CN112546455A - 照射参数选取装置及其使用方法 - Google Patents
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Abstract
一种中子束的照射参数选取装置及其使用方法,所述照射参数包括照射点和照射角度,所述照射参数选取装置包括:取样部,选取多组照射点和照射角度;计算部,计算出每组照射点和照射角度对应的评价值;择优部,根据计算部计算出的评价值,在所有取样的照射点和照射角度中选取一组最佳的可实施的照射点和照射角度。
Description
技术领域
本发明涉及一种参数选取装置及其使用方法,尤其涉及一种照射参数选取装置及其使用方法。
背景技术
随着原子科学的发展,例如钴六十、直线加速器、电子射束等放射线治疗已成为癌症治疗的主要手段之一。然而传统光子或电子治疗受到放射线本身物理条件的限制,在杀死肿瘤细胞的同时,也会对射束途径上大量的正常组织造成伤害;另外由于肿瘤细胞对放射线敏感程度的不同,传统放射治疗对于较具抗辐射性的恶性肿瘤(如:多行性胶质母细胞瘤(glioblastoma multiforme)、黑色素细胞瘤(melanoma))的治疗成效往往不佳。
为了减少肿瘤周边正常组织的辐射伤害,化学治疗(chemotherapy)中的标靶治疗概念便被应用于放射线治疗中;而针对高抗辐射性的肿瘤细胞,目前也积极发展具有高相对生物效应(relative biological effectiveness,RBE)的辐射源,如质子治疗、重粒子治疗、中子捕获治疗等。其中,中子捕获治疗便是结合上述两种概念,如硼中子捕获治疗(Boron Neutron Capture Therapy,BNCT),借由含硼药物在肿瘤细胞的特异性集聚,配合精准的射束调控,提供比传统放射线更好的癌症治疗选择。
硼中子捕获治疗是利用含硼(10B)药物对热中子具有高捕获截面的特性,借由10B(n,α)7Li中子捕获及核分裂反应产生4He和7Li两个重荷电粒子,两粒子的总射程约相当于一个细胞大小,因此对于生物体造成的辐射伤害能局限在细胞层级,当含硼药物选择性地聚集在肿瘤细胞中,搭配适当的中子射源,便能在不对正常组织造成太大伤害的前提下,达到局部杀死肿瘤细胞的目的。
现有中子捕获治疗计划系统中,其照射几何角度皆为人工根据经验判断及定义。由于人体结构相当复杂,各种组织或器官对辐射的敏感度也大不相同,因此单单靠人工判断很可能忽略更好的照射角度,而导致治疗效果大打折扣。随着技术的发展,开始采用软件计算若干不同照射角度的评价值并依此选取最佳的照射点和照射角度,然而,通过软件计算结果选取的最佳照射点和照射角度属于理论上的最佳,实际操作过程中存在不可能实施的可能性,为了达到治疗效果的优化和治疗计划的可实施性,射束的照射点和照射角度的选取需要进一步优化。
因此,有必要提出一种选取最佳的可实施的照射点和照射角度的照射参数选取装置。
发明内容
为了克服现有技术的缺陷,本发明人提供一种能够选取最佳的可实施的照射点和照射角度的照射参数选取装置及其使用方法。
本申请提供一种中子束的照射参数选取装置,所述照射参数包括照射点和照射角度,其特征在于:所述照射参数选取装置包括:取样部,选取多组照射点和照射角度;计算部,计算出每组照射点和照射角度对应的评价值;及择优部,根据计算部计算出的评价值,在所有取样的照射点和照射角度中选取一组最佳的可实施的照射点和照射角度。
进一步地,所述计算部计算出中子束进入患者后入射的深度和所经过的器官的种类,然后根据中子束通过人体的径迹信息则判断肿瘤是否落于该组照射点和照射角度对应的最大可治疗深度范围内,若是,则以此径迹信息为依据配合用户设定的器官含硼浓度、器官辐射敏感因数及中子束特性信息等数据计算该组照射点和照射角度对应的评价值。
进一步地,所述择优部在所有取样的照射点和照射角度中剔除在实际照射过程中不可实施的照射点和照射角度并选取一组最优的可实施的照射点和照射角度。
