TW300853B - - Google Patents

Description

經濟部中央標準局員工消费合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（i) 發明部份 本發明係有關放射線治療，尤其是質子束治療中之校 準方法。本發明特別係有關質子束输出系統正規化及劑置 校準。 發明背景 決定準確及精確之劑量測定之最佳情況在放射線治療 中仍爲一主要之關心問題。實則，在所有之放射線治療中 方法，極需選擇可提供有效之放射線输出至受影響之組織 區，同時減少對健康之周圍組織之衝擊至最低程度之操作 情況。普通放射線治療使用電子束，X射線，加瑪射線， 作爲電離之放射線施加於惡性組織上。爲此，已發展出準 確可重覆輸出之系統及校準程序，由此，一旦建立適當之 治療計劃時，該計劃在原則上可在任一相等之输出系統中 實施，而無需修改或重行校準。在此方面，普通放射線治 療可視爲與任何其他服用藥物非常相像，其中已建立高度 準確及精確之技術及標準。然而，與許多其他形式之薬物 不同者，放射線可僅在其產生時施予。 諸如X射線或r射線通常沈積隨組織穿入深度而成指 數曲線衰減之放射線劑量，故此，在到達所需之目標區之 前會擾動甚多之組織。高能質子束一方面具有若干明顯之 優點，主要在其物理特性上。質子在特定之線束能置上攜 帶更多之動置，在横過組織時產生高度向前之線束。由於 其質置及電荷，質子束之能置損失率隨線束損失能置而上 本紙張尺度適用中國國家梂準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) •4 訂 A7 300853 B7 五、發明説明（2 ) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 升，在停止點或所謂Bragg峰附近到達最大。故此，與其 他形態之放射線相較，質子束可輸出更有效之治療劑量至 明確限定之目標1E內。此情況亦意爲質子輸出系統亦應至 少與其傳統技術具有相同準確及精確。 爲利用此優點，需發展技術，以便臨床使用質子束： 明確言之，在時間上準確及精確之劑量輸出，及組件替換 。在世界上大部份之質子治療系統，質子加速器原建造供 物理硏究使用，其後改用於業餘臨床硏究及治療。質子治 療設備之基本組件之一爲一線束输出系統，能輸出精確分 佈之劑量給病人體內之目標菡中。爲此，線束输出系統可 包含例如一線束分散裝置，用以產生一大而均勻之場；一 距離調變器，用以分散Bragg峰：及各種線束偵測器， 用以量度流場，中心定位，及劑量分佈。線束输出系統組 成件及其功能之更詳細說明參閱由Coutrakon等在醫學 物理卷1 8第1 8號第1 0 9 3 — 1 0 9 9頁（ 1 9 9 1 )中所發表之 >在Loma Linda之質子醫學加速 器之質子線束輸出系統〃 一文。 經濟部中央揉準局貝工消费合作社印製 爲明瞭及預測劑量輸出，可發展出一種質子输送及能 置沉積之適當動態模型，專屬於該式之输出系統，並能以 決定性之方式建立劑置測定能力。然而，不幸，先前之致 力於塑造劑量分佈模型未能成功到達可由轚學實際接受之 準確度。如普通作法，對欲實施之每一治療計劃執行校準 。爲確保所訂之治療計劃之劑量測定準確，输出系統放射 線監視器在治療之情狀下由一絕對棋準預先校準。治療計 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐)—.c . 一— A7 B7___ 五、發明説明（3 ) 剴之個別校準方法仍爲棋準之作法。 質子束治療之眼前優點可僅由發展專用之臨床用之設 傭來達成。位於Loma Linda大學醫學中心之-此治療設 備建立之目的在提供治療質子束於多個治療室中。該設備 及其發展概要說明於Slater等所作之、Loma Linda大學 醫學中心之質子治療中心；其發展之理由及說明’，刊於 國際級放射線腫瘤雜誌2 2 ，1 9 9 2年2月號第3 8 3 一 3 8 9頁。具有一質子同步加速器源，質子束本身毎次 可僅输出至一個治療站。然而，治療校準爲一費時之操作 ，並佔去昂貴之質子束設備之操作時間之大部份。故此， 每一治療計劃之長校準時間嚴重限制由臨床使用之多治療 中心設備所提供之效率及可能之成本降低。故此，雖個別 治療計劃校準之方法在試驗及發展性之質子束設備上可以 接受，但在臨床使用之質子束治療設備之操作上則顯然不 足。 