运动管理下的离子束照射反馈方法、装置、设备及介质

本发明涉及离子治疗，尤其涉及一种运动管理下的离子束照射反馈方法、装置、设备及介质。

背景技术：

1、离子治疗是目前前沿的肿瘤治疗放射手段之一，粒子治疗通常有两种类型，一种是被动散射离子治疗，另一种是点扫描粒子治疗。在点扫描治疗方式中，由于减少了中子污染，比被动散射离子治疗方法更适合于产生复杂的剂量分布，并且更安全。然而，由于人体并不是完全刚性体，人体在进行呼吸或心跳的等运动时，肿瘤和周围器官也会随之运动，使得人体能够在不同的时间尺度上发生内部解剖结构的变化，使得在执行基于静态解剖结构设计的治疗计划期间，肿瘤和周围器官的运动将可能存在肿瘤的低剂量和健康组织的过度暴露，从而导致离子治疗的剂量分布存在着较大的不确定性，降低离子治疗质量。

技术实现思路

1、本发明提供运动管理下的离子束照射反馈方法、装置、设备及介质，用以解决现有技术中由于内部解剖结构的变化引起剂量分布不确定的缺陷，实现实时反馈离子束的目标射程信息。

2、本发明提供一种运动管理下的离子束照射反馈方法，包括：

3、在进行离子束照射时，实时获取人体运动幅度参数和次级粒子辐射分布，并根据所述人体运动幅度参数实时得到人体三维解剖结构；

4、根据所述次级粒子辐射分布确定预测射程信息，并对所述人体三维解剖结构进行等效水体厚度转换，得到等效水体厚度分布；

5、将所述等效水体厚度分布输入预设的修正模型中进行处理，得到修正系数；

6、通过所述修正系数对所述预测射程信息进行修正，得到目标射程信息。

7、根据本发明提供的一种运动管理下的离子束照射反馈方法，在所述将所述等效水体厚度分布输入预设的修正模型中进行处理，得到修正系数之前，所述方法还包括：

8、获取多个样本数据；其中，所述样本数据包括样本三维解剖结构、样本射程信息和样本目标射程信息；

9、对所述样本三维解剖结构进行等效水体厚度转换，得到对应的样本等效水体厚度分布；

10、基于所述样本等效水体厚度分布、所述样本射程信息和所述样本目标射程信息对预设基准模型中进行迭代训练，得到所述修正模型，以使得所述修正模型根据所述样本三维解剖结构得到对所述样本射程信息进行修正的修正系数。

11、根据本发明提供的一种运动管理下的离子束照射反馈方法，在所述得到所述修正模型之后，所述方法还包括：

12、获取治疗计划质量保证中的剂量分布，并基于所述剂量分布对人体进行离子束照射时，通过所述修正模型得到验证射程信息；

13、将所述剂量分布对应的离子束照射入水箱中，得到对应的验证次级粒子辐射分布；

14、根据所述验证次级粒子辐射分布确定校验射程信息；

15、根据所述验证射程信息和所述校验射程信息检测所述修正模型的准确性。

16、根据本发明提供的一种运动管理下的离子束照射反馈方法，所述样本数据还包括样本次级粒子辐射分布，在所述获取多个样本数据之后，所述方法还包括：

17、提取各个所述样本次级粒子辐射分布与对应的所述样本射程信息的对应关系；

18、根据所述对应关系构建关系模型，以使得所述关系模型根据所述次级粒子辐射分布得到所述预测射程信息。

19、根据本发明提供的一种运动管理下的离子束照射反馈方法，所述根据所述人体运动幅度参数实时得到人体三维解剖结构，包括：

20、获取人体基准解剖数据；

21、将所述人体基准解剖数据和所述人体运动幅度参数输入预设的解剖结构运动模型中构建所述人体三维解剖结构。

22、根据本发明提供的一种运动管理下的离子束照射反馈方法，所述获取人体基准解剖数据，包括：

23、通过光子治疗中的四维成像技术实时获取所述人体基准解剖数据。

24、根据本发明提供的一种运动管理下的离子束照射反馈方法，在所述通过所述修正系数对所述预测射程进行修正，得到目标射程之后，所述方法还包括：

25、检测所述目标射程信息所对应的位置信息与目标位置是否匹配；

26、若不匹配，生成束流联锁响应信号，并通过所述束流联锁响应信号控制所述离子束停止照射。

27、本发明还提供一种运动管理下的离子束照射反馈装置，包括：

28、第一获取模块，配置为在进行离子束照射时，实时获取人体运动幅度参数和次级粒子辐射分布，并根据所述人体运动幅度参数实时得到人体三维解剖结构；

29、第一确定模块，配置为根据所述次级粒子辐射分布确定预测射程信息，并对所述人体三维解剖结构进行等效水体厚度转换，得到等效水体厚度分布；

30、输入模块，配置为将所述等效水体厚度分布输入预设的修正模型中进行处理，得到修正系数；

31、修正模块，配置为通过所述修正系数对所述预测射程信息进行修正，得到目标射程信息。

32、本发明还提供一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时实现如上述任一种所述运动管理下的离子束照射反馈方法。