本申请还提供一种上述的照射参数选取装置的使用方法,包括以下步骤:取样部读取患者CT/MRI/PET-CT等具有明确人体解剖的影像,逐一定义各个器官、组织及肿瘤的轮廓,并给设定的材料种类及密度,在完成轮廓、材料及密度的定义后,选取中子束的照射点及照射角度;计算部计算中子束所通过的器官的径迹,即计算出中子束进入人体后所经过的器官的种类及其厚度,在取得中子束通过人体的径迹信息后,则判断肿瘤是否落于最大可治疗深度范围内,若是,则以此径迹信息为依据结合用户设定的器官含硼浓度、器官辐射敏感因数及中子束特性等信息,计算该照射点和照射角度对应的评价值;若否,则给予最差的评价值,完成评价值的计算后,对照射点、照射角度及对应的评价值进行纪录;择优部在所有取样的照射参数中选取一组最优的可实施的照射参数。
进一步地,所述照射点与照射角度的选取,可以是顺向选取或逆向选取,顺向选取是将照射点决定于人体外的位置并可按照固定的角度或距离间隔依序取样,也可以透过随机取样的方式进行取样;逆向选取则是将照射点决定于肿瘤范围内,其照射点可以是肿瘤质心或最深处,而照射角度则可以利用随机取样或依预定的间隔角度取样的方式进行;中子束角度则可设定为照射点至肿瘤质心或肿瘤最深处的向量方向。
进一步地,所述择优部将每一组照射点和照射角度的优劣的进行排序之后,从优到劣依次验证每一组照射点和照射角度是否可实施,直到找出一组可实施的最优的照射点和照射角度。
进一步地,在进行评价值的计算之后,所述择优部先找出所有的不可实施的照射点和照射角度,然后剔除这些不可实施的照射点和照射角度,最后,在留下的照射点和照射角度中选取最优的一组。
进一步地,所述择优部在进行评价值的计算之前,预先排除不可实施的照射点和照射角度,则计算完成之后选取最优的一组。
进一步地,所述计算部将照射点、照射角度及对应的评价值的数据以3D或2D图像的形式输出。
进一步地,所述择优部择优过程可以是完全由相关设备自动进行,也可以部分穿插人工手动。
附图说明
图1是硼中子捕获反应示意图。
图2是10B(n,α)7Li中子捕获核反应方程式。
图3是本发明实施例中的中子捕获治疗设备的示意图。
图4是本发明实施例中的控制系统的示意图。
图5是本发明实施例中的中子束的照射参数的评价值的计算的逻辑框图。
图6是本发明实施例中的中子束照射时的器官径迹示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例做进一步的详细说明,以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
中子捕获治疗作为一种有效的治疗癌症的手段近年来的应用逐渐增加,其中以硼中子捕获治疗最为常见,供应硼中子捕获治疗的中子可以由核反应堆或加速器供应。硼中子捕获治疗(Boron Neutron Capture Therapy,BNCT)是利用含硼(10B)药物对热中子具有高捕获截面的特性,借由10B(n,α)7Li中子捕获及核分裂反应产生4He和7Li两种重荷电粒子。参照图1和图2,其分别示出了硼中子捕获反应的示意图和10B(n,α)7Li中子捕获核反应方程式,两种重荷电粒子的平均能量约为2.33MeV,具有高线性转移(Linear Energy Transfer,LET)和短射程的特征,α粒子的线性能量与射程分别为150keV/μm、8μm,而7Li重荷粒子则为175keV/μm、5μm,两种粒子的总射程约相当于一个细胞大小,因此对于生物体造成的辐射伤害能局限在细胞层级。当含硼药物选择性地聚集在肿瘤细胞中时,搭配适当的中子射源,便能在不对正常组织造成太大伤害的前提下,达到精准杀死肿瘤细胞的目的。
无论硼中子捕获治疗的中子源来自核反应堆或带电粒子与靶材的核反应,产生的皆为混合辐射场,即射束包含了低能至高能的中子、光子;对于深部肿瘤的硼中子捕获治疗,除了超热中子外,其余的辐射线含量越多,造成正常组织非选择性剂量沉积的比例越大,因此这些会造成不必要剂量沉积的辐射应尽量降低。为更了解中子在人体中的剂量分布,除了空气射束品质因素之外,本发明的实施例中使用人体头部组织假体进行剂量分布计算,并以假体射束品质因素来作为中子射束的设计参考。
国际原子能机构(IAEA)针对临床硼中子捕获治疗用的中子源,给定了五项空气射束品质因素建议,此五项建议可用于比较不同中子源的优劣,并供以作为挑选中子产生途径、设计射束整形体时的参考依据。这五项建议分别如下:
