一种放射治疗中在线验证加速器出束准确性的方法

摘要

本发明涉及一种放射治疗中在线验证加速器出束准确性的方法，该方法利用射线源和二维平板探测器围绕病人旋转实时测量射束透过病人靶区后的二维透射剂量分布，根据二维透射剂量分布计算射束各子野多叶光栅叶片序列位置，并结合各子野跳数值（Monitor Units，简称Mu）重建射束强度图，将重建射束强度图与治疗计划系统输出强度图进行比较评价，验证加速器出束强度的准确性。该方法解决了现有技术不能在病人实际接受治疗时实时在线验证加速器出束准确性的不足，并且该方法不受放射治疗机器和多叶光栅类型的限制，具有普遍适用性。

主权项

一种放射治疗中在线验证加速器出束准确性的方法，其特征在于，实现步骤如下：步骤(1)、设置可随放射源同步旋转的二维平板探测器和用于数据处理的运算平台；步骤(2)、利用二维平板探测器实时获取射束透过病人后的二维透射剂量分布；步骤(3)、根据二维透射剂量分布计算多叶光栅叶片序列位置；步骤(4)、根据各子野多叶光栅叶片序列位置和子野Mu，重建射束强度；步骤(5)、导入治疗计划系统输出的射束强度；步骤(6)、对重建射束强度和治疗计划系统输出射束强度进行比较评价，计算强度差异矩阵；步骤(7)、发出加速器出束调整指令或输出强度差异矩阵给治疗计划系统用于后续治疗方案调整；所述步骤(3)在根据二维透射剂量分布计算多叶光栅叶片序列位置时，考虑到二维平板探测器在随机架角旋转过程中会发生倾斜和偏移，对计算过程进行了几何修正，具体过程如下：根据二维透射剂量分布计算加速器旋转等中心位置处边界函数F_ios(y)为：$F_{\mathrm{ios}}\left(y\right)=F\left(y\right)\times \frac{\mathrm{SAD}}{\mathrm{SID}}---\left(1\right)$假设二维平板探测器在多叶光栅叶片运动方向倾角为α，偏移为d，则几何修正后的边界函数F₀(y)为：$F_0\left(y\right)=(F\left(y\right)+d)\mathrm{Cos\alpha }\times \frac{\mathrm{SID}}{\mathrm{SID}-(F\left(y\right)+d)\mathrm{Sin\alpha }}---\left(2\right)$由公式(1)和公式(2)得：$F_{\mathrm{ios}}\left(y\right)=(F\left(y\right)+d)\mathrm{Cos\alpha }\times \frac{\mathrm{SAD}}{\mathrm{SID}-(F\left(y\right)+d)\mathrm{Sin\alpha }}---\left(3\right)$求多叶光栅叶片序列位置l_(n)，公式如下：$l_{\left(n\right)}=\frac{{\int }_{y_n^{,}}^{y_n^{,,}}{F}_{\mathrm{ios}}\left(y\right)\mathrm{dy}}{y_n^{,,}-y_n^{,}}---\left(4\right)$其中，F(y)为二维平板探测器位置处的边界函数；SAD(Source‑Axis‑Distance)为加速器靶源到加速器旋转等中心的距离；SID(Source‑Imager‑Distance)为加速器靶源到二维平板探测器的距离；y为积分变量；y”_n和y'_n为多叶光栅第n对叶片的上边界和下边界相对于第1对叶片的距离，y”_n‑y'_n为第n对叶片的厚度；所述步骤(4)在进行射束强度重建时，将射束强度离散为强度栅元，在计算每个栅元格强度值时考虑了多叶光栅透射率的影响；所述步骤(6)中射野强度评价分为单个子野强度评价和射束总强度评价：通过子野强度评价可以得到各子野多叶光栅叶片走位误差和加速器出束误差fMU_error：l_(n)为多叶光栅叶片实际位置、为治疗计划系统输出的多叶光栅叶片位置，fMU_error＝fMU_r‑fMU_plan，fMU_r为加速器实际出束跳数、fMU_plan为治疗计划系统规定跳数；通过射束总强度评价可以对整个治疗过程进行评价，得出强度差异矩阵Φ_d，Φ_d＝Φ_r–Φ_plan，Φ_r为重建得到的射束总强度矩阵、Φ_plan为治疗计划系统输出的射束总强度矩阵。