發明概要 經濟部中央揉準局貝工消費合作社印裝 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 質子束代表對放射線治療之一獨特有價値之貢獻。本 發明之一目的在提供一種改良之技術，用於質子放射線劑 量測定上，俾可更有效，合於成本效益之方式使用質子放 射線設備。 依據本發明之一方面，一種用以調整質子束輸出系統 (用以由質子放射線治療病人）之方法包括使用一第一線 束输出系統來發射具有一標準線束構形之一質子放射線束 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐)—_ - _ ' 經濟部中央橾準局貝工消費合作杜印製 A7 B7_ 五、發明説明（4) ，並偵測由胲檫準構形之線束所供應之放射線測量。特定 之病人治療計劃由發射具有爲該特定治療計劃而制訂之線 束構形之質子放射線束，並偵測由爲該特定治療計劃而構 形之線束所供應之放射線，並產生與所偵得之放射線相當 之一信號來進行校準。此信號與經校準之劑量測定資料比 較，以產生至少一治療計劃校準因數。然後發射經由治療 計劃校準因數校準並爲該特定治療計劃而構形之一質子放 射線束，由此，病人然後由經校準之質子放射線束治療。 其後，使用一第二線束输出系統來發射具有檩準線束構形 之質子放射線束，並偵測此線束之放射線劑量。然後比較 所偵得之具有標準線束構形之二線束之劑量，以發展至少 —正規化因數。然後使用第二線束输出系統來發射爲該病 人之特定治療計劃而經加指定之一質子放射線束（此已經 由正規化因數正規化），由此，然後可由爲該特定治療計 劃而構形之經正規化之質子放射線束治療病人。當一治療 計劃先在一質子放射線束輸出系統上實施時，該較適宜之 病人治療方法使同一計劃可在以後之時間或在另一放射線 輸出系統處實施，而無需執行新治療計劃校準。 在由質子放射線治療病人之線束調整方法之一較宜實 施例中，與特定之實施治療計劃相對應之正規化及校準因 數儲存於一資料庫中，供將來指定之治療計劃比較之用。 在一治療計劃相符之情形，可叫出資料庫中所儲存之正規 化及校準因數，俾用以正規化及校準現質子束输出裝置， 從而消除去费時之病人校準程序。 本紙張尺度遑用中國國家標準（CNS ) /U規格（210 X 297公釐） ^1^—· ^^^^1 I n^l mi n I -4^i (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 A7 ___B7_ 五、發明説明（5) 依據本發明之另一方面，用以由經校準之放射線劑置 來治療病人之質子放射線束輸出裝置包含一裝置，用以接 收一質子放射線束，並由此引導至目標位置，以沈積質子 放射線。上述之質子束引導裝置具有至少一質子放射線偵 測器，具有一輸出代表質子放射線劑量。質子放射線束輸 出裝置另包含至少一放射線劑量偵測器，其位置可移動於 放射線束目標位置處之一第一位置及放射線束外之一第二 位置之間。該可移動放射線劑量偵測器較適宜使用於測量 來自受控制之放射線照射所產生之劑量。此等資料用以校 準及正規化放射線束引導裝置所屬之質子放射線偵測器。 附圖簡述 圖1爲特別適用本發明方法之一質子束治療設備之概 要透視圖。 圖2爲一示範之質子束輸出系統之部份平面圖。 圖3爲方塊圖，顯示延伸至質子束治療之其本程序要 素0 圇4爲輸出系統校準之較適宜方法之基本形式之流程 圖。 圖5爲方塊圖，概要顯示本發明之較適宜方法之要素 〇 圖6爲偵測器安排及输出系統正規化之向量表示。 圖7爲本發明方法之較適宜形式之流程圖。 較適宜實施例之詳細說明 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）~. 