[发明专利]一种用于粒子治疗的扫描照射方法、装置和治疗头

说明书

技术领域

本发明涉及放射线治疗技术领域，尤其涉及一种用于粒子治疗的扫描照射方法、装置和治疗头。

背景技术

粒子放疗是目前世界上最先进的癌症治疗手段之一。与通常的光子放疗(X射线放疗)相比，粒子被照射到病人体内时，将在粒子射程终端形成最大剂量峰值，即，形成所谓的布拉格峰(Bragg Peak)。因而通过精密控制粒子束流能量和粒子束照射位置，可以将高剂量粒子集中照射到目标肿瘤靶区内，同时将对目标肿瘤周围的正常组织和正常器官的不利照射剂量降低到最少，从而实现比X射线放疗更加适形的剂量分布，提高肿瘤的治疗效果，降低副作用。

粒子加速器产生的粒子束流通常束斑大小为10毫米以下，因而当需要将粒子束均匀地照射到比如直径为10厘米的肿瘤靶区时，则需利用粒子照射装置，将束斑直径只有不到1厘米的粒子束扩大到10厘米范围，同时需要照射不同能量的粒子束流，以将原本只有数毫米宽的布拉格峰扩展到肿瘤靶区沿照射方向的厚度相当的宽度，从而在三维的肿瘤靶区形成均匀的三维适形的剂量分布。

实现上述三维适形的剂量分布通常有两种照射方法，分别为二维照射方法和三维照射方法。其中，二维照射方法也称散射体法。图1中示意出了当前的三维扫描照射方式。

其主要形式是利用一对偏转方向正交的二极电磁铁，使从粒子加速器输送过来的粒子束按计划的轨迹扫描，形成固定的轨迹(比如圆形或ZigZag形等轨迹，或者形成按治疗计划给出的轨迹)。

当所有照射点分布都相对集中时，显然对路径的要求就比较低，按照常规的方法可以遍历到各个点，既不需要复杂的路径也可以短时间内完成(参照图2)。然而现有技术的问题在于，很多情况下，肿瘤的分布往往不一定非常密集，可能其形状是非连通，中间可能会有大量的孔洞，当然其中也可能分布重要的器官。

并且，在一种称为三维连续快扫描模式(fast raster continuos scanning)下，束流在扫描点之间移动时并不关闭，因而也会在扫描路径上贡献剂量。一般情况下，这部分移动中剂量(transient dose)很难在治疗计划中加以考虑，而是可以通过改良照射控制方法将移动中剂量贡献也计算在相邻照射点的剂量中，只要扫描点的间距充分小，这种方法带来的剂量误差就可以控制得足够小。但是，有的扫描点间距比扫描束直径大很多，使用这种控制方式来消除移动中剂量贡献带来的误差效果不够理想。这种误差，如果总是采用同一路径进行扫描，则会导致剂量分布的误差积累，尤其在扫描速度较慢的方向上，导致其剂量分布的不均匀性更加明显。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于粒子治疗的扫描照射方法、装置和设备。

根据本发明的一个方面，提供一种用于粒子治疗的扫描照射方法，其中，对于每层待照射对象，所述方法包括以下步骤：

a获取所述待照射对象的照射点分布信息；

b基于所述照射点分布信息，来确定当前扫描路径；

c根据所述当前扫描路径进行扫描照射；

d在未满足预定终止条件时，基于所述当前扫描路径执行优化操作，以获得优化扫描路径，并将所述优化扫描路径作为当前扫描路径，重复执行所述步骤c、d。

根据本发明的一个方面，提供一种用于粒子治疗的扫描装置，其中，对于每层待照射对象，所述扫描装置包括：

获取装置，用于获取所述待照射对象的照射点分布信息；

确定装置，用于基于所述照射点分布信息，来确定当前扫描路径；

执行装置，用于根据所述当前扫描路径进行扫描；

优化装置，用于在未满足预定终止条件时，基于所述当前扫描路径执行优化操作，以获得优化扫描路径，并将所述优化扫描路径作为当前扫描路径，重复执行所述执行装置和优化装置的操作。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：通过对同一照射层采用不同的扫描路径进行多次扫描，能够有效地消除扫描照射时剂量不均衡的问题，并且通过对扫描路径的优化，缩短了路径长度，进而减少了治疗所需时间，减少了对设备电源的需求，并且，优化后的路径降低了对磁铁大角度偏转的要求，提高了整个运行效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1示意出了现有技术中采用三维扫描模式下的束流示意图；

图2为现有技术中所采用的一种扫描路径的示意图；

图3为根据本发明的一个实施例的，采用本发明的优化方案后可以获得的相对图1的优化扫描路径的示意图；