CN117861085A - 硼治疗剂量的计算方法、利用计算方法获得的治疗计划生成方法以及治疗系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了硼治疗剂量计算方法、利用计算方法获得的治疗计划生成方法以及治疗系统，所述计算方法，包括以下步骤，获取BNCT方法下，中子束照射被照射体，获得肿瘤细胞在含硼剂量以及空白剂量下的细胞生存率；将所述细胞生存率分别转换为标准放射线的含硼剂量时的等效剂量D1以及空白剂量下的等效剂量D2，然后利用与含硼剂量时的等效剂量D1与含硼剂量时的等效剂量D1空白剂量下的等效剂量D2作差，得到肿瘤细胞中的硼治疗剂量。本发明充分考虑肿瘤细胞和正常细胞实际受到的损伤量（细胞存活率），在高LET和低LET辐射混合的治疗照射中，也能正确计算治疗照射的组织损伤量（肿瘤细胞，正常细胞和血细胞的细胞存活率）。
Description
技术领域
本发明属于硼中子俘获治疗技术领域，具体涉及硼治疗剂量计算方法、利用计算方法获得的治疗计划生成方法以及治疗系统。
背景技术
现有技术中针对BNCT的研究中，主要以单一角度中子束照射为主，进行治疗，此时其没有充分考虑辐射性癌症治疗中，是否有硼，对正常细胞组织的损伤量，同时，当多种射线或者不同LET的射线互相影响，对整个的治疗效果都会有所影响，故急缺针对这些考虑因素的治疗剂量的计算方法以及使用该方法的治疗系统。
发明内容
本发明的目的是，针对上述技术问题，研究硼治疗剂量计算方法、利用计算方法获得的治疗计划生成方法以及治疗系统，先合理计算出硼治疗剂量，然后根据该治疗剂量生成治疗计划，然后通过治疗系统控制实现该治疗计划。
为了实现上述技术效果，本发明的技术方案如下：
硼治疗剂量的计算方法，包括以下步骤，
获取BNCT方法下，中子束照射被照射体，获得肿瘤细胞在含硼剂量以及空白剂量下的细胞生存率；
将所述细胞生存率分别转换为标准放射线的含硼剂量时的等效剂量D1以及空白剂量下的等效剂量D2，然后利用与含硼剂量时的等效剂量D1与含硼剂量时的等效剂量D1空白剂量下的等效剂量D2作差，得到硼治疗剂量。
进一步地，所述中子束照射被照射体时，至少产生两个不同方向的中子束照射。
进一步地，所述含硼剂量时的等效剂量D1以及空白剂量下的等效剂量D2均包括中子束照射中产生的硼等效剂量、氢等效剂量、氮等效剂量、γ等效剂量以及其他照射射线等效剂量的总和。
进一步地，所述含硼剂量时的等效剂量D1以及空白剂量下的等效剂量D2还包括中子束照射中产生的氢等效剂量、氮等效剂量、γ等效剂量以及其他照射射线等效剂量的计算，其选用照射获取的物理剂量乘以各自对应的RBE，获得等效剂量。
进一步地，所述中子束照射方向为2个以及2个以上时，所述氢等效剂量、氮等效剂量、γ等效剂量以及其他照射射线等效剂量的计算中还要乘以方向数量。
进一步地，所述氢等效剂量、氮等效剂量和γ等效剂量的计算中，所述物理剂量具体通过伽马射线相机获取被照射体的CT图像获取。
进一步地，硼等效剂量的计算为通过标准放射线的细胞存活率曲线分别获取含硼剂量以及空白剂量下的硼等效剂量。
进一步地，所述步骤硼等效剂量的计算为通过使用PET核素标记硼药物或在硼药物配体上标记PET核素的方法计算。
进一步地，分别获取正常细胞的硼治疗剂量D3以及肿瘤细胞的硼治疗剂量D4，在D3和D4之间，选取使得正常细胞的细胞生存率大且肿瘤细胞的细胞生存率小的值作为最终的硼治疗剂量。
进一步地，所述中子束包括α射线、Li原子核线、γ射线或反冲质子射线中至少一种。
利用上述的计算方法获得的治疗计划生成方法，包括以下步骤：
中子束照射装置照射被照射体时，控制模块分别获取被照射体在含硼剂量和空白剂量下的细胞生存率；
治疗计划模块根据细胞生存率，获得硼治疗剂量；
控制模块显示得到的所述硼治疗剂量，作为生成的治疗计划进行输出。
