專利名稱：實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)質(zhì)子成像和放療的圖像成像方法和圖像重建優(yōu)化算法以及使用該方法的成像系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種成像方法，特別是一種實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)質(zhì)子成像和放療的圖像成像方法和圖像重建優(yōu)化算法以及使用該方法的成像系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
質(zhì)子放射治療技術(shù)是一種新的癌癥治療手段。由于能量大部分集中沉積在Bragg 峰，質(zhì)子放療與傳統(tǒng)的光子方式治療相比，具有顯著治療精度優(yōu)勢(shì)腫瘤照射劑量高；對(duì)入射表層到腫瘤間的近端組織輻射劑量低；對(duì)比腫瘤深層的遠(yuǎn)端組織無輻射劑量。為了確保質(zhì)子放療的高精度轉(zhuǎn)化成高療效，需要實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)質(zhì)子束能量的二維分布是否符合治療計(jì)劃系統(tǒng)對(duì)精度的要求。隨著質(zhì)子放射治療癌癥已日趨成熟，臨床實(shí)踐中對(duì)質(zhì)子探測(cè)器的需求也逐漸增加。質(zhì)子為帶電粒子，因此在穿透人體及探測(cè)器過程中的散射比不帶電的X射線顯著。質(zhì)子的散射影響圖像的分辨率，因此在圖像重建過程中需要對(duì)散射徑跡進(jìn)行修正以適用于臨床應(yīng)用，如質(zhì)子圖像引導(dǎo)放療等?，F(xiàn)有質(zhì)子成像技術(shù)主要是使用單層膠片，單層電離室矩陣掃描等方法。膠片法程序復(fù)雜，無法應(yīng)用于實(shí)時(shí)圖像采集及處理。電離室掃描方法是目前臨床應(yīng)用中使用較為廣泛的方法，其缺陷為圖像位置分辨率較差。而且，上述單層圖像系統(tǒng)只能測(cè)量出質(zhì)子射出待測(cè)物體后的位置信息，因此無法有效的對(duì)質(zhì)子散射進(jìn)行修正也無法優(yōu)化提高分辨率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決上述技術(shù)的不足而提供一種能實(shí)施圖像采集處理，并有效修正質(zhì)子散射，得到圖像分辨率高，清晰可靠的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)質(zhì)子成像和放療的圖像成像方法和圖像重建優(yōu)化算法以及使用該方法的成像系統(tǒng)。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明所設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)質(zhì)子成像和放療的圖像成像方法， 它是通過帶碘化銫涂層的TFT非晶硅平板探測(cè)器采集質(zhì)子射線的能量，再通過數(shù)模轉(zhuǎn)化得到圖像，其特征是進(jìn)行兩次質(zhì)子射線的能量采集，第一次采集是在質(zhì)子射線射入被探測(cè)物體前，第二次采集是在質(zhì)子射線經(jīng)過被探測(cè)物體后；然后通過處理兩次采集得到的數(shù)據(jù)形成圖像。這種方法的特點(diǎn)在于，通過比對(duì)兩次采集數(shù)據(jù)的偏差值，進(jìn)而降低質(zhì)子射線經(jīng)過被測(cè)物體發(fā)生散射對(duì)成像帶來的影響。更進(jìn)一步的方法是，所述的質(zhì)子射線源為移動(dòng)的質(zhì)子射線源，使得質(zhì)子射線從三個(gè)不同的角度射入被探測(cè)物體，而所述的TFT非晶硅平板探測(cè)器的位置與質(zhì)子射線的照射路徑配合，并采集不同角度射入的質(zhì)子射線能量，最終得到被測(cè)物體不同深度層的圖像信肩、ο本發(fā)明所設(shè)計(jì)的適用于實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)質(zhì)子成像和放療的圖像成像方法的圖像重建優(yōu)化算法，是利用采集得到的質(zhì)子射線射入被測(cè)物體前后的能量衰減率以及位置信息，通過計(jì)算降低質(zhì)子散射對(duì)成像的影響，最終得到質(zhì)子束射入被測(cè)物體前后的能量分布二維圖像以及待測(cè)物體的二維水等效射程(厚度)分布圖像；所述的計(jì)算降低質(zhì)子散射對(duì)成像的影響是，通過蒙特卡洛模擬計(jì)算得到質(zhì)子的最大概率徑跡，并最終將計(jì)算得到的最大概率徑跡轉(zhuǎn)化為二維圖像。其中所述的最大概率徑跡的計(jì)算步驟及公式如下 深度(xl)最大概率徑跡點(diǎn)
