基于可寻址平板X射线源的适形放疗设备及照射参数获取方法

本发明涉及适形放疗设备，特别涉及一种基于可寻址平板x射线源的适形放疗设备及照射参数获取方法。

背景技术：

1、术中放疗(intraoperative radiotherapy，iort)设备可在操作者直视下用射线对瘤床及可能残留的肿瘤组织进行单次大剂量照射，为肿瘤的治疗提供了有效的设备保障。

2、现有的高能电子线(4-12mev)和低能x射线(40-50kv)iort设备，都是采用特定限光筒或施照器将高能电子线或低能x射线直接输运到目标区域，对辐射野内组织实施无差别等量照射，容易造成靶区周围受到过量照射。此外，iort由于缺少术中图像，无法界定靶区照射范围，同时无法评估靶区三维剂量分布，放射参数选取很大程度依赖于操作者经验，造成剂量分布无法与靶区适形，可能导致靶区的剂量不足或者重要器官剂量过量，无法保证放射的治疗效果。

3、基于上述问题，马攀等提出了超声图像引导术中电子线治疗方法，研制了模拟定位限光筒和多机械臂式术中放疗装置，利用机械臂带动成像装置对受试者拟放疗部位进行三维成像，确定靶区域周围正常组织和重要器官关系，实施图像引导术中电子线放疗(map,li m,chen x,et al.ultrasound-guided intraoperativeelectron beam radiationtherapy:a phantom study[j].physica medica,2020,78:1-7.)。manlio f.valdivieso-casique等开发适用于术中低能x射线设备intrabeam放疗计划系统radiance，能够加载使用者术前和术中ct图像，模拟手术切除和施照器放置情况，实现术中电子线或者低能x射线剂量验证和计划评估(valdivieso-casique m f,rodríguez r,rodríguez-bescós s,etal.radiance—a planning software for intra-operative radiation therapy[j].transl cancer res,2015,4(2):196-209.)。

4、上述研究实现了包括术中图像引导和三维剂量计算的计划系统设计，但目前使用的固定尺寸的限光筒和施照器仍无法与靶区适形，不能对靶区进行精确照射。当前电子线术中放疗设备常借助外置硬件如挡铅块或三维补偿块来保护重要器官，但外置硬件的使用增大了放疗难度和感染风险，也不能保证精确的剂量适形。低能x射线术中放疗设备针对不同目标区域类型设计了不同类型施照器，例如intrabeam球型、表面型、平面型、针型施照器，但都只能产生特定形状的剂量分布来照射目标区域，无法产生任意形状的照射野来实现剂量适形。

5、因此，针对现有技术不足，提供一种基于可寻址平板x射线源的适形放疗设备及照射参数获取方法以解决现有技术不足甚为必要。

技术实现思路

1、本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种基于可寻址平板x射线源的适形放疗设备。该基于可寻址平板x射线源的适形放疗设备具有对目标对象的辐射强度可调以及剂量适形照射的优点。

2、本发明的上述目的通过以下技术措施实现：

3、提供一种基于可寻址平板x射线源的适形放疗设备，设置有：

4、成像单元——获取目标对象所在区域的目标区域图像；

5、放射单元——根据目标对象在可寻址平板x射线源的阴极和阳极的对应区域施加电压，实现根据目标对象寻址出束；

6、计划单元——根据所述目标区域图像分割目标对象，根据所述目标对象及目标剂量得到照射参数，使所述放射单元根据照射参数对所述目标区域中的目标对象进行x射线放射。

7、优选的，上述计划单元设置有：

8、图像处理模块——通过图像处理算法在所述目标区域图像中分割目标对象；

9、照射参数设计模块——根据预先设置的目标剂量，以及所述目标对象，确定所述可寻址平板x射线源的寻址出束区域及工作参数；

10、剂量计算模块——根据寻址出束区域在所述工作参数下计算所述目标对象的三维剂量分布；

11、优化模块——对所述工作参数进行优化，最终得到照射参数。

12、优选的，上述放射单元还设置有用于固定所述成像单元的固定平台和运动组件，所述可寻址平板x射线源装配于所述固定平台，所述运动组件用于带动所述可寻址平板x射线源和所述固定平台整体移动。

13、优选的，上述成像单元为工业相机或者ct设备。

14、优选的，上述可寻址平板x射线源的阴极通过场致电子发射方式产生电子，并撞击透射至阳极靶产生x射线，所述阴极由冷阴极材料构成，所述阳极由透明透射式阳极靶材料构成。

15、在所述可寻址平板x射线源的正投影方向，所述阴极与所述阳极形成多个相互独立的重叠单元，将所述重叠单元定义为出束单元；且所述目标对象与所述放射单元在正投影方向下存在重叠区域，位于所述重叠区域范围内多个出束单元定义为工作出束单元，通过控制工作出束单元进行出束实现寻址出束。

16、本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种照射参数获取方法。该照射参数获取方法能够得到对目标对象的辐射强度可调以及剂量适形照射的照射参数。

