CN112221023A - 一种放射性药物的剂量评估系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种放射性药物的剂量评估系统及方法，方法包括：放射性药物体内动力学数据库，以及依次连接的病人数据管理模块、三维剂量重建模块和剂量评价模块。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，从而达到治疗剂量个体化，保证治疗剂量的准确性、合理性。
Description
技术领域
本发明涉及放射医学与核医学技术领域，具体涉及一种放射性药物的剂量评估系统及方法。
背景技术
在传统的放射治疗相关系统的设备研制中，缺乏对放射性药物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以及剂量个体化治疗。
目前使用的剂量评估与验证系统，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。此外，一种药物具备唯一的体内行为特征，直接影响放射性药物实时、个体化剂量评估。因此，目前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
针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种放射性药物的剂量评估系统及方法，能够实现在线剂量计算、在线剂量验证与控制。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：
一种放射性药物的剂量评估系统，包括：放射性药物体内动力学数据库，以及依次连接的病人数据管理模块、三维剂量重建模块和剂量评价模块；
所述放射性药物体内动力学数据库，用于提供剂量评估所需的计算参数，所述计算参数包括：组织分布、半衰期、核素种类和射线范围；
所述病人数据管理模块，用于在开始放射性治疗之前，获取病人数据集，所述病人数据集包括：病人影像数据、勾画数据、放射治疗计划和剂量信息；
所述三维剂量重建模块，用于基于所述放射性药物体内动力学数据库和所述病人影像数据，使用蒙特卡罗计算方法进行剂量重建；
所述剂量评价模块，用于基于所述三维剂量重建模块重建得到的剂量和所述放射治疗计划中的剂量，进行剂量评价，根据评价结果确定继续执行所述放射治疗计划或者重新优化所述放射治疗计划。
进一步，如上所述的放射性药物的剂量评估系统，在所述三维剂量重建模块中，在进行剂量重建之前，对所述病人影像数据中的锥形束CT影像进行散射修正、核磁共振成像、射野透射影像采集。
进一步，如上所述的放射性药物的剂量评估系统，所述剂量评价模块具体用于：
将所述三维剂量重建模块重建得到的剂量与所述放射治疗计划中的剂量进行对比评价，评价通过则继续执行所述放射治疗计划，评价不通过则重新优化所述放射治疗计划。
进一步，如上所述的放射性药物的剂量评估系统，在所述剂量评价模块中，通过所述剂量评价方法进行剂量评价，所述剂量评价方法包括：剂量剖线分析、等剂量线分析、Gamma分析和DVH分析。
进一步，如上所述的放射性药物的剂量评估系统，所述系统还包括：
数据传输模块，用于以可读形式传输所述剂量评价模块的处理结果。
本发明实施例中还提供了一种放射性药物的剂量评估方法，所述方法包括：
步骤A：在开始放射性治疗之前，获取病人数据集，所述病人数据集包括：病人影像数据、勾画数据、放射治疗计划和剂量信息；
步骤B：基于放射性药物体内动力学数据库和所述病人影像数据，使用蒙特卡罗计算方法进行剂量重建；
步骤C：基于所述三维剂量重建模块重建得到的剂量和所述放射治疗计划中的剂量，进行剂量评价，根据评价结果确定继续执行所述放射治疗计划或者重新优化所述放射治疗计划。
进一步，如上所述的放射性药物的剂量评估方法，所述步骤B中，在进行剂量重建之前，对所述病人影像数据中的锥形束CT影像进行散射修正、核磁共振成像、射野透射影像采集。
进一步，如上所述的放射性药物的剂量评估方法，所述步骤C包括：
将所述三维剂量重建模块重建得到的剂量与所述放射治疗计划中的剂量进行对比评价，评价通过则继续执行所述放射治疗计划，评价不通过则重新优化所述放射治疗计划。
进一步，如上所述的放射性药物的剂量评估方法，所述步骤C中，通过所述剂量评价方法进行剂量评价，所述剂量评价方法包括：剂量剖线分析、等剂量线分析、Gamma分析和DVH分析。
进一步，如上所述的放射性药物的剂量评估方法，所述方法还包括：
步骤D：以可读形式传输步骤C的处理结果。