權(quán)利要求
1.一種實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)質(zhì)子成像和放療的圖像成像方法，它是通過帶碘化銫涂層的TFT非晶硅平板探測(cè)器采集質(zhì)子射線的能量，再通過數(shù)模轉(zhuǎn)化得到圖像，其特征是進(jìn)行兩次質(zhì)子射線的能量采集，第一次采集是在質(zhì)子射線射入被探測(cè)物體前，第二次采集是在質(zhì)子射線經(jīng)過被探測(cè)物體后；然后通過處理兩次采集得到的數(shù)據(jù)形成圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)質(zhì)子成像和放療的圖像成像方法，其特征是所述的質(zhì)子射線源為移動(dòng)的質(zhì)子射線源，使得質(zhì)子射線從三個(gè)不同的角度射入被探測(cè)物體，而所述的TFT非晶硅平板探測(cè)器的位置與質(zhì)子射線的照射路徑配合，并采集不同角度射入的質(zhì)子射線能量，最終得到被測(cè)物體不同深度層的圖像信息。
3.一種適用于如權(quán)利要求1所述的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)質(zhì)子成像和放療的圖像成像方法的圖像重建優(yōu)化算法，其特征是利用采集得到的質(zhì)子射線射入被測(cè)物體前后的能量衰減率以及位置信息，通過計(jì)算降低質(zhì)子散射對(duì)成像的影響，最終得到質(zhì)子束射入被測(cè)物體前后的能量分布二維圖像以及待測(cè)物體的二維水等效射程(厚度)分布圖像；所述的計(jì)算降低質(zhì)子散射對(duì)成像的影響是，通過蒙特卡洛模擬計(jì)算得到質(zhì)子的最大概率徑跡，并最終將計(jì)算得到的最大概率徑跡轉(zhuǎn)化為二維圖像。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖像重建優(yōu)化算法，其特征是所述的最大概率徑跡的計(jì)算步驟及公式如下深度(xl)最大概率徑跡點(diǎn)
5. 一種使用如權(quán)利要求1所述的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)質(zhì)子成像和放療的圖像成像方法的成像系統(tǒng)，它主要包括帶碘化銫涂層的TFT非晶硅平板探測(cè)器和模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器，該系統(tǒng)具有間隔設(shè)置的兩塊TFT非晶硅平板探測(cè)器，兩塊TFT非晶硅平板探測(cè)器之間設(shè)置探測(cè)物放置空間，所述的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器與信號(hào)同步處理器連接，信號(hào)同步處理器再與圖像系統(tǒng)連接。
全文摘要
本發(fā)明所設(shè)計(jì)的實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)質(zhì)子成像和放療的圖像成像方法，它是通過帶碘化銫涂層的TFT非晶硅平板探測(cè)器采集質(zhì)子射線的能量，再通過數(shù)模轉(zhuǎn)化得到圖像，其特征是進(jìn)行兩次質(zhì)子射線的能量采集，第一次采集是在質(zhì)子射線射入被探測(cè)物體前，第二次采集是在質(zhì)子射線經(jīng)過被探測(cè)物體后；然后通過處理兩次采集得到的數(shù)據(jù)形成圖像。這種方法的特點(diǎn)在于，通過比對(duì)兩次采集數(shù)據(jù)的偏差值，進(jìn)而降低質(zhì)子射線經(jīng)過被測(cè)物體發(fā)生散射對(duì)成像帶來的影響。
文檔編號(hào)A61N5/00GK102488971SQ20111032822
公開日2012年6月13日 申請(qǐng)日期2011年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月25日
發(fā)明者徐開文, 徐榭, 韓濱, 黃惠 申請(qǐng)人:浙江硅萃影像科技有限責(zé)任公司