CN108404302A - 剂量引导精准放射治疗实时验证系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种剂量引导精准放射治疗实时验证系统，主要包括依次连接的病人数据管理模块、三维剂量重建模块、剂量评价模块；所述病人数据管理模块用于从放疗信息管理系统内获取放疗病人数据集，为系统的功能模块提供数据输入；所述三维剂量重建模块实现病人锥形束CT影像的散射修正、射野透射影像采集和实时剂量标定、三维剂量重建功能；所述剂量评价模块提供剂量评价方法和结果可视化功能，用户根据需要选择二维剂量评估或三维立体剂量评估，为放疗物理师执行后续分次治疗和计划修正提供决策性数据。本发明采用模块化设计，通过剂量学引导放射治疗计划进行精准、实时的质量控制治疗，从而达到治疗剂量与计划剂量精准吻合。

Description

剂量引导精准放射治疗实时验证系统

技术领域

本发明涉及核物理、核技术及应用、放射医学等多学科交叉领域中的精准放射治疗计划与控制系统技术领域，特别是涉及一种剂量引导精准放射治疗实时验证系统。

背景技术

在传统的放射治疗相关系统的设备研制中，缺乏对放射治疗的实时在线的三维剂量验证以及质量控制系统的技术设计与开发，从而导致现有的设备难以保证治疗剂量与计划剂量精准吻合。

目前使用的胶片剂量验证系统，将胶片夹在等效水或者简单模体中进行二维的剂量学验证，是一种放射治疗前或者放射治疗后的体外剂量验证方法，因为胶片不能放置在患者体内进行三维剂量学验证，因此不能保证体实际体内接收的治疗剂量与计划剂量吻合；另外，限于胶片读取速度慢、测量误差较大、缺乏在线剂量计算、在线剂量验证与控制，因此不能保证治疗剂量的准确性。目前还有一种采用矩阵电离室以及穿透式电离室的剂量验证系统，可以实现采用均匀水或者简单模体的放疗前或者放疗后剂量验证方法，但该技术也不能进行在线剂量计算、在线剂量验证与控制，因此也不能保证治疗剂量的准确性。

因此亟需提供一种新型的剂量验证系统来解决上述问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种剂量引导精准放射治疗实时验证系统，通过剂量学引导放射治疗计划进行精准、实时的质量控制治疗，从而形成治疗剂量与计划剂量精准吻合的放射治疗控制系统。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种剂量引导精准放射治疗实时验证系统，主要包括依次连接的病人数据管理模块、三维剂量重建模块、剂量评价模块；

所述病人数据管理模块用于从放疗信息管理系统内获取放疗病人数据集，为系统的功能模块提供数据输入；

所述三维剂量重建模块实现病人锥形束CT影像的散射修正、射野透射影像采集和实时剂量标定、三维剂量重建功能；

所述剂量评价模块提供剂量评价方法和结果可视化功能，用户根据需要选择二维剂量评估或三维立体剂量评估，为放疗物理师执行后续分次治疗和计划修正提供决策性数据。

在本发明一个较佳实施例中，所述放疗病人数据集包括病人影像数据、勾画数据、放射治疗计划和剂量信息。

在本发明一个较佳实施例中，所述剂量评价方法包括剂量剖线分析、等剂量线分析、Gamma分析、DVH分析。

进一步的，所述剂量引导精准放射治疗实时验证系统还包括报表输出模块，用于将剂量评价模块输出的数据以报表形式保存、输出。

为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种剂量引导精准放射治疗实时验证方法，包括以下步骤：

S1：用户从放疗信息管理系统内获取放疗病人数据集，并将其导入所述病人数据管理模块，为系统的功能模块提供数据输入；

S2：执行放射治疗计划的第一个分次治疗，开始照射前先获取病人CBCT的数据，并进行CBCT影像的散射修正，得到可用于剂量重建的CBCT影像，在照射的过程中记录EPID的灰度数据，根据标定关系得到射线穿透病人的透射剂量，基于所述透射剂量信息以及CBCT的影像，采用散射核反卷积方法完成三维剂量重建；

S3：将三维重建得到的剂量与放射治疗计划剂量进行对比评价，如果评价通过则继续执行后续分次的计划，如果不通过则返回进行计划重新优化，为放疗物理师执行后续分次治疗和计划修正提供决策性数据。

本发明的有益效果是：本发明采用模块化设计，通过剂量学引导放射治疗计划进行精准、实时的质量控制治疗，实现在线剂量计算、验证与控制，从而达到治疗剂量与计划剂量精准吻合，保证治疗剂量的准确性。

附图说明

图1是本发明剂量引导精准放射治疗实时验证方法一较佳实施例的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。