8 . I--------^ ^—L-----、訂 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 300853 at B7 經濟部中央揉準局員工消费合作社印袋 五、發明说明 ( 6 ) 如 顯 示 於 圖 1 9 — 較 適 宜 形 態 之 臨 床 用 之 帶 電 粒 子 束 治 療 設 備 1 0 由 — 帶 電 粒 子 源 1 1 及 加 速 器 1 2 開 始 9 連 接 至 —* 線 束 輸 送 及 導 引 系 統 1 4 〇 源 / 加 速 器 1 2 例 如 可 包 含 一 質 子 同 步 加 速 器 9 而 輸 送 系 統 1 4 則 可 包 含 多 個 導 引 及 聚 焦 磁 鐵 9 具 有 線 束 感 測 器 沿 一 眞 空 線 束 輸 送 管 上 分 佈 〇 線 束 输 送 系 統 1 4 連 接 至 — 列 轉 道 場 1 6 9 由 一 列 4 5 0 雙 極 彎 曲 磁 鐵 構 成 > 此 等 使 線 束 偏 向 至 多 個 線 束 聚 焦 及 偏 向 光 學 裝 置 3 3 之 任 — 個 9 此 等 延 伸 至 具 有 可 轉 動 基 台 1 8 之 各 別 治 療 位 置 0 質 子 束 治 療 系 統 之 — 例 更 詳 細 發 表 於 美 專 利 4 > 8 7 0 9 2 8 7 號 > 此 列 作 參 考 0 每 — 基 台 內 置 一 線 束 輸 出 系 統 2 0 9 其 安 排 在 依 據 特 定 之 病 人 治 療 計 劃 9 輸 出 治 療 放 射線 劑 置 至 病 人 2 2 上 0 在 操 作 時 9 預 定 能 置 及 影 響 之 帶 電 粒 子 束 由 質 子 同 步 加 速 器 1 2 產 生 9 並 由 線 束 輸 送 系 統 1 4 輸 送 至 轉 道 場 1 6 0 轉 道 場 .1 6 之 安 排 在 選 擇 — 單 個 基 台 1 8 9 供 放 射 線 輸 送 至 該 處 〇 可 轉 動 基 台 1 8 能 轉 動 線 束 输 出 系 統 2 0 與 病 人 2 2 之 關 係 方 位 9 使 受 引 導 之 放 射 線 可 沉 積 於 沿 旋 轉 軸 線 9 或 所 謂 同 中 心 上 之 一 預 定 位 置 0 爲 方 便 準 確 及 精 確 之 劑 量 輸 出 至 病 人 2 2 上 線 束 輸 出 系 統 2 0 依 病 人 治 療 計 割 之 規 定 定 位 安 排 ， 及 校 準 9 以 输 出 放 射 線 0 質 子 治 療 裝 置 之 中 心 組 件 之 一 爲 放 射 線 輸 出 系 統 2 0 設 計 用 以 輸 出 精 確 劑 置 分 佈 至 病 人 體 內 之 一 巨 標 面 0 一 般 言 之 9 此 輸 出 系 統 由 可 修 改 或 監 視 放 射 線 束 與 治 療 計 劃 有 關 之 特 定 性 質 之 組 件 所 構 成 0 線 束 输 出 系 統 2 0 例 本紙浪尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 _ __B7 _ 五、發明説明（7 ) 如可包含一裝置用以散佈或其他修改線束位置及輪廓，一 分散元件用以修改線束能量，及多個線束感測器用以監視 此等性質。線束輸出系統組件及功能之更詳細說明可參閱 由Coutrakon 等在’醫學物理•卷1 8第2號第 1 0 9 3 - 1 0 9 9頁（1 9 9 1〉中所作之一文、在Lo ma Linda之質子醫學加速器之原型線束輸出系統# ，此 列作參考。如圖2之簡單部份計劃圖所示，該示範之線束 輸出系統2 0可包含一噴嘴匣3 1 ，具有一線束通過徑路 與入射之線束3 0同軸設置。沿噴嘴匣3 1之線束徑路上 設置多個線束修改及感測裝置。此等修改裝置例如可包含 材料分散器3 4，孔3 8及4 6，一距離調變器4 0，預 準直板4 4 ，及小圓件4 8。一同軸X射線產生器4 1提 供額外之攝影能力，以準確及精確設定質子束之位置。放 射線束输出系統普通所用之質子束感測裝置可包含一二次 放射監視器（SEM) 3 2及游離膣3 6及4 2。 經濟部中央標準局貝工消費合作杜印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 放射線治療計劃之重要要素由線束输出系統之組件安 排建立，諸如顯示於圚2。任一治療計劃中之一主要考慮 爲質子束能量，此由進來線束3 0之能量及其後之線束分 散器3 4決定。病人治療之另一要素爲由固定孔3 8 ，且 宜一病人特定孔4 6所決定之場大小。穿入深度由能量分 散元件或距離調變器4 0影響，而線束輪廓及外形則由小 圓件4 8之大小及形狀控制。整個输出系統2 0可繞線束 同中心2 4轉動，俾在病人體內2 2獲得多個線束軌線。 