[发明专利]三维剂量验证装置及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及三维剂量验证装置及三维剂量验证方法。

背景技术

随着计算机技术的飞速发展，放射影像技术和放射治疗技术发生了根本性和革命性的变化，放射治疗迈进了一个新的时代——三维治疗的时代。尤其在近来，随着放射治疗设备的更新和开展放射治疗的医疗单位的增多，带有电动多叶准直器(multileaf collimator,MLC)的医用直线加速器得到广泛的应用；同时具有三维算法和调强放射(intensity modulated radiation therapy,IMRT)治疗逆向算法的治疗计划系统(treatment plan system,TPS)广泛的应用，推动了三维适形治疗技术特别是调强放射治疗技术的发展。调强放射治疗病例数所占的比例越来越高，治疗的病种也越来越丰富，有些肿瘤甚至将IMRT作为首选治疗方式，如鼻咽癌、前列腺肿瘤等。以至于James A.Purdy[1]认为“21世纪第2个10年，IMRT技术或许会成为常规的照射技术”。放射治疗的根本目的是提高治疗增益比，即最大限度地增加肿瘤的局部控制率(tumor control probability,TCP)，降低正常组织的放射并发症概率(normal tissue complication probability,NTCP)[2]。IMRT技术同常规放射治疗技术和三维适形放射治疗技术相比，更适合于治疗凹形靶区和大面积不规则靶区。它在提供高度适形的靶区剂量的同时，能够更好的保护周围的正常组织和危及器官。有效的提高治疗增益比。

调强放射治疗(IMRT)是近十多年发展的一项崭新技术，在理论上它能够很好地遵循放疗临床剂量学四原则，是在各射野与靶区轮廓高度适形的前提下，将每一个射野分割成若干小子野，使射野内剂量强度按一定要求进行调节，最大限度地将束流集中到靶区以内，周围危及器官和正常组织少受或免受不必要的照射。它是利用多叶准直器(MLC)运动来实现，每一个射野内通过MLC运动会分成一定数量的子野，而每一个子野的形状、跳数各不相同，它们之间存在着复杂的关系，致使在调强放疗中，剂量出错可能性比较大，因其它采用比较陡峭的剂量梯度，且这种陡峭剂量分布临近肿瘤和重要器官的边界(Shamurailatpam Dayananda Sharma，et al.Use of peripheral dose data from uniform dynamic multileaf collimation fields to estimate out-of-field organ dose in patients treated employing sliding window intensity-modulated radiotherapy.Phys.Med.Biol.51(2006),2987–2995.)。所有这些子野合成以后的剂量分布是难以想象和预见的，这一点与射野均匀的三维适形放疗完全不同(Followill D,Geis P and Boyer A 1997,Estimates of whole-body equivalent dose produced by beam intensity modulated conformal therapy Int.J.Radiat.Oncol.Biol.Phys.38,667–72；Kry S,Salehpour M,Followill D,Stovall M,Kuban D,White R and Rosen I 2005a,Out-of-field photon and neutron dose equivalents from step-and-shoot intensity-modulated radiation therapy Int.J.Radiat.Oncol.Biol.Phys.62,1204–16；Hall E J and Wuu S 2003,Radiation-induced second cancers:the impact of 3DCRT and IMRT Int.J.Radiat.Oncol.Biol.Phys.56,83–88.)。如果不对IMRT计划进行严格的剂量验证，则有可能出现高剂量误差，这将导致严重的放射治疗事故发生(Webb S,1997,The Physics of Conformal Radiotherapy(Bristol:Institute of Physics Publishing)；Vanhavere F,Huyskens D and Struelens L 2004Peripheral neutron and gamma doses in radiotherapy with an18MV linear accelerator Radiat.Prot.Dosim.110,607–12)。因此，临床上为了保证调强射野输出剂量准确性，必须对调强放疗计划进行精心的设计与准确的剂量验证。