本发明的有益效果在于：本发明所提供的系统及方法，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，从而达到治疗剂量个体化，保证治疗剂量的准确性、合理性。
附图说明
图1为本发明实施例中提供的一种放射性药物的剂量评估系统的结构示意图；
图2为本发明实施例中提供的一种放射性药物的剂量评估方法的流程示意图；
图3为本发明实施例中提供的一种放射性药物的剂量评估方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合说明书附图与具体实施方式对本发明做进一步的详细说明。
如图1所示，一种放射性药物的剂量评估系统，包括：放射性药物体内动力学数据库100，以及依次连接的病人数据管理模块200、三维剂量重建模块300和剂量评价模块400；放射性药物体内动力学数据库100用于提供剂量评估所需计算参数，计算参数包括：组织分布、半衰期、核素种类和射线范围；
病人数据管理模块200用于在开始放射性治疗之前，从放疗信息管理系统内获取病人数据集，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；
三维剂量重建模块300用于基于放射性药物体内动力学数据库和病人影像数据，使用蒙特卡罗计算方法进行剂量重建；
剂量评价模块400用于基于三维剂量重建模块重建得到的剂量和放射治疗计划中的剂量，进行剂量评价，根据评价结果确定继续执行放射治疗计划或者重新优化放射治疗计划。剂量评价模块400提供了丰富的剂量评价方法和结果可视化功能，用户根据需要选择二维剂量评估或三维立体剂量评估，为临床执行后续治疗和计划修正提供决策性数据。
可选地，在三维剂量重建模块300中，在进行剂量重建之前，对病人影像数据中的锥形束CT影像进行散射修正、核磁共振成像、射野透射影像采集。为了便于剂量重建，需要事先对病人影像进行上述预处理。
具体地，剂量评价模块400用于将三维剂量重建模块重建得到的剂量与放射治疗计划中的剂量进行对比评价，评价通过则继续执行放射治疗计划，评价不通过则重新优化放射治疗计划。在剂量评价模块400中，通过剂量评价方法进行剂量评价，剂量评价方法包括：剂量剖线分析、等剂量线分析、Gamma分析和DVH分析。
可选地，本发明的系统除了能够实现对放射性药物的剂量评估，还提供数据传输模块，用于以可读形式传输剂量评价模块400的处理结果。
在放射治疗计划中，放射性治疗优选为放射性药物治疗，也称放射性内照射治疗，采用放射性核素和/或放射性核素制剂，可发射β和/或α射线或伴有γ射线。对组织器官产生持续性放射性照射，抑制肿瘤组织生长。一般体外放射线治疗不可避免对周围正常组织造成放射性损伤，放射性药物治疗(放射性内照射治疗)因其主动或被动靶向，不仅能增加局部肿瘤杀伤力，亦能降低治疗的副作用，毒性伤害也低于化学治疗，能达到更有效的治疗效果。
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，从而达到治疗剂量个体化，保证治疗剂量的准确性、合理性。
实施例一
如图2所示，一种放射性药物的剂量评估方法，包括：
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，开始治疗前先获取病人数据，导入放射性药物体内动力学数据库，包括组织分布、肺分流系数、半衰期、核素种类、射线范围等，并以蒙特卡罗计算为基础进行剂量重建；
S3：将三维重建得到的剂量与放射治疗计划中的剂量进行对比评价，如果评价通过则继续执行后续计划，如果不通过则返回进行计划重新优化，为执行后续治疗和计划修正提供决策性数据。
如图3所示，一种放射性药物的剂量评估方法，方法包括：
步骤A：在开始放射性治疗之前，获取病人数据集，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。
在进行剂量评估之前，需要构建放射性药物体内动力学数据库，用于提供剂量评估所需计算参数。每一种药物在体内具有唯一的体内动力学特征，包括吸收、分布、代谢、排泄等过程，同时，不同的核素具有自身固定的物理参数，包括放射线种类、射线能量、半衰期等。在构建放射性药物体内动力学数据库之后，还需要从放疗信息管理系统内获取放疗病人数据集导入病人数据管理模块，为后续剂量重建提供数据输入。
步骤B：基于放射性药物体内动力学数据库和病人影像数据，使用蒙特卡罗计算方法进行剂量重建。