进一步地，所述中子束照射装置根据设定治疗计划，通过设定的射线发出设定的中子源强度。
进一步地，所述中子束照射装置根据设定治疗计划，在设定时间段内，以设定的频率，发出所述中子束照射被照射体。
用于如上述的硼中子俘获治疗计划生成方法中的治疗系统，包括，中子束照射装置，产生中子束并照射到同时具备含硼剂量以及空白剂量的被照射体上；
治疗计划模块，所述治疗计划模块控制单元获取的两种细胞生存率，分别转换得到含硼剂量时的等效剂量D1以及空白剂量下的等效剂量D2并进行作差得到肿瘤细胞中的硼治疗剂量作为治疗剂量；
控制模块，所述控制模块获取被照射体含硼剂量和空白剂量下的细胞生存率，以及从治疗计划模块调取与所述被照射体对应的所述治疗剂量并输出。
进一步地，所述中子束照射装置照射被照射体时，产生至少两个不同方向的中子束照射。
进一步地，还包括图像获取单元，用于获取中子束照射时，被照射体处的CT图像。
本发明的有益效果如下：
本发明中，充分考虑了放射治疗中有无硼时对于病灶处正常细胞的损伤，进而利用存在硼剂量时的等效剂量，与无硼剂量时空白剂量下的等效剂量进行对比作差，进而获取有效的硼治疗剂量。
本发明中，适用于各种辐射线同时照射等环境，进而为后续的多射线同时治疗等的可能性，提供了基础。
本发明应用于BNCT时，能够正确评估组织损伤量，包括硼剂量、氢剂量、氮剂量和γ剂量，以及现有技术未考虑的其他中子反应，使得治疗方案更加合理。
附图说明
图1为本发明提供的硼中子俘获治疗系统的结构示意图之一；
图2为本发明提供的硼中子俘获治疗系统的结构示意图之二；
图3为本发明提供的使用硼药物(有硼剂量时)和不使用硼剂量时(无硼剂量时)两种情况的肿瘤细胞生存率曲线图；
图4为本发明提供的不同RBE或CBE与物理剂量的变化曲线；
图中：
10、中子束照射装置；20、图像获取装置；30、病灶细胞。
具体实施方式
下面结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细说明，但应当说明的是，这些实施方式并非对本发明的限制，本领域普通技术人员根据这些实施方式所作的功能、方法、或者结构上的等效变换或替代，均属于本发明的保护范围之内。
在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。
此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。
在现有技术中，比如公开的专利JP2019216872A，提到在选用中子源强度为6.0×1010neutrons/sec左右的加速器中子源进行肿瘤细胞照射时，通过对肿瘤组织进行0.5-2Gy的吸收剂量照射，可以增大硼药物的CBE。具体而言，治疗剂量为0.5-2Gy，间隔1-2天多次进行吸收剂量为0.5-2Gy的治疗照射，以确保治疗所需的30-70GyE治疗剂量。此时，对于所有剂量(硼剂量，氢剂量，氮剂量，γ剂量)，使用吸收剂量(Gy)和等效剂量(GyE，吸收剂量乘以CBE/RBE)进行了治疗剂量的剂量评估，而通过其附图3可以看出，在通过与皮肤表面不同距离进行照射时发现，中子源照射得到的吸收剂量也不同，此时不止对肿瘤剂量有影响，而且对正常组织的吸收剂量也有影响，进而导致其乘以CBE或RBE后得到的等效剂量也会有所差异，进而证明，中子源照射中，针对正常细胞也是有影响的。而BNCT治疗中，其主要是通过硼元素能够吸收中子，使其变为放射性核素，从而对肿瘤细胞进行放射性杀伤的原理进行治疗，将患者的患部所拥有的细胞，分为癌细胞，以及将不是癌细胞的正常细胞。而实际治疗中，只有癌细胞含有硼，其他的没有，进而可以以此为切入点，展开本发明的介绍。
本实施例中的硼中子俘获治疗中硼治疗剂量的计算方法，包括以下步骤，
获取BNCT方法下，中子束照射被照射体，获得肿瘤细胞在含硼剂量以及空白剂量下的细胞生存率；