輸出系統2 0具有偵測器，此等沿輸出系統之線束路 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210X 297公釐）-- A7 B7 五、發明説明（8 ) 上設置，用以監視上述之線束安排操作。例如，S EM 3 2主要適用於測量線束在一廣大之線束參數範圍上之總 流場。二個所謂質子傳输離子膣（PTIC) 3 6由五個 通道構成，用以測置線束流場及線束位置。一多元件傅输 離子膣（METIC) 4 2包含一列3 2 0個空間偵測通 道，可監視線束輪廓，位置，及影響。各输出系統偵測器 由經校準之偵測器2 3校準，此概要顯示如一匣，置於病 人2 2位置之同中心2 4處。在下述之線束校準操作之期 間中，經校準之偵測器暫時B於線束同中心2 2處。 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 (請先閲請背面之注意事項再填寫本頁) 由質子放射線治療病人之程序需要若干先期步驟，如 概要.顯示於圖3。·最先，執行病人診斷，以確定患病組織 之性質及範圍，例如組織情況，位置，體積，及形狀。此 診斷由程序方塊5 0表示。反應此診斷，製作一適當之線 上處方或治療計劃，如顯示於程序方塊5 2。治療計劃通 常訂定有關之線束參數，此提供最有效之放射線治療。例 如，治療計劃之要素可訂定線束能量，輸出系統2 0與病 人2 2之關係位置及角度，以及諸如孔4 6，小圓件4 8 ，距離調變器4 0 ，及分散器3 4等輸出系統元件。 —般言之，输出劑量隨許多治療計劃參數，諸如線束 位置及進入病人2 2之角度，小圆件4 8之特定大小及形 狀，孔4 6之大小，及距離調變器4 0之規格而改變。爲 決定精確之劑量，故需決定與一特定治療計劃相對應之偵 測器校準函數f、，其中，附註i指一定特定之輸出系統 偵測器通道。適當之劑量測定情況由治療計劃劑量測定法 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐）_ U二 ~ ^ 經濟部中央搮準局貝工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（9) 建立，此法在訂定之治療計劃5 2之情況下校準包括輸出 系統偵測器3 2，3 6，及4 2在內之偵測通道14 :實 際上爲一試驗性之病人治療，在圖3中由程序方塊5 4表 示。病人2 2之治療由程序方塊5 6表示，且一旦確定治 療劑量測定時即執行。 治療計劃劑量測定法由供應一經計量之放射線照射於 —假體或半實體之目檩上來執行，此目標包含一經校準之 偵測器2 3，概要顯示於圖2。偵測器2 3較適宜爲一符 合國家標準及技術局規定之經校準之偵測器。此偵測器測 董在放射線照射之計量之期間中所沉稹之絕對放射線劑量 。治療劑量測定法較適宜包含在治療計剌訂定之情況下輸 出放射線至位於同中心2 4處之假體目標。一假體目檁可 包含例如一適當體稹之水，對入射之放射線束具有與中間 之組織密切接近之影響，其內置一經校準之位置敏感帶電 粒子偵測器。產生在治療計劃之情況下之輸出系統偵測器 3 2，3 6，及4 2之偵測通道i之校準函數。校準 函數f %爲偵測器通道信號d i之函數，並使諸如鼋荷或 電流之所偵得之量d 1與所输出之放射線D p之以Gray校 準之對應之量相關聯，諸如DpSfipU1)。輸出系統 組件及偵測器宜以線性之方式反應入射線束流之改變，在 此情形，較適宜對分別採取之每一偵測器通道d 1訂定一 倍乘校準因數C*P，俾Dp^Ci^dM即f %=(：、） 。在本較適宜之實施例中，係假設校準函數f ip爲偵測器 通道率d &之一線性函數；然而，應明瞭本實施例之方法 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ^^1· ^^^1 I HI n HI f nn HI ml ^ J. i (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央樣準局貝工消費合作社印裝 A7 B7 五、發明説明（10) 及裝置亦同樣可包含非線性校準函數。明確言之，在與一 特定之病人治療計劃相對應之一特定線束影響及输出系統 安排之情形，配給之劑量D p與放射線照射之時間△ t P成 比例。故此，在與治療計劃相當之特定情況下，只要線束 流場保持恆定不變，則输出之劑置DP由一校準因數C 4Ρ 代表即可。