超热中子射束通量Epithermal neutron flux>1x 109n/cm2s
快中子污染Fast neutron contamination<2x 10-13Gy-cm2/n
光子污染Photon contamination<2x 10-13Gy-cm2/n
热中子与超热中子通量比值thermal to epithermal neutron flux ratio<0.05
中子电流与通量比值epithermal neutron current to flux ratio>0.7
注:超热中子能区在0.5eV到40keV之间,热中子能区小于0.5eV,快中子能区大于40keV。
1、超热中子射束通量:
中子射束通量和肿瘤中含硼药物浓度共同决定了临床治疗时间。若肿瘤含硼药物浓度够高,对于中子射束通量的要求便可降低;反之,若肿瘤中含硼药物浓度低,则需高通量超热中子来给予肿瘤足够的剂量。IAEA对于超热中子射束通量的要求为每秒每平方厘米的超热中子个数大于109,此通量下的中子射束对于目前的含硼药物而言可大致控制治疗时间在一小时内,短治疗时间除了对病人定位和舒适度有优势外,也可较有效利用含硼药物在肿瘤内有限的滞留时间。
2、快中子污染:
由于快中子会造成不必要的正常组织剂量,因此视之为污染,此剂量大小和中子能量呈正相关,因此在中子射束设计上应尽量减少快中子的含量。快中子污染定义为单位超热中子通量伴随的快中子剂量,IAEA对快中子污染的建议为小于2x 10-13Gy-cm2/n。
3、光子污染(γ射线污染):
γ射线属于强穿辐射,会非选择性地造成中子射束路径上所有组织的剂量沉积,因此降低γ射线含量也是射束设计的必要要求,γ射线污染定义为单位超热中子通量伴随的γ射线剂量,IAEA对γ射线污染的建议为小于2x 10-13Gy-cm2/n。
4、热中子与超热中子通量比值:
由于热中子衰减速度快、穿透能力差,进入人体后大部分能量沉积在皮肤组织,除黑色素细胞瘤等表皮肿瘤需用热中子作为硼中子捕获治疗的中子源外,针对脑瘤等深层肿瘤应降低热中子含量。IAEA对热中子与超热中子通量比值建议为小于0.05。
5、中子电流与通量比值:
中子电流与通量比值代表了射束的方向性,比值越大表示射束前向性佳,高前向性的中自射束可减少因中子发散造成的周围正常组织剂量,另外也提高了可治疗深度及摆位姿势弹性。IAEA对中子电流与通量比值建议为大于0.7。
利用假体得到组织内的剂量分布,根据正常组织及肿瘤的剂量-深度曲线,推得假体射束品质因素。如下三个参数可用于进行不同中子射束治疗效益的比较。
1、有效治疗深度:
肿瘤剂量等于正常组织最大剂量的深度,在此深度之后的位置,肿瘤细胞得到的剂量小于正常组织最大剂量,即失去了硼中子捕获的优势。此参数代表射束的穿透能力,有效治疗深度越大表示可治疗的肿瘤深度越深,单位为cm。
2、有效治疗深度剂量率:
即有效治疗深度的肿瘤剂量率,亦等于正常组织的最大剂量率。因正常组织接收总剂量为影响可给予肿瘤总剂量大小的因素,因此参数影响治疗时间的长短,有效治疗深度剂量率越大表示给予肿瘤一定剂量所需的照射时间越短,单位为cGy/mA-min。
3、有效治疗剂量比:
从大脑表面到有效治疗深度,肿瘤和正常组织接收的平均剂量比值,称之为有效治疗剂量比;平均剂量的计算,可由剂量-深度曲线积分得到。有效治疗剂量比值越大,代表该射束的治疗效益越好。
为了使射束整形体在设计上有比较依据,除了五项IAEA建议的空气中射束品质因素和上述的三个参数,本发明实施例中也利用如下的用于评估射束剂量表现优劣的参数:
1、照射时间≤30min(加速器使用的质子电流为10mA)
2、30.0RBE-Gy可治疗深度≥7cm
3、肿瘤最大剂量≥60.0RBE-Gy
4、正常脑组织最大剂量≤12.5RBE-Gy
5、皮肤最大剂量≤11.0RBE-Gy
注:RBE(Relative Biological Effectiveness)为相对生物效应,由于光子、中子会造成的生物效应不同,所以如上的剂量项均分别乘上不同组织的相对生物效应以求得等效剂量。
