超葉片跨距注量圖的照射方法和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明主要涉及放射治療設(shè)備，尤其涉及放射治療設(shè)備的超葉片跨距注量圖的照射方法和裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著放射物理、放射生物、臨床腫瘤學(xué)等理論的發(fā)展，尤其是醫(yī)學(xué)影像設(shè)備和計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷進(jìn)步，使放射治療(后文簡(jiǎn)稱(chēng)放療)技術(shù)得以不斷完善和發(fā)展，更好地滿足臨床的要求。從最開(kāi)始的普通放療技術(shù)到三維適形放療(3 Dimens1nal Conf ormalRadiat1n Therapy，3DCRT)，是一次飛躍，從此放療進(jìn)入了精確放療時(shí)代，腫瘤局部復(fù)發(fā)及正常組織并發(fā)癥的發(fā)生率大為降低。在三維適形放療技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來(lái)的調(diào)強(qiáng)放療技術(shù)(Intensity-modulated Radiat1n Therapy, IMRT)更好地實(shí)現(xiàn)了革El區(qū)的適形，同時(shí)更好地保護(hù)了靶區(qū)周?chē)奈＜捌鞴?，尤其是在凹形靶區(qū)有危及器官嵌入的時(shí)候，更體現(xiàn)了調(diào)強(qiáng)放療技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。
[0003]調(diào)強(qiáng)放療的基本原理是將一個(gè)射野分成多個(gè)細(xì)小的子野(射束)，對(duì)這些射束給予不同的權(quán)重，使射野內(nèi)產(chǎn)生優(yōu)化不均勻的強(qiáng)度分布，以達(dá)到通過(guò)危及器官的射束通量減少，而靶區(qū)其他部分的射束通量增大的目的。在放射治療設(shè)備中根據(jù)注量圖控制多葉準(zhǔn)直器(Mult1-leaf Collimator，MLC)來(lái)實(shí)現(xiàn)期望的劑量分布。多葉準(zhǔn)直器是由多對(duì)葉片組成，每對(duì)葉片的兩個(gè)葉片分別位于兩側(cè)，同側(cè)多個(gè)葉片置于一個(gè)箱體中，每個(gè)葉片伸出箱體的長(zhǎng)度是有限制的，伸出的最大長(zhǎng)度與最小長(zhǎng)度之差稱(chēng)為最大葉片跨距。
[0004]在放射治療中，對(duì)于覆蓋面積較大且形狀復(fù)雜的腫瘤(比如頭頸部的腫瘤)，調(diào)強(qiáng)得到的射線的注量圖也往往覆蓋面積較大且形狀復(fù)雜。如果所有需要照射的行的起始位置的差或終止位置的差超過(guò)最大葉片跨距，所有需要照射的行就不能同時(shí)開(kāi)始或同時(shí)終止照射。
[0005]在現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)跨距過(guò)大問(wèn)題的處理一般采用射野分割的方法，即把一個(gè)射野分割成兩個(gè)或兩個(gè)以上的射野照射。在照射過(guò)程中先照射第一個(gè)射野，然后關(guān)閉射束，將鎢門(mén)和多葉準(zhǔn)直器移動(dòng)至下一個(gè)射野繼續(xù)照射，直至所有分割的射野照射結(jié)束。鎢門(mén)包括與多葉準(zhǔn)直器移動(dòng)方向平行的鎢門(mén)(后文稱(chēng)為平行鎢門(mén))以及與多葉準(zhǔn)直器移動(dòng)方向垂直的鎢門(mén)(后文稱(chēng)為垂直鎢門(mén))，用于限定射野的范圍。
[0006]然而射野分割的方式存在一些不足。首先，將一個(gè)射野分割成多個(gè)射野照射會(huì)造成總照射劑量的增加，每增加一個(gè)射野，總劑量大約增加接近一倍原最小總劑量;其次從一個(gè)子射野到另一個(gè)子射野需要將鎢門(mén)和多葉準(zhǔn)直器移動(dòng)到位才能繼續(xù)照射，這部分所耗費(fèi)的時(shí)間稱(chēng)為建成時(shí)間，其造成總的照射時(shí)間的增加;再者，由于射野存在半影，在射野的拼接處有可能出現(xiàn)劑量不穩(wěn)定的情況。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種超葉片跨距注量圖的照射方法和裝置，能夠在不分野的情況下處理行初始距離差或行終止距離差超出葉片跨距。
