活体剂量测定的方法转让专利
申请号 : CN03810172.6
文献号 : CN1649643B
文献日 : 2010-05-05
发明人 : 格尔根·尼尔松
申请人 : 格尔根·尼尔松
摘要 :
权利要求 :
1.一种与放射治疗有关的能够量化剂量辐照的方法，其特征是，它包括以下步骤：按照病人的治疗计划照射人体模型，
测量所述人体模型中的照射，
利用布置在人体模型与辐射源之间的信息装置收集关于照射的信息，其中所述测量分成几个时段，和分析测定结果以得到每个时段关于人体模型中测定结果和人体模型与辐射源之间的信息装置中的测定结果之间的关系的信息，在验证辐照的剂量期间利用该关系信息。
2.按照权利要求1的方法，其特征是，信息装置包括多叶准直器MLC，该多叶准直器的叶片的位置用于整形辐射源的照射光束。
3.按照权利要求2的方法，其特征是，人体模型中的测量与多叶准直器叶片位置的确定是同时进行的。
4.按照权利要求1的方法，其特征是，信息装置包括检测器ExtDet。
5.按照权利要求4的方法，其特征是，人体模型中的测量与利用检测器ExtDet的测量是同时进行的。
6.按照权利要求2至5中任何一个的方法，其特征是，根据得到的作为来自信息装置的信息读数与人体模型中沿照射光线的测定结果的比率的关系信息，计算校准因子。
7.按照权利要求2至5中任何一个的方法，其特征是，还包括步骤：存储对于每个特定时段人体模型中测定结果和病人与辐射源之间信息的数据。
8.按照从属于权利要求4或5的权利要求6的方法，其特征是，按照以下公式计算校准因子：Caln，f，seg-n，f，p，t(i)，t(i+1)＝Sn，f，t(i)，t(i+1)/(Dseg-n，f，p，t(i)，t(i+1))其中Dseg-n，f，p，t(i)，t(i+1)：ExtDet检测器单元n和从时间t(i)至t(i+1)积分场f限定的人体模型段中点p的剂量Sn，f，t(i)，t(i+1)：在从时间t(i)至t(i+1)积分场f中ExtDet检测器单元n的信号Caln，f，seg-n，f，p，t(i)，t(i+1)：在场f中ExtDet检测器单元n使用的校准因子，为了转换从时间t(i)至t(i+1)积分的信号以得到ExtDet检测器单元n和从时间t(i)至t(i+1)积分场f限定的人体模型段中点p的剂量。
9.按照权利要求4或5的方法，其特征是，检测器ExtDet放置在人体模型的表面上。
10.按照权利要求4或5的方法，其特征是，检测器ExtDet放置在辐射源与人体模型的表面之间。
11.按照权利要求4或5的方法，其特征是，检测器ExtDet放置在人体模型的内部。
12.按照从属于权利要求2或3的权利要求6的方法，其特征是，按照以下公式计算校准因子：Caln，f，p，t(i)，t(i+1)＝Fn，f，t(i)，t(i+1)/(Df，p，t(i)，t(i+1))其中
Df，p，t(i)，t(i+1)：在从时间t(i)到t(i+1)积分场f的人体模型中点p的剂量Fn，f，t(i)，t(i+1)：在沿射线的病人与辐射源之间场f的辐照通量，该射线相交于从时间t(i)到t(i+1)积分的人体模型中的点pCaln，f，p，t(i)，t(i+1)：描述病人与辐射源之间的辐照通量与人体模型中剂量之间的关系的校准因子。
13.按照权利要求2至5中任何一个的方法，其特征是，在照射人体模型期间利用特定病人治疗计划，并通过比较人体模型中测得的剂量与治疗计划以验证人体模型照射的准确性。
14.按照权利要求2或3的方法，其特征是，在病人治疗期间，利用与照射人体模型期间相同的MLC位置。
15.按照权利要求8的方法，其特征是，在病人治疗期间，利用与人体模型照射期间病人与辐射源之间相同横向位置的ExtDet。
16.按照权利要求15的方法，其特征是，在病人治疗期间，利用每个时段的所述校准因子，把来自ExtDet的读数转换成剂量。
