[发明专利]一种在放射治疗中同步实时演算放疗射束角度的方法

说明书

一种在放射治疗中同步实时演算放疗射束角度的方法，该方法包括以下步骤：模拟定位机肿瘤靶区细胞位置，确定初始加速器射束角度；建立人体坐标系；得到与靶区细胞有关的加速器射束角度三维变换矩阵；通过三维三角函数来模拟肿瘤靶区细胞的挪移；由肿瘤靶区细胞的坐标变化相应调整加速器的射束角度，得到一个与靶区细胞运动有关的三维射束角度集合；建立一个危机细胞所受射线角度的禁忌表并进行判断；建立与肿瘤靶区细胞坐标位置有关的可用加速器射束角度数据库；利用IRIS系统实时监控肿瘤靶区细胞的位置，并反馈给计算机；计算机比对已有射束角度数据库，相应调整射束角度。

技术领域

本发明涉及医疗技术领域，具体为一种在放射治疗中根据肿瘤位置同步实时演算放疗射束角度的方法。

背景技术

随着目前环境污染日益严重，肿瘤逐渐成为人们健康及生命的最大威胁，放射治疗是治疗肿瘤的有效方法之一，包括体外照射和体内照射两种方式。它利用高能量的放射线束杀死癌细胞，从而达到治愈癌症，或减轻病人的痛苦、改善病人生活质量的目的。

放射治疗计划的要求通常包括如下几个方面：均匀(homogeneity)，适形(conformity)，简便(simplicity)以及避免对敏感组织的损伤(avoidable)，因此如何准确定位肿瘤细胞对其进行射束精准打击的同时，避开健康的重要器官对于有效治疗至关重要。

而发明人发现在实际放疗过程中，由于人体解剖结构的动态特性、病人的体位变化以及病人的呼吸，病人器官和胸部、腹部以及前列腺等部位的肿瘤靶区在治疗过程中发生一定挪移，这使得放射治疗时射束照射可能会不够准确，而没有精准定位到肿瘤细胞，无法进行有效治疗，更甚者射束可能会照射到健康细胞，对重要的健康器官造成不可磨灭的损失。

目前针对放疗过程中由体位和呼吸引起的肿瘤靶区挪移的解决技术有：在靶区内部植入信号应答器来实现磁场定位能够得到精确的靶区实时运动信息，但是增加了应用的复杂性；Berbeco提出了IRIS系统(Integrated radiotherapy imaging system)，即集成放射治疗成像系统来进行定位。系统由机架安装的诊断(kV)X射线管和快速可读平面非晶硅探测器组成，具有三个主要功能：三维(3D)X光探测，锥形束CT和实时肿瘤/标记物跟踪。但这些解决方案往往只是侧重于如何对肿瘤靶区进行实时定位，却没有考虑到如何在确定靶区实时位置后，调整相应的放疗射束角度来实时匹配移动的靶区，并且避免对病人其他重要健康部位造成损伤。

发明内容

为克服上述现有技术的不周到之处，本发明提供了一种在放射治疗中根据肿瘤位置同步实时演算放疗射束角度的方法，提高放疗射线的准确率，提高放射治疗效果，避免放疗射束伤害到健康细胞。

该方法包括以下步骤：

由模拟定位机定位病人的肿瘤靶区细胞位置，由有经验的医师确定初步放射治疗计划，确定初始加速器射束角度；

以肿瘤靶区几何中心点为原点，以人体前后、左右、上下三个方向建立人体坐标系；

建立起加速器坐标系为全局坐标系，定义患者坐标系为局部坐标系。若每次患者治疗时肿瘤靶区不存在挪移，则加速器坐标系和患者坐标系完全重合，则可得到与靶区细胞有关的加速器射束角度三维变换矩阵；

考虑病人每次治疗时体位发生变化以及病人的呼吸运动，提出一个三维三角函数来模拟肿瘤靶区细胞随时间的移动；

由肿瘤靶区细胞的坐标变化相应调整加速器的射束角度，得到一个与靶区细胞运动有关的三维射束角度集合；

建立一个会波及到肿瘤靶区细胞周边的危机细胞所受射线角度的禁忌表，判断上一步所得射束角度是否属于禁忌表；

建立与肿瘤靶区细胞坐标位置有关的加速器射束角度数据库；

进行实际放射治疗时，通过加速器上安装的IRIS系统实时监控肿瘤靶区细胞的位置，并反馈给计算机；