[发明专利]一种放射治疗设备的成像装置和方法

说明书

技术领域

本发明主要涉及医疗设备领域，尤其涉及一种放射治疗设备的成像装置和方法。

背景技术

图像引导放射治疗(IGRT，ImageGuidedRadiotherapy)技术将X射线成像与放射治疗技术有机结合，大大提高了临床放射治疗过程中摆位的精度，显著提高了治疗效果。

IGRT装置在工作时，既可以产生千伏(KV)级的电子束，也可以产生兆伏(MV)级的电子束。其中KV级的电子束打在成像靶上，可以产生用于成像的X射线。MV级的电子束可以用于对患者体内的病灶进行放射治疗。其中KV级的电子束和MV级的电子束既可以由具有同一个放射源的IGRT装置(即，同源的IGRT装置)产生，也可以由具有不同放射源的IGRT装置产生。电子束经过目标之后被电子射野成像设备(EPID)接收，EPID采集对应的KV级投影图像和MV级投影图像，并实时验证患者摆位和射野位置。

目前的有三种IGRT技术兼顾成像和放射治疗效果。

第一种方案采用两套系统，一套KV级X射线系统用于成像，另一套MV级X射线系统用于放射治疗。这一方案的缺点在于：1)两套系统分属不同坐标系，使得摆位误差严重依赖于设备的校正周期和随机误差大小，降低了治疗效果；2)成本高：KV级的X射线球管造价不菲，并且属于易耗品；为了满足治疗中成像的需求，很多设备安装针对KV级成像优化的平板探测器的同时，还安装了针对MV级成像的平板探测器，进一步增加了图像引导放射治疗设备的总成本。

第二种方案采用同源MV设计，一般直接使用MV级X射线，结合针对MV射线优化的平板探测器在线验证图像。这一方案的缺点在于，MV级X射线在人体组织中的主要物理过程康普顿散射会降低图像的对比度，而对组织分辨能力有贡献的光电效应发生的概率则较小，这将导致治疗X射线束的成像效果比KV级X射线图像差很多，从而影响定位精度，进而降低图像引导设备的放射治疗效果。针对该方案中电子射野成像设备(EPID)图像对比度差的问题，目前通常是在传统的MV级EPID系统中，在探测器上方增加一定厚度的金属板，提高进入探测器的电子数量，同时减少低能散射线，这有利于提高图像质量。

第三种方案被业界称为同源双束的技术使得成像束与治疗束共用一个坐标系统，同源共轴的设计可以提高摆位精度。医疗上往往使用4MV以上的X射线用于病人治疗，成像效果较差；人们更倾向于使用能量更低的MV级X射线，甚至KV级X射线用于成像。可以预见，第三种方案克服了前两种方案固有的缺陷，但该方案中1)若探测器针对成像束优化，而治疗束的MV级X射线能量高，软组织对比度差，其图像质量反而不如第二种方案；或者2)若探测器针对治疗束优化，成像束的图像质量远低于第一种方案。

发明内容

本发明提供了一种同时提高治疗束和成像束的图像质量且成本低廉的成像装置及方法。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种放射治疗中的成像方法，包括：提供增强器并将增强器放置于探测器上方；在射线束扫描目标部位时使用探测器获取对应图像；以及对图像进行处理。

可选地，所述提供增强器包括提供一个或多个并排放置的金属材料板，该方法进一步包括：当射线束为治疗束时，操作一个或多个金属材料板以使其基本平行于探测器的上表面；以及当射线束为成像束时，操作一个或多个金属材料板以使其基本平行于射线束方向。

可选地，所述增强器包括交错的金属区域和非金属区域。所述对所述图像进行处理包括：抽取金属区域图像I_black和非金属区域图像I_white；如果所述射线束为治疗束，则利用I_black对非金属区域插值，得到非金属区域插值图像P_white，将所述P_white和所述I_white加权叠加以更新非金属区域图像；如果所述射线束为成像束，则利用I_white对金属区域插值，得到金属区域插值图像P_black，将所述P_black和所述I_black加权叠加以更新金属区域图像；对更新后的图像进行边界平滑。

本发明还提供了一种放射治疗中的成像设备，包括：探测器，其在放射治疗设备的治疗头发出的射线束扫描目标部位时获取对应图像；增强器，其被放置于探测器上方；以及图像处理模块，其对图像进行处理。

附图说明

图1是本发明的EPID系统的框图。

图2是根据本发明的一个实施例的成像装置的示意图。

图3示出添加和移除增强器时的探测器能量响应曲线。

图4是根据本发明的一个实施例的增强器设计的示意图。

图5是根据本发明的另一实施例的条状或网格状的增强器的示意图。

具体实施方式