CN108744305A - 使用质子或重离子水平射束对患者进行坐姿放疗的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种使用质子或重离子水平射束对患者进行坐姿放疗的方法，本发明的放疗方法依次包括患者平躺制模、平躺定位计算机断层扫描（CT）、制定坐姿治疗计划、患者坐姿图像引导复位和患者坐姿质子或重离子放射治疗等五个阶段。本发明利用平躺扫描的患者CT数据，制定坐姿患者治疗方案，并实施放射治疗，解决了现有技术中高能质子或重离子水平射束无法从前向或后向对患者进行治疗的问题。应用本发明的放疗方法治疗头颈部肿瘤，能够为患者选择更优化的粒子束流入射角度，从而降低对正常组织的毒副作用，提升癌症的治疗效果，提高患者愈后生活质量。

Description

使用质子或重离子水平射束对患者进行坐姿放疗的方法

技术领域

本发明属于医疗系统技术领域中的一种粒子放射治疗的方法，具体的说是涉及一种利用质子或重离子水平束流对患者进行坐姿放疗的方法。

背景技术

质子和重离子放射治疗统称为粒子放射治疗，是一种放射治疗手段。与传统的放射治疗手段光子放疗相比，粒子射线在物理学和剂量学上具有很大的优势，并且重离子的相对生物效应明显高于光子射线。在粒子射线进入人体后，射线能量的绝大部分在体内的指定深度释放，形成布拉格峰，在峰末端能量快速降至接近零。目前质子和重离子放射治疗在国际上已经得到广泛应用，近几年在国内也逐渐发展起来。现有技术中国内外粒子治疗中心以固定角度的水平束流居多，患者平躺在治疗床上进行放射治疗，使束流得入射角度受到限制。对一些偏前向的头颈部肿瘤或胸部肿瘤，平躺的治疗姿势虽然可以保证靶区覆盖，然而束流路径长，有些治疗方案需要经过脑部或穿透较多的肺组织，这样就会造成不必要的正常组织损伤。

可以看出，对肿瘤的质子或重离子放射治疗，束流入射角度的选择和优化对治疗计划的制定起到很重要的作用，特别是针对头颈部及胸部的肿瘤患者。对这种只有固定角度的水平束流，如果患者使用治疗椅，采用坐姿进行放射治疗，就可以改善束流的入射方向，从而可以有效的优化治疗方案，降低毒副反应，提升治疗效果。基于此，有必要设计出一种使用质子或重离子水平射束对患者进行坐姿放射治疗的方法。

发明内容

本发明为了克服现有技术中存在的不足，提供一种使用质子或重离子水平射束对患者进行坐姿放疗的方法，本发明的放疗方法能够降低治疗的毒副作用，提升治疗效果。

本发明是通过以下技术方案实现的：一种使用质子或重离子水平射束对患者进行坐姿放疗的方法，坐姿放疗的方法依次包括患者平躺制模阶段、平躺定位CT扫描阶段、制定坐姿治疗计划阶段、患者坐姿图像引导复位阶段和患者坐姿质子或重离子放射治疗阶段共五个阶段；患者平躺制模阶段是指在模室为患者制作固定装置，用于患者治疗时的姿态和位置的固定；平躺定位CT扫描阶段是指为患者进行定位CT扫描，患者定位时，以平躺姿势，使用患者制模时制作的固定装置固定于治疗床上，将治疗床移入CT设备进行扫描；制定坐姿治疗计划阶段是指在质子或重离子治疗计划系统中导入患者的定位CT数据，在完成靶区勾画、正常组织或器官的勾画、治疗床勾画后，设置处方，并制定质子和重离子治疗计划；患者坐姿图像引导复位阶段是指患者在座椅上利用X射线图像引导技术进行治疗摆位复现，以确定后续治疗时患者的位置信息；患者坐姿质子或重离子放射治疗阶段是指患者在座椅上进行坐姿质子或重离子放射治疗。

患者平躺制模阶段的具体步骤为：患者制模时，以平躺姿态在治疗床上进行，固定装置使用发泡胶、真空垫或面罩，对于头颈部肿瘤患者，面罩固定在患者肩部及以上区域；患者制模时，将在患者体表预估的肿瘤位置附近画定位线，在固定用面罩上也需画上定位线，用于后续治疗时的定位。

