[发明专利]一种基于MRI‑Only的核磁引导放射治疗的三维剂量验证方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于MRI-Only的核磁引导放射治疗的三维剂量验证方法，属于核技术的应用和放射治疗领域。

背景技术

放射治疗是治疗癌症患者的手段之一。由于计算机技术、医学影像技术、放疗技术等多方面因素的发展，放射治疗进入了图像引导高精度放疗的新时代。目前国际上许多专家都认为核磁引导的放射治疗是图像引导放射治疗的发展方向，随着核磁引导放射治疗的发展，核磁引导放射治疗的剂量验证工作也变得非常重要，它将直接关系到放射治疗的效果。核磁引导的放射治疗仍处在初期实践阶段，其中的一个热门科研--基于MRI-Only的放疗计划，即仅仅通过患者的核磁(MRI)图像制定放疗计划，但由于患者的核磁(MRI)图像中缺失了用于放射治疗计划系统剂量计算的电子密度信息，导致基于MRI-Only的放疗计划在应用于临床治疗领域遇到了许多难题，包括如何通过患者的核磁(MRI)图像制定放疗计划，如何基于MRI-Only的放疗计划完成剂量验证工作等，这其中有许多地方值得探索。

当下光子放射治疗剂量验证工作主要是依靠一维剂量计(如电离室)和二维剂量计(如胶片)，但它们均不能直观得出患者体内接受到的真实剂量分布。近年来科学家们利用水凝胶的组织相似性，可以比较真实地模拟靶区组织器官，将其制成剂量计，简称凝胶剂量计，用来测定辐射剂量。凝胶剂量计的测量结果需要采用特殊的手段，如光学CT、X射线CT、超声和核磁共振仪等。但核磁共振仪成本太高，使得利用核磁共振仪读取凝胶剂量计一直未在临床中推广。

核磁引导放射治疗的剂量验证工作，若直接采用放射治疗时的核磁共振仪作为凝胶剂量计的读取工具，将获得三维剂量结果，进而减小剂量结果的读取误差。同时不再使用外置成像设备，减少成本。但核磁引导放射治疗是全新的放射治疗技术，如何高效利用核磁共振仪器读取凝胶剂量计的图像仍然存在许多疑难，且国内外目前缺乏系统化的剂量验证方法，如何提高剂量验证的精度尚未可知。因此仅依靠目前仅有的测量手段已经无法满足核磁引导放射治疗的剂量验证需求。

发明内容

为解决现有剂量验证方法的不足，本发明提出一种基于MRI-Only的核磁引导放射治疗的三维剂量验证方法，能准确测量核磁引导放射治疗的三维剂量分布，节省了剂量验证成本且避免了医生和病人受到电离辐射，缩短了剂量验证的时间，可用于核磁引导放射治疗的三维剂量验证，有助于提高放射治疗的效果。

本发明为解决技术问题采用如下技术方案：

一种基于MRI-Only的核磁引导放射治疗的三维剂量验证方法，该方法按如下步骤进行：

步骤1、选择待验证的病人放射治疗影像信息和对应病人的放射治疗计划；

步骤2、制备并保存凝胶剂量计体模和校准体模；

步骤2.1、配制凝胶，并将凝胶倒入一个与上述选定的病人需要治疗部位形状一致的模具容器和多个校准模具中，制成与病人治疗部位形状一致的凝胶剂量计体模和多个校准体模。

步骤2.2、将上述体模保存在一个恒温恒压的存储器中，等照射前60分钟再将凝胶剂量计体模和校准体模取出。

步骤3、用核磁引导放射治疗设备中的核磁共振仪扫描凝胶剂量计体模获得相应体模的核磁共振(MRI)图像，并发送至治疗计划系统(TPS)；

步骤4、操作核磁引导放射治疗设备，对所述的校准体模进行照射，其中所述的每个校准体模照射不同的剂量，并记录每个校准体模所照射的剂量。

步骤5、扫描校准体模，获得校准曲线；

步骤5.1、利用核磁引导放射治疗设备中的核磁共振仪器扫描校准体模，得到每个校准体模的定量自旋-自旋弛豫率(R2)图；

步骤5.2、建立一条描述R2与剂量Dose关系的校准曲线即R2＝F(Dose)＝a·Dose²+b·Dose+c；具体是由步骤4可知每个校准体模照射的剂量，结合步骤5.1中同一个校准体模的R2图，可求出a,b,c系数，即可建立R2与剂量关系的校准曲线；

步骤6、制定凝胶剂量计体模的放射治疗计划，即将医生选定的待验证病人的放射治疗计划移植至与病人治疗部位形状一致的凝胶剂量计体模上，计算凝胶剂量计体模的剂量分布；

步骤6.1、将病人放射治疗计划的设计参数应用至与病人治疗部位形状一致的凝胶剂量计体模上，所述的凝胶剂量计体模是由步骤3中的凝胶剂量计体模的核磁共振(MRI)图像重建而成；

步骤6.2、调用放射治疗计划系统内部的剂量计算模块计算凝胶剂量计体模内部的剂量分布,记为Dose2_TPS；