将所述细胞生存率分别转换为标准放射线的含硼剂量时的等效剂量D1以及空白剂量下的等效剂量D2，然后利用与含硼剂量时的等效剂量D1与含硼剂量时的等效剂量D1空白剂量下的等效剂量D2作差，得到肿瘤细胞中的硼治疗剂量。
本实施例中，通过两个作差的对比，进而在使用LET非常大的放射线(如α射线)的放射线癌治疗装置中，使其能够确定肿瘤细胞和正常细胞实际受到的损伤量(细胞存活率)。同时，即使在含有Li原子核线和小LET射线(γ射线和反冲质子射线)的混合放射治疗中，也能够正确地掌握组织损伤量。使其在各种射线单独或混合放射治疗中，都能掌握组织损伤量，为后续的合理治疗方案的推动，提供了基础。
本发明的原理和核心思路如下：
1)求出有硼剂量和无硼剂量两种情况下相对于中子纤维量的细胞生存率；
2)根据存在硼剂量时的细胞存活率，求出所有氢剂量，氮剂量，γ剂量和其他剂量的总和的标准辐射等效剂量D1。
3)根据无硼剂量时的细胞存活率，得到仅有氢剂量、氮剂量、γ剂量和其他剂量的标准辐射等效剂量D2。
4)进而治疗中有效的硼剂量(由高LET辐射引起的剂量)具体是通过从D1中减去D2，即(D1-D2)来求得。
进而本发明中的技术方案，在高LET和低LET辐射混合的治疗照射中，也能正确计算治疗照射的组织损伤量(肿瘤细胞，正常细胞和血细胞的细胞存活率)。当本发明应用于BNCT时，可以提供一种剂量评估算法，能够正确评估组织损伤量，包括硼剂量、氢剂量、氮剂量和γ剂量，以及现有技术未考虑的其他中子反应，使得计算更加合理。
本实施例中，具体针对肿瘤细胞中的硼治疗剂量的计算过程如下：
1)含硼剂量时的等效剂量D1以及空白剂量下的等效剂量D2均包括中子束照射中产生的硼等效剂量、氢等效剂量、氮等效剂量、γ等效剂量以及其他照射射线等效剂量的总和。上述一过程中，需要计算多个等效剂量，而不是单独某一成分的，使得准确度提升。同时，针对不同的射线，可以调整等效剂量综合的构成，进而即使在高LET和低LET辐射混合的治疗照射中，也能正确计算治疗照射的组织损伤量(肿瘤细胞，正常细胞和血细胞的细胞存活率)。
其他照射射线使用中，未考虑其他中子反应，而实际这些都是存在的，具体是指除了氢等效剂量、氮等效剂量、γ等效剂量以外的元素，比如氧元素、氢元素、碳元素、氮钙元素、磷元素、钾元素、钠元素、铁元素、镁元素等以及上述元素中的一些同位素，其均会被中子束影响。而本实施例中，充分考虑上述元素或原子的影响，并对其进行计算。具体地，通过表1可知，可以获得核反应截面，进而计算得到其他元素的剂量，具体可以通过《核技术》中党秉荣以及李文建的《用于剂量计算的核反应总截面经验公式》或现有技术中的其他计算方法获得。
表1
2)具体地，本实施例中，中子束照射中产生的氢等效剂量、氮等效剂量、γ等效剂量以及其他照射射线等效剂量的计算，其选用照射获取的物理剂量乘以各自对应的RBE，获得等效剂量。
见表2，本实施例中的具体数据如下；
表2：
本实施例中，所述氢等效剂量、氮等效剂量和γ等效剂量的计算中，所述物理剂量具体通过伽马射线相机获取被照射体的CT图像获取。
本实施例中，相比于现有技术中的单一中子源，其中子束照射被照射体时，至少产生两个不同方向的中子束照射。本实施例中，通过多次研究对比，发现增加多个中子束照射方向，能够使得整的等效剂量增加，进而此时选用至少两个方向的照射。进而后续计算等效剂量等时，其计算都会乘以照射方向的次数，一般情况下，选用工业机器人发射中子源，比如选用478keV伽马射线等，配合相机，可以获得CT图像。
3)具体针对硼的计算介绍如下：
本发明中，通过细胞照射实验(in vitro)或荷瘤小鼠动物实验(in vivo)，使用集落法等测量中子线照射时的肿瘤细胞生存率。利用标准放射线的细胞存活率曲线，得到与测量的肿瘤细胞存活率等效的标准放射线剂量值。进而求出肿瘤细胞相对于热中子线照射剂量(Thermal Neutron Fluence)的生存率。最终求出使用硼药物(有硼剂量时)和不使用硼剂量时(无硼剂量时)两种情况的肿瘤细胞生存率。