上述治療劑量測定法在圖3中由程序方塊5 4 表示，其後，可使用經校準之輸出系統執行病人治療，由 程序方塊5 6表示。 雖可僅由單個經校準之輸出系統影響偵測器來監視給 與之劑量：但經由多重及改正行動由校準输出系統2 0中 之多個偵測器通道di則可大爲提高由校準輸出系統2 0 之準確及精確度。治療計劃劑置測定法較適宜在一特定之 線束安排下產生一列校準函數f、或因數C %由其關聯流 場d 4相關聯，其中，i亦指一特定偵測器通道。故此， 在治療期間之一輸出劑量DP由多個校準偵測器決定，DP =C i，其中，各精確度可由其相對之線束流置加權 。多重偵測元件在質子治療劑量測定法中提供較大之準確 ，精確及一致性之程度。而且，經校準之輸出系統偵測器 全體對監視質子束性質之整個範圍，諸如位置，大小，及 輪廓提供有用之相互關聯資訊。在線束偏移或構成變動之 情形，偵測器關聯提供防止錯誤照射之高度安全性。 如前述，治療計劃校準程序消耗甚多之操作時間及昂 貴之質子束治療設備之成本。治療成本，效率，彈性，及 整備時間在降低或消除此操作階段時可大爲提高。爲對付 n^i m I I ^^1 1ΓΙ In ml n 一aJ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐） -13 - A7 B7 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 五、發明説明（11) 此問題，一較適宜之输出系統校準方法之基本形態使用一 治療計劃資料庫6 6，由先前經校準之治療計劃構成，使 一特定之治療計劃與對應之適當偵測器校準因數C %相關 聯。如顯示於圖4之流程圖，病人先經診斷，然後建立一 治療計劃，如分別顯示於程序方塊5 0及5 2。程序方塊 5 8表示現治療計劃與治療資料庫6 6中所儲存之前所製 及經校準之治療計劃間之比較。一決定方塊6 0決定現治 療計劃5 2與資料庫中前經校準之治療計劃間是否適當符 合，在預定之劑置測定容忍度之內。如發現符合，則自符 合之治療計劃中獏得輸出系統校準因數C %，如顯示於程 序方塊6 2。在無符合發現之情形，執行治療計劃劑置測 定法，由程序方塊5 4表示，以決定與現治療計劃相當之 新校準因數C%。此新資料加進治療資料庫6 6中，供將 來比較之用，如程序方塊6 4所示。其後之病人治療（由 程序方塊5 6表示）使用所儲存或所量得之校準因數之任 一執行，如由決定方塊6 0所決定。 由程序方塊5 8所表示之比較包含決定一現線上處方 與治療資料庫6 6中所儲存者是否相當。一般言之，此一 比較係根據多個要素，包括治療計劃5 2。例如，比較質 子束能量，場大小，及距離，以決定是否有適當相符合。 程序方塊6 0中所示之適當符合之檩準可能需要相等之各 個別參數，諸如線束能量，分散器，及距離調變裝置相同 符合。而且，治療計劃中所訂定之連續參數，諸如線束進 入之位置及角度可規定與現治療計劃相互一致在臨床測試 -14 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） ---I I I I n I Γ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 •'^. A7 B7 300853 五、發明説明（12) 所定之預定容忍度內。其他之參數可與資料庫登記之一統 計處理比較。例如，資料庫登記可由一離散流動平均處理 ，其中，對場大小局部抽樣並加以平均。現治療計剌之病 人校準因數可由資料庫點之此等離散之平均軌跡間之一內 插値法計算而得。 諸如圖2所示之實際输出系統通常需要多次線束操作 及多個線束監視器；各治療計劃參數及偵測器校準因數間 之複雜關係使精確之劑量預測非常困難。另一方面，此處 所述之本輸出系統校準方法消除去每一治療病人需要個別 之治療計劃劑量測定，此代表操作效率之大爲提高。在本 較適宜方法之基本實施例中，治療資料庫6 6包含一査閱 表，在事實上，其中以表列出輸出系統之轉移函數。如加 進新治療，則適當符合之可能率增加，故此，此校準方法 之效率隨所服務之病人之數目增加。實際言之，一校準資 料庫在比例之基礎上可在約一年之恆定時間接近完成。 治療資料庫6 6之主要可行性係根據一些基本情況來 預測，此等情況發見存在於一較適宜之質子束治療設備 1 0中，即長期之操作穗定性，及在系統及組件替換下之 穩定性。