17、本发明的上述目的通过以下技术措施实现：

18、提供一种基于上述适形放疗设备的照射参数获取方法。

19、本发明照射参数获取方法，其特征在于：通过如下步骤进行：

20、s1、对所述放射单元进行摆位校准；

21、s2、通过所述成像单元采集目标区域，得到目标区域图像，并将所述目标区域图像输送至所述计划单元：

22、s3、所述计划单元在所述目标区域图像中分割目标对象，识别出所述目标对象与所述放射单元之间的重叠区域，并且将位于所述重叠区域范围内多个出束单元定义为工作出束单元，且各个所述工作出束单元的中心点作为剂量特征点；所述出束单元为在所述可寻址平板x射线源的正投影方向，所述阴极与所述阳极形成多个相互独立的重叠单元，将所述重叠单元定义为出束单元；

23、s4、设定s3得到的各个所述剂量特征点对应的目标剂量，根据所述目标剂量计算得到所述工作出束单元的工作参数，所述工作参数为工作电压和照射时间；

24、s5、根据s4得到的所述工作参数及剂量计算算法，计算所述目标对象的三维剂量分布，提取各个所述剂量特征点的剂量值；

25、s6、判断s5得到的所述剂量特征点的剂量值是否满足对应的所述目标剂量，当满足时，进入s7；当否时，返回进入s5；

26、s7、将所有所述剂量特征点对应所述工作参数定义为照射参数。

27、优选的，上述s3由如下步骤得到：

28、s3.1、所述成像单元将所述目标区域图像传送至所述图像处理模块，所述图像处理模块在所述目标区域图像中分割目标对象；

29、s3.2、以所述目标对象的中心为原点建立坐标系，识别所述目标对象与所述放射单元之间的重叠区域，在所述坐标系下的所述目标对象的形状和体积，确定所述可寻址平板x射线源的工作出束单元。

30、优选的，上述s4中具体由如下步骤得到：

31、s4.1、设定s3得到的各个所述剂量特征点对应的目标剂量；并预先建立可寻址平板x射线源的工作电压与有效作用深度对应关系表，所述有效作用深度为在可寻址平板x射线源下方中心轴的百分深度剂量曲线上α％对应作用深度，且80≤α≤90；

32、s4.2、将所述放射单元与所述目标对象之间的距离定义为对象深度，根据所述对象深度及s4.1的所述工作电压与有效作用深度对应关系表确定可寻址平板x射线源的所述各个工作出束单元的工作电压，且所述工作出束单元的工作电压的有效作用深度大于等于所述对象深度且不超过所述对象深度1.16倍；

33、s4.3、通过s3的各个所述剂量特征点的目标剂量除以对应的所述工作电压下的表面剂量率，得到各个所述剂量特征点的照射时间。

34、优选的，上述s6具体由如下步骤得到：

35、s6.1、比较各个所述剂量特征点的剂量值与对应的所述目标剂量大小，当所述剂量特征点的剂量值小于对应的所述目标剂量时，进入s6.2；当所述剂量特征点的剂量值大于等于对应的所述目标剂量且小于β倍的目标剂量时，进入s6.3；当各个所述剂量特征点的剂量值大于等于β倍对应的所述目标剂量时，进入s6.4，其中1.0＜β＜1.1；

36、s6.2、保持所述工作电压不变，且增加所述照射时间，并返回s5；

37、s6.3、记录当前各个所述剂量特征点的工作参数，进入s7；

38、s6.4、保持所述工作电压不变，且减少所述照射时间，并返回s5。

39、优选的，上述s1具体为利用外部光源定位所述可寻址平板x射线源的中心轴线，调整所述可寻址平板x射线源与所述目标区域的相对位置，使所述目标区域的中心点与所述可寻址平板x射线源的虚拟中心点重合；

40、优选的，上述s2具体为通过所述成像单元对准目标区域，控制所述成像单元进行图像采集，所述成像单元采集所述目标对象所在区域的图像得到所述目标区域图像；

41、在所述s5中，所述三维剂量分布通过解析算法或者蒙特卡罗剂量计算算法得到；其中所述解析算法为基于水中剂量非均匀修正剂量计算方法或者通过放射传输数学模型计算非均匀介质中的剂量分布的模型剂量计算方法。

42、优选的，上述β为1.05，所述α为85。

43、本发明的一种基于可寻址平板x射线源的适形放疗设备及照射参数获取方法，其中适形放疗设备设置有成像单元——获取目标对象所在区域的目标区域图像；放射单元——根据目标对象在可寻址平板x射线源的阴极和阳极的对应区域施加电压，实现根据目标对象寻址出束；计划单元——根据所述目标区域图像分割得到目标对象，根据所述目标对象及目标剂量得到照射参数，使所述放射单元根据照射参数对所述目标区域中的目标对象进行x射线放射。与现有技术相比，本发明的有益效果为：1、利用可寻址平板x射线源透明可视和射束强度可调的特性，保证目标对象接受精确照射的同时，减少其他区域不必要的辐射。2、根据成像单元采集的图像，快速计算和评估目标对象的剂量分布，优化可寻址平板x射线源工作参数，以满足照射剂量适形、调强的要求。