33、本发明还提供一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述运动管理下的离子束照射反馈方法。

34、本发明还提供一种计算机程序产品，包括计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上述任一种所述方法。

35、本发明提供的一种运动管理下的离子束照射反馈方法、装置、设备及介质，在进行离子束照射时，实时获取人体运动幅度参数和次级粒子辐射分布，再根据人体运动幅度参数得到人体三维解剖结构，实时得到的人体三维解剖结构能够实时反映人体因肿瘤或器官运动所对应的解剖结构。根据获取到的次级粒子辐射分布确定预测射程信息，由于人体在不同时间尺度上的内部解剖结构会发生变化，因此直接基于次级粒子辐射分布所对应的预设射程信息具有一定的不确定性，需要对预测射程信息进行修正，在修正时，对人体三维解剖结构进行等效水体厚度转换，得到等效水体厚度分布，再将等效水体厚度分布输入预设的修正模型中进行处理，得到修正系数，通过修正系数对预测射程信息进行修正，得到目标射程信息。由于人体三维解剖结构和次级粒子辐射分布均是实时获得，即使肿瘤和周围器官的运动，也能实时反馈人体三维解剖结构，并对预测射程信息进行实时修正，使得最终得到的目标射程信息能准确反映离子束的照射射程，在后续能够实时确定离子束的照射剂量是否沉积到肿瘤靶区，有效的减小了人体正常组织过度暴露的危险。相较于目前的监测手段，能够在毫秒量级的反馈时间内完成亚毫米量级的射程精度反馈。

技术特征：

1.一种运动管理下的离子束照射反馈方法，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的运动管理下的离子束照射反馈方法，其特征在于，在所述将所述等效水体厚度分布输入预设的修正模型中进行处理，得到修正系数之前，所述方法还包括：

3.根据权利要求2所述的运动管理下的离子束照射反馈方法，其特征在于，在所述得到所述修正模型之后，所述方法还包括：

4.根据权利要求2所述的运动管理下的离子束照射反馈方法，其特征在于，所述样本数据还包括样本次级粒子辐射分布，在所述获取多个样本数据之后，所述方法还包括：

5.根据权利要求1至4中任一项所述的运动管理下的离子束照射反馈方法，其特征在于，所述根据所述人体运动幅度参数实时得到人体三维解剖结构，包括：

6.根据权利要求5所述的运动管理下的离子束照射反馈方法，其特征在于，所述获取人体基准解剖数据，包括：

7.根据权利要求1至4中任一项所述的运动管理下的离子束照射反馈方法，其特征在于，在所述通过所述修正系数对所述预测射程进行修正，得到目标射程之后，所述方法还包括：

8.一种运动管理下的离子束照射反馈装置，其特征在于，包括：

9.一种电子设备，包括存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述程序时实现如权利要求1至7任一项所述运动管理下的离子束照射反馈方法。

10.一种非暂态计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，其特征在于，所述计算机程序被处理器执行时实现如权利要求1至7任一项所述运动管理下的离子束照射反馈方法。

技术总结
本发明涉及离子治疗技术领域，提供一种基于运动管理下的动态离子束照射深度反馈方法及装置，在接受离子治疗过程中，根据实时得到的人体运动幅度参数实时反馈人体三维解剖结构，再利用次级粒子辐射分布与照射深度之间的关系确定预测射程信息，然后将人体三维解剖结构进行等效水体厚度分布转换后输入修正模型中进行处理得到修正系数，最后通过修正系数对预测射程信息进行修正，得到准确的射程信息。通过本发明提供的技术方案，能够实时、准确的反映动态离子束治疗下的射程信息。

技术研发人员：黄川,徐治国,胡正国,毛瑞士,陈玉聪,罗发明,赵祖龙,张秀玲,李娟,郎新乐,肖国青,詹文龙
受保护的技术使用者：中国科学院近代物理研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/3/31