СИСТЕМА ТЕРАПЕВТИЧЕСКОГО ОБЛУЧЕНИЯ РАДИОАКТИВНЫМ ЛУЧОМ И СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ДЛЯ НЕЕ Российский патент 2024 года по МПК A61N5/10 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001] Один аспект изобретения относится к системе облучения радиоактивным лучом; а другой аспект изобретения относится к способу управления для системы облучения радиоактивным лучом.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] С развитием ядерных технологий лучевая терапия, такая как Кобальт-60, линейный ускоритель, электронный пучок или подобные, стала одним из основных средств лечения рака. Однако традиционная фотонная или электронная терапия ограничена физическими условиями самих радиоактивных лучей, и, таким образом, также будет наносить вред большому количеству нормальных тканей на пути луча при уничтожении опухолевых клеток. При этом из-за различной чувствительности опухолевых клеток к радиоактивным лучам традиционная лучевая терапия обычно оказывает слабый лечебный эффект на радиорезистентные злокачественные опухоли (например, мультиформную глиобластому и меланому) с радиорезистентностью.

[0003] Для уменьшения радиационного поражения нормальных тканей вокруг опухолей к лучевой терапии применяется концепция целевой терапии в химиотерапии. Что касается опухолевых клеток с высокой радиорезистентностью, в настоящее время также активно разрабатываются источники излучения с высокой относительной биологической эффективностью (RBE), такие как протонная терапия, терапия тяжелыми частицами, нейтронозахватная терапия и т. п. Здесь нейтронозахватная терапия сочетает в себе два вышеупомянутых понятия, например, бор-нейтронозахватная терапия (BNCT), обеспечивает лучший выбор лечения рака, чем традиционные радиоактивные лучи, путем специфической агрегации борсодержащих лекарств в опухолевых клетках в сочетании с точной регуляцией и контролем пучка нейтронов.

[0004] В терапии радиоактивным лучом точное лечение осуществляется путем выравнивания пучка к опухолевым клеткам в облучаемом теле на процедурном столе, и лучевые повреждения нормальных тканей вокруг опухолевых клеток облучаемого тела уменьшаются в наибольшей степени. В процессе клинического лечения облучаемое тело пациента должно быть точно позиционировано в соответствии с лечебным решением, определенным строго в соответствии с планом лечения, и когда положение имеет слишком большую ошибку, центральное положение целевой области очага инфекции изменяется, так что желаемый лечебный эффект не может быть достигнут. Кроме того, например для BNCT, одно облучение занимает приблизительно полчаса, и бессознательное движение облучаемого тела пациента в этом процессе также может привести к изменению центрального положения целевой области очага инфекции.

[0005] Поэтому необходимо предложить новое техническое решение для решения вышеупомянутых проблем.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0006] Для решения вышеупомянутых проблем в одном аспекте изобретения предложена система облучения радиоактивным лучом, включающая в себя устройство облучения пучком, модуль плана лечения, модуль управления, помещение для подготовки и помещение для облучения. Устройство облучения пучком генерирует пучок нейтронов и облучает пучком нейтронов облучаемое тело для формирования облучаемого участка. Модуль плана лечения выполняет моделирование и расчет дозы в соответствии с параметрами пучка нейтронов и данными медицинского изображения облучаемого участка и генерирует план лечения, который определяет положение облучаемого участка относительно устройства облучения пучком во время лечения облучением. Модуль управления управляет облучением устройства облучения пучком в соответствии с планом лечения. Моделируемое позиционирование облучаемого тела выполняется в помещении для подготовки в соответствии с положением облучаемого участка, определенным планом лечения, и в помещении для подготовки расположено первое устройство стереоскопического видения для получения первого изображения облучаемого участка, и модуль управления сравнивает первое изображение с положением облучаемого участка, определенным планом лечения, чтобы обеспечить, что результат сравнения находится в допустимом разностном диапазоне и определить позу моделируемого позиционирования облучаемого тела. Положение облучения облучаемого тела выполняется в помещении для облучения в соответствии с определенной позой моделируемого позиционирования, и в помещении для облучения расположено второе устройство стереоскопического видения для сбора второго изображения облучаемого участка, при этом модуль управления сравнивает второе изображение с первым изображением облучаемого участка, соответствующим определенной позе моделируемого позиционирования или положению облучаемого участка, определенному планом лечения, чтобы обеспечить, что результат сравнения находится в допустимом разностном диапазоне, и управлять устройством облучения пучком для начала лечения облучением облучаемого тела. Моделируемое позиционирование в помещении для подготовки экономит время операции позиционирования облучаемого тела перед лечением облучением в помещении для облучения, и во время выполнения операций подготовки может быть выполнено лечение облучением другого облучаемого тела, увеличивая скорость использования устройства; и предусмотрены устройства стереоскопического видения для получения изображений облучаемого тела перед моделируемым позиционированием и лечением облучением и сравнения изображений облучаемого тела с планом лечения, чтобы обеспечить лечение облучением облучаемого тела в соответствии с планом лечения и достичь ожидаемого эффекта лечения, при этом уменьшаются лучевые повреждения нормальных тканей.

[0007] Предпочтительно, устройство облучения пучком может содержать выход пучка, по меньшей мере частично расположенный в помещении для облучения, помещение для подготовки снабжено моделируемым выходом пучка, который является таким же, как выход пучка, позиционное соотношение моделируемого выхода пучка и первого устройства стереоскопического видения является таким же, как и у выхода пучка и второго устройства стереоскопического видения, помещение для подготовки и помещение для облучения определяют в них одну и ту же систему координат облучения, и модуль управления выполнен с возможностью преобразования каждого из первого изображения и второго изображения в координатную матрицу облучаемого участка в системе координат облучения.

[0008] Кроме того, модуль плана лечения может выполнять моделирование и расчет дозы с использованием программы моделирования Монте-Карло, модуль плана лечения преобразует данные медицинского изображения облучаемого участка в воксельную модель ткани протеза, требуемую программой моделирования Монте-Карло, данные медицинского изображения облучаемого участка содержат координатную матрицу облучаемого участка в системе координат медицинского изображения, и модуль плана лечения или модуль управления выполнен с возможностью получения матрицы преобразования координат системы координат медицинского изображения и системы координат облучения.

[0009] Кроме того, облучаемый участок может быть снабжен характерным рисунком, выполненным из материала, который выполнен с возможностью его выявления на медицинском изображении и распознавания первым устройством стереоскопического видения и вторым устройством стереоскопического видения, причем каждое из первого устройства стереоскопического видения и второго устройства стереоскопического видения получает изображение облучаемого участка путем получения изображения характерного рисунка, и модуль управления преобразует изображение характерного рисунка в координатную матрицу облучаемого участка в системе координат облучения в соответствии с положением характерного рисунка в медицинском изображении облучаемого участка. Предусмотрен характерный рисунок, чтобы данные, получаемые устройствами стереоскопического видения, были быстрее и точнее.