[0008]本發(fā)明提出一種超葉片跨距注量圖的照射方法，使用平行鎢門(mén)選擇性的遮擋多葉準(zhǔn)直器的一個(gè)或多個(gè)葉片，該方法包括以下步驟:確定該注量圖中需要照射的各行的遮擋類(lèi)型；確定各行的照射劑量相對(duì)于葉片對(duì)移動(dòng)位置的移動(dòng)曲線；設(shè)置各葉片對(duì)的移動(dòng)曲線的起始照射劑量;根據(jù)約束條件將各葉片對(duì)的移動(dòng)曲線進(jìn)行同步，該約束條件包括遮擋類(lèi)型;選擇控制點(diǎn)的照射劑量;以及根據(jù)所選的照射劑量生成控制點(diǎn)。
[0009]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，該遮擋類(lèi)型包括:開(kāi)始遮擋且結(jié)束遮擋、開(kāi)始不遮擋而結(jié)束遮擋、開(kāi)始遮擋而結(jié)束不遮擋以及開(kāi)始不遮擋且結(jié)束不遮擋。
[0010]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，設(shè)置類(lèi)型為開(kāi)始不遮擋而結(jié)束遮擋和開(kāi)始不遮擋且結(jié)束不遮擋的行的移動(dòng)曲線的起始照射劑量為0。
[0011]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，根據(jù)約束條件將各葉片對(duì)的移動(dòng)曲線進(jìn)行同步之后還包括:在滿足約束條件的情況下平滑該移動(dòng)曲線。
[0012]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，根據(jù)約束條件將各葉片對(duì)的移動(dòng)曲線進(jìn)行同步的步驟包括:結(jié)束遮擋處理，包括:對(duì)于沿著多葉準(zhǔn)直器和鎢門(mén)的移動(dòng)方向上的一個(gè)位置，如果該位置有照射結(jié)束且需遮擋的葉片對(duì)，則將結(jié)束于該位置且需遮擋的葉片對(duì)移動(dòng)曲線的終止最大照射劑量為多葉準(zhǔn)直器引導(dǎo)葉片達(dá)到該位置時(shí)所需的最小照射劑量，以此為依據(jù)調(diào)整葉片軌跡;和/或開(kāi)始遮擋處理，包括:沿著多葉準(zhǔn)直器和鎢門(mén)的移動(dòng)方向依次計(jì)算所有跟隨葉片達(dá)到該位置時(shí)所需的起始最大照射劑量，且將開(kāi)始于該位置且需遮擋的葉片對(duì)的起始照射劑量都設(shè)為該起始最大照射劑量;和/或調(diào)整葉片軌跡，使結(jié)束不遮擋的移動(dòng)曲線的結(jié)束照射劑量相同，為最大所需照射劑量。
[0013]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，選擇控制點(diǎn)的照射劑量的步驟包括:計(jì)算照射劑量軸上的各點(diǎn)的權(quán)重;根據(jù)照射劑量軸照射劑量軸上各點(diǎn)的權(quán)重，選擇指定個(gè)數(shù)的與控制點(diǎn)對(duì)應(yīng)的照射劑量。
[0014]在本發(fā)明的一實(shí)施例中，根據(jù)所選的照射劑量生成控制點(diǎn)的步驟，是通過(guò)插值方法針對(duì)每個(gè)照射劑量，求每個(gè)葉片到達(dá)該照射劑量時(shí)所處的位置，得到控制點(diǎn)。
[0015]本發(fā)明還提出一種超葉片跨距注量圖的照射裝置，使用平行鎢門(mén)選擇性的遮擋多葉準(zhǔn)直器的一個(gè)或多個(gè)葉片，該裝置包括:用于確定該注量圖中需要照射的各行的遮擋類(lèi)型的模塊;用于確定各行的照射劑量相對(duì)于葉片對(duì)移動(dòng)位置的移動(dòng)曲線的模塊；用于設(shè)置各葉片對(duì)的移動(dòng)曲線的起始照射劑量的模塊;用于根據(jù)約束條件將各葉片對(duì)的移動(dòng)曲線進(jìn)行同步的模塊;用于選擇控制點(diǎn)的照射劑量的模塊；以及用于根據(jù)所選的照射劑量生成控制點(diǎn)的模塊。