本实施例中，参照附图3所示，在8×107neutrons/cm2在中子线照射下，使用硼药剂时细胞生存率为0.042，不使用硼药剂时细胞生存率为0.28。不使用硼药剂时细胞生存率为0.28。
本实施例中，参照附图3以及表3-4所示，其可以选用标准辐射60或Co的γ射线作为标准射线，进而将各自的细胞存活率转换为标准放射线的剂量，得到5.8Gy、3.7Gy。
本实施例中，还可以用同样的方法，测量正常细胞(脑、心脏、肺、胃、大肠、胰腺、肝、肾、脾、皮肤、骨、血液等)照射中子线时的细胞存活率，得到标准辐射等效剂量。
进而本实施例中，8×107neutrons/cm2中子射线照射的治疗剂量计算如下。
本实施例中，结合表3和4对比，进而硼剂量是通过使用硼药剂的剂量减去不使用硼药剂的剂量间接得到的。
本实施例中，针对硼剂量的计算，还包括以下计算方法：
第一，正常细胞剂量可以通过肿瘤组织和正常细胞(脑、心、肺、胃、大肠、胰腺、肝、肾、脾、皮肤、骨骼、血液等)的硼药物摄取量比率来确定，具体见表5。
表5。
通过表5可知，在肿瘤组织和正常组织中，中子束照射后，获得的测量值是不同的，进而均需要进行考虑。
第二，硼药物的摄取量，例如通过给患者使用PET核素标记的硼药物或在硼药物配体上标记PET核素的诊断药物的方法进行。
本实施例中，所述细胞生存率具体为通过集落法进行计算。
为了使得适应范围更广，本实施例中的中子束包括α射线、Li原子核线、γ射线或反冲质子射线中至少一种。进而适合多种射线照射的场景。
本发明中能够在α射线、高LET射线如Li原子核射线和低LET射线如γ射线、反冲质子射线混合的放射治疗中，也能准确掌握组织(肿瘤细胞、正常细胞、血细胞)的损伤，提供一种能够计划有效治疗的剂量评估算法，既能确保正常细胞在最佳治疗时间(中子照射时间)内的安全性，又能最大化肿瘤细胞的杀伤效果。
具体地，本实施例中，在进行硼治疗剂量选择时，是分别获取正常细胞的硼治疗剂量D3以及肿瘤细胞的硼治疗剂量D4，在D3和D4之间，选取使得正常细胞的细胞生存率大且肿瘤细胞的细胞生存率小的值作为最终的硼治疗剂量。即本发明在进行计算时，不仅考虑对肿瘤细胞的杀伤力，也考虑了对于正常细胞的影响，进而最终可以选择对正常细胞影响小，且对肿瘤细胞作用好的硼治疗剂量生成治疗计划。
本实施例中，为了充分利用上述的计算方法，进而还提到了利用该计算方获得的治疗计划生成方法，具体包括以下步骤：
中子束照射装置照射被照射体时，控制模块分别获取被照射体在含硼剂量和空白剂量下的细胞生存率；
本实施例中，当选择不同的射线时，其产生的强度等也不同，故进行照射时，操作人员可以根据具体情况，选择设定的射线，进而产生设定的中资源强度，比如选择γ射线、反冲质子射线或α射线。
照射中，为了避免长期照射的影响，一般会有具体的照射时间等，进而需要在设定时间段内，以设定的频率，发出所述中子束照射被照射体。
治疗计划模块根据细胞生存率，获得硼治疗剂量；此时的硼治疗剂量充分考虑了对正常细胞以及肿瘤细胞的双重影响。
控制模块显示得到的所述硼治疗剂量，作为生成的治疗计划进行输出。
参照附图1-2所示，为了便于获取物理剂量，本发明还包括硼中子俘获治疗系统，包括，
中子束照射装置10，其产生中子束并照射到同时具备含硼剂量以及空白剂量的被照射体上；本实施例中，由于是多方向照射，故所述中子束照射装置10设置若干个中子束发射单元，用于在照射治疗时，从不同方向同时产生治疗用中子束并照射到摄入含硼药物和空白的被照射体形成被照射部位，电子束发射单元的数量，对应照射方向的数量；