在實際上，線束輸出系統2 0操作之長期偏移在 劑量測定準確度上逮在約2. 5 %之可接受之容忍度以下 。使用標稱上相等之輸出系統及諸如分散器3 4 ，孔4 6 ，及小園件4 8等輸出系統組件之質子束安排之劑量執行 上亦在劑置輸出容忍度以內。故此，雖在输出期間中在質 子束上所執行之操作相當複雜.，但其與偵測器校準因數 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（ 210X297公釐）_丨 I：---„-----装 I Γ. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 •^ 經濟部中央橾準局貝工消費合作社印製 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 A7 _ B7 _ _ 五、發明説明（13) C、之關係則保持大致恆定不變。此等情形對臨床基礎， 多输出質子束治療中心1 〇，且尤其是對以下正規化输出 系統2 0之較適宜方法之操作效率有重要之關係。 输出系統行爲上之即使小變化之影響可使在時間，系 統，或組件替換上需要新治療劑量測定。然而，本發明之 输出系統正規化法包含一標準之偵測器校準法，使用一組 檫準之固定線束安排參數，包含一標準劑量输出！）^。胲 檫準之校準或基線劑量測定法產生偵測器通道D ^之一組 正規化因數NS，俾S，其中，現i系統i 之對應之偵測器通道。在输出系統或偵測器反應改變或偏 移之情形，正規化因素N、提供一參考給治療計劃校準因 數C ipj。明確言之，一重覆之基線劑量測定法產生一組 新正規化因數N 反映與前正規化及正規化因數N % 相對之系統反應中之任何小改變。一輸出系統i之特定之 治療校準因數C 反應由重覆之正規化程序所偵得之输 出系統之變化而修改如下：C 1 ’ Pk= { N 1N 1 j } · C故此病人治療計劃使用正規化治療計劃校準因數 C i ’Pk執行。 如顯示於圖5之方塊圖，在接近治療時使用棋準输出 系統所執行之程序方塊6 1所示之一基線劑量測定法產生 —組參考正規化因數N S，此與治療計劃校準因數（：ipj 聯合並儲存於治療資料庫6 6中。對每一標稱相等治療输 出系統j執行基線校準，宜每日執行。故此，產生一列正 規化因數，並與校準因數（：ipj —起儲存於資料庫6 6中 ---.--J-----1裝 I! (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > A4規格（210X297公釐） 16 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 A7 B7 五、發明説明（14) ，此涵蓋偵測通道dij，輸出系統i ，及時間之範園。在 獨立，但標稱相等之情況下，例如，在不同之時間或輸出 系統，重覆程序方塊6 8所示之大致相同之基線劑置測定 法，以產生一組獨立之參考正規化因數N i’k。此等新參 考正規化因數N 假設反映該系統中在前標準基線正規 化及正規化因數N S (相當於治療校準因數C 1Pj)方面 之任何小改變。根據此等各組正規化因數，修改治療計劃 校準因數，在有上述之變動中保持準確，俾C i’Pk= { N^k/NS} ，如顯示於方塊7 0。故此，使用 經正規化後之治療計劃校準因數C 〃 Pk執行病人治療，顯 示於程序方塊5 6。 由於其他之相等输出系統均依相同之方式正規化，故 病人治療可在其他經正規化之输出系統中執行，在此由多 個病人治療程序方塊5 6表示。例如，如圖5中之實線方 塊5 4所示，先在输出系統B中所獲得之校準因數Cipb 在方塊7 0中加以調整，俾應用於任一输出系統A，B， 或C中。故此，雖原先治療係使用一特定之输出系統校準 及實施，但其他相等之输出系統可加以正規化，以提供相 同之劑置測定準確度。並在一特定之輸出系統內有改變時 保持此等考慮；例如，在經過時間而發生偏移或組件替換 之情形，輸出系統可加以正規化，以提供相同之劑置測定 準確度。故此，可在任一現有之標稱相等之输出系統處執 行病人治療。 此處所述之输出系統正規化並不限於呈現線性反應特 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS > Α4規格（210 X 297公釐）-17 - I 「裝 ί 訂 ^ Λ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) A7 _B7_ 五、發明説明（15) 性之输出系統或偵測器。