用于放射治疗的射野照射方法及装置与流程

本发明放射治疗，具体的涉及用于放射治疗的射野照射方法及装置。

背景技术：

1、随着社会的进步，人们对放射治疗效果要求也越来越高，放射治疗也逐渐从普放到适形，再到静态调强、动态调强、容积旋转调强，治疗效果也越来越好。但是仍然存在治疗效率低、剂量照射不充分、系统不稳定等缺点。

2、首先，患者在放射治疗过程中，呼吸运动对肿瘤治疗影响较大，特别是肺癌。患者的呼吸运动会引起靶区位置和形状的变化，这种变化会导致分次治疗或同一次治疗中的误差加大。当下解决因呼吸运动导致靶区的变化，主要方法有主动呼吸控制、呼吸门控以及植入金标的实时跟踪治疗技术，但这些方法都存在一定缺陷：主动呼吸存在重复性差的问题；现有呼吸门控摄像设备监控患者呼吸，只有达到定位时设定的阈值，才能出束治疗；植入金标的方式为有创操作，可能存在过敏的风险，而且随着治疗的进展会发生变化，重复性较差。

3、其次，目前加速器不能实现出束即达到指定的剂量率，特别是在执行高剂量率照射时，存在一定的剂量率爬升期，此阶段的剂量率相对较低，并不能实现理想的吸收剂量，特别是动态调强和容积旋转调强，影响特别明显。

4、另外，随着癌症患者日益增加，目前的治疗速度不能满足日益增加需求。提高剂量率可以提升治疗速度，故业内提出了闪疗的概念，闪疗要求超高的剂量率，光子加速器并不能完全满足闪疗的要求，但是输出剂量率一直向着提高的方向发展。从以往6mv的ff模式下100mu/mi n、400mu/mi n、600mu/mi n发展到现在fff模式下的800mu/mi n、1400mu/mi n甚至更高，10mv加速器输出剂量率高达2200mu/mi n以上，大幅减少照射时间，改善患者的舒适度。但剂量率的提高、准直系统形成的照射野却不能及时调整位置、形状，使得治疗效果大打折扣。

5、有鉴于此，特提出本发明专利。

技术实现思路

1、为解决上述现有技术的不足，本发明提供了一种用于放射治疗的射野照射方法及装置，通过直线电机驱动多叶准直器叶片实现快速响应，匹配呼吸检测、剂量监测、靶区图像采集系统的反馈信息，适应高剂量率、快速照射，减少呼吸对照射的影响，实现高精度快速治疗的目标。

2、具体地，采用了如下技术方案：

3、用于放射治疗的射野照射方法，包括：

4、放射治疗之前，

5、建立放射治疗过程中的动态射野治疗计划，所述动态射野治疗计划根据患者计划呼吸运动规律曲线上对应靶区形状制定相应照射野；

6、放射治疗时，监测患者当前时间节点之前预设时间段内的呼吸运动，获取当前呼吸运动规律曲线和当前时间节点对应的当前靶区形状；

7、当所述当前呼吸运动规律曲线与计划呼吸运动规律曲线比对一致，且当前靶区形状与当前时间节点在动态射野治疗计划中的定位所对应计划靶区形状比对一致，则以当前时间节点确定动态射野治疗计划的控制起点，按照动态射野治疗计划开始进行放射治疗照射。作为本发明的可选实施方式，本发明的用于放射治疗的射野照射方法中，放射治疗之前，建立放射治疗过程中的动态射野治疗计划，所述动态射野治疗计划根据患者计划呼吸运动规律曲线上各个计划靶区形状制定相应照射野包括：

8、放射治疗之前，监测患者一定时间段内的呼吸运动获取计划呼吸运动规律曲线，同时采集患者呼吸运动过程中各个时刻对应的靶区形状；

9、基于所述计划呼吸运动规律曲线建立放射治疗过程中计划靶区靶心移动幅度曲线；

10、选取计划靶区靶心移动幅度曲线上若干相邻的控制点，将各个计划靶区形状对应结合在所述计划靶区靶心移动幅度曲线的各个控制点上，得到放射治疗过程中的动态射野治疗计划。包括：