[0010] Кроме того, каждое из помещения для подготовки и помещения для облучения может быть снабжено одним и тем же устройством лазерного позиционирования, имеющим одно и то же позиционное соотношение, и модуль плана лечения выполнен с возможностью моделирования положения лазера, генерируемого устройством лазерного позиционирования и падающего на облучаемый участок. Оператор ставит метки на облучаемом теле в соответствии с положением и корректирует положение и позу моделируемого позиционирования облучаемого тела в помещении для подготовки и положение и позу позиционирования облучения облучаемого тела в помещении для облучения в соответствии с меткой, так что положение лазера, генерируемого устройством лазерного позиционирования и падающего на облучаемое тело, согласуется с положением метки, и предусмотрено устройство лазерного позиционирования, так что ручное позиционирование является более удобным и быстрым для оператора. Кроме того, лазер, генерируемый устройством лазерного позиционирования, может определять положение, согласующееся с центральными осями выхода пучка и моделируемого выхода пучка. Положение лазера, генерируемого устройством лазерного позиционирования и падающего на облучаемое тело, представляет собой положение, в котором центральная ось пучка, излучаемого из выхода пучка, падает на облучаемое тело, и центральная ось пучка, моделируемая в соответствии с планом лечения, отмечается на облучаемом теле в точке падения воксельной модели ткани протеза, так что положения падения пучков, определенные во время моделируемого позиционирования и лечения облучением, являются более точными.

[0011] Кроме того, предпочтительно, система облучения радиоактивным лучом может дополнительно содержать процедурный стол и устройство позиционирования процедурного стола, расположенные в помещении для облучения, причем облучаемое тело подвергается лечению облучением на процедурном столе, а модуль управления управляет перемещением процедурного стола через устройство позиционирования процедурного стола.

[0012] Кроме того, предпочтительно, второе устройство стереоскопического видения может получать третье изображение облучаемого участка в режиме реального времени во время лечения облучением, а модуль управления сравнивает третье изображение с соответствующим вторым изображением облучаемого участка, при начале лечения облучением или первым изображением облучаемого участка, соответствующим определенной позе моделируемого позиционирования или положению облучаемого участка, определенному планом лечения, чтобы обеспечить, что результат сравнения находится в допустимом разностном диапазоне, и управлять устройством облучения пучком для непрерывного выполнения лечения облучением облучаемого тела. Устройство стереоскопического видения предназначено для получения изображения облучаемого тела в режиме реального времени во время лечения облучением и сравнения изображения облучаемого тела с планом лечения, чтобы обеспечить, что лечение облучением облучаемого тела всегда выполняется в соответствии с планом лечения во время лечения облучением, и достигается лучший эффект лечения.

[0013] Кроме того, предпочтительно, система облучения радиоактивным лучом может представлять собой систему нейтронозахватной терапии, устройство облучения пучком может содержать устройство генерации нейтронов, узел формирования пучка и процедурный стол. Устройство генерации нейтронов содержит ускоритель и мишень, причем ускоритель ускоряет заряженные частицы для генерации линии заряженных частиц, которая действует с мишенью для генерации линии нейтронов. Узел формирования пучка выполнен с возможностью корректировки линии нейтронов, генерируемой устройством генерации нейтронов, до заданного качества пучка. На процедурном столе облучаемое тело облучается линией нейтронов, генерируемой устройством генерации нейтронов, через узел формирования пучка.

[0014] Другой аспект изобретения относится к способу управления системой облучения радиоактивным лучом, причем система облучения радиоактивным лучом включает в себя устройство облучения пучком, модуль плана лечения, модуль управления, помещение для подготовки и помещение для облучения. Устройство облучения пучком генерирует пучок нейтронов и облучает пучком нейтронов облучаемое тело для формирования облучаемого участка. В помещении для подготовки и помещении для облучения размещены соответственно первое устройство стереоскопического видения и второе устройство стереоскопического видения. Способ управления содержит следующие операции. Модуль плана лечения выполняет моделирование и расчет дозы в соответствии с параметрами пучка нейтронов, генерируемого устройством облучения пучком, и данными медицинского изображения облучаемого участка, и генерирует план лечения, который определяет положение облучаемого участка относительно устройства облучения пучком во время лечения облучением и соответствующее время облучения. Модуль управления извлекает текущий план лечения, соответствующий облучаемому телу, из модуля плана лечения. Выполняется моделируемое позиционирование облучаемого тела в помещении для подготовки в соответствии с положением облучаемого участка, определенным планом лечения. Первое устройство стереоскопического видения получает первое изображение облучаемого участка, и модуль управления сравнивает первое изображение с положением облучаемого участка, определенным планом лечения, чтобы обеспечить, что результат сравнения находится в допустимом разностном диапазоне, и определить позу моделируемого позиционирования облучаемого тела. Позиционирование облучения облучаемого тела осуществляют в помещении для облучения в соответствии с определенной позой моделируемого позиционирования. Второе устройство стереоскопического видения получает второе изображение облучаемого участка, а модуль управления сравнивает второе изображение с первым изображением облучаемого участка, соответствующим определенной позе моделируемого позиционирования или положению облучаемого участка, определенному планом лечения, чтобы обеспечить, что результат сравнения находится в допустимом разностном диапазоне, и управлять устройством облучения пучком для начала лечения облучением облучаемого тела. В ответ на достижение времени облучения, определенного планом лечения, модуль управления управляет устройством облучения пучком для прекращения облучения облучаемого тела.

[0015] Предпочтительно, способ управления может дополнительно включать в себя следующие операции. После того, как устройство облучения пучком начинает лечение облучением облучаемого тела, второе устройство стереоскопического видения получает третье изображение облучаемого участка в режиме реального времени во время лечения облучением, и модуль управления сравнивает третье изображение с соответствующим вторым изображением облучаемого участка при начале лечения облучением или первым изображением облучаемого участка, соответствующим определенной позе моделируемого позиционирования или положению облучаемого участка, определенному планом лечения, чтобы обеспечить, что результат сравнения находится в допустимом разностном диапазоне, и управлять устройством облучения пучком для непрерывного выполнения лечения облучением облучаемого тела.

[0016] Кроме того, предпочтительно, способ управления может дополнительно выполнять следующие операции. Одну и ту же система координат облучения определяют в помещении для подготовки и в помещении для облучения. Модуль плана лечения преобразует данные медицинского изображения облучаемого участка в воксельную модель ткани протеза, а модуль плана лечения преобразует положение облучаемого участка, определенное планом лечения, в координатную матрицу воксельной модели ткани протеза облучаемого участка в системе координат облучения.

[0017] Кроме того, способ управления может дополнительно включать в себя следующие операции. Модуль управления преобразует первое изображение и второе изображение в систему координат облучения для сравнения.

[0018] Кроме того, способ управления может дополнительно включать в себя следующие операции. На облучаемом участке обеспечивают характерный рисунок и получают положение характерного рисунка в медицинском изображении облучаемого участка. Кроме того, способ управления может дополнительно включать в себя следующие операции. Первое устройство стереоскопического видения и второе устройство стереоскопического видения получают изображения характерного рисунка, и первое устройство стереоскопического видения и второе устройство стереоскопического видения передают изображения в модуль управления. Модуль управления преобразует изображения в координатные матрицы облучаемого участка в системе координат облучения через положение характерного рисунка в медицинском изображении облучаемого участка для сравнения.