制定坐姿治疗计划阶段的具体步骤为：将CT在头脚方向倾斜90度，再用来制定坐姿的质子或重离子治疗计划，所制定的质子或重离子治疗计划使用的射野方向可以从患者侧向、前向或后向入射，所制定的质子或重离子治疗计划的所有射野均采用一种固定的倾斜角度（一般向后倾斜）来提高患者治疗的舒适度，在制定治疗计划后，利用平躺姿势的CT扫描数字重建射线图像（DRR）。数字重建射线图像是指对平躺姿势的CT扫描图像头脚方向倾斜90度，生成坐姿DRR图像，从而可以提供拍摄坐姿X射线位置验证片所需的基准DRR图像。

患者坐姿图像引导复位阶段的具体步骤为：患者坐姿复位时，将平躺制模时制作的固定装置安装固定于座椅的头靠上，用于对患者治疗部位位置的固定，依据不同患者的身高调整固定装置的高度，一旦高度确定，则在后续的治疗中保持固定装置与座椅相对位置不移动；患者坐姿复位时，将使用额外的发泡胶或真空垫固定患者臀部及大腿部位，使患者以更舒适的方式固定位置于座椅上。需保持额外的发泡胶、真空垫在座椅上的相对位置不移动。

患者坐姿质子或重离子放射治疗阶段的具体步骤为：在治疗开始前对患者进行坐姿摆位，使用固定装置使患者与座椅的相对位置固定，并移动座椅使患者的体表定位线和面罩定位线对准激光，通过拍坐姿X射线验证片验证位置，通过位移校正调整治疗位置，进而开始第一个射野的治疗,再经过旋转至第二个、第三个至第N个射野进行放射治疗，期间可以选择拍摄或不拍摄X射线验证片。

作为本发明的优选实施方式，平躺制模阶段所制作的固定装置使用双层面罩或拉筋面罩加固处理，获得更加牢固的固定装置。患者坐姿图像引导复位阶段利用发泡胶和真空垫制作额外的固定装置，用于固定患者在座椅上的位置。拍摄X射线验证片验证位置是指患者在坐姿状态利用X射线拍摄正交验证片，并与数字重建射线图像比较验证患者肿瘤区域的位置，操作员选择在初始位置或者在一个或多个治疗位置的X光验证片来验证患者摆位，以纠正摆位误差。

作为本发明的优选实施方式，在患者坐姿质子或重离子放射治疗阶段中，在患者开始治疗之前，需要将座椅上能够移动的部件通过软件切换至物理或输入锁定状态，以避免在治疗过程中由于误输入或座椅自身移动产生的偏差。

本发明中患者坐姿质子或重离子放射治疗阶段包含以下步骤：

（1）将制模时制作的固定装置固定于座椅上，患者从起始或登台位置登上座椅，座椅旋转或移动至治疗位；依据复位阶段获取的参数（固定装置在座椅上的高度、患者体表定位线等）对患者进行摆位，摆位时使体表定位线、面罩定位线对准激光中心，将此时座椅的位置设置为参考点；

（2）利用X射线影像装置拍摄正交验证片，以基于平躺姿势CT扫描的数字重建射线图像作为模版，在患者摆位初始位置拍摄正交X光验证片，对患者摆位进行校正；对坐姿患者治疗所拍摄的验证片采用前后向、后前向、左右向和右左向正交验证，通过图像配准，获取六个维度座椅的移动向量，三个平移向量，三个旋转向量，座椅需在规定坐标系中依据上述六个移动向量进行移动，并返回座椅位置和移动状态的信息，以确保患者治疗位置精准；

（3）在经过有权限的操作员的二次确认后，开始对患者进行质子或重离子放射治疗，在完成第一个照射野后，操作员能够选择在第二个照射野再次拍摄X光验证片或跳过该步骤进行下一照射野治疗；