17.按照权利要求16的方法，其特征是，按照以下的公式转换该读数：Dseg-n，f，p，t(i)，t(i+1)＝Sn，f，t(i)，t(i+1)/Caln，f，seg-n，f，p，t(i)，t(i+1)
18.按照权利要求12的方法，其特征是，在病人治疗期间，利用每个时段的所述校准因子，把来自MLC的位置的信息转换成剂量。
19.按照权利要求18的方法，其特征是，按照以下的公式转换该信息：Df，p，t(i)，t(i+1)＝Fn，f，t(i)，t(i+1)/Caln，f，p，t(i)，t(i+1)
20.按照权利要求16的方法，其特征是，对来自每个特定剂量点的所有时段的读数求和以得到总的剂量。
21.按照权利要求20的方法，其特征是，按照以下的公式得到求和值：
22.按照权利要求18的方法，其特征是，对来自每个特定剂量点的所有时段的信息求和以得到总的剂量。
23.按照权利要求22的方法，其特征是，按照以下的公式得到求和值：
24.按照权利要求4的方法，还包括步骤：利用检测器的投影或ExtDet限定的标记，确定横向平面上ExtDet的位置，其中利用来自人体模型下游图像装置中的图像。
25.按照权利要求2至5中任何一个的方法，其特征是，利用一个治疗部分或几个治疗部分累积的病人中剂量分布，其中利用病人解剖的测定结果和辐照剂量，通过计算得到剂量分布，用于改变以前治疗之后的治疗以适应预期的剂量分布。
说明书 :
活体剂量测定的方法
技术领域
背景技术
使治疗更加有效。在过去几年中，放射疗法中的治疗计划系统TPS得到广泛的发展，因此，现在能够考虑特定病人的解剖结构和有效计划每个病人的更优化治疗，给目标物提供均匀
的剂量和给危险器官提供最小的剂量。
子束的衰减，利用补偿器，过滤器减小每个部分场的强度到预定的电平以完成优化治疗。然而，在利用几个场时(4-8)，每个场要求单独的补偿器，这种技术既费时又需要大量的劳动。
此外，光子束的衰减还造成射束中频谱分布的多余变化，从而使整个过程变得更复杂。实现IMRT场的最普通方法是利用MLC(多叶准直器)，这是一种包括薄挡板(叶片)的装置，它
可以分别地放置以阻挡一小部分的场，从而使横向射束整形成各种不规则的形状。在治疗
期间移动这些叶片，每个部分的治疗体积照射不同的时间，从而可以调制治疗区上的强度。
治疗期间的测定结果。
病人区域中的剂量分布，其中外部产生的二次电子对辐照剂量有重大的贡献，例如，积累区(光子束进入病人并到达病人5-35mm深度的部分)。在固定场中利用TPS不能准确地预测
表面或皮肤剂量或病人上游的空气中剂量，并随着动态辐照治疗使困难增加。在固定场中，解决这个问题的方法是利用特殊设计的检测器，全面校准，或二者的组合。在IMRT治疗中，利用全面校准或特殊设计是不容易解决的，这是因为场中的变化强度是与病人有关。在每
个部分通常不利用传统的活体剂量测定法，从而使特殊设计检测器的扰动变得忽略不计。
IMRT治疗中小的容限要求在每个部分有扩展的剂量测定和治疗控制，因此，常规治疗中使
用的检测器扰动变得很大。此外，在利用IMRT时，必须在许多点进行测量以验证场的形态，因此，检测器的横向位置是重要的。为了简化该问题，人们建议仅测量空气中的辐照通量。
然而，由于缺乏可以明白的量化，很难判断与预测值的差异。
in radiotherapy I：andalgorithm for open beam”中讨论，Medical Physics 25(6)，
pages830-840，1998。例如，利用测量装置位置处的TPS(治疗计划系统)，可以与计算的剂量分布进行比较。在M.Kroonwijk et al.的“In Vivodosimetry for prostate cancer
patients using an electronic portalimaging device；demonstration of internal