如图3所示,实现中子捕获治疗的中子捕获治疗设备100具备中子束产生组件1、用于向被照射体,例如患者,照射中子束的照射室2、用于进行照射前准备工作的准备室3、连通照射室2与准备室3的联络室4、用于实施照射控制的管理室5、用于对患者进行定位的定位装置(未图示)、用于载置患者的在准备室3和照射室2内移动的载置台6及用于对治疗过程进行控制、管理的控制系统7。
中子束产生组件1构成为在照射室2外产生中子束并能够向放置于照射室2内的患者照射中子束,照射室2内设有准直器20。准备室3为用于实施向患者照射中子束前所需的准备的工作的房间,准备室3内设有模拟准直器30,准备工作包括将患者固定于载置台6、对患者的肿瘤进行定位并做好三维定位标记等。管理室5为用于管理、控制硼中子捕捉疗法设备100实施的整体治疗工序的房间,例如,管理人员从管理室5的室内肉眼确认准备室3中的准备工作的状况、管理人员操作控制系统7来控制中子束的照射的开始、停止、载置台6的位置调整等,载置台6用于承载患者一起做旋转、平移和升降运动。所述控制系统7在此处仅是一个总称,其可以是一套总的控制系统,即中子束的照射的开始、停止、载置台6的位置调整等都由一套系统控制,也可以是多套控制系统,即中子束的照射的开始、停止、载置台6的位置调整等分别由一套控制系统进行控制。
参图4所示,在进行硼中子捕获治疗之前,管理人员需要明确中子束从何种角度照射患者能最大限度的杀死肿瘤细胞并尽可能能的降低辐射线对周围正常组织的损伤,确定最佳照射点和照射角度之后将载置患者的载置台6调整到对应位置。具体地,控制系统7包括选取最佳照射点和照射角度的照射参数选取装置71、将最佳照射参数转换为载置台6的坐标参数的转换部72、将载置台6调整到预定位置的调整部73及控制中子束的照射的开始、停止的启停部74。
继续参图4所示,每一组照射参数包括中子束的照射点和照射角度,照射参数选取装置71包括取样部711、计算部712和择优部713,首先,取样部711选取多组照射点和照射角度,接下来,计算部712计算出每组照射点和照射角度对应的评价值,然后,择优部713根据计算部712计算出的评价值,在所有取样的照射点和照射角度中选取一组最佳的可实施的照射参数,具体地,择优部713剔除在实际治疗过程中不可实施的照射参数并选取一组最优的可实施的照射参数。取样部711对照射点和照射角度的选取可以是随机的,也可以是有规律的,评价值的计算则计算中子束通过的器官径迹,即计算部712计算出中子束进入人体后入射的深度和所经过的器官的种类,然后根据中子束通过人体的径迹信息则判断肿瘤是否落于该组照射参数对应的最大可治疗深度范围内,若是,则以此径迹信息为依据配合用户设定的器官含硼浓度、器官辐射敏感因数及中子束特性信息等数据计算该组照射点和照射角度对应的评价值;若否,则给予该照射点和照射角度一个最差的评价值,重新进行中子束的照射点与照射角度的取样、计算。在对若干组照射点和照射角度对应的评价值计算之后,根据评价值能够直观的对每一组照射点和照射角度的优劣进行排序。因准直器20的位置是固定的且照射室2内还设置定位装置等设备,存在患者的某些摆位无法实现和治疗床的某些运动位置受干涉的情况,另外,患者某些部位,例如眼睛等器官,不能被照射,因此某些照射点和照射角度是无法实施照射的,在实际治疗过程中,需要择优部713剔除这些无法实施的照射点和照射角度。
结合图5、图6所示,下面将详述照射参数选取装置71的使用方法,该方法包括以下步骤:取样部711读取患者CT/MRI/PET-CT等具有明确人体解剖的影像,逐一定义各个器官、组织及肿瘤的轮廓,并给设定的材料种类及密度,在完成轮廓、材料及密度的定义后,选取中子束的照射点及照射角度,照射点与照射角度的选取,可以是顺向选取或逆向选取,顺向选取是将照射点决定于人体外的位置并可按照固定的角度或距离间隔依序取样,也可以透过随机取样的方式进行取样;中子束角度则可设定为照射点至肿瘤质心或肿瘤最深处的向量方向;逆向选取则是将照射点决定于肿瘤范围内,其照射点可以是肿瘤质心或最深处,而中子束角度则可以利用随机取样或依预定的间隔角度取样的方式进行;在决定完中子束的照射点与照射角度后,计算部712则计算中子束所通过的器官的径迹,即计算出中子束进入人体后所经过的器官的种类及其厚度,在取得中子束通过人体的径迹信息后,则判断肿瘤是否落于最大可治疗深度范围内,若是,则以此径迹信息为依据结合用户设定的器官含硼浓度、器官辐射敏感因数及中子束特性等信息,计算该照射点和照射角度对应的评价值;若否,则给予最差的评价值,重新进行中子束的照射点与照射角度的取样,完成评价值的计算后,对照射点、照射角度及对应的评价值进行纪录。重复进行上述取样和计算达一定数量后,输出报表;择优部713在所有取样的照射参数中选取一组最优的可实施的照射参数。计算部712可以将照射点和照射角度及其对应的评价值的数据以3D或2D图像的形式输出,这种情况下,医生或物理师可以更直观地判断出照射点、照射角度的优劣。