该系统中还可以设置图中未示出的治疗计划模块，所述治疗计划模块控制单元获取的两种细胞生存率，分别转换得到含硼剂量时的等效剂量D1以及空白剂量下的等效剂量D2并进行作差得到肿瘤细胞中的硼治疗剂量作为治疗剂量；
而对于硼元素以外的元素，还可以利用所述治疗计划模块根据所述被照射部位的医学影像数据以及不同相对生物效应下治疗剂量和物理剂量的变化曲线，以及计算得到的硼治疗剂量，生成治疗剂量；
本实施例中，此处由于不同相对生物效应下治疗剂量和物理剂量有所变化，具体见图4所示，其为英国科学杂志《Scientific Reports》DOI：10.1038/s41598-017-18871-0中描述的硼药物(BPA，BSH)的CBE值和各种剂量的RBE值；通过该图可以看出，现有技术中，在硼中子俘获治疗(即BNCT)中，其药剂治疗效果比不依赖于放射线量而假定为一定(BPA为3.8，BSH为2.5)，因此很有可能过高评价了治疗效果，而本发明中，将其剂量从8-18调整为1-3，此时通过附图2可以看出，照射患者的放射线(中子射线)的物理剂量(Gy)乘以CBE或RBE的剂量为治疗剂量(GyE)。在以往的BNCT中，使用BPA时使用CBE＝3.8的固定值计算治疗剂量。而同种可以看出，已知CBE的值根据物理剂量而变化，故本发明中，PT-BNCT在考虑到这种变化的基础上计算治疗剂量。即本发明中，PT-BNCT中CBE为5以上的高值。
控制模块，所述控制模块从治疗计划模块调取与所述被照射体对应的所述治疗计划，并控制所述中子束照射装置和图像获取装置按照所述治疗计划对所述被照射体进行照射治疗，比如给出具体的射线大小等。
为了实现多角度，进一步地，还包括图像获取装置20，所述图像获取装置20设置若干个图像获取单元，用于获取不同方向的若干个中子束同时照射时被照射部位的伽马射线，并根据伽马射线计算得到CT图像。
参照附图1-2所示，中子束照射装置以若干个的方式，从3个角度分别朝下病灶细胞30(或肿瘤细胞)发射中子束，同步图像获取装置20获取图像，进而获取物理剂量。
本实施例中，整个的系统中，为了使用治疗计划系统进行剂量评估，首先获取患者的医学图像(CT，MRI)日夜，作为建立计算模型的基础。由于BNCT的治疗计划使用蒙特卡罗法进行剂量计算(后述)，与通常的X射线治疗等相比，剂量计算需要更多的时间，因此也依赖于计算器的规格，但患者的医疗影像数据希望尽可能早地获得。在治疗计划中使用CT图像，但是在使用多个医疗图像数据并具有融合功能的系统中，除了CT图像之外，还需要取得MRI图像、PET图像数据等来实施治疗计划，此时是进行辅助。对于CT图像的成像条件，切片间距一般在2mm-5mm之间。切片间隔越窄越能形成精密的患者模型。
基于读取的CT数据(或MRI数据)，首先设置每个材料的区域。这里，在X射线治疗的情况下，放射线的行为依赖于电子密度，因此直接使用CT值的材质的定义在原理上也可以对CT的每个像素进行详细定义。但是，在BNCT的线量评价中，由于使用蒙特卡罗法，需要定义每个组织的组成信息，这与X射线治疗的治疗计划系统的材质定义不同。通常在BNCT的情况下，中子的行为依赖于氢原子密度，因此按照氢密度大不相同的材质划分区域。一般来说，空气、软组织和骨3种，可以计算中子的行为。为了实现更高精度的运输计算，必须进一步将材料定义为具有不同氢密度的每个组织(例如肌肉，脂肪等)。各组织的组成信息可以使用ICRU-46中定义的各组织信息。
本实施例中，在定义材料区域之后，设置要进行剂量评估的区域/部位：具体领域，比如包括癌症病灶。例如，在对恶性脑肿瘤进行治疗时，可以设想将癌病灶、脑、皮肤等定义为具体领域。在这种情况下，对于恶性脑肿瘤，治疗部位(Clinical Target Volume)为肉眼可见的癌灶(Gross Tumor Volume，以下简称GTV)，以下定义为CTV，CTV区域中除去GTV的范围是正常组织和癌细胞很可能混合的区域。因此，这一区域需要对正常组织(大脑)和癌症病灶进行剂量评估。