（4）导出和打印治疗报告，治疗报告包括患者个人信息、验证后执行的位移、束流角度、治疗参考点、参考靶区计划剂量和实际剂量的信息。

本发明的有益效果是：本发明涉及医疗系统技术领域，具体包括患者平躺制模、平躺定位CT扫描、制定坐姿治疗计划、患者坐姿复位和患者坐姿质子或重离子放射治疗等五个阶段。本发明利用平躺扫描的患者CT数据，制定坐姿患者治疗方案，并实施放射治疗，解决了现有技术中高能质子或重离子水平射束无法从前向或后向对患者进行治疗的问题。本发明能够在当前现有技术不足的情况下，使用前向/后向质子或重离子束流对患者进行放射治疗。应用本发明中的放疗方法治疗头颈部及胸部肿瘤，能够为患者选择更优化的治疗角度，从而降低治疗过程中的毒副作用，提升癌症的治疗效果，提高患者愈后生活质量。

附图说明

图1为本发明对患者进行坐姿放疗方法的流程框图；

图2为本发明对患者进行坐姿放疗的方法中坐姿图像引导复位阶段的流程框图；

图3为本发明放疗方法中坐姿质子或重离子放射治疗阶段的流程框图。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施方式对本发明作详细描述。

如图1至图3所示，一种使用质子或重离子水平射束对患者进行坐姿放疗的方法，坐姿放疗的方法依次包括患者平躺制模阶段、平躺定位CT扫描阶段、制定坐姿治疗计划阶段、患者坐姿图像引导复位阶段和患者坐姿质子或重离子放射治疗阶段共五个阶段；患者平躺制模阶段是指在模室为患者制作固定装置，用于患者治疗时的姿态和位置的固定；平躺定位CT扫描阶段是指为患者进行定位CT扫描，患者定位时，以平躺姿势，使用患者制模时制作的固定装置固定于治疗床上，将治疗床移入CT设备进行扫描；制定坐姿治疗计划阶段是指在质子或重离子治疗计划系统中导入患者的定位CT数据，在完成靶区勾画、正常组织或器官的勾画、治疗床勾画后，设置处方，并制定质子和重离子治疗计划；患者坐姿图像引导复位阶段是指患者在座椅上利用X射线图像引导技术进行治疗摆位复现，以确定后续治疗时患者的位置信息；患者坐姿质子或重离子放射治疗阶段是指患者在座椅上进行坐姿质子或重离子放射治疗。

患者平躺制模阶段的具体步骤为：患者制模时，以平躺姿态在治疗床上进行，固定装置使用发泡胶、真空垫或面罩，对于头颈部肿瘤患者，面罩固定在患者肩部及以上区域；患者制模时，将在患者体表预估的肿瘤位置附近画定位线，在固定用面罩上也需画上定位线，用于后续治疗时的定位。

制定坐姿治疗计划阶段的具体步骤为：将CT在头脚方向倾斜90度，再用来制定坐姿的质子或重离子治疗计划，所制定的质子或重离子治疗计划使用的射野方向可以从患者侧向、前向或后向入射，所制定的质子或重离子治疗计划的所有射野均采用一种固定的倾斜角度（一般向后倾斜）来提高患者治疗的舒适度，在制定治疗计划后，利用平躺姿势的CT扫描数字重建射线图像（DRR）。数字重建射线图像是指对平躺姿势的CT扫描图像头脚方向倾斜90度，生成坐姿DRR图像，从而可以提供拍摄坐姿X射线位置验证片所需的基准DRR图像。

患者坐姿图像引导复位阶段的具体步骤为：患者坐姿复位时，将平躺制模时制作的固定装置安装固定于座椅的头靠上，用于对患者治疗部位位置的固定，依据不同患者的身高调整固定装置的高度，一旦高度确定，则在后续的治疗中保持固定装置与座椅相对位置不移动；患者坐姿复位时，将使用额外的发泡胶或真空垫固定患者臀部及大腿部位，使患者以更舒适的方式固定位置于座椅上。需保持额外的发泡胶、真空垫在座椅上的相对位置不移动。

患者坐姿质子或重离子放射治疗阶段的具体步骤为：在治疗开始前对患者进行坐姿摆位，使用固定装置使患者与座椅的相对位置固定，并移动座椅使患者的体表定位线和面罩定位线对准激光，通过拍坐姿X射线验证片验证位置，通过位移校正调整治疗位置，进而开始第一个射野的治疗,再经过旋转至第二个、第三个至第N个射野进行放射治疗，期间可以选择拍摄或不拍摄X射线验证片。