优选的,择优部713将每一组照射点和照射角度的优劣的进行排序之后,从优到劣依次验证每一组照射点和照射角度是否可实施,直到找出一组可实施的最优的照射点和照射角度为止。当然,择优部713也可以在进行评价值的计算之后,先找出所有的不可实施的照射点和照射角度,然后剔除这些不可实施的照射点和照射角度,最后,在留下的照射点和照射角度中选取最优的一组实施中子捕获治疗;择优部713还可以在进行评价值的计算之前,预先排除不可实施的照射点和照射角度,则计算完成之后即可选取最优的一组照射点和照射角度进行中子捕获治疗。
择优过程可以是完全由相关设备自动进行,也可以部分穿插人工手动,也可以完全由人工执行,即不设置择优部713,例如:不可实施的照射点和照射角度可由经验丰富的医生罗列出来,也可以由相关设备模拟确定,评价值的优劣排序及在排除不可实施照射点和照射角度之后选取最优照射点和照射角度的动作亦是如此。
在得到可实施的最佳照射点和照射角度之后,转换部72结合患者的CT/MRI/PET-CT信息、摆位信息、载置台6的结构信息等将该照射点和照射角度的参数转换为在照射过程中载置台6需要移动到位的坐标参数,然后调整部73根据从转换部72得到的坐标信息将载置台6调整到预定位置。将载置台6调整到预定位置之后,定位装置进一步确认中子束相对于患者肿瘤的照射点和照射角度是否与预先选取的可实施的最佳照射点和照射角度对应相同,若否,采用人工手动调整患者摆位或载置台6位置以确保中子中子束以最佳照射点和照射角度照射患者肿瘤,或驱动调整部73调整载置台6位置以确保中子中子束以最佳照射点和照射角度照射患者肿瘤。
为防止照射室2内的辐射散射到照射室2外,照射室2与联络室4之间设有第一屏蔽门21、联络室4与准备室3之间设有第二屏蔽门31。在其他实施方式中,可以采用设置迷道的屏蔽墙代替第一屏蔽门21和第二屏蔽门31,所述迷道的形状包括但不限于“Z”形、“弓”形、“己”形。
下面详述计算部712计算评价值的具体实施例,当然,不限于此实施例,也可以采用其他方法和公示计算评价值。评价值是基于中子束特性、器官辐射敏感因数及器官含硼浓度所进行计算的,对应某照射点、照射角度及某照射径迹中,器官i的权重因数(W(i))计算如公式一所示,式中I(i)、S(i)及C(i)分别为中子强度、器官i的辐射敏感因数及器官i的含硼浓度。
W(i)=I(i)×S(i)×C(i) (公式一)
其中,I(i)乃根据所用中子束于模拟人体的深度强度或剂量曲线积分而得,如公式二所示,式中,i(x)为治疗用中子束于近似人体中的深度强度或剂量曲线函数,x0-x为器官i于中子束径迹中的深度范围。
通过上述算法,依序完成器官径迹中各器官的权重因数计算后,并取其加总,即可求得该中子束对应的评价值,如公式三所示,于此计算中,肿瘤的权重因数应不列入计算。
根据上述的评价值高低,可以更直观地判断治疗时对正常组织所受到的危害程度。除了利用评价值进行照射位置及角度的评价外,也可利用评价比因数来进行评价,其定义为评价值对肿瘤权重因数的比值,如公式四所示,如此可以更充分地显现照射位置与角度的预期治疗效果。
以上实施例中涉及到这些步骤——“读取患者CT/MRI/PET-CT等具有明确人体解剖的影像,逐一定义各个器官、组织及肿瘤的轮廓,并给设定材料种类及密度。”可以参照本申请人于2015年11月17日递交到国家知识产权局、申请号为201510790248.7、发明名称为“基于医学影像数据的几何模型建立方法”的专利申请,在此全文引入。