请参阅图1，本发明实施例包括：

一种剂量引导精准放射治疗实时验证系统，主要包括依次连接的病人数据管理模块、三维剂量重建模块、剂量评价模块、报表输出模块。

所述病人数据管理模块用于从放疗信息管理系统内获取放疗病人数据集，包括病人影像数据、勾画数据、放射治疗计划和剂量信息，为系统的其它功能模块提供数据输入。

所述三维剂量重建模块实现病人CBCT(锥形束CT)影像的散射修正、射野透射影像采集和实时剂量标定、三维剂量重建功能。

所述剂量评价模块提供了丰富的剂量评价方法和结果可视化功能，用户根据需要选择Slice-by-Slice二维剂量评估或三维立体剂量评估，为放疗物理师执行后续分次治疗和计划修正提供决策性数据。所述剂量评价方法包括剂量剖线分析、等剂量线分析、Gamma分析、DVH分析。

所述报表输出模块，用于将剂量评价模块输出的数据以报表形式保存、输出。

利用所述剂量引导精准放射治疗实时验证系统进行剂量验证的方法，包括以下步骤：

S1：用户从放疗信息管理系统内获取放疗病人数据集，如病人影像数据(DICOM CT等)、勾画数据(DICOM Structure)、放射治疗计划(DICOM Plan)和剂量(DICOM Dose)相关信息，并将其导入所述病人数据管理模块，为系统的其它功能模块提供数据输入；

S2：执行放射治疗计划的第一个分次治疗，开始照射前先获取病人CBCT的数据，并进行CBCT影像的散射修正，得到可用于剂量重建的CBCT影像，在照射的过程中记录EPID(电子射野影像系统)的灰度数据，根据标定关系得到射线穿透病人的透射剂量，标定关系是事先进行的标定，每个灰度对应一个剂量值，基于所述透射剂量信息以及CBCT的影像，采用散射核反卷积方法完成三维剂量重建；

S3：将三维重建得到的剂量与放射治疗计划剂量进行对比评价，如果评价通过则继续执行后续分次的计划，如果不通过则返回进行计划重新优化，为放疗物理师执行后续分次治疗和计划修正提供决策性数据。

所述评价是否通过可以有多种方法，如γ分析、感兴趣区域的点剂量对比等，具体评价标准需要根据实际情况确定。

本发明采用模块化设计，通过剂量学引导放射治疗计划进行精准、实时的质量控制治疗，实现在线剂量计算、验证与控制，从而达到治疗剂量与计划剂量精准吻合，保证治疗剂量的准确性。

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效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种剂量引导精准放射治疗实时验证系统，其特征在于，主要包括依次连接的病人数据管理模块、三维剂量重建模块、剂量评价模块；

所述病人数据管理模块用于从放疗信息管理系统内获取放疗病人数据集，为系统的功能模块提供数据输入；

所述三维剂量重建模块实现病人锥形束CT影像的散射修正、射野透射影像采集和实时剂量标定、三维剂量重建功能；

所述剂量评价模块提供剂量评价方法和结果可视化功能，用户根据需要选择二维剂量评估或三维立体剂量评估，为放疗物理师执行后续分次治疗和计划修正提供决策性数据。

2.根据权利要求1所述的剂量引导精准治疗实时验证系统，其特征在于，所述放疗病人数据集包括病人影像数据、勾画数据、放射治疗计划和剂量信息。

3.根据权利要求1所述的剂量引导精准治疗实时验证系统，其特征在于，所述剂量评价方法包括剂量剖线分析、等剂量线分析、Gamma分析、DVH分析。

4.根据权利要求1至3任一项所述的剂量引导精准治疗实时验证系统，其特征在于，还包括报表输出模块，用于将剂量评价模块输出的数据以报表形式保存、输出。

5.基于权利要求1所述剂量引导精准放射治疗实时验证系统的实时验证方法，包括以下步骤：

S1：用户从放疗信息管理系统内获取放疗病人数据集，并将其导入所述病人数据管理模块，为系统的功能模块提供数据输入；

S2：执行放射治疗计划的第一个分次治疗，开始照射前先获取病人CBCT的数据，并进行CBCT影像的散射修正，得到可用于剂量重建的CBCT影像，在照射的过程中记录EPID的灰度数据，根据标定关系得到射线穿透病人的透射剂量，基于所述透射剂量信息以及CBCT的影像，采用散射核反卷积方法完成三维剂量重建；

S3：将三维重建得到的剂量与放射治疗计划剂量进行对比评价，如果评价通过则继续执行后续分次的计划，如果不通过则返回进行计划重新优化，为放疗物理师执行后续分次治疗和计划修正提供决策性数据。