與前述之校準程序及校準函數 f S同樣，正規化因數NS可由使用偵測器通道d、之正 規化函數f 1 π j來延伸，以涵蓋非線性系統反應，俾D n = ，其中，Dn亦爲在標準線束情況下之劑量 輸出。前所決定之校準函數f %由正規化函數f inj， f i’nlc修改，以反映系統反應之改變。校準函數f %由正 規化函數f Ni’nk修改之該特定之方式取決於各別 函數形態；然而，一般言之，校準函數f %可視爲正規化 函數 f ixij，f i’fk 之函數，俾 f「1^= f fi ’nk ，fi’nPd、〕，如此，改正校準函數f*Pj ，用於廣大之输出系統反應範園上。 經濟部中央橾準局貝工消费合作社印裝 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 而且，正如校準函數^、j係在一組特定之線束情況 下界定及決定，正規化函數f亦如是，此使一組標準 之操作情況及照射時間下之偵測器通道讀數d S與一對應 之輸出劑SDn相關聯。故此，即使輸出系統及偵測器呈 現非線性反應時，正規化函數較適宜接近在一特定之操作 情況範圍之正規化因數N八。應明瞭爲維持此關係，輸出 系統之整個轉移函數宜爲連續性，及所發現之欲加以正規 化之偏差對轉移函數中所存在之非線性而言宜小。在實際 上，發現此偏差在約2. 5%之劑量輸出容忍度之內。 圖6之向量表示顯示較適宜之實施例在正規化及校準 中之一般行爲。在一特定之治療計劃之情形，所見之該列 偵測器率（1^可表示如一i '^維坐檫表示中之一向置7 4 ，其中，每一軸線表示在一特定输出系統中之一個別偵測 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4规格（210X297公釐）_ u _ 一 ' A7 _B7 __ 五、發明説明（16) 器通道率7 2。校準及正規化因數C i。及N 1由偵測器向 量7 4轉化爲單位劑董向董7 6，其i部份在長度上等於 並相當於治療劑置D p。此處所述之較適宜因數及其轉化 顯示於圖6，分$處理各偵測器通道d1;故此，每一偵 測器通道之校準因數或轉化係數爲DP/d i。而且，輸出 系統2 0中之每一偵測器通道d 4之較適宜反應爲線性， 且故此，在檩稱上相等但不同之输出系統2 0或其組件間 之正規化函數在對應之偵測器通道d 1中爲線性。 經濟部中央標隼局貝工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 在一較適適宜之输出系統正規化及校準實施例中，含 有先經校準之治療計劃，對應之校準因數，及基線正規化 因數之一完整之資料庫提供給使用原治療計劃校準因數之 多個輸出系統治療。如此，此處所述之較適宜之實施例減 少執行長時間及花費之治療計劃校準之頻次至最低程度。 如顯示於圖7之流程圖，一較適宜之正規化及校準輸出系 統2 0之方法由程序方塊6 8所示之每日基線正規化開始 ，在方塊7 8所示之一組標準之操作情況下執行。執行決 定方塊80，以決定基線正規化因數68是否超出標準値7 8 之容忍度。如未符合容忍度，則在程序方塊8 2中檢査基 線組成部份。如符合容忍度，則在方塊5 2中之現治療計 劃與治療計劃資料庫6 6比較，顯示於程序方塊5 8。由 決定方塊6 0決定是否適當符合，此時，輸出系統偵測器 依據治療計劃校準因數及基線正規化因數正規化及校準 7 0。隨後在方塊5 6中治療病人，由經正規化及校準之 输出系統偵測器測定劑量。如在決定方塊6 0中未發現適 本紙张尺度適用中國圉家標準（CNS)八4規格（210X297公釐）-19 - B7 五、發明説明（17) 當符合，則在方塊5 4中，治療計劃置測定法提供所需之 資訊給方塊5 6中之病人治療及新資料庫資訊6 4。 此處所述之输出系統正規化及校準非常普通，可廣泛 應用於一組大致相等之質子束輸出系統上，其轉移特性可 測定至所需之準確度。臨床使用之質子束治療設備1 0之 實際效果特別重要。治療可在不同之時間及由不同之輸出 系統2 0執行，無需重覆治療計劃校準。此處所述之方法 故此可滿足臨床質子束輸出系統之一重要需求，並代表效 率及降低成本上之一重大進步。 預見可作許多更改及修改，而不脫離本發明之精神。 故此，應明瞭以上所述及附圖所示之本發明之形態僅爲圖 解，且並無限制本發明之範圍之意義。故此，本發明之範 圍可由參考申請專利範圍來確定。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央樣準局貝工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS>A4规格（ 210X297公釐）-20 -

