在适形放疗中精确确定辐射野输出剂量的方法

摘要

本发明公开了在适形放疗中精确确定辐射野输出剂量的方法，包括：对患者进行人体坐标定位，准确的获取人体病患部位的信息的技术；在加速器的射束方向建立射束坐标系，建立人体坐标系和射束坐标系之间的映射关系，在射束坐标系计算射束在射束网格矩阵产生的剂量分布；建立适用于各类辐射野的机器剂量输出MU的精确计算式；制作检验体模，对体模进行辐照模拟计算，用机器对体模进行照射，通过安装在体模中的剂量探头测量辐射剂量，再检验模拟计算剂量与测量剂量的误差，使之达到治疗要求；本发明的优点是：建立的精确算法(A)适用各类射野、计算输出剂量精度高，使放射治疗计划系统的临床应用具有了普遍性和安全性可靠性。

主权项

1、在适形放疗中精确确定辐射野输出剂量的方法，包括有以下步骤：第一步，为获得准确的人体信息，将病人CT影像输入计算机，根据患者的影像信息，在人体影像上建立人体坐标系统，将包围人体的最大矩形体积分成等距人体网格，然后用图像处理方法，逐一建立人体矩阵网格对应人体点的位置和体元密度数据的信息，通过建立人体坐标系统和人体网格矩阵，对人体病患部位进行准确的定位和获取信息；第二步，在加速器出束方向建立射束坐标系，坐标系的Z轴与射束中轴重合，并通过机器的等中心点；X轴和Y轴分别与准直器的X轴线和Y轴线重合；在射束坐标系下，取包含所设辐射野大小的立体体积，划分成等距网格，组成射束网格矩阵；在射束坐标系与人体坐标系之间建立映射关系，将“射束网格矩阵”与“人体网格矩阵”对应起来，为下一步精确计算射束在患者肿瘤部位的剂量分布作准备；第三步，建立适用于各类辐射野的加速器输出$MU=DTB(p,rb)*SC(rc)*SP(r)*Tt*Tc*(SCD/(SSD+dm))2*N---(A)的精确计算式；在计算前，需确定该式中涉及到的各个参数，其具体步骤是：1)DT为处方剂量值，直接输入；2)B(p，rb)为参考点p(x，y，z)相对于辐射野最大剂量点的剂量比：采用有限笔束卷积积分法，在射束坐标系下计算射束在射束网格矩阵的剂量分布，并获得B(p，rb)值，具体步骤是：a、在加速器的射束方向建立射束坐标系，坐标系的Z轴与射束中轴重合，射线出射方向为Z轴正方向，X和Y轴分别与射束中轴线重合，坐标原点在射束中轴与人体皮肤表面交点上；然后，取包含辐射野的数倍大小立体空间，将该立体空间视为一个水箱容器，用等体元将该立体空间分成相等体元的空间网格，构成射束网格矩阵，在射束坐标系下，用有限笔束卷积积分法计算辐射野在射束矩阵各个网格点的剂量分布；b、在射束矩阵内，对剂量分布用最大剂量进行剂量归一化；然后用平方反比定理，作辐射野源皮距变化影响百分深度剂量变化的剂量修正；c、如果有楔形板过滤器，再用指数衰减法进行剂量修正。d、在CT图像三维重建的人体，建立人体坐标系，让Z轴与加速器机架垂直地面的轴线垂直，自外指向机架为正方向，按右手系法则确定X和Y轴；取包含人体的立体空间，用等体元将该立体空间分成相等体元的空间网格，构成人体网格矩阵；根据人体网格矩阵的体元所在坐标位置，从CT图像的对应点得到有关人体表面的信息和该点的组织密度值，以之作人体表面的剂量修正和组织非均质密度的剂量修正；e、在人体坐标系下，根据射束坐标到人体坐标的变换，将射束矩阵的剂量叠加到人体矩阵网格上；f、在人体坐标系下根据参考点p(x，y，z)所在的位置，从人体矩阵用插值法求出在参考点的剂量比；3)SC(rc)为准直器散射因子：采用标准水箱剂量仪，测量不同大小的方形辐射野的准直器散射因子后，再作线性插值得到辐射野rc的准直器散射因子SC(rc)值；4)Sp(r)为体模散射因子：采用标准水箱剂量仪，测量不同大小的方形辐射野的辐射野输出因子后，再用SC(rc)换算得到辐射野r的体模散射因子Sp(r)值；5)通过测量得到托盘衰减因子Tt值；6)通过测量得到射线从治疗床的底部射入时治疗床的衰减因子Tc值；7)通过测量得到放射源至测量电离室的中心距离SCD值；8)确定放射源至人体表面的距离SSD：首先对输入的人体二维CT图像用三维重建方法进行图像重建，然后在三维坐标下计算位于辐射野中轴的放射源至人体表面交点的距离即得；9)由测量确定加速器能量的最大剂量深度值dm；10)确定加速器输出剂量的刻度因子N：作法是在刻度加速器输出剂量时通过调整输出量将监测仪的刻度标定到测量单位与剂量单位的比例为1；或将监测仪1MU对应的加速器实际测量剂量值作为刻度因子；第四步，制作检验体模，使体模保持与人体照射时完全相同的辐射野参数，对体模进行辐照模拟计算，然后用加速器或钴机对体模进行照射，通过安装在体模中的剂量探头测量辐射剂量，再检验模拟计算剂量与测量剂量间的误差，使之达到放射治疗的要求。$