[发明专利]确定放射治疗机运动的方法及射野布置系统

说明书

本发明公开了一种基于人体坐标系的射野布置方法及系统，方法包含以下步骤：(1)基于人体坐标系布置射野；(2)将基于人体坐标系布置的射野转换到机器坐标系；(3)评估治疗计划质量，并对射野进行优化。射野布置系统包括布置模块，转换模块和优化模块。基于人体坐标系的射野布置方法及系统可帮助放疗计划设计人员明确非共面射野与肿瘤靶区和危及器官的位置关系，更加直观地选择和优化非共面射野方向，可促进非共面放疗技术的临床应用。

技术领域

本发明总体上涉及放射治疗医学领域，更特别地，涉及一种基于人体坐标系的射野布置方法及系统。

背景技术

放射治疗是利用辐射对恶性肿瘤进行照射使其生长受到抑制而致死的一种疗法，简称放疗。对肿瘤患者实施放疗之前需要先设计放疗计划，其中非常重要的一个步骤是确定治疗机射线束的入射方向，即布置射野。科学合理的布置射野，可在保证靶区受照剂量的前提下，尽可能减少射线束穿过正常组织器官的范围，有利于危及器官保护，提高计划质量。现有放疗计划系统(如Pinnacle、Eclipse、Monaco等)采用的是基于治疗机机器坐标系的布置射野方法，即通过设置治疗机机械运动参数来选定射野方向，然后利用从机器坐标系到人体坐标系的转换关系确定射野相对于人体(包括人体内的肿瘤靶区和靶区周边危及器官)的空间位置关系。这种坐标转换因治疗机结构形式的不同而变化。以常用的C形臂治疗机为例，射野方向是通过转动治疗机机架和转动治疗床而实现。如果所有射野的床角均为零度时，称为共面布野；如果至少有一个射野的床角不为零度时，称为非共面布野。共面布野是在人体同一横断面内选择射野方向，计划设计人员可直观地确定射野与靶区和危及器官的位置关系，布野较为简单。而对于非共面布野，射野方向选择范围扩展到整个三维立体空间，计划设计人员仅根据机架角和床角难以直观地判断射野与患者体表和体内靶区、危及器官的空间位置，难以确定所布置的射野是否能够较好地躲开危及器官，因而往往需要手工反复调整机架角和床角等机器参数，以获得较优的入射方向。基于机器坐标系的非共面布野对放疗计划设计人员的空间想象力和布野经验要求较高，不利于非共面放疗技术的开展。

发明内容

本发明的一个方面是提供一种基于人体坐标系的射野布置方法及系统。该方法可以有效解决现有基于机器坐标系布置非共面射野的不直观、确定非共面射野费时费力等问题。

根据一示例性实施例，提供一种射野布置方法，包括以下步骤：

(1)基于人体坐标系布置射野；

(2)将基于人体坐标系布置的射野转换到机器坐标系；

(3)评估治疗计划质量，并对射野进行优化。

在一种实施方式中，所述步骤(1)中布置射野使得患者肿瘤靶区受射线束照剂量满足处方剂量要求。优选地，所述步骤(1)中布置射野使得靶区周围的危及器官受射线束照剂量在预定范围内。

在一种实施方式中，所述步骤(1)中的布置射野包括：

(1-1)建立人体坐标系：以患者肿瘤靶区的几何中心O_p为原点，建立空间直角坐标系作为人体坐标系，该坐标系包含相互垂直的三个坐标轴分别为X_p轴、Y_p轴和Z_p轴，其中，X_p轴沿人体左右方向，Y_p轴沿人体前后方向，Z_p轴沿人体头脚方向；

(1-2)在X_p-O_p-Y_p平面内，确定一个绕Y_p轴旋转角度θ₁的共面射野，判断该共面射野穿过靶区及周围危及器官的范围，若满足要求则选定该射野，并进行步骤(1-4)，若不满足要求，则进行步骤(1-3)；