[发明专利]一种粒子放射治疗射束实时监测方法

摘要

本发明公开了一种粒子放射治疗射束实时监测方法，包括根据切伦科夫光光强二维分布即可实时监测质子束的照射位置、大小、形状、均匀性和半高宽；同时，基于切伦科夫光光强和质子束能量之间的定量关系，可确定质子束实际输出的能量；然后根据射束输出的实时偏差信息，可计算得到剂量偏差值。本发明提供了一种能够实时全面监测质子放射治疗过程中射束信息（能量、照射位置、大小、均匀性、半高宽）且简单实用、稳定可靠的新方法，可有效确保计划剂量的准确授予。

主权项

1.一种粒子放射治疗射束实时监测方法，其特征在于包括以下步骤：1）通过治疗计划系统获得治疗过程中射束任意时间点的能量E (T)、照射位置P (T)，并获取不同能量质子束的束斑大小 R (E)、均匀性U (E)和半高宽FWHM (E)，其中E为质子束的能量，T为照射过程中的任意时间点，照射位置P为照射到患者体表射野中心点的空间坐标（X,Y, Z）；2）在最优探测条件下利用高灵敏度光学探测器获得不同能量质子束照射时的杂散辐射背景数据S (E, N_x, N_y) ，其中S为每一像素的光学计数，E为质子束能量，N_x和N_y分别为每一像素在EMCCD探测器X和Y方向上的阵列序号；3）在质子放射治疗前，设置最优探测条件，利用高灵敏度光学探测器获取质子束照射位置处的环境光背景数据B (N_x, N_y)；4）在质子放射治疗过程中，保持最优探测条件不变，利用光学探测器对质子束照射位置进行实时二维光学成像，实时测量照射位置处的单位面积光强二维分布V (T, E, N_x, N_y)；5）将不同时间点的光强二维分布减去环境光背景数据和杂散辐射背景数据，然后根据切伦科夫光光强与总光强之间的比例关系，得到单位面积切伦科夫光光强二维分布V_c(T, E, N_x, N_y)；6）切伦科夫光光强二维分布区域的位置、大小、均匀性和半高宽即反映质子射束相关信息；同时，基于切伦科夫光光强和质子束能量之间的定量关系，由切伦科夫光光强得到射束能量；最终，可得到任一时间点射束的能量E_a(T)、照射位置P_a (T)、大小R_a (T)、均匀性U_a (T)和半高宽FWHM_a (T)；7）将根据切伦科夫光光强二维分布获得的实际射束信息和步骤1）中的理想射束信息进行对比分析，得到任一时间点射束各个特性的偏差百分比；同时，基于蒙特卡罗方法计算患者肿瘤区域和正常组织的剂量偏差值。