本领域技术人员熟知的,上述公式一至公式四中的一些简单变换,仍然在本发明要求保护的范围之内,如I(i)、S(i)及C(i)由相乘变换为相加;I(i)、S(i)及C(i)分别乘以n次方,n根据情况而定,可以为1的整数倍也可以是其他倍数;i(x)可以是x0-x间的平均数或中间数乘上(x0-x),或任何可以达到与强度积分计算结果相符的计算方法。
尽管上面对本发明说明性的具体实施方式进行了描述,以便于本技术领域的技术人员理解本发明,但应该清楚,本发明不限于具体实施方式的范围,对本技术领域的普通技术人员来讲,只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本发明的精神和范围内,这些变化是显而易见的,都在本发明要求保护的范围之内。
Claims (10)
1.一种中子束的照射参数选取装置,所述照射参数包括照射点和照射角度,其特征在于:所述照射参数选取装置包括:
取样部,选取多组照射点和照射角度;
计算部,计算出每组照射点和照射角度对应的评价值;及
择优部,根据计算部计算出的评价值,在所有取样的照射点和照射角度中选取一组最佳的可实施的照射点和照射角度。
2.根据权利要求1所述的照射参数选取装置,其特征在于:所述计算部计算出中子束进入患者后入射的深度和所经过的器官的种类,然后根据中子束通过人体的径迹信息则判断肿瘤是否落于该组照射点和照射角度对应的最大可治疗深度范围内,若是,则以此径迹信息为依据配合用户设定的器官含硼浓度、器官辐射敏感因数及中子束特性信息等数据计算该组照射点和照射角度对应的评价值。
3.根据权利要求1所述的照射参数选取装置,其特征在于:所述择优部在所有取样的照射点和照射角度中剔除在实际照射过程中不可实施的照射点和照射角度并选取一组最优的可实施的照射点和照射角度。
4.如权利要求1-3项中任意一项所述的照射参数选取装置的使用方法,其特征在于:包括以下步骤:
取样部读取患者CT/MRI/PET-CT等具有明确人体解剖的影像,逐一定义各个器官、组织及肿瘤的轮廓,并给设定的材料种类及密度,在完成轮廓、材料及密度的定义后,选取中子束的照射点及照射角度;
计算部计算中子束所通过的器官的径迹,即计算出中子束进入人体后所经过的器官的种类及其厚度,在取得中子束通过人体的径迹信息后,则判断肿瘤是否落于最大可治疗深度范围内,若是,则以此径迹信息为依据结合用户设定的器官含硼浓度、器官辐射敏感因数及中子束特性等信息,计算该照射点和照射角度对应的评价值;若否,则给予最差的评价值,完成评价值的计算后,对照射点、照射角度及对应的评价值进行纪录;
择优部在所有取样的照射参数中选取一组最优的可实施的照射参数。
5.根据权利要求4所述的照射参数选取装置的使用方法,其特征在于:所述照射点与照射角度的选取,可以是顺向选取或逆向选取,顺向选取是将照射点决定于人体外的位置并可按照固定的角度或距离间隔依序取样,也可以透过随机取样的方式进行取样;逆向选取则是将照射点决定于肿瘤范围内,其照射点可以是肿瘤质心或最深处,而照射角度则可以利用随机取样或依预定的间隔角度取样的方式进行;中子束角度则可设定为照射点至肿瘤质心或肿瘤最深处的向量方向。
6.根据权利要求4所述的照射参数选取装置的使用方法,其特征在于:所述择优部将每一组照射点和照射角度的优劣的进行排序之后,从优到劣依次验证每一组照射点和照射角度是否可实施,直到找出一组可实施的最优的照射点和照射角度。
7.根据权利要求4所述的照射参数选取装置的使用方法,其特征在于:在进行评价值的计算之后,所述择优部先找出所有的不可实施的照射点和照射角度,然后剔除这些不可实施的照射点和照射角度,最后,在留下的照射点和照射角度中选取最优的一组。
8.根据权利要求4所述的照射参数选取装置的使用方法,其特征在于:所述择优部在进行评价值的计算之前,预先排除不可实施的照射点和照射角度,则计算完成之后选取最优的一组。
9.根据权利要求4所述的照射参数选取装置的使用方法,其特征在于:所述计算部将照射点、照射角度及对应的评价值的数据以3D或2D图像的形式输出。
10.根据权利要求4-8项中任意一项所述的照射参数选取装置的使用方法,其特征在于:所述择优部择优过程可以是完全由相关设备自动进行,也可以部分穿插人工手动。