[0019] В соответствии с системой облучения радиоактивным лучом и способом управления для нее, предусмотрены устройства стереоскопического видения для получения изображений облучаемого тела перед моделируемым позиционированием и лечением облучением и сравнения изображений облучаемого тела с планом лечения, чтобы обеспечить лечение облучением облучаемого тела в соответствии с планом лечения и достичь ожидаемого эффекта лечения, при этом уменьшаются лучевые повреждения нормальных тканей.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0020] Фиг. 1 – схематическая модульная схема системы BNCT в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

[0021] Фиг. 2 – схематическая структурная схема системы BNCT в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

[0022] Фиг. 3 – схематическая диаграмма системы BNCT, когда облучаемое тело расположено в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

[0023] Фиг. 4 – блок-схема процесса работы системы BNCT в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

[0024] Фиг. 5 – блок-схема модуля плана лечения системы BNCT, генерирующего план лечения, в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0025] Варианты осуществления изобретения будут дополнительно подробно описаны ниже со ссылками на чертежи, чтобы позволить специалисту в данной области техники реализовать варианты осуществления со ссылкой на текст описания.

[0026] Как показано на фиг. 1, система облучения радиоактивным лучом в этом варианте осуществления представляет собой систему 100 BNCT и включает в себя устройство 10 облучения нейтронным пучком, модуль 20 плана лечения и модуль 30 управления. Устройство 10 облучения нейтронным пучком генерирует нейтронный пучок N и облучает нейтронным пучком N облучаемое тело 200 с образованием облучаемого участка. Модуль 20 плана лечения выполняет моделирование и расчет дозы в соответствии с параметрами нейтронного пучка N, генерируемого устройством 10 облучения нейтронным пучком, и данными медицинских изображений облучаемого участка, и генерирует план лечения, который определяет положение облучаемого участка относительно устройства 10 облучения нейтронным пучком во время лечения облучением и соответствующее время облучения. После того, как облучаемое тело 200 расположено в соответствии с положением, определенным планом лечения, может быть начато лечение, и модуль 30 управления извлекает текущий план лечения, соответствующий облучаемому телу 200, из модуля 20 плана лечения, и управляет облучением посредством устройства 10 облучения нейтронным пучком в соответствии с планом лечения. Модуль 30 управления также может принимать информацию о других данных, такую как данные устройства 10 облучения нейтронным пучком, данные облучаемого тела 200 и т. п.

[0027] Как показано на фиг. 2, в варианте осуществления устройство 10 облучения нейтронным пучком содержит устройство 11 генерации нейтронов, узел 12 формирования пучка, коллиматор 13 и процедурный стол 14. Устройство 11 генерации нейтронов включает в себя ускоритель 111 и мишень T, причем ускоритель 111 ускоряет заряженные частицы (такие как протоны, дейтериевые ядра и т. п.) для генерации линии заряженных частиц, такой как линия протонов, причем линия заряженных частиц P облучает мишень T и действует с мишенью T для генерации линии нейтронов (нейтронного пучка) N. Предпочтительно, мишень T является металлической мишенью. Ускоренные заряженные частицы действуют с металлической мишенью для генерации нейтронов, и подходящая ядерная реакция может быть выбрана в соответствии с такими характеристиками, как требуемый выход и энергия нейтронов, доступные энергии ускоренных заряженных частиц, ток, физические и химические свойства металлической мишени и т. п. Ядерные реакции, как обычно обсуждается, включают ⁷Li(p, n) ⁷Be и ⁹Be(p, n) ⁹B, обе из которых являются эндотермическими реакциями и имеют энергетические пороги 1,881 МэВ и 2,055 МэВ соответственно. Идеальным источником нейтронов для BNCT является надтепловой нейтрон на энергетическом уровне кэВ, затем теоретически, когда протоны с энергиями только немного выше порогового значения используются для бомбардировки металлической литиевой мишени, могут генерироваться нейтроны с относительно низкими энергиями для клинического применения без слишком медленного лечения. Однако участки протонного действия металлических мишеней лития (Li) и бериллия (Be) с пороговой энергией не высоки, поэтому для инициирования ядерной реакции обычно выбираются протоны с более высокими энергиями, чтобы генерировать достаточно большой поток нейтронов. Идеальная мишень должна иметь высокий выход нейтронов, распределение энергии генерируемых нейтронов близко к области энергии надтепловых нейтронов (это будет подробно описано ниже), не должно быть слишком сильного проникающего излучения, и должны быть такие характеристики, как безопасная, дешевая, простая в эксплуатации, устойчивая к высокой температуре и т. п. Однако ядерные реакции, которые отвечают всем требованиям, на самом деле не могут быть найдены, и в вариантах осуществления изобретения используется мишень из металла Li. Однако специалисту в данной области техники хорошо известно, что мишень T также может быть изготовлена из металлического материала, отличного от Li и Be, например, мишень T может быть образована танталом (Ta), вольфрамом (W) и т. п. Мишень T может иметь форму круглой пластины или другую твердую форму, или может также использовать жидкость (жидкий металл). Ускоритель 111 может быть линейным ускорителем, циклотроном, синхротроном, синхроциклотроном, а устройство 11 генерации нейтронов также может быть ядерным реактором без использования ускорителя и мишени. Независимо от того, исходит ли нейтронный источник BNCT из ядерного реактора или заряженных частиц ускорителя для реакции с ядром мишени, фактически генерируется смешанное поле излучения, то есть пучок содержит нейтроны и фотоны от низкой энергии до высокой энергии. Для BNCT опухоли в глубоком положении, за исключением надтепловых нейтронов, чем больше содержание оставшихся линий излучения, тем больше доля неселективного дозового осаждения нормальных тканей, таким образом, это может максимально уменьшить ненужные дозы излучения. Кроме того, для нормальных тканей облучаемого тела следует предотвращать слишком много видов радиационных линий, что также вызывает ненужное осаждение дозы.

[0028] Нейтронный пучок N, генерируемый устройством 11 генерации нейтронов, последовательно облучает облучаемое тело 200 на процедурном столе 14, проходя через узел 12 формирования пучка и коллиматор 13. Узел 12 формирования пучка выполнен с возможностью настройки качества нейтронного пучка N, генерируемого устройством 11 генерации нейтронов, и коллиматор 13 сводит в точку нейтронный пучок N, так что нейтронный пучок N имеет высокие характеристики направленного воздействия во время лечения. Следует понимать, что изобретение может не иметь коллиматора, а пучок непосредственно облучает облучаемое тело 200 на процедурном столе 14 после выхода из узла 12 формирования пучка.