平躺制模阶段所制作的固定装置使用双层面罩或拉筋面罩加固处理，获得更加牢固的固定装置。患者坐姿图像引导复位阶段利用发泡胶和真空垫制作额外的固定装置，用于固定患者在座椅上的位置。拍摄X射线验证片验证位置是指患者在坐姿状态利用X射线拍摄正交验证片，并与数字重建射线图像比较验证患者肿瘤区域的位置，操作员选择在初始位置或者在一个或多个治疗位置的X光验证片来验证患者摆位，以纠正摆位误差。

在患者坐姿质子或重离子放射治疗阶段中，在患者开始治疗之前，需要将座椅上能够移动的部件通过软件切换至物理或输入锁定状态，以避免在治疗过程中由于误输入或座椅自身移动产生的偏差。患者坐姿质子或重离子放射治疗阶段包含以下步骤：

（1）将制模时制作的固定装置固定于座椅上，患者从起始或登台位置登上座椅，座椅旋转或移动至治疗位；依据复位阶段获取的参数（固定装置在座椅上的高度、患者体表定位线等）对患者进行摆位，摆位时使体表定位线、面罩定位线对准激光中心，将此时座椅的位置设置为参考点；

（2）利用X射线影像装置拍摄正交验证片，以基于平躺姿势CT扫描的数字重建射线图像作为模版，在患者摆位初始位置拍摄正交X光验证片，对患者摆位进行校正；对坐姿患者治疗所拍摄的验证片采用前后向、后前向、左右向和右左向正交验证，通过图像配准，获取六个维度座椅的移动向量，三个平移向量，三个旋转向量，座椅需在规定坐标系中依据上述六个移动向量进行移动，并返回座椅位置和移动状态的信息，以确保患者治疗位置精准；

（3）在经过有权限的操作员的二次确认后，开始对患者进行质子或重离子放射治疗，在完成第一个照射野后，操作员能够选择在第二个照射野再次拍摄X光验证片或跳过该步骤进行下一照射野治疗；

（4）导出和打印治疗报告，治疗报告包括患者个人信息、验证后执行的位移、束流角度、治疗参考点、参考靶区计划剂量和实际剂量的信息。

最后应当说明的是，以上内容仅用以说明本发明的技术方案，而非对本发明保护范围的限制，本领域的普通技术人员对本发明的技术方案进行的简单修改或者等同替换，均不脱离本发明技术方案的实质和范围。

Claims (10)

1.一种使用质子或重离子水平射束对患者进行坐姿放疗的方法，其特征在于：所述坐姿放疗的方法依次包括患者平躺制模阶段、平躺定位CT扫描阶段、制定坐姿治疗计划阶段、患者坐姿图像引导复位阶段和患者坐姿质子或重离子放射治疗阶段共五个阶段；所述患者平躺制模阶段是指在模室为患者制作固定装置，用于患者治疗时的姿态和位置的固定；所述平躺定位CT扫描阶段是指为患者进行定位CT扫描，患者定位时，以平躺姿势，使用患者制模时制作的固定装置固定于治疗床上，将治疗床移入CT设备进行扫描；所述制定坐姿治疗计划阶段是指在质子或重离子治疗计划系统中导入患者的定位CT数据，在完成靶区勾画、正常组织或器官的勾画、治疗床勾画后，设置处方，并制定质子和重离子治疗计划；所述患者坐姿图像引导复位阶段是指患者在座椅上利用X射线图像引导技术进行治疗摆位复现，以确定后续治疗时患者的位置信息；所述患者坐姿质子或重离子放射治疗阶段是指患者在座椅上进行坐姿质子或重离子放射治疗。

2.根据权利要求1所述的使用质子或重离子水平射束对患者进行坐姿放疗的方法，其特征在于：所述患者平躺制模阶段的具体步骤为：患者制模时，以平躺姿态在治疗床上进行，固定装置使用发泡胶、真空垫或面罩，对于头颈部肿瘤患者，面罩固定在患者肩部及以上区域；患者制模时，将在患者体表预估的肿瘤位置附近画定位线，在固定用面罩上也需画上定位线，用于后续治疗时的定位。