针对光照射条件，对进行材质定义和具体领域定义的患者的3维模型设定照射条件。通常，照射条件包括：(a)中子束孔的形状和大小，(b)从束孔到患者的距离；(c)中子束对患者模型的入射范围，以及角度，等。此外，为了执行剂量计算，还定义了每个组织中的平均硼浓度(ppm)。另外，如果是能够改变照射中子束线质的照射装置，则需要设定治疗用束的能谱和强度。
本实施例中，还可以以设定材质定义和照射条件的患者三维模型为基础，制作计算模型。一般来说，在用于蒙特卡罗计算的计算模型中，制作使用被称为直方体法的建模手法的3维计算模型。通常，用于进行蒙特卡洛计算的体素模型会将用于创建患者三维模型的CT像素数据转换为“粗糙”几何图形的计算模型，以便有效地进行计算。例如，通过将4个像素“四舍五入”成一个体素，每个切片的体素模型就会减少。通常将4个像素四舍五入为1个时，将4个像素的材质构成平均化后进行四舍五入处理。在该患者的三维计算模型中，将照射中子光束的源信息(中子和光子的能谱，角度分布等)与设备侧的几何信息(光束照射孔，周围的屏蔽等)相结合，完成计算模型。
本实施例中，系统还可以进行剂量分布计算：使用前项说明的计算模型，根据蒙特卡罗法实施运输计算。在剂量计算中，进行中子和光子的传输计算，并计算患者模型中每个点的每个吸收剂量。在运输计算中，使用MCNP和PHITS等蒙特卡尔口计算符号，各元结合核数据库进行计算，该数据库中存储有源与中子/光子的核反应截面等信息。核数据库有美国的ENDF/B和日本的JENDL等。用于计算吸收线量的力一马系数，通过使用存储在各个核数据库中的力一马系数，可以将与各点的中子/光子的光谱对应的力一了系数自动相乘来计算吸收线量。
根据前项所示的线量计算方法计算出的计算结果，整理为可以用于制定治疗计划的数据并输出。在此，由于计算模型是用粗糙的Voxel模型进行计算的，因此一般将该计算结果内插到原来的CT像素每中进行分配处理。接着，将计算结果分配给每一具体领域，计算出每一具体领域的线量的最大值、最小值、平均值等。主要和每个感兴趣区域的剂量体积Histogram以下，计算DVH)。
此外，在基础CT和MRI医疗图像的每个切片上，显示中子束分布，具体是计算光子束分布和每个剂量分布(每个吸收剂量和等效剂量)，并作为视觉上易于理解的信息输出给每个部位的剂量。
本发明中，充分考虑到CBE变化时对治疗剂量等的影响，得到了较为准确的治疗剂量，以使得BNCT治疗方法得到进一步的完善。
本发明利用PT-BNCT的多方向照射，进而获得较少物理剂量的较大治疗剂量，进而实现更安全的BNCT治疗。
本实施例中的治疗系统，在计算硼剂量时，不仅考虑了无硼细胞的影响、其他元素的影响，还通过CBE或RBE的不同对应的剂量不同，进而可以通过选用不同的CBE或RBE，进而实现较好肿瘤内的治疗剂量值，进而获取更好的治疗效果。
本发明通过计算方法、生成治疗方案以及治疗系统，其具体解决了以下问题：
1)在使用LET非常大的放射线(如α射线)的放射线癌治疗装置中，即使通过将吸收剂量(Gy)等宏观剂量值乘以CBE或RBE来获得治疗剂量(GyE)，也很难准确地确定肿瘤细胞和正常细胞实际受到的损伤量(细胞存活率)。
2)如BNCT其提供了一种剂量评估算法，利用本发明的方案，使得即使在含有Li原子核线和小LET射线(γ射线和反冲质子射线)的混合放射治疗中，也能够正确地掌握组织损伤量。
上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技术思想所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (16)
1.硼治疗剂量的计算方法，其特征在于，包括以下步骤，
获取BNCT方法下，中子束照射被照射体，获得肿瘤细胞在含硼剂量以及空白剂量下的细胞生存率；