具体地，步骤B中，为了能更好地进行剂量重建，在进行剂量重建之前，需要对病人影像数据中的锥形束CT影像进行散射修正、核磁共振成像、射野透射影像采集，使重建的剂量更加符合病人实际情况，数据更加准确。具体地，可以通过三维剂量重建模块实现病人锥形束CT影像的散射修正、核磁共振成像、射野透射影像采集和以蒙特卡罗计算为基础的剂量重建功能。
步骤C：基于三维剂量重建模块重建得到的剂量和放射治疗计划中的剂量，进行剂量评价，根据评价结果确定继续执行放射治疗计划或者重新优化放射治疗计划。
具体地，步骤C中，通过剂量评价模块将三维剂量重建模块重建得到的剂量与放射治疗计划进行对比评价，评价通过则继续执行放射治疗计划，评价不通过则重新优化放射治疗计划。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。
可选地，步骤C中，通过剂量评价方法进行剂量评价，剂量评价方法包括：剂量剖线分析、等剂量线分析、Gamma分析和DVH分析。
本发明的方法在还包括：
步骤D：以可读形式传输步骤C的处理结果。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其同等技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种放射性药物的剂量评估系统，其特征在于，包括：放射性药物体内动力学数据库，以及依次连接的病人数据管理模块、三维剂量重建模块和剂量评价模块；
所述放射性药物体内动力学数据库，用于提供剂量评估所需的计算参数，所述计算参数包括：组织分布、半衰期、核素种类和射线范围；
所述病人数据管理模块，用于在开始放射性治疗之前，获取病人数据集，所述病人数据集包括：病人影像数据、勾画数据、放射治疗计划和剂量信息；
所述三维剂量重建模块，用于基于所述放射性药物体内动力学数据库和所述病人影像数据，使用蒙特卡罗计算方法进行剂量重建；
所述剂量评价模块，用于基于所述三维剂量重建模块重建得到的剂量和所述放射治疗计划中的剂量，进行剂量评价，根据评价结果确定继续执行所述放射治疗计划或者重新优化所述放射治疗计划。
2.根据权利要求1所述的放射性药物的剂量评估系统，其特征在于，在所述三维剂量重建模块中，在进行剂量重建之前，对所述病人影像数据中的锥形束CT影像进行散射修正、核磁共振成像、射野透射影像采集。
3.根据权利要求1所述的放射性药物的剂量评估系统，其特征在于，所述剂量评价模块具体用于：
将所述三维剂量重建模块重建得到的剂量与所述放射治疗计划中的剂量进行对比评价，评价通过则继续执行所述放射治疗计划，评价不通过则重新优化所述放射治疗计划。
4.根据权利要求1所述的放射性药物的剂量评估系统，其特征在于，在所述剂量评价模块中，通过所述剂量评价方法进行剂量评价，所述剂量评价方法包括：剂量剖线分析、等剂量线分析、Gamma分析和DVH分析。
5.根据权利要求1所述的放射性药物的剂量评估系统，其特征在于，所述系统还包括：
数据传输模块，用于以可读形式传输所述剂量评价模块的处理结果。
6.一种放射性药物的剂量评估方法，其特征在于，所述方法包括：
步骤A：在开始放射性治疗之前，获取病人数据集，所述病人数据集包括：病人影像数据、勾画数据、放射治疗计划和剂量信息；
步骤B：基于放射性药物体内动力学数据库和所述病人影像数据，使用蒙特卡罗计算方法进行剂量重建；
步骤C：基于所述三维剂量重建模块重建得到的剂量和所述放射治疗计划中的剂量，进行剂量评价，根据评价结果确定继续执行所述放射治疗计划或者重新优化所述放射治疗计划。
7.根据权利要求6所述的放射性药物的剂量评估方法，其特征在于，所述步骤B中，在进行剂量重建之前，对所述病人影像数据中的锥形束CT影像进行散射修正、核磁共振成像、射野透射影像采集。
8.根据权利要求6所述的放射性药物的剂量评估方法，其特征在于，所述步骤C包括：
将所述三维剂量重建模块重建得到的剂量与所述放射治疗计划中的剂量进行对比评价，评价通过则继续执行所述放射治疗计划，评价不通过则重新优化所述放射治疗计划。
9.根据权利要求6所述的放射性药物的剂量评估方法，其特征在于，所述步骤C中，通过所述剂量评价方法进行剂量评价，所述剂量评价方法包括：剂量剖线分析、等剂量线分析、Gamma分析和DVH分析。
10.根据权利要求6所述的放射性药物的剂量评估方法，其特征在于，所述方法还包括：
步骤D：以可读形式传输步骤C的处理结果。
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