[发明专利]一种质子出束路径和射程在线验证方法、装置及系统

说明书

本申请提供一种质子出束路径和射程在线验证方法、装置及系统，通过将声波探测器设置在布拉格峰前的侧面，从而能够同时探测得到声波信号中的α波和γ波的飞行时间，进而根据α波的飞行时间和至少四个声波探测器的坐标参数，得到所述质子出束路径；根据γ波的飞行时间和至少四个声波探测器的坐标参数，得到所述布拉格峰位置；获得质子出束路径和布拉格峰位置。将质子出束路径和布拉格峰位置同时作为参考，能够更加精确控制质子作用的问题，且本发明提供的质子出束路径和射程在线验证方法能够实时监测质子出束路径和射程，提高了质子治疗的精准度。为质子束照射病灶区域提供了双重参考，装置系统的成本低，有助于在临床上的推广。

技术领域

本发明涉及质子治疗和声波领域，尤其涉及一种通过质子诱导声波在线验证质子出束路径和射程的方法、装置及系统。

背景技术

质子治疗是一种精确治疗恶性肿瘤(癌症)的放疗手段，和传统的光子治疗或者电子治疗相比，质子治疗最大的优势在于质子有着一种特殊的物理特性——布拉格峰(Braggpeak)。质子束在介质内，例如人体内的照射剂量曲线先缓慢上升，随后逐渐变快，直到布拉格峰处产生最大的剂量沉积，之后曲线快速下降并趋于零。质子的布拉格峰特性能使肿瘤病灶区域接收到最大的照射剂量，使病灶后方正常器官免受辐射伤害，从而降低了治疗的副作用。

质子布拉格峰特性其实是质子治疗的一把“双刃剑”，因为质子出束路径或者射程的不确定性，很有可能会导致肿瘤组织的质子剂量不足或者正常器官的过度照射，从而很大程度上增加了肿瘤复发和正常器官并发症的风险。

因此如何使得质子精确对准肿瘤位置以治疗癌症，成为亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种通过质子诱导声波在线验证质子出束路径和射程的方法及装置，以解决现有技术中质子出束路径或者射程不准确造成质子治疗精准度较差的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种质子出束路径和射程在线验证方法，所述方法基于在介质表面设置至少四个声波探测器，所述至少四个声波探测器用于测量质子诱导声波信号，所述至少四个声波探测器的位置互不相同，且均放置于质子出束的布拉格峰前的侧面；

所述在线验证质子出束路径和射程方法包括：

建立三维坐标系，确定目标治疗区域以及所述至少四个声波探测器的坐标参数；

获取所述至少四个声波探测器测量得到的声波信号；

提取每个所述声波信号中的α波和γ波的飞行时间；

利用所述α波的飞行时间和所述至少四个声波探测器的坐标参数，得到所述质子出束路径；

利用所述γ波的飞行时间和所述至少四个声波探测器的坐标参数，得到所述布拉格峰位置；

判断所述质子出束路径与预设质子出束路径之间的距离是否位于第一阈值范围内，且所述布拉格峰位置是否位于所述目标区域；

若判断结果均为是，则返回所述获取所述至少四个声波探测器测量得到的声波信号；

若否，则调节所述质子参数，并返回所述获取所述至少四个声波探测器测量得到的声波信号。

优选地，所述获取所述至少四个声波探测器测量得到的声波信号，具体包括：

利用数据采集卡获取所述至少四个声波探测器测量得到的声波信号，并传输至计算机中，以获取所述声波信号。

优选地，所述提取每个所述声波信号中的α波和γ波的飞行时间，具体包括：

采用质子照射所述目标治疗区域，并触发所述数据采集卡采集所述声波信号；

将所述质子出束的时刻与所述数据采集卡触发的时刻同步。