CN108310682A - 一种放射治疗剂量的误差验证方法 - Google Patents

一种放射治疗剂量的误差验证方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种放射治疗剂量的误差验证方法，包括：获取原治疗计划；根据所述原治疗计划获取治疗时治疗加速器的实际运行数据；将所述实际运行数据与原治疗计划中的数据进行匹配，得到匹配结果；根据所述匹配结果对原治疗计划进行重建，得到验证计划；将所述验证计划与原治疗计划进行比较分析，得到物理剂量误差信息。不需要通过模体来进行验证，有利于降低成本；由于以实际治疗时的治疗加速器的数据为准，在充分考虑治疗加速器运行精度的同时，还可以对靶区或器官的物理剂量误差进行验证，可以大大提高临床上误差验证的精度，给医生提供足够的临床治疗误差信息。

Description

一种放射治疗剂量的误差验证方法
技术领域
本发明涉及放射治疗技术领域，尤其涉及一种放射治疗剂量的误差验证方法。
背景技术
在放射治疗过程中，调强放射治疗技术(Intensity-modulated radiationtherapy，IMRT)的计划设计和执行过程相对于以往的二维和三维治疗方式更为复杂，很多因素均可能导致实际照射至患者体内的剂量发生误差，从而会影响IMRT治疗计划的执行精准性和治疗效果，严重时甚至会导致发射并发症发生或治疗失败。引起剂量发生误差的因素包括治疗计划系统剂量学模型的误差以及算法的误差、加速器和多叶准直器的机械运动精度、加速器的输出剂量特性和治疗间摆位重复性等。为了提高和保证治疗安全与治疗效果，IMRT治疗必须进行严格的质量保证检验和精准的剂量分布测量验证。
目前，调强放射治疗剂量学的验证大多采用治疗前的模体移植计划测量方法，即将患者的治疗计划移植到均匀或非均匀的模体上，生成所谓的“验证计划”，并计算该“验证计划”在模体内的剂量分布，然后在治疗机上对该模体执行验证计划和测量模体内实际得到的剂量分布，通过比较“验证计划”和测量结果的物理剂量差异，并以计算点和测量点的绝对剂量(Absolute dose,AD)误差和等剂量距离(Distance to agreement,DTA)计算Gamma通过率，来间接评估治疗计划的执行精度。
使用模体移植计划的剂量验证方式虽然在一定程度上保证了治疗计划的执行精度，然而，这种方法测量的是“验证计划”在特定模体(通常为均匀模体)内的剂量分布结果，与患者的解剖结构没有关联，缺少对不同靶区和各个危及器官具体受照体积剂量偏差的评估，也无法提供治疗剂量误差发生的相应几何解剖位置等信息。特别地，这种方法目前只应用于治疗前，无法对实际治疗时的靶区和器官体积剂量进行验证，更无法验证和评估各个治疗分次累积误差。另一方面，由于调强放射治疗中各个靶区和器官的分次剂量并不是均匀的，不同的分次剂量产生的放射生物效应具有很大差异，而上述验证方法仅验证了模体中的物理剂量精度，也不能评估实际治疗中剂量误差引起的生物效应。因而在临床放射治疗实践中，治疗前的模体剂量验证并不能给医生提供足够的临床治疗误差信息和生物效应评估信息。此外，上述的治疗前模体移植计划验证方法除需要额外购置测量模体支持验证外，还需要占用治疗加速器和物理师的工作时间，耗时耗力，大大增加成本。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种放射治疗剂量的误差验证方法，可以大大提高误差验证的精度。
为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：
一种放射治疗剂量的误差验证方法，包括：
获取原治疗计划；
根据所述原治疗计划获取治疗时治疗加速器的实际运行数据；
将所述实际运行数据与原治疗计划中的数据进行匹配，得到匹配结果；
根据所述匹配结果对原治疗计划进行重建，得到验证计划；
将所述验证计划与原治疗计划进行比较分析，得到物理剂量误差信息。
本发明的有益效果在于：通过获取治疗时治疗加速器的实际运行数据，然后将实际运行数据与原治疗计划进行匹配，根据匹配结果对原治疗计划进行重建，得到验证计划，不需要通过模体来进行验证，有利于降低成本；由于以实际治疗时的治疗加速器的数据为准，在充分考虑治疗加速器运行精度的同时，还可以对靶区或器官的物理剂量误差进行验证，可以大大提高临床上误差验证的精度，给医生提供足够的临床治疗误差信息。
附图说明