将所述细胞生存率分别转换为标准放射线的含硼剂量时的等效剂量D1以及空白剂量下的等效剂量D2，然后利用与含硼剂量时的等效剂量D1与含硼剂量时的等效剂量D1空白剂量下的等效剂量D2作差，得到硼治疗剂量。
2.根据权利要求1所述的硼治疗剂量的计算方法，其特征在于，所述中子束照射被照射体时，至少产生两个不同方向的中子束照射。
3.根据权利要求1所述的硼治疗剂量的计算方法，其特征在于，所述含硼剂量时的等效剂量D1以及空白剂量下的等效剂量D2均包括中子束照射中产生的硼等效剂量、氢等效剂量、氮等效剂量、γ等效剂量以及其他照射射线等效剂量的总和。
4.根据权利要求3所述的硼治疗剂量的计算方法，其特征在于，所述含硼剂量时的等效剂量D1以及空白剂量下的等效剂量D2还包括中子束照射中产生的氢等效剂量、氮等效剂量、γ等效剂量以及其他照射射线等效剂量的计算，其选用照射获取的物理剂量乘以各自对应的RBE，获得等效剂量。
5.根据权利要求4所述的硼治疗剂量的计算方法，其特征在于，所述中子束照射方向为2个以及2个以上时，所述氢等效剂量、氮等效剂量、γ等效剂量以及其他照射射线等效剂量的计算中还要乘以方向数量。
6.根据权利要求5所述的硼治疗剂量的计算方法，其特征在于，所述氢等效剂量、氮等效剂量和γ等效剂量的计算中，所述物理剂量具体通过伽马射线相机获取被照射体的CT图像获取。
7.根据权利要求3所述的硼治疗剂量的计算方法，其特征在于，硼等效剂量的计算为通过标准放射线的细胞存活率曲线分别获取含硼剂量以及空白剂量下的硼等效剂量。
8.根据权利要求7所述的硼治疗剂量的计算方法，其特征在于，所述步骤硼等效剂量的计算为通过使用PET核素标记硼药物或在硼药物配体上标记PET核素的方法计算。
9.根据权利要求1所述的硼治疗剂量的计算方法，其特征在于，分别获取正常细胞的硼治疗剂量D3以及肿瘤细胞的硼治疗剂量D4，在D3和D4之间，选取使得正常细胞的细胞生存率大且肿瘤细胞的细胞生存率小的值作为最终的硼治疗剂量。
10.根据权利要求1所述的硼中子俘获治疗中硼剂量的计算方法，其特征在于，所述中子束包括α射线、Li原子核线、γ射线或反冲质子射线中至少一种。
11.利用权利要求1-10任意之一所述的计算方法获得的治疗计划生成方法，其特征在于，包括以下步骤：
中子束照射装置照射被照射体时，控制模块分别获取被照射体在含硼剂量和空白剂量下的细胞生存率；
治疗计划模块根据细胞生存率，获得硼治疗剂量；
控制模块显示得到的所述硼治疗剂量，作为生成的治疗计划进行输出。
12.根据权利要求11所述的治疗计划生成方法，其特征在于，所述中子束照射装置根据设定治疗计划，通过设定的射线发出设定的中子源强度。
13.根据权利要求11所述的治疗计划生成方法，其特征在于，所述中子束照射装置根据设定治疗计划，在设定时间段内，以设定的频率，发出所述中子束照射被照射体。
14.用于如权利要求11-13所述的硼中子俘获治疗计划生成方法中的治疗系统，其特征在于，包括，
中子束照射装置，产生中子束并照射到同时具备含硼剂量以及空白剂量的被照射体上；
治疗计划模块，所述治疗计划模块控制单元获取的两种细胞生存率，分别转换得到含硼剂量时的等效剂量D1以及空白剂量下的等效剂量D2并进行作差得到肿瘤细胞中的硼治疗剂量作为治疗剂量；
控制模块，所述控制模块获取被照射体含硼剂量和空白剂量下的细胞生存率，以及从治疗计划模块调取与所述被照射体对应的所述治疗剂量并输出。
15.根据权利要求14所述的治疗系统，其特征在于，所述中子束照射装置照射被照射体时，产生至少两个不同方向的中子束照射。
16.根据权利要求14所述的治疗系统，其特征在于，还包括图像获取单元，用于获取中子束照射时，被照射体处的CT图像。
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