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Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20080310590A1 (en) * | 2007-02-02 | 2008-12-18 | Meyer Robert R | Automated software system for beam angle selection in teletherapy |
US20100303205A1 (en) * | 2009-05-26 | 2010-12-02 | Agile Planet Inc | System and Method for Radiation Therapy Imaging and Treatment Workflow Scheduling and Optimization |
CN104284696A (zh) * | 2012-05-14 | 2015-01-14 | 三菱电机株式会社 | 粒子射线扫描照射系统 |
CN105457172A (zh) * | 2015-12-25 | 2016-04-06 | 上海联影医疗科技有限公司 | 放射治疗中照射角度的设置方法及装置 |
JP2016064313A (ja) * | 2016-02-01 | 2016-04-28 | 三菱電機株式会社 | 治療計画装置、粒子線治療装置、および荷電粒子ビームの走査経路の決定方法 |
CN105793854A (zh) * | 2013-12-04 | 2016-07-20 | 皇家飞利浦有限公司 | 有效处置计划权衡分析 |
CN106139424A (zh) * | 2016-08-02 | 2016-11-23 | 丽水市人民医院 | 一种精确放射治疗计划系统 |
CN106853272A (zh) * | 2015-12-08 | 2017-06-16 | 南京中硼联康医疗科技有限公司 | 射束的照射角度评价方法 |
-
2019
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Patent Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20080310590A1 (en) * | 2007-02-02 | 2008-12-18 | Meyer Robert R | Automated software system for beam angle selection in teletherapy |
US20100303205A1 (en) * | 2009-05-26 | 2010-12-02 | Agile Planet Inc | System and Method for Radiation Therapy Imaging and Treatment Workflow Scheduling and Optimization |
CN104284696A (zh) * | 2012-05-14 | 2015-01-14 | 三菱电机株式会社 | 粒子射线扫描照射系统 |
CN105793854A (zh) * | 2013-12-04 | 2016-07-20 | 皇家飞利浦有限公司 | 有效处置计划权衡分析 |
CN106853272A (zh) * | 2015-12-08 | 2017-06-16 | 南京中硼联康医疗科技有限公司 | 射束的照射角度评价方法 |
CN105457172A (zh) * | 2015-12-25 | 2016-04-06 | 上海联影医疗科技有限公司 | 放射治疗中照射角度的设置方法及装置 |
JP2016064313A (ja) * | 2016-02-01 | 2016-04-28 | 三菱電機株式会社 | 治療計画装置、粒子線治療装置、および荷電粒子ビームの走査経路の決定方法 |
CN106139424A (zh) * | 2016-08-02 | 2016-11-23 | 丽水市人民医院 | 一种精确放射治疗计划系统 |
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