图1为本发明实施例一的放射治疗剂量的误差验证方法的流程图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果，以下结合实施方式并配合附图予以说明。
本发明最关键的构思在于：通过获取治疗时治疗加速器的实际运行数据，然后将实际运行数据与原治疗计划进行匹配，根据匹配结果对原治疗计划进行重建，得到验证计划，不需要通过模体来进行验证，有利于降低成本。
请参照图1，一种放射治疗剂量的误差验证方法，包括：
获取原治疗计划；
根据所述原治疗计划获取治疗时治疗加速器的实际运行数据；
将所述实际运行数据与原治疗计划中的数据进行匹配，得到匹配结果；
根据所述匹配结果对原治疗计划进行重建，得到验证计划；
将所述验证计划与原治疗计划进行比较分析，得到物理剂量误差信息。
从上述描述可知，本发明的有益效果在于：通过获取治疗时治疗加速器的实际运行数据，然后将实际运行数据与原治疗计划进行匹配，根据匹配结果对原治疗计划进行重建，得到验证计划，不需要通过模体来进行验证，有利于降低成本；由于以实际治疗时的治疗加速器的数据为准，在充分考虑治疗加速器运行精度的同时，还可以对靶区或器官的物理剂量误差进行验证，可以大大提高临床上误差验证的精度，给医生提供足够的临床治疗误差信息。
进一步的，所述根据所述匹配结果对原治疗计划进行重建，得到验证计划具体包括：
用实际运行数据修改对应的原治疗计划中的数据，得到实际治疗计划参数；
将所述实际治疗计划参数进行整合，得到验证计划。
进一步的，所述根据所述匹配结果对原治疗计划进行重建，得到验证计划之后还包括：
根据所述验证计划进行等效生物剂量转换，得到转换结果；
根据所述转换结果进行生物剂量分布的比较分析，得到生物剂量分布误差信息。
由上述描述可知，还进行等效生物剂量转换，即将物理剂量转换为生物剂量，可以对靶区或危及器官的生物剂量分布等进行误差分析，观察靶区在实际治疗时是否接受足够剂量，危及器官是否得到保护以及临床最大受量范围等。
进一步的，根据公式EQD2＝D(d+α/β)/(2+α/β)进行等效生物剂量转换，其中，EQD2表示等效生物剂量，D表示治疗物理总剂量，d表示分次剂量，α/β表示治疗组织的α/β值。
进一步的，所述原治疗计划包括：患者CT图像、靶区信息、治疗计划参数和治疗计划剂量分布信息。
由上述描述可知，治疗计划剂量分布信息包括反应患者体内解剖结构相关的体积剂量以及分次剂量信息等，本发明还可以对分次治疗的体积剂量的误差进行累加和评估，帮助设计自适应的治疗计划。
进一步的，所述治疗计划参数包括：治疗加速器的射野角度和数目、子野数目与形状、机架旋转方向与位置以及治疗加速器的跳数。
请参照图1，本发明的实施例一为：
一种放射治疗剂量的误差验证方法，包括：
S1、获取原治疗计划。原治疗计划包括：患者CT图像、靶区信息、治疗计划参数和治疗计划剂量分布信息。具体的，靶区信息即为靶区和器官的结构定义和轮廓，所述治疗计划参数包括：治疗加速器的射野角度和数目、子野数目与形状、机架旋转方向与位置、治疗加速器的跳数以及分次照射方案(治疗次数)等。治疗计划剂量分布信息包括反应患者体内解剖结构相关的体积剂量以及分次剂量信息等。本实施例中，原治疗计划使用标准的DICOM-RT格式。
S2、根据所述原治疗计划获取治疗时治疗加速器的实际运行数据。可以通过设计网络结构连接治疗加速器，自动获取治疗时治疗加速器的实际运行数据，实际运行数据包括治疗加速器的射野角度和数目、子野数目与形状、机架旋转方向与位置、治疗加速器的跳数、准直器大小和叶片位置等。在获取实际运行数据时，可以每隔20s进行记录。在记录时，可用不同的字母代表不同的光栅组，例如，名称首字母为A代表记录中包含多叶光栅MLC组A(61-120叶片)，B代表记录中包含多叶光栅MLC组B(1-60叶片)。
S3、将所述实际运行数据与原治疗计划中的数据进行匹配，得到匹配结果。即将实际运行数据与原治疗计划中的数据一一进行对应。在进行匹配时，首先判断治疗技术类型为固定野还是拉弧调强照射方式，拉弧调强照射方式的各个弧内子野机架角度不同，而且包含转换方向信息，固定野照射时各个射野内机架角度不变。如果是拉弧调强照射方式，实际运行数据中第一列数据变大则为顺时针方向，变小则为逆时针方向，必须和原治疗计划中旋转方向信息一致。
