位置坐标。所述步骤(5)对数据进行处理使用的公式如下''j这里的Wi,j脚标(i， j)表示象素所在的位置坐标，八7(￡,,/,0>,,7)为入射平 面上位置(i,j)处单位注量入射束在探测器探测单元(m,n)上的响应；通过确定入射 平面上中ij(Ei,j， Oi,i)在探测器平面的每个象素剂量Dd(m，n)的贡献权重Wij，确定 义j(Eg， Oi,」)的值，通过"i(Ei，j， Og )值和光源的数据，采用正向放射剂量的计 算方法获得患者体内的剂量分布。所述步骤(6)中，病人靶区接受的剂量数据和输入的剂量数据相比较，确 定两个剂量分布的差值是否满足要求。所述步骤(7)中，根据病人靶区接受的剂量数据和输入的剂量数据比较的 差值，通过控制系统，改变2D多叶光阑的形状，实现耙区接受的剂量的调整。在采用了上述技术方案后，采用基于平板探测器的真三维图像重建算法， 真三维图像的空间分辨率是各向同性的，不需要进行内插，可以直接在三维空 间实现对图像的处理，因此大大提高了成像的精度，解决了现有放射治疗中， 因在整合成准三维图像的过程中由于内插误差原因造成成像不精确进而影响病 灶治疗计划的准确执行的问题。附图说明图1是本专利技术的放疗成像装置示意图； 图2是虚拟PI线重建算法示意图； 图3是MLC叶片位置图；图4是治疗过程靶区自动检测和定位流程图；图5是治疗过程剂量实施反演和治疗计划自动修正流程图；图6是剂量反演算法定义的入射束注量平面的示意图；图中l.光源，2.准直装置，3.人体，4.治疗床，5.探测器6.入射平面 下面结合附图对本专利技术作进一步说明。具体实施方式如图1所示，用于放疗的过程成像的装置，包括光源、准直装置、平板 探测器和程控病人床等部件组成；其中，光源包括Y—光源和电子直线加速器产 生的X —射线光源和其它用于放疗或者成像的辐射源，准直装置包括多叶光阑、准直器。在远距离立体定向放疗中，围绕病灶旋转的光源(LS)、程序控制的二 维动态多叶光阑(2DMLC)和平板探测器(PD)，形成和远距离放疗装置集成在一 起的影像导引适形调强放射治疗装置(IGIMRT: Imaging Guided Intensity Modulated Radiotherapy),当光源和探测器同步围绕治疗中心旋转时，其轨迹可 以不在同一个平面内，旋转的环和垂直平面之间允许有一个倾角(x， (x角的大小， 由放疗计划规定，选择的原则是尽可能避开人体内敏感的组织和敏感脏器。光 源和探测器围绕治疗中心在同一 a角旋转，也可以改变a角实现更加优化的源和探测器旋转轨迹。旋转的角度范围e也可以根据实施放疗计划的最佳范围进行选择，可以在0到360度范围内任意选择。遵循放疗时尽可能地避开人体的 敏感组织或者脏器、尽可能分散在正常组织中的剂量，尽可能縮短治疗时间，而又要满足靶区治疗剂量的原则，选择a和e角。使用基于弦线段的重建算法， 无论a和e角是多少，都可以实现精确的图像重建。这里有三种可能的情况， 第一种是当a角确定之后，在整个治疗过程中不再变化，实际上源和探测器仍 然在圆环内运动，不过根据肿瘤在人体内的位置实现治疗区成像就可以了，这可以通过选择e角(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种放射治疗中病人靶区剂量反演的方法，其特征在于，包括以下步骤：　　　　（１）输入图像数据；　　　　（２）在治疗装置中设置可围绕病人同步旋转的光源和平板探测器；　　　　（３）利用光源和平板探测器围绕病人靶区旋转扫描获得病人靶区图像的数据和透过病人靶区的剂量数据，记录相应的数据；　　　　（４）对病人靶区图像的数据进行重建和处理，根据处理结果调整病人的位置数据；　　　　（５）对透过病人靶区的剂量数据进行处理，获得病人靶区接受的剂量分布数据；　　　　（６）靶区接受的剂量分布数据和输入的剂量分布数据相比较，若两个数据不相符，执行步骤７，若两个数据相符，执行步骤８；　　　　（７）根据两个剂量分布数据比较的结果调整输入数据；　　　　（８）继续治疗。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：包尚联，黄斐增，崔智，
申请(专利权)人：深圳市海博科技有限公司，北京海思威科技有限公司，
类型：发明
国别省市：94[中国|深圳]