11、作为本发明的可选实施方式，本发明的用于放射治疗的射野照射方法中，放射治疗时，所述当前呼吸运动规律曲线与计划呼吸运动规律曲线比对过程包括：

12、将所述当前呼吸运动规律曲线的波形与所述计划呼吸运动规律曲线的波形进行匹配，定位当前时间节点在所述计划呼吸运动规律曲线中的控制点，所述计划呼吸运动规律曲线上控制点与所述计划靶区靶心移动幅度曲线上的控制点位置相同；

13、计算当前呼吸运动规律曲线与计划呼吸运动规律曲线中各个对应控制点之间的呼吸偏差值fσ0、fσ1、……、fσn；

14、判断所述当前呼吸运动规律曲线与计划呼吸运动规律曲线之间的呼吸偏差值是否满足：0≤max{fσ0,fσ1,……,fσn}≤fσmi n，其中，所述的fσmi n为预设最小呼吸偏差阈值；

15、若判断结果为是，则当前呼吸运动规律曲线与计划呼吸运动规律曲线比对一致，否则则比对不一致。

16、作为本发明的可选实施方式，本发明的用于放射治疗的射野照射方法中，放射治疗时，当前靶区形状与当前时间节点在动态射野治疗计划中的定位所对应计划靶区形状进行比对的过程包括：

17、根据所述当前时间节点在所述计划呼吸运动规律曲线中定位的控制点，确定当前时间节点在所述计划靶区靶心移动幅度曲线中定位的控制点；

18、将所述当前靶区形状与计划靶区靶心移动幅度曲线中定位控制点对应的计划靶区形状进行比对，并判断两者之间的靶区偏差gσ是否满足：0≤gσ≤gσmi n，所述的gσmi n为预设最小靶区偏差阈值，若判断结果为是，则当前靶区形状与当前时间节点在动态射野治疗计划中的定位所对应计划靶区形状比对一致，否则则比对不一致。

19、作为本发明的可选实施方式，本发明的用于放射治疗的射野照射方法中，预设动态射野治疗计划的最大呼吸偏差阈值fσmax；在按照动态射野治疗计划进行放射治疗照射的过程中，当某一时间节点的呼吸偏差fσx满足：fσmi n＜fσx≤fσmax时，则针对该时间节点的照射野进行修正；

20、根据该时间节点的呼吸位移确定当前靶区靶心移动幅度，

21、则将该时间节点的照射野修正为计划靶区靶心移动幅度曲线中与当前靶区靶心移动幅度相同或者最相近的控制点所对应的计划靶区形状。

22、作为本发明的可选实施方式，本发明的用于放射治疗的射野照射方法中，预设动态射野治疗计划的最大靶区偏差阈值gσmax；

23、在按照动态射野治疗计划进行放射治疗照射的过程中，当某一时间节点所述的呼吸偏差fσy满足：0≤fσy≤fσmi n时，且该时间节点的靶区偏差gσy满足：gσmi n＜gσy≤gσmax时，则针对该时间节点的照射野进行修正；

24、将该时间节点的照射野修正为基于该时间节点对应当前靶区形状选取的动态射野治疗计划中最接近计划靶区形状。

25、作为本发明的可选实施方式，本发明的用于放射治疗的射野照射方法中，在按照动态射野治疗计划进行放射治疗照射的过程中，实时监测患者的呼吸运动，并实时获取患者靶区随呼吸运动的当前靶区形状；

26、当所述呼吸偏差fσ满足：fσ＞fσmax时，或者当所述呼吸偏差gσ满足：gσ＞gσmax时，则立即停止放射治疗照射。

27、本发明同时提供一种用于放射治疗的射野照射装置，包括：

28、呼吸监测系统，监测患者呼吸运动；

29、图像采集系统，采集患者靶区的图像，提取靶区形状；

30、计划系统，放射治疗之前，建立放射治疗过程中的动态射野治疗计划，所述动态射野治疗计划根据患者计划呼吸运动规律曲线上各个计划靶区形状制定相应照射野；

31、放射治疗时，呼吸监测系统监测患者当前时间节点之前预设时间段内的呼吸运动，图像采集系统获取当前呼吸运动规律曲线和当前时间节点对应的当前靶区形状；

32、和总控系统，判断当所述当前呼吸运动规律曲线与计划呼吸运动规律曲线比对一致，且当前靶区形状与当前时间节点在动态射野治疗计划中的定位所对应计划靶区形状比对一致，则以当前时间节点确定动态射野治疗计划的控制起点，按照动态射野治疗计划开始进行放射治疗照射。