organ motion”中描述其中一个例子，Radiotherapy and Oncology，49(2)，pages 125-132，
1998。另一个方案是根据EPID中测得的剂量分布计算病人中的剂量分布。这是在
C.Vallhagen Dahlgren et al.的“Modelling the dosedistribution to an EPID with
collapsed cone kernel superposition”中公开，它是MDS Nordion公司于2001年3月
13日在Uppsala组织的Workshop。
照或定位误差或病人解剖结构变化(病人可能由于原始的诊断而使体重下降)造成的。后
者对于分析偏差根源并不是次要的，从而可以防止它发生在下一次治疗部分(在治疗完成
之前，病人通常接受30个部分)。
发明内容
所用检测器的方法，可以在治疗期间获得高质量和可靠的剂量测定结果。
分析测定结果以得到每个时段关于人体模型中测定结果和人体模型与辐射源之间的之间
的信息装置中的测定结果之间的关系的信息，在验证辐照的剂量期间利用该关系信息。按
照本发明，可以有不同的方法利用测定结果之间的关系。
准因子用在活体测量中病人的随后治疗。
验证是足够的，可以提供与离线验证类似的结果。
诊断X射线源的优点是使图像的对比度得到很大的提高，从而提供位置的准确性，这是专
业人员都知道的。
作为治疗计划系统的输入，可以给出病人量化的剂量数据。
差。如果需要，可以在每个部分之后更新这种自适应治疗技术。
型中的剂量确定在准确性和验证方面受到限制，但仍然是非常有用的，因为它能够在治疗
期间量化人体模型中剂量的偏差。
附图说明
具体实施方式
治疗系统配置常规的场整形装置(未画出)，例如，MLC，用于改变射束的横向形状以屏蔽人体的非影响区域并把射束集中到肿瘤。放射治疗系统还配置控制装置(未画出)。
/皮肤14，例如，半导体检测器，气体检测器，闪烁检测器，等等。检测器装置可以是薄的或包含结构的装置以减小散射辐射的影响。还可以按照这样的方式进行设计，在它的整个区
2
域有均匀的厚度g/cm，从而考虑到封装的各种密度和典型射束模式下的检测器。
员是熟知的，此处不再详细描述。
人与辐射源之间辐射束中的检测器(以下称之为ExtDet)进行测量，并利用检测器测定结
果与人体模型中测定结果之间的比率关系，把读数转换成对应的人体模型中的测定结果。
时照射ExtDet和所述人体模型，其中所述人体模型包含检测器以测量吸收的剂量，它利用
没有病人的所述特定病人治疗(以下称之为离线)。
模式，场形状和MLC叶片的移动。
模型内部的剂量分布以验证总体的剂量。此外，在每个时段的人体模型中所有测量点，它是由正确的时间或与强度调制场治疗机同步所限定，测量每个场的剂量分布并存储。图4表
示以上的过程。
同或同步的时段。这个步骤还可以这样完成，首先在人体模型内部放置检测器并测量每个
时段的辐射，然后沿人体模型上游放置人体模型，再现以前的辐照条件并测量每个时段的
辐射。利用这种解决方法，在两个测量中可以利用相同的检测器。得到每个ExtDet，每个场和时段的读数用于计算校准因子与人体模型中的剂量值。或首先存储得到的读数和随后计
算校准因子，或立刻进行计算。最好按照以下公式计算校准因子：
疗前验证)的人体模型上时，可以直接地比较每个点的总剂量与治疗计划系统的结果。
的剂量在准确性和验证方面受到限制，但仍然是非常有用的，因为它能够量化治疗期间的
偏差作为人体模型中的剂量。得到有关MLC位置的信息是容易的，因为在放射治疗装置中
已经配置控制MLC叶片位置的装置。这个信息可用于比较人体模型内部的测定结果。
如，中央处理单元CPU完成按照本发明的步骤。这是借助于程序存储器中存储的专用计算
机程序完成的。应当明白，该计算机程序还可以在通用工业计算机中运行以代替专用计算
机。