[0029] Узел 12 формирования пучка дополнительно содержит отражатель 121, замедлитель 122, поглотитель 123 тепловых нейтронов, радиационный экран 124 и выход 125 пучка. Нейтроны, генерируемые устройством 11 генерации нейтронов, имеют большие энергетические спектры, содержимое других видов нейтронов и фотонов требуется максимально уменьшить, за исключением того, что надтепловые нейтроны отвечают требованиям лечения, чтобы избежать травм оператора или облучаемого тела. Следовательно, нейтроны, испускаемые устройством 10 генерации нейтронов, должны проходить через замедлитель 22, чтобы отрегулировать его энергию быстрых нейтронов (> 40 кэВ) на область энергии надтепловых нейтронов (0,5 эВ - 40 кэВ) и максимально уменьшить тепловые нейтроны (< 0,5эВ). Замедлитель 22 выполнен из материала, имеющего большое поперечное сечение, действующее с быстрыми нейтронами, и малое поперечное сечение, действующее с надтепловыми нейтронами. В предпочтительном варианте осуществления изобретения замедлитель 122 изготовлен из по меньшей мере одного из D₂O, AlF₃, Fluenal™, CaF₂, Li₂CO₃, MgF₂ или Al₂O₃. Отражатель 121 окружает замедлитель 122 и отражает нейтроны, рассеянные вокруг, пропуская их через замедлитель 122 обратно в нейтронный пучок N для улучшения коэффициента использования нейтронов, и выполнен из материала, обладающего сильной способностью отражения нейтронов. В предпочтительном варианте осуществления отражатель 121 выполнен по меньшей мере из одного из Pb или Ni , поглотитель 123 тепловых нейтронов расположен в задней части замедлителя 122 и выполнен из большого поперечного сечения, действующего с надтепловыми нейтронами. В качестве предпочтительного варианта осуществления поглотитель 123 тепловых нейтронов выполнен из Li-6, и поглотитель 123 тепловых нейтронов поглощает тепловые нейтроны, проходящие через замедлитель 122, для уменьшения содержания тепловых нейтронов в нейтронном пучке N, с предотвращением чрезмерной дозы, индуцированной нормальными тканями в неглубоких слоях во время лечения. Следует понимать, что поглотитель тепловых нейтронов также может быть выполнен за одно целое с замедлителем, а материал замедлителя содержит Li-6. Радиационный экран 124 обеспечивает экранирование от нейтронов и фотонов, просачивающихся из положений вне выхода 125 пучка, а материал радиационного экрана 124 содержит по меньшей мере один из материала для защиты от фотонов или материала для защиты от нейтронов. В качестве предпочтительного варианта осуществления материал радиационного экрана 124 включает свинец (PB), используемый в качестве материала для защиты от фотонов, и полиэтилен (PE), используемый в качестве материала для защиты от нейтронов. Коллиматор 13 расположен в задней части выхода 125 пучка, и пучок надтепловых нейтронов, выходящий из коллиматора 13, облучает облучаемое тело 200, и после прохождения через нормальные ткани в неглубоких слоях пучок надтепловых нейтронов замедляется до тепловых нейтронов, чтобы достичь опухолевой клетки M. Следует понимать, что узел 20 формирования пучка может также иметь другие конфигурации, с условием, что может быть получен пучок надтепловых нейтронов, необходимый для лечения. Для простоты описания, когда предусмотрен коллиматор 13, выход коллиматора 13 также может использоваться в качестве выхода 125 пучка, как описано ниже. В этом варианте осуществления устройство 15 защиты от облучения дополнительно расположено между облучаемым телом 200 и выходом 125 пучка для экранирования излучения, выходящего из выхода 125 пучка к нормальным тканям облучаемого тела, и следует понимать, что устройство 15 защиты от облучения может быть не предусмотрено.

[0030] После того как лекарственное средство, содержащее бор (B-10), принимают или вводят в облучаемое тело 200, лекарственное средство, содержащее бор, селективно агрегируется в опухолевой клетке M, а затем генерируется две сильно заряженные частицы ⁴He и ⁷Li, используя характеристику лекарственного средства, содержащего бор (B-10), имеющего высокий участок захвата для теплового нейтрона, и через захват нейтрона ¹⁰B (n, α) ⁷Li и реакцию ядерного деления. Эти две заряженные частицы имеют среднюю энергию около 2,33 МэВ и обладают характеристиками высокой линейной передачи энергии (LET) и малого диапазона. LET и диапазон α-частиц составляют 150 кэВ/мкм и 8 мкм соответственно, LET и диапазон сильнозаряженных частиц ⁷Li составляют 175 кэВ/мкм и 5 мкм соответственно, и эти две частицы имеют общий диапазон, приблизительно эквивалентный размеру клетки, так что радиационное повреждение организма может быть ограничено клеточным уровнем, и цель локального уничтожения опухолевых клеток может быть достигнута при условии, что это не вызывает слишком большого повреждения нормальных тканей.

[0031] Система 100 BNCT является неотъемлемой частью здания из бетонной конструкции. В частности, система 100 BNCT дополнительно содержит помещение 101 для облучения и помещение 102 для генерации пучка заряженных частиц. Облучаемое тело 200 на процедурном столе 14 подвергается лечению облучением нейтронным пучком N в помещении 101 для облучения. Помещение 102 для генерации пучка заряженных частиц по меньшей мере частично содержит ускоритель 111, а узел 12 формирования пучка по меньшей мере частично содержится в разделительной стене 103 помещения 101 для облучения и помещения 102 для генерации пучка заряженных частиц. Следует понимать, что разделительная стена 103 может полностью отделять помещение 101 для облучения от помещения 102 для генерации пучка заряженных частиц; или может представлять собой частичное разделение между помещением 101 для облучения и помещением 102 для генерации пучка заряженных частиц, так что помещение 101 для облучения сообщается с помещением 102 для генерации пучка заряженных частиц. Могут иметься одна или более мишеней T, линия P заряженных частиц может избирательно действовать с одной или более мишенями T или одновременно действовать с множеством мишеней T для генерации одного или более нейтронных пучков N. В соответствии с количеством мишеней T, также может иметься один или более узлов 12 формирования пучка, коллиматоров 13 и процедурных столов 14; множество процедурных столов могут быть расположены в одном и том же помещении для облучения или также может быть предусмотрено отдельное помещение для облучения для каждого процедурного стола. Помещение 101 для облучения и помещение 102 для генерации пучка заряженных частиц представляют собой пространства, образованные окружением бетонной стены W (включая разделительную стену 103), и бетонная конструкция может экранировать нейтроны и другие линии излучения, протекающие в процессе работы системы 100 BNCT.