3.根据权利要求1所述的使用质子或重离子水平射束对患者进行坐姿放疗的方法，其特征在于：所述制定坐姿治疗计划阶段的具体步骤为：将CT在头脚方向倾斜90度，再用来制定坐姿的质子或重离子治疗计划，所制定的质子或重离子治疗计划使用的射野方向可以从患者侧向、前向或后向入射，所制定的质子或重离子治疗计划的所有射野均采用一种固定的倾斜角度来提高患者治疗的舒适度，在制定治疗计划后，利用平躺姿势的CT扫描数字重建射线图像。

4.根据权利要求1所述的使用质子或重离子水平射束对患者进行坐姿放疗的方法，其特征在于：所述患者坐姿图像引导复位阶段的具体步骤为：患者坐姿复位时，将平躺制模时制作的固定装置安装固定于座椅的头靠上，用于对患者治疗部位位置的固定，依据不同患者的身高调整固定装置的高度，一旦高度确定，则在后续的治疗中保持固定装置与座椅相对位置不移动；患者坐姿复位时，将使用额外的发泡胶或真空垫固定患者臀部及大腿部位，使患者以更舒适的方式固定位置于座椅上。

5.根据权利要求1所述的使用质子或重离子水平射束对患者进行坐姿放疗的方法，其特征在于：所述患者坐姿质子或重离子放射治疗阶段的具体步骤为：在治疗开始前对患者进行坐姿摆位，使用固定装置使患者与座椅的相对位置固定，并移动座椅使患者的体表定位线和面罩定位线对准激光，通过拍坐姿X射线验证片验证位置，通过位移校正调整治疗位置，进而开始第一个射野的治疗,再经过旋转至第二个、第三个至第N个射野进行放射治疗。

6.根据权利要求1或2所述的使用质子或重离子水平射束对患者进行坐姿放疗的方法，其特征在于：所述患者平躺制模阶段所制作的固定装置使用双层面罩或拉筋面罩加固处理，获得更加牢固的固定装置。

7.根据权利要求1或4所述的使用质子或重离子水平射束对患者进行坐姿放疗的方法，其特征在于：所述患者坐姿图像引导复位阶段利用发泡胶和真空垫制作额外的固定装置，用于固定患者在座椅上的位置。

8.根据权利要求1或5所述的使用质子或重离子水平射束对患者进行坐姿放疗的方法，其特征在于：所述拍摄X射线验证片验证位置是指患者在坐姿状态利用X射线拍摄正交验证片，并与数字重建射线图像比较验证患者肿瘤区域的位置，操作员选择在初始位置或者在一个或多个治疗位置的X光验证片来验证患者摆位，以纠正摆位误差。

9.根据权利要求1或5所述的使用质子或重离子水平射束对患者进行坐姿放疗的方法，其特征在于：所述患者坐姿质子或重离子放射治疗阶段中，在患者开始治疗之前，需要将座椅上能够移动的部件通过软件切换至物理或输入锁定状态，以避免在治疗过程中由于误输入或座椅自身移动产生的偏差。

10.根据权利要求1或5所述的使用质子或重离子水平射束对患者进行坐姿放疗的方法，其特征在于：所述患者坐姿质子或重离子放射治疗阶段包含以下步骤：

（1）将制模时制作的固定装置固定于座椅上，患者从起始或登台位置登上座椅，座椅旋转或移动至治疗位；依据复位阶段获取的参数对患者进行摆位，摆位时使体表定位线、面罩定位线对准激光中心，将此时座椅的位置设置为参考点；

（2）利用X射线影像装置拍摄正交验证片，以基于平躺姿势CT扫描的数字重建射线图像作为模版，在患者摆位初始位置拍摄正交X光验证片，对患者摆位进行校正；对坐姿患者治疗所拍摄的验证片采用前后向、后前向、左右向和右左向正交验证，通过图像配准，获取六个维度座椅的移动向量，三个平移向量，三个旋转向量，座椅需在规定坐标系中依据上述六个移动向量进行移动，并返回座椅位置和移动状态的信息，以确保患者治疗位置精准；

（3）在经过有权限的操作员的二次确认后，开始对患者进行质子或重离子放射治疗，在完成第一个照射野后，操作员能够选择在第二个照射野再次拍摄X光验证片或跳过该步骤进行下一照射野治疗；

（4）导出和打印治疗报告，所述治疗报告包括患者个人信息、验证后执行的位移、束流角度、治疗参考点、参考靶区计划剂量和实际剂量的信息。