Claims (1)

1. 300853 A8 B8 C8 D8 々、申請專利範圍 1. —種用以調整質子束输出系統之方法，該系統用 以由質子放射線治療病人，該方法包含： (a )使用一第一線束输出系統來發射具有檩準線束 構形之一質子放射線束； (b )偵測由檫準構形之線束所供應之放射線劑量； (c )使用該第一線束输出系統來發射具有線束檐形 爲一特定之治療計劃而經加修改之一質子放射線束； (d )偵測由該爲特定治療計劃而修改構形之線束所 供應之放射線，並產生與所偵得之放射線相當之一信號： (e )比較在步驟（d )中所偵得之信號及經校準之 劑置偵測賫料，以產生至少一治療計劃校準因數； (f )發射經由該治療計劃校準因數校準並爲該病人 之特定治療計劃而修改_構形之一質子放射線束； (g)在步驟（a) -（ f )之後，使用一第二線束 輸出系統來發射具有該標準線束構形之另一質子放射線束 » (h )偵測由具有標準線束構形之隨後一質子放射線 束所供應之放射線劑量； (i )比較在步驟（h )中所偵得之劑量及在步驟（ b )中所偵得之劑量，以產生至少一正規化因數；及 (j )使用該第二線束輸出系統，以發射爲該病人之 特定治療計劃而修改之經由使用該正規化因數加以正規化 之質子放射線。 2. 如申請專利範園第1項所述之方法，其中，該第 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（ 210X297公釐）-21 - ----------------訂------^ Ί (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央梯準局男工消費合作社印裝 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 —線束输出系統包含一第一噴嘴裝於一第一基台上，及該 第二線束輸出系統包含一第二噴嘴裝私士第二基台上。 3. 如申請專利範圍第2項所述其中，用以執行 步驟（a)及（c)之該第一線束輸出·系統具有一結構型 態，此大致與用以執行步驟（g)及（j )之第二線束输 出系統相同。 4. 如申請專利範圍第1項所述之方法，另包含步驟 :編輯一資料庫，含有多個前經校準之質子放射線束治療 計劃及對應之正規化及校準因數。 5 .如申請專利範圍第4項所述之方法，包含步驟： 比較指定之質子放射線束治療計劃及前經校準之質子放射 線束治療計劃，以獲得供該指定之計劃使用之正規化及校 準因數。 6 .如申請專利範圍第1項所述之方法，其中，該步 驟（a) ， (c)，及（j)包括接收質子放射線束，及 引導該放射線至一目檩位置，以沉積該質子放射線。 經濟部中央棣準局貝工消費合作社印裝 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 7.如申請專利範圍第6項所述之方法，其中，該步 驟（d )包含： 測量一第一放射線束偵測器之信號，該偵測器沿質子 束徑路上設置，並具有一信號輸出，此輸出爲入射之質子 放射線劑量之函數： 及其中步驟（e)包含： 測置一第二放射線偵測器之信號，該偵測器S於目標 位置處，並具有一输出信號，此經校準，以測量所接放之 本紙張尺度逍用中固囷家橾準（CNS〉A4現格（210X297公釐）-22 - A8 B8 C8 D8 々、申請專利範圍放射線劑置：及比較第一及第二放射線偵測器之信號，以獲得該治療 計劃校準因數。 I-„---^----^-象-l·-----訂------{冰 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本页) 經濟部中央梯準局負工消費合作社印裝 本紙張尺度適用中國國家橾準（CNS ) A4規格（210X297公釐）-23 -