[0032] Система 100 BNCT также может включать в себя помещение 103 для подготовки, помещение управления (не показано на чертежах) и другие пространства для вспомогательного лечения. Каждое помещение 101 для облучения может быть снабжено помещением 103 для подготовки, и помещение 103 для подготовки выполняет подготовительные операции, такие как моделируемое позиционирование облучаемого тела 200 перед лечением облучением, инъекцией лекарственного бора и т. п. Моделируемое позиционирование в помещении 103 для подготовки экономит время операции позиционирования облучаемого тела 200 перед лечением облучением в помещении 101 для облучения, и лечение облучением другого облучаемого тела может быть выполнено во время выполнения подготовительных операций, увеличивая скорость использования устройства. Оператор управляет облучением устройства 10 облучения нейтронным пучком внутри помещения управления. Как показано на фиг. 3, выход 125 пучка устройства 10 облучения нейтронным пучком по меньшей мере частично расположен в помещении 101 для облучения, помещение 103 для подготовки снабжено моделируемым выходом 125' пучка, который является таким же, как выход 125 пучка устройства 10 облучения нейтронным пучком, и моделируемым процедурным столом 14'. Устройство стереоскопического видения конструирует трехмерную (3D) информацию об объекте путем получения изображений одного и того же объекта в разных положениях, что позволяет точно контролировать позу облучаемого тела и обеспечивать, что лечение облучением выполняется в соответствии с планом лечения. Помещение 101 для облучения и помещение 103 для подготовки могут быть снабжены устройствами 40, 40' стереоскопического видения, соответственно, для получения изображений облучаемого тела 200 и получения данных изображения путем расчета, таких как координатная матрица облучаемого тела 200 в системе координат устройства стереоскопического видения, для определения положения облучаемого тела 200. В одном варианте осуществления используются две камеры в виде прибора с зарядовой связью (ПЗС) для формирования устройства бинокулярного стереоскопического видения. Следует понимать, что ПЗС-камера также может быть заменена другими устройствами получения изображения, могут иметься два или более устройств получения изображения, которые конкретно не ограничены изобретением. Позиционное соотношение выхода 125 пучка и устройства 40 стереоскопического видения в помещении 101 для облучения является таким же, как и у моделируемого выхода 125' пучка и устройства 40' стереоскопического видения в помещении 103 для подготовки, таким образом, в помещении для подготовки и помещении для облучения определяется одна и та же система координат облучения и система координат устройства стереоскопического видения. Модуль 30 управления может получить матрицу преобразования координат системы координат облучения и системы координат устройства стереоскопического видения и преобразовать координатную матрицу облучаемого тела 200 в системе координат устройства стереоскопического видения в координатную матрицу облучаемого тела в системе координат облучения. То есть, модуль 30 управления преобразует изображения облучаемого тела 200, полученные устройствами 40, 40' стереоскопического видения, в координатную матрицу облучаемого тела 200 в системе координат облучения. Ниже со ссылкой на фиг. 4 будет подробно описан процесс работы системы облучения радиоактивным лучом и процесс позиционирования облучаемого объекта в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

[0033] На этапе S301 модуль 20 плана лечения генерирует план лечения и определяет положение облучаемого участка относительно устройства 10 облучения пучком во время лечения облучением и соответствующее время облучения.

[0034] На этапе S302 модуль 30 управления извлекает текущий план лечения, соответствующий облучаемому телу 200, из модуля 20 плана лечения.

[0035] На этапе S303, в соответствии с положением облучаемого участка, определенным планом лечения, в помещении 103 для подготовки выполняется моделируемое позиционирование облучаемого тела 200 на моделируемом процедурном столе 14' и моделируемом процедурном столе 14'.

[0036] На этапе S304 изображение облучаемого участка, полученное устройством 40' стереоскопического видения в помещении 103 для подготовки, передается в модуль 30 управления, и изображение сравнивается с положением облучаемого участка, определенным планом лечения.

[0037] Когда результат сравнения находится в допустимом разностном диапазоне, выполняется этап S305 определения позы моделируемого позиционирования. Когда результат сравнения превышает допустимый разностный диапазон, процесс возвращается к этапу S303, чтобы скорректировать моделируемое позиционирование в соответствии с результатом сравнения.

[0038] На этапе S306, в соответствии с определенной позой моделируемого позиционирования, в комнате 101 для облучения выполняется позиционирование облучаемого тела 200 на процедурном столе 14 и процедурном столе 14.

[0039] На этапе S307 изображение облучаемого участка, полученное устройством 40' стереоскопического видения в помещении 101 для облучения, передается в модуль 30 управления, и изображение сравнивается с положением облучаемого участка, определенным планом лечения.

[0040] Когда результат сравнения находится в допустимом разностном диапазоне, выполняют этап S308 запуска лечения облучением. Когда результат сравнения превышает допустимый разностный диапазон, процесс возвращается к этапу S306 для корректировки позиционирования облучения в соответствии с результатом сравнения.

[0041] На этапе S309, в ответ на достижение времени облучения, определенного планом лечения, лечение облучением прекращают.

[0042] В одном варианте осуществления процесс может дополнительно включать в себя этап S310 после этапа S308 начала лечения облучением. На этапе S310 устройство 40 стереоскопического видения в помещении 101 для облучения получает изображение облучаемого участка в режиме реального времени и передает изображение в модуль 30 управления для сравнения изображения с положением облучаемого участка, определенным планом лечения.

[0043] Когда результат сравнения находится в допустимом разностном диапазоне, выполняется этап S311 продолжения лечения облучением, и процесс возвращается к этапу S310 для выполнения непрерывного сравнения. Когда результат сравнения превышает допустимый разностный диапазон, выполняется этап S312 приостановки лечения и корректировки позиционирования облучения в соответствии с результатом сравнения, затем процесс возвращается к этапу S310.

[0044] Со ссылкой на фиг. 5, этап S301 дополнительно содержит этапы S401-S403.

[0045] На этапе S401 данные медицинского изображения облучаемого участка преобразуют в воксельную модель ткани протеза, требуемую программой моделирования Монте-Карло, и получают данные, требуемые входным файлом программы моделирования Монте-Карло.

[0046] В одном варианте осуществления данные медицинского изображения представляют собой данные компьютерной томографии (КТ), данные медицинского изображения облучаемого участка включают в себя координатную матрицу и матрицу значений КТ воксельной модели медицинского изображения облучаемого участка в системе координат медицинского изображения, а модуль плана лечения преобразует матрицу значений КТ в информационную матрицу типа ткани. В BNCT также может быть определена информация о концентрации бора в ткани, то есть воксельная модель ткани протеза, требуемая программой моделирования Монте-Карло и представляемая типом ткани, и получена информация о концентрации бора в ткани. Следует понимать, что могут быть использованы другие данные медицинских изображений, при условии, что данные медицинских изображений могут быть преобразованы в трехмерную воксельную модель ткани протеза, которая может быть применена к системе лучевой терапии и ее способу создания плана лечения, раскрытого в изобретении. Подробный процесс создания воксельной модели ткани протеза в соответствии с данными медицинского изображения может относиться к патентной заявке, опубликованной 8 марта 2017 года под номером публикации CN 106474634 A и озаглавленной «СПОСОБ СОЗДАНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ НА ОСНОВЕ ДАННЫХ МЕДИЦИНСКОГО ИЗОБРАЖЕНИЯ», которая включена в настоящий документ посредством ссылки в полном объеме.

[0047] На этапе S402 параметры пучка определяются в программе моделирования Монте-Карло (например, Monte Carlo N Particle (MCNP) Transport Code), а моделирование и расчет дозы выполняются путем отбора разных углов облучения.

[0048] После того, как воксельная модель ткани протеза с типом ткани и информацией о концентрации бора в ткани установлена, с помощью программы моделирования Монте-Карло могут быть смоделированы траектории столкновения и распределения энергии ядерных частиц во внутреннем трехмерном пространстве, когда облучаемое тело облучается нейтронным пучком нейтронов в BNCT. Параметры пучка (такие как энергия пучка, интенсивность, радиус и т. п.) определяются в программе моделирования Монте-Карло, а распределения дозы трехмерной воксельной модели ткани протеза при различных углах облучения моделируются и рассчитываются путем отбора различных углов облучения.

[0049] На этапе S403 осуществляют оптимальный выбор углов облучения в соответствии с результатом расчета для определения оптимального угла облучения облучаемого участка.