33、作为本发明的可选实施方式，所述呼吸监测系统包括呼吸监测采集器、跟踪靶点及数据分析处理器，所述的跟踪靶点设置在患者的靶区上，随着患者的呼吸进行运动；

34、所述的吸监测采集器通过监测跟踪靶点的位置，输出患者呼吸跟踪信号；所述数据分析处理器分析患者呼吸跟踪信号，形成患者呼吸运动规律曲线，上传至总控系统。

35、作为本发明的可选实施方式，所述的图像采集系统包括第一图像采集板、第二图像采集板和图像处理器；

36、所述的第一图像采集板和第二图像采集板呈一定角度布置于放射治疗射线束照射范围之外，所述第一图像采集板持续获取患者靶区的第一图像，所述第二图像采集板持续获取患者靶区的第二图像，所述图像处理器根据所述第一图像和第二图像提取当前靶区形状，并上传至总控系统。

37、作为本发明的可选实施方式，本发明的用于放射治疗的射野照射装置，包括多叶准直器，所述多叶准直器包括：

38、叶片，包括多个，可分别独立运动；

39、直线电机，包括多个，分别对应各个叶片配套设置，驱动叶片独立运动；

40、和推杆，所述推杆连接所述直线电机的动子和叶片，用于将直线电机的动子的直线运动传递给所述叶片。

41、与现有技术相比，本发明的有益效果：

42、本发明的用于放射治疗的射野照射方法，通过在放射治疗之前获取患者的计划呼吸运动规律曲线，基于所述计划呼吸运动规律曲线规划得到放射治疗过程中的动态射野治疗计划，在患者进行放射治疗的过程中，无需严格控制患者呼吸，通过获取患者的当前呼吸运动规律曲线及当前靶区形状，当所述当前呼吸运动规律曲线与计划呼吸运动规律曲线比对一致，且当前靶区形状与当前时间节点在动态射野治疗计划中的定位所对应计划靶区形状比对一致，则以当前时间节点确定动态射野治疗计划的控制起点，按照动态射野治疗计划开始进行放射治疗照射，由多叶准直器的电机直接驱动叶片移动至靶心位置，形成射野。

43、本发明的用于放射治疗的射野照射方法，在开启放射治疗照射之后，可以当前时间节点在所述动态射野治疗计划上对应的位置为起始照射位置，按照动态射野治疗计划控制多叶准直器叶片按照动态射野治疗计划产生对应射野，原则上只要患者不发生较大呼吸运动的改变，便可以实现针对患者靶区的连续照射，确保了单次放射治疗照射的剂量，提升了照射的效率，从而可以达到更好的放射治疗的单次照射效果。

44、因此，本发明的用于放射治疗的射野照射方法，在放射治疗过程中无需严格控制患者呼吸，通过主动获取患者的当前呼吸运动规律曲线及当前靶区形状，实时匹配呼吸运动导致靶区形状变化以及靶区靶心位移后的射野，使得靶区获得不间断、快速精准的照射，可以极大地提高肿瘤治疗的精度、效率，为患者带来更好的生存质量。治疗过程无需频繁启停出束，同时可延长加速器寿命。

45、本发明的用于放射治疗的射野照射装置具有如下有益效果：

46、1)快速响应的用于放射治疗的射野照射装置，可以及时适配剂量率实时变化，实时匹配呼吸运动导致靶区形状变化以及靶区位移，使得靶区获得不间断、快速精准的照射，无需频繁启停出束，提高治疗效率以及加速器寿命。

47、2)响应(高速、高加速度)更快的直线电机驱动多叶准直器叶片，可以快速跟随靶区位置的偏移即时调整对应射野，更适应加速器以极大剂量率照射，使得处方剂量在极短时间内完成照射，治疗效率更高，更精准。

48、3)采用更小传动推杆直线运动替代直径较大的螺旋传动，从而实现更薄的叶片，使得适形精度更高，剂量分布更加合理，特别是小体积肿瘤治疗。