[发明专利]一种带有呼吸补偿的4D放疗计划的实施方法及其设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种带有呼吸补偿的4D放疗计划的实施方法及其设备。

背景技术

放射治疗是治疗恶性肿瘤的主要技术手段之一,其目标是最大限度地将放射线集中照射到肿瘤(靶区),而周围的正常组织及器官应受到最小的剂量。影像引导放射治疗(IGRT)技术是在三维放射治疗技术的基础上加入了时间因素的概念而成为四维放射治疗(4D放疗)；一般将四维放射治疗(4D放疗)定义为在影像定位、放疗计划设计和治疗实施阶段均明确考虑解剖结构随时间变化的放疗技术，其实施过程包括四维影像定位、四维放疗计划设计和四维治疗实施三个部分组成；IGRT技术充分考虑了解剖组织在治疗过程中的运动和分次治疗间的位移误差，在患者进行治疗前、治疗中利用各种先进的影像设备对肿瘤及正常器官进行实时监控，并利用图像和/或信号引导本单分次治疗和/或后续分次治疗，引导的方式可以是校正患者摆位、调整治疗计划或引导射线束照射；由于影像引导放射治疗(IGRT)技术和四维放射治疗(4D放疗)技术能够在不增加甚至是减少正常组织放射损伤的情况下，显著提高传统放射治疗的精确性，因此在近年来得到了广泛研究和推广。同时，造成肿瘤位置和重要器官在治疗过程中的移动一般是由于患者的呼吸，如肿瘤在呼吸循环内的位移可达几个厘米，现有技术中为了避免这一技术问题，一般4D放疗计划设计是针对4D图像中的某一时相进行，治疗实施时让患者在放疗计划设计时所用的时相进行憋气，这种方式只能适用于呼吸自主控制状态良好且愿意配合的患者，适用范围相对较窄，且由于患者憋气时间有限，每次治疗实施时均会严重延长患者的治疗时间，缩短治疗效率，对患者的耐受性要求较高。

发明内容

本发明针对以上问题的提出，而研制一种带有呼吸补偿的4D放疗计划的实施方法及其设备。

本发明的技术手段如下：

一种带有呼吸补偿的4D放疗计划的实施方法，包括如下步骤：

步骤1：输入患者不同呼吸时相的4D医学图像，并勾画出各呼吸时相的靶区和危及器官的组织轮廓，执行步骤2；

步骤2：设计4D放疗计划；所述4D放疗计划包括对应各呼吸时相的射野参数和计划剂量分布、以及各时相合成计划剂量分布，执行步骤3；

步骤3：输出本单分次4D放疗计划，执行步骤4；

步骤4：监测患者呼吸时相并预测患者呼吸时相变化，执行步骤5；

步骤5：根据所预测的呼吸时相变化从输出的本单分次4D放疗计划中调用对应呼吸时相的射野参数，执行步骤6；

步骤6：根据所调用的射野参数控制医疗X射线机形成相应射野，以及完成相应的出束照射动作，执行步骤7；

步骤7：实时存储医疗X射线机各动作数据，执行步骤8；

步骤8：判断本单分次4D放疗是否结束，是则执行步骤9，否则返回步骤4；

步骤9：根据所监测的患者呼吸时相变化形成患者本单分次4D放疗中的呼吸曲线图，执行步骤10；

步骤10：利用医疗X射线机各动作数据和患者本单分次4D放疗中的呼吸曲线图计算本单分次放疗中患者所接受的实际剂量分布，执行步骤11；

步骤11：将计算出的实际剂量分布与本单分次4D放疗计划的计划剂量分布进行对比，根据对比结果确定是否需要优化后续分次4D放疗计划；

进一步地，所述步骤2包括如下步骤：

ⅰ、设计所述靶区和危及器官的约束条件；

ⅱ、利用逆向计划优化方法形成4D放疗计划；

ⅲ、判断4D放疗计划中的总计划剂量分布是否符合临床要求，若不满足，则修改逆向计划优化方法的优化条件重新形成4D放疗计划；

ⅳ、反复执行步骤ⅲ直至4D放疗计划中的总计划剂量分布符合临床要求；

进一步地，在患者被实施4D放疗之前还具有如下步骤：

①对患者进行呼吸训练；

②确定患者的呼吸运动处于平稳状态；

③监测患者呼吸时相；

④根据所监测的呼吸时相建立呼吸预测数据库；

进一步地，所述步骤4具体为：根据所监测的患者当前呼吸时相，结合所建立的呼吸预测数据库确定患者下一呼吸时相；

进一步地，所述医疗X射线机包括根据射野参数运动形成相应射野的自动多叶准直器和根据射野参数完成相应出束照射动作的加速器。

一种带有呼吸补偿的4D放疗计划的实施设备，包括：

输入模块，用于输入患者不同呼吸时相的4D医学图像；

连接输入模块，用于勾画出各呼吸时相的靶区和危及器官的组织轮廓的勾画模块；