[0050] После получения распределения дозы проводят оптимальную оценку различных углов облучения в соответствии с индексом дозы (например, предписанной дозой), предельным значением дозы (например, средней дозой и максимальной дозой) и т. п. для определения плана лечения, то есть оптимального угла облучения и соответствующего времени облучения. Следует понимать, что когда углы облучения отбирают на этапе S420, или когда выполняется оптимальная оценка углов облучения на этапе S430, также может быть оценен путь пучка, и способ оценки угла пучка конкретно не ограничивается изобретением, например, он может относиться к патентной заявке, опубликованной 16 июня 2017 года с номером публикации CN106853272 A и озаглавленной «СПОСОБ ОЦЕНКИ УГЛА ОБЛУЧЕНИЯ ПУЧКА». Оптимальный угол облучения, рассчитанный модулем плана лечения, определяет положение облучаемого участка относительно устройства 10 облучения нейтронным пучком. В одном варианте осуществления модуль 20 плана лечения может дополнительно определять в программе моделирования Монте-Карло систему координат облучения, которая является такой же, как в помещении для подготовки и помещении для облучения. Модуль 20 плана лечения преобразует координатную матрицу облучаемого участка в системе координат медицинского изображения в координатную матрицу облучаемого участка в системе координат облучения, а данные плана лечения, рассчитанные модулем плана лечения, включают в себя координатную матрицу воксельной модели ткани протеза облучаемого участка в системе координат облучения при оптимальном угле облучения. Следует понимать, что преобразование координатной матрицы системы координат облучения не может быть выполнено в программе моделирования Монте-Карло. Вместо этого модуль 20 плана лечения или модуль 30 управления рассчитывает матрицу преобразования координат системы координат облучения относительно системы координат медицинского изображения и выполняет преобразование с помощью матрицы преобразования координат в последующих операциях для выполнения сравнения.

[0051] Когда лечение облучением готовится к началу, выполняется этап S302, модуль 30 управления извлекает текущий план лечения, соответствующий облучаемому телу 200, из модуля 20 плана лечения. Положение облучаемого участка может быть получено из плана лечения, например, положение модели облучаемого участка относительно виртуального выхода пучка или параметры положения, относящиеся к дисплею, могут быть отображены в человеко-компьютерном интерфейсе модуля 30 управления. То есть, может быть выполнен этап S303, моделируемое позиционирование облучаемого тела 200 на моделируемом процедурном столе 14 и моделируемом процедурном столе 14' выполняется в помещении 103 для подготовки в соответствии с положением облучаемого участка, определенным планом лечения. Этот процесс выполняется вручную оператором, таким как врач или другие люди, и должен быть сопоставлен с планом лечения и подтвержден им. В варианте осуществления изобретения, посредством этапа S304 передачи изображения облучаемого участка, полученного устройством 40' стереоскопического видения в помещении 103 для подготовки, в модуль 30 управления, модуль 30 управления преобразует изображение в систему координат облучения для сравнения с координатной матрицей воксельной модели ткани протеза облучаемого участка в системе координат облучения, определенной данными плана лечения, чтобы обеспечить, что результат сравнения находится в допустимом разностном диапазоне, то есть может быть определена поза моделируемого позиционирования (S305). В противном случае процесс возвращается к этапу S303 для корректировки позы моделируемого позиционирования, например, вычисляется отклонение в соответствии с результатом сравнения, и выполняется корректировка в соответствии с вычисленным отклонением; или корректировка не требуется. Отклонение учитывается, когда облучаемое тело 200 располагается в помещении 101 для облучения. Процесс моделируемого позиционирования учитывает фактическую ситуацию облучаемого тела и остается в максимальном соответствии с положением облучения, определенным планом лечения.

[0052] В одном варианте осуществления для того, чтобы сделать данные, полученные устройством стереоскопического видения, более быстрыми и точными, на облучаемом участке предусматривают характерный рисунок 201, и получают положение характерного рисунка 201 на медицинском изображении облучаемого участка. Характерный рисунок 201 выполнен из материала, который выполнен с возможностью его выявления на медицинском изображении и распознавания устройством стереоскопического видения, причем форма характерного рисунка 201 не ограничена и является треугольной в варианте осуществления, показанном на фиг. 3. Следует понимать, что этот процесс может быть выполнен перед этапом S304 (например, характерный рисунок 201 предоставляется до того, как получают данные медицинского изображения облучаемого участка на этапе S401, то есть данные медицинского изображения облучаемого участка и положение характерного рисунка 201 в медицинском изображении облучаемого участка могут быть получены одновременно), или может быть выполнен на этапе S304. Устройство 40' стереоскопического видения получает изображение характерного рисунка 210 и передает изображение в модуль 30 управления, а модуль 30 управления преобразует изображение в координатную матрицу облучаемого участка в системе координат облучения через положение характерного рисунка в медицинском изображении облучаемого участка и сравнивает координатную матрицу с координатной матрицей воксельной модели ткани протеза облучаемого участка в системе координат облучения, определенной данными плана лечения, чтобы обеспечить, что результат сравнения находится в допустимом разностном диапазоне, и определяется поза моделируемого позиционирования.

[0053] После завершения моделируемого позиционирования может быть выполнен этап S306, в помещении 101 для облучения, в соответствии с определенной позой моделируемого позиционирования, выполняется позиционирование облучения облучаемого тела 200 на процедурном столе 14 и процедурном столе 14. В одном варианте осуществления в помещении 101 для облучения дополнительно расположено устройство 50 позиционирования процедурного стола, и модуль 30 управления управляет перемещением процедурного стола 14 через устройство 50 позиционирования процедурного стола. Следует понимать, что устройство позиционирования процедурного стола также может быть расположено в помещении 103 для подготовки для управления перемещением моделируемого процедурного стола 14', чтобы выполнять моделируемое позиционирование облучаемого тела. Этот процесс также выполняется вручную оператором, таким как врач или другие люди, и изображение облучаемого участка, полученное устройством 40 стереоскопического видения в помещении 101 для облучения, необходимо сравнить с и подтвердить изображением облучаемого участка, соответствующим позе моделируемого позиционирования, определенной на этапе S305, или плану лечения, например, выполняется этап S307. В одном варианте осуществления устройство 40 стереоскопического видения в помещении 101 для облучения получает изображение характерного рисунка, а модуль 30 управления преобразует изображение в координатную матрицу облучаемого участка в системе координат облучения через положение характерного рисунка признаков в медицинском изображении облучаемого участка и сравнивает координатную матрицу с координатной матрицей воксельной модели ткани протеза облучаемого участка в системе координат облучения, определенной данными плана лечения, чтобы обеспечить, что результат сравнения находится в допустимом разностном диапазоне, и может быть начато облучение (S308). Модуль 30 управления управляет устройством 11 генерации нейтронного пучка для генерации нейтронного пучка, то есть управляет устройством 10 облучения пучком для начала лечения облучением облучаемого тела 200. В противном случае процесс возвращается к этапу S306 для корректировки позы облучения, например, рассчитывается отклонение в соответствии с результатом сравнения и выполняется корректировка в соответствии с рассчитанным отклонением.