[0016]本發(fā)明還提出一種放射治療設(shè)備，包括如上所述的超葉片跨距注量圖的照射裝置。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，還公開(kāi)了一種超跨距注量圖的照射方法，其中所述超跨距注量圖至少包括起始照射遮擋區(qū)域和終止照射遮擋區(qū)域其中之一者，所述起始照射遮擋區(qū)域?yàn)樽⒘繄D各行的最小起始位置和最大起始位置之間的距離超過(guò)多葉準(zhǔn)直器的葉片跨距時(shí)所述最小起始位置和所述最大起始位置之間的被跟隨鎢門(mén)遮擋的區(qū)域，所述終止照射遮擋區(qū)域?yàn)樽⒘繄D各行的最小終止位置和最大終止位置之間的距離超過(guò)所述多葉準(zhǔn)直器的葉片跨距時(shí)所述最小終止位置和最大終止位置之間的被引導(dǎo)鎢門(mén)遮擋的區(qū)域;其中:當(dāng)所述超跨距注量圖具有所述起始照射遮擋區(qū)域時(shí)，在整個(gè)注量圖照射的最開(kāi)始，需要起始照射遮擋的行的葉片對(duì)閉合并被所述跟隨鎢門(mén)遮擋，直到所述跟隨鎢門(mén)移動(dòng)至需要起始照射遮擋的所在行的起始照射位置，該行的葉片對(duì)從所述跟隨鎢門(mén)的遮擋區(qū)域移出并曝露于照射射線下，在此過(guò)程中，不需要起始照射遮擋的行的葉片對(duì)通過(guò)其葉片對(duì)限定的開(kāi)口照射；當(dāng)所述超跨距注量圖具有所述終止照射遮擋區(qū)域時(shí)，在所述引導(dǎo)鎢門(mén)移動(dòng)至需要被終止照射遮擋的所在行的終止照射位置時(shí)，該行的葉片對(duì)閉合并移到所述引導(dǎo)鎢門(mén)的遮擋區(qū)域以被引導(dǎo)鎢門(mén)遮擋直到照射結(jié)束，在所述終止照射遮擋區(qū)域的照射過(guò)程中，不需要終止照射遮擋的行的葉片對(duì)通過(guò)其葉片對(duì)限定的開(kāi)口照射。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，還公開(kāi)了一種超跨距注量圖照射方法，所述超跨距注量圖至少包括第一行注量區(qū)域以及第二行注量區(qū)域，所述第一行注量區(qū)域和所述第二行注量區(qū)域均包括起始照射位置和終止照射位置，其中，所述第一行注量區(qū)域和所述第二行注量區(qū)域的起始照射位置在葉片移動(dòng)方向上的距離不小于多葉準(zhǔn)直器的跨距和/或它們的終止照射位置在所述葉片移動(dòng)方向上的距離不小于多葉準(zhǔn)直器的跨距，所述照射方法包括:移動(dòng)所述第一行和所述第二行中較早開(kāi)始照射的行的葉片對(duì)到起始照射位置;移動(dòng)跟隨鎢塊到較早開(kāi)始照射的行的起始照射位置以遮擋所述第一行和所述第二行中較晚開(kāi)始照射的行的零注量區(qū)域;移動(dòng)所述第一行和所述第二行中較早開(kāi)始照射的行的葉片對(duì)進(jìn)行照射直到到達(dá)所述第一行和所述第二行中較晚開(kāi)始照射的起始照射位置并保持所述跟隨鎢塊對(duì)所述第一行和所述第二行中較晚開(kāi)始照射的行的零注量區(qū)域的遮擋，在此過(guò)程中，所述第一行和所述第二行中較早開(kāi)始照射的行通過(guò)相應(yīng)的葉片對(duì)限定的開(kāi)口照射;通過(guò)所述第一行和所述第二行的葉片對(duì)對(duì)其余區(qū)域進(jìn)行照射;和/或移動(dòng)所述第一行和所述第二行中較早完成照射的行的葉片對(duì)到終止照射位置;移動(dòng)引導(dǎo)鎢塊到較早完成照射的行的終止照射位置以遮擋所述第一行和所述第二行中較早完成照射的行的零注量區(qū)域;移動(dòng)所述第一行和所述第二行中較晚完成照射的行的葉片對(duì)進(jìn)行照射直到到達(dá)所述第一行和所述第二行中較晚完成照射的行的終止照射位置并保持所述引導(dǎo)鎢塊對(duì)所述第一行和所述第二行中較早完成照射的行的零注量區(qū)域的遮擋，在此過(guò)程中，所述第一行和所述第二行中較晚完成照射的行通過(guò)相應(yīng)的葉片對(duì)照射。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明通過(guò)平行鎢門(mén)遮擋，能夠在不分割射野的情況下處理行初始距離差或行終止距離差超出葉片跨距，從而使超出葉片跨距的行在需要時(shí)移出或移入鎢門(mén)的遮擋范圍，避免出現(xiàn)上述情況時(shí)由于葉片閉合于射野之內(nèi)而引起局部劑量過(guò)高。
【附圖說(shuō)明】
[0020]圖1是超葉片跨距注量圖的示