S4、根据所述匹配结果对原治疗计划进行重建，得到验证计划。本实施例中，步骤S4具体包括：S41、用实际运行数据修改对应的原治疗计划中的数据，得到实际治疗计划参数；S42、将所述实际治疗计划参数进行整合，得到验证计划。重建的过程即是将匹配结果进行整合的过程，得到完整的调强放射治疗的验证计划。在实际运行数据中，有些数据用于修改固定野治疗中的子野权重，在拉弧调强照射治疗中，不需要将原治疗计划的子野权重进行修改，但是相同射野内的分野，以及临界的两个子野的权重必须相同，实际运行中的数据可以确定哪些运行数据属于哪个子野。此外，还有修改机架角度的数值，用a表示，当数值a为0～180时，实际机架角度为(180-a)，当a为180～360时，实际机架角度为(540-a)。还有用于替换准直器角度的数值，用字母b表示，当数值b为0～180时，实际准直器角度为(180-a)，当b为180～360时，实际准直器角度为(540-a)。还有用于修改原治疗计划中Y1铅门位置、Y2铅门位置、X1铅门位置、X2铅门位置和多叶光栅叶片位置的数值。
S5、将所述验证计划与原治疗计划进行比较分析，得到物理剂量误差信息。
本实施例中，步骤S4之后还包括：
S401、根据所述验证计划进行等效生物剂量转换，得到转换结果。具体的，根据公式EQD2＝D(d+α/β)/(2+α/β)进行等效生物剂量转换，其中，EQD2表示等效生物剂量，D表示治疗物理总剂量，d表示分次剂量，α/β表示治疗组织的α/β值。
S402、根据所述转换结果进行生物剂量分布的比较分析，得到生物剂量分布误差信息。
本实施例的误差验证支持治疗执行三维剂量分布验证。验证结果的输出包括在患者CT图像上显示的2D/3D等剂量分布曲线/曲面的误差、各个靶区和器官的体积剂量直方图和剂量体积偏差，以及各种感兴趣剂量点、面、体积的单次和累积剂量的误差、以及相应的生物效应评估、全局和单个器官/结构剂量偏差的伽玛通过率分析结果等。
本实施例的误差验证方法可以解决目前使用模体移植计划进行测量和评估时无法反应患者体内解剖结构相关的体积剂量误差、以及误差引起的生物效应偏差的问题，有利于临床准确评价IMRT治疗的剂量分布精度和临床影响，并可以对分次治疗的体积剂量的误差进行累加和评估，帮助患者设计自适应治疗计划。
综上所述，本发明提供的一种放射治疗剂量的误差分析方法，可以解决目前使用模体移植计划进行测量和评估时无法反应患者体内解剖结构相关的体积剂量误差、以及误差引起的生物效应偏差的问题，有利于临床准确评价IMRT治疗的剂量分布精度和临床影响，并可以对分次治疗的体积剂量的误差进行累加和评估，帮助患者设计自适应治疗计划。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换，或直接或间接运用在相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (6)

1.一种放射治疗剂量的误差验证方法，其特征在于，包括：
获取原治疗计划；
根据所述原治疗计划获取治疗时治疗加速器的实际运行数据；
将所述实际运行数据与原治疗计划中的数据进行匹配，得到匹配结果；
根据所述匹配结果对原治疗计划进行重建，得到验证计划；
将所述验证计划与原治疗计划进行比较分析，得到物理剂量误差信息。
2.根据权利要求1所述的放射治疗剂量的误差验证方法，其特征在于，所述根据所述匹配结果对原治疗计划进行重建，得到验证计划具体包括：
用实际运行数据修改对应的原治疗计划中的数据，得到实际治疗计划参数；
将所述实际治疗计划参数进行整合，得到验证计划。
3.根据权利要求1所述的放射治疗剂量的误差验证方法，其特征在于，所述根据所述匹配结果对原治疗计划进行重建，得到验证计划之后还包括：
根据所述验证计划进行等效生物剂量转换，得到转换结果；
根据所述转换结果进行生物剂量分布的比较分析，得到生物剂量分布误差信息。
4.根据权利要求3所述的放射治疗剂量的误差验证方法，其特征在于，根据公式EQD2＝D(d+α/β)/(2+α/β)进行等效生物剂量转换，其中，EQD2表示等效生物剂量，D表示治疗物理总剂量，d表示分次剂量，α/β表示治疗组织的α/β值。
5.根据权利要求1所述的放射治疗剂量的误差验证方法，其特征在于，所述原治疗计划包括：患者CT图像、靶区信息、治疗计划参数和治疗计划剂量分布信息。
6.根据权利要求5所述的放射治疗剂量的误差验证方法，其特征在于，所述治疗计划参数包括：治疗加速器的射野角度和数目、子野数目与形状、机架旋转方向与位置以及治疗加速器的跳数。
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