[0054] В процессе лечения облучением устройство 40 стереоскопического видения в помещении 101 для облучения может непрерывно получать изображение облучаемого участка в режиме реального времени и передавать изображение в модуль 30 управления для сравнения с соответствующим изображением облучаемого участка, когда лечение облучением начинается на этапе S308, или изображением облучаемого участка, соответствующим определенной позе моделируемого позиционирования на этапе S305, или выполняется план лечения, например, этап S310. В одном варианте осуществления устройство 40 стереоскопического видения в помещении 101 для облучения получает изображение характерного рисунка в режиме реального времени, и модуль 30 управления преобразует изображение в координатную матрицу облучаемого участка в системе координат облучения через положение характерного рисунка в медицинском изображении облучаемого участка и сравнивает координатную матрицу с координатной матрицей воксельной модели ткани протеза облучаемого участка в системе координат облучения, определенной данными плана лечения, чтобы обеспечить, что результат сравнения находится в допустимом разностном диапазоне, и лечение облучением продолжается (S311), процесс возвращается к этапу S310 для непрерывного выполнения сравнения. В противном случае выполняется этап S312, чтобы приостановить лечение, скорректировать позу облучения в соответствии с результатом сравнения, а затем вернуться к этапу S310. Следует понимать, что план лечения также может быть скорректирован, и во время облучения план лечения также может быть скорректирован в соответствии с другой информацией, полученной модулем 30 управления, или выполняется другое управление. Как только модуль 30 управления определяет, что время облучения, определенное планом лечения, достигнуто, выполняется этап S309, модуль управления управляет устройством 10 облучения пучком для прекращения облучения облучаемого тела 200, например, управляет устройством 11 генерации нейтронов для прекращения генерации нейтронного пучка.

[0055] В одном варианте осуществления изобретения каждое из помещения 101 для облучения и помещения 103 для подготовки снабжено одним и тем же устройством 60, 60' лазерного позиционирования, имеющим одно и то же позиционное соотношение, и модуль 20 плана лечения может имитировать положение лазера, генерируемого устройством 60, 60' лазерного позиционирования, падающего на облучаемый участок под углом облучения, определяемым планом лечения. Оператор ставит метки на облучаемом теле 200 в соответствии с положением и корректирует положение и позу моделируемого позиционирования облучаемого тела 200 в помещении 103 для подготовки и положение и позу позиционирования облучения облучаемого тела в помещении 101 для облучения в соответствии с меткой (S303 и S306), так что положение лазера, генерируемого устройством 60, 60' лазерного позиционирования и падающего на облучаемое тело 200, согласуется с положением метки. Предусмотрено устройство лазерного позиционирования, так что ручное позиционирование является более удобным и быстрым для оператора.

[0056] Лазер, генерируемый устройством 60, 60' лазерного позиционирования, также может определять положение, согласующееся с центральными осями X, X' выходов 125, 125' пучка. Как показано на фиг. 3, положение лазера, генерируемого устройством 60, 60' лазерного позиционирования и падающего на облучаемое тело 200, представляет собой положение, в котором центральная ось пучка, излучаемого из выхода 125, 125' пучка, падает на облучаемое тело 200, и центральная ось пучка, моделируемая в соответствии с планом лечения, отмечается на облучаемом теле 200 в точке падения воксельной модели ткани протеза, так что положения падения пучков, определенные во время моделируемого позиционирования и лечения облучением, являются более точными.

[0057] План лечения также может определять последовательное облучение под множеством углов облучения, например, см. патентную заявку, поданную заявителем в Национальное управление интеллектуальной собственности Китая (CNIPA) 11 июня 2020 года с номером заявки 202010528551.0 и озаглавленную «СИСТЕМА ЛУЧЕВОЙ ТЕРАПИИ И СПОСОБ ГЕНЕРАЦИИ ПЛАНА ЛЕЧЕНИЯ». После завершения облучения при первом угле облучения в помещении для подготовки необходимо снова выполнить моделируемое позиционирование при втором угле облучения, то есть повторить указанные выше этапы S303-S312.

[0058] Следует понимать, что некоторые простые вариации способа расчета в вышеуказанных операциях, такие как простые вариации последовательного преобразования различных систем координат, все еще попадают в пределы объема правовой охраны изобретения. Бетонная стена в варианте осуществления представляет собой борсодержащую баритовую бетонную стену толщиной 1 м или более и плотностью 3 г/см³. Борсодержащий бетон имеет лучшие характеристики поглощения нейтронов, и в дополнение к усилению радиационного экранирующего эффекта бетона также может быть уменьшено нейтронное воздействие на металлический материал в бетоне. Следует понимать, что бетонная стена может также иметь другую толщину или плотность или может быть заменена другими материалами, и бетонная стена может иметь различную толщину, плотность или материал на разных участках. Следует понимать, что изобретение также может быть применено к другим типам систем нейтронного облучения, а также может быть применено к другим системам облучения радиоактивным лучом, таким как системы протонной терапии, системы терапии тяжелыми ионами и т. п. В то же время устройство генерации нейтронов может быть заменено другими устройствами генерации радиоактивных лучей, материал бетона может быть заменен по мере необходимости, и процедурный стол также может быть столом для переноски других облучаемых тел.

[0059] Следует понимать, что помещение для подготовки и устройство стереоскопического видения в помещении для подготовки могут быть не предусмотрены, позиционирование облучения осуществляют непосредственно в помещении для облучения в соответствии с положением облучаемого участка, определенным планом лечения, до начала облучения, и сравнивают позиционирование облучения с планом лечения. В частности, система облучения радиоактивным лучом включает в себя устройство облучения пучком, модуль плана лечения, модуль управления, помещение для подготовки и помещение для облучения. Устройство облучения пучком генерирует пучок нейтронов и облучает пучком нейтронов облучаемое тело с образованием облучаемого участка. Модуль плана лечения выполняет моделирование и расчет дозы в соответствии с параметрами пучка нейтронов и данными медицинского изображения облучаемого участка и генерирует план лечения, который определяет положение облучаемого участка относительно устройства облучения пучком во время лечения облучением. Модуль управления управляет облучением устройства облучения пучком в соответствии с планом лечения. Позиционирование облучения облучаемого тела осуществляют в помещении для облучения в соответствии с положением облучаемого участка, определенным планом лечения, и размещают в помещении для облучения устройство стереоскопического видения для получения изображения облучаемого участка, а модуль управления сравнивает изображение с положением облучаемого участка, определенным планом лечения, чтобы обеспечить, что результат сравнения находится в допустимом разностном диапазоне, и управляют устройством облучения пучком для начала облучения облучаемого участка. Способ управления для системы облучения радиоактивным лучом включает в себя следующие операции. Модуль плана лечения выполняет моделирование и расчет дозы в соответствии с параметрами пучка нейтронов, генерируемого устройством облучения пучком, и данными медицинского изображения облучаемого участка и генерирует план лечения, который определяет положение облучаемого участка относительно устройства облучения пучком во время лечения облучением и соответствующее время облучения. Модуль управления извлекает текущий план лечения, соответствующий облучаемому телу, из модуля плана лечения. Позиционирование облучения облучаемого тела осуществляют в помещении для облучения в соответствии с положением облучаемого участка, определенным планом лечения. Устройство стереоскопического видения получает изображение облучаемого участка, а модуль управления сравнивает изображение с положением облучаемого участка, определенным планом лечения, чтобы обеспечить, что результат сравнения находится в допустимом разностном диапазоне, и управлять устройством облучения пучком для начала облучения облучаемого тела. В ответ на достижение времени облучения, определенного планом лечения, модуль управления управляет устройством облучения пучком для прекращения облучения облучаемого тела.

[0060] Хотя выше были описаны иллюстративные конкретные варианты осуществления изобретения, так что специалист в данной области техники понимает изобретение, должно быть очевидно, что изобретение не ограничено объемом конкретных вариантов осуществления, для специалиста в данной области техники очевидны различные изменения и они подпадают под объем правовой охраны изобретения, если эти изменения соответствуют сущности и объему изобретения, которые определены в прилагаемой формуле изобретения.

Группа изобретений относится к медицине. Система облучения радиоактивным лучом содержит устройство облучения пучком, модуль плана лечения, модуль управления, помещение для подготовки и помещение для облучения, причем в помещении для подготовки и помещении для облучения расположены, соответственно, первое устройство стереоскопического видения и второе устройство стереоскопического видения. Выполняют моделируемое позиционирование на облучаемом объекте в помещении для подготовки в соответствии с положением облучаемой части, определенным в плане лечения, и первое изображение облучаемой части, полученное посредством первого устройства стереоскопического видения, сравнивают с планом лечения так, чтобы определить позу моделируемого позиционирования; и выполняют позиционирование облучения на облучаемом объекте в помещении для облучения в соответствии с определенной позой моделируемого позиционирования, и второе изображение облучаемой части, полученное посредством второго устройства стереоскопического видения, сравнивают с планом лечения так, чтобы управлять устройством облучения пучком для начала выполнения лечения облучением на облучаемом объекте. Благодаря наличию устройств стереоскопического видения обеспечивают, что лечение облучением выполняют на облучаемом объекте в соответствии с планом лечения, тем самым получая ожидаемый терапевтический эффект, а также снижая лучевые повреждения нормальных тканей. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Система терапевтического облучения радиоактивным лучом, отличающаяся тем, что система терапевтического облучения радиоактивным лучом содержит:

устройство облучения пучком, генерирующее пучок нейтронов и облучающее пучком нейтронов облучаемое тело для формирования облучаемого участка;

модуль плана лечения, выполняющий моделирование и расчет дозы в соответствии с параметрами пучка нейтронов и данными медицинского изображения облучаемого участка и генерирующий план лечения, который определяет положение облучаемого участка относительно устройства облучения пучком во время лечения облучением;

модуль управления, управляющий облучением устройства облучения пучком в соответствии с планом лечения;

помещение для подготовки, в котором выполняется моделируемое позиционирование облучаемого тела в соответствии с положением облучаемого участка, определенным планом лечения, и в котором расположено первое устройство стереоскопического видения для получения первого изображения облучаемого участка, причем модуль управления выполнен с возможностью сравнения первого изображения с положением облучаемого участка, определенным планом лечения, и обеспечения, что результат сравнения находится в допустимом разностном диапазоне и определения позы моделируемого позиционирования облучаемого тела; и

помещение для облучения, в котором выполняется положение облучения облучаемого тела в соответствии с определенной позой моделируемого позиционирования, и в котором расположено второе устройство стереоскопического видения для получения второго изображения облучаемого участка, при этом модуль управления выполнен с возможностью сравнения второго изображения с первым изображением облучаемого участка, соответствующим определенной позе моделируемого позиционирования или положению облучаемого участка, определенному планом лечения, и обеспечения, что результат сравнения находится в допустимом разностном диапазоне, и управления устройством облучения пучком для начала лечения облучением облучаемого тела.

2. Система терапевтического облучения радиоактивным лучом по п.1, в которой устройство облучения пучком содержит выход пучка, по меньшей мере частично расположенный в помещении для облучения, помещение для подготовки снабжено моделируемым выходом пучка, который является таким же, как выход пучка, позиционное соотношение моделируемого выхода пучка и первого устройства стереоскопического видения является таким же, как и у выхода пучка и второго устройства стереоскопического видения, помещение для подготовки и помещение для облучения определяют в них одну и ту же систему координат облучения, и модуль управления выполнен с возможностью преобразования каждого из первого изображения и второго изображения в координатную матрицу облучаемого участка в системе координат облучения.

3. Система терапевтического облучения радиоактивным лучом по п.2, в которой модуль плана лечения выполнен с возможностью осуществления моделирования и расчета дозы с использованием программы моделирования Монте-Карло, преобразования данных медицинского изображения облучаемого участка в воксельную модель ткани протеза, требуемую программой моделирования Монте-Карло, причем данные медицинского изображения облучаемого участка содержат координатную матрицу облучаемого участка в системе координат медицинского изображения, и модуль плана лечения или модуль управления выполнен с возможностью получения матрицы преобразования координат системы координат медицинского изображения и системы координат облучения.

4. Система терапевтического облучения радиоактивным лучом по п.2, в которой облучаемый участок снабжен характерным рисунком, выполненным из материала, который выполнен с возможностью его выявления на медицинском изображении и распознавания первым устройством стереоскопического видения и вторым устройством стереоскопического видения, причем каждое из первого устройства стереоскопического видения и второго устройства стереоскопического видения выполнено с возможностью получения изображения облучаемого участка путем получения изображения характерного рисунка, и модуль управления выполнен с возможностью преобразования изображения характерного рисунка в координатную матрицу облучаемого участка в системе координат облучения в соответствии с положением характерного рисунка в медицинском изображении облучаемого участка.

5. Система терапевтического облучения радиоактивным лучом по п.1, дополнительно содержащая процедурный стол и устройство позиционирования процедурного стола, расположенные в помещении для облучения, причем облучаемое тело подвергается лечению облучением на процедурном столе, а модуль управления выполнен с возможностью управления перемещением процедурного стола через устройство позиционирования процедурного стола.

6. Система терапевтического облучения радиоактивным лучом по п.1, в которой второе устройство стереоскопического видения выполнено с возможностью получения третьего изображения облучаемого участка в режиме реального времени во время лечения облучением, сравнения третьего изображения с соответствующим вторым изображением облучаемого участка при начале лечения облучением или первым изображением облучаемого участка, соответствующим определенной позе моделируемого позиционирования или положению облучаемого участка, определенному планом лечения, и обеспечения, что результат сравнения находится в допустимом разностном диапазоне, и управления устройством облучения пучком для непрерывного выполнения лечения облучением облучаемого тела.

7. Система терапевтического облучения радиоактивным лучом по п.1, причем система терапевтического облучения радиоактивным лучом представляет собой систему нейтронозахватной терапии, а устройство облучения пучком содержит устройство генерации нейтронов, содержащее ускоритель и мишень, причем ускоритель ускоряет заряженные частицы для генерации линии заряженных частиц, которая действует с мишенью для генерации пучка нейтронов; узел формирования пучка, выполненный с возможностью корректировки пучка нейтронов, генерируемого устройством генерации нейтронов, до предустановленного качества пучка; и процедурный стол, на котором облучаемое тело облучается пучком нейтронов, генерируемым устройством генерации нейтронов, через узел формирования пучка.

8. Способ управления системой терапевтического облучения радиоактивным лучом по пп.1-7, отличающийся тем, что система терапевтического облучения радиоактивным лучом содержит устройство облучения пучком, генерирующее пучок нейтронов и облучающее облучаемое тело пучком нейтронов для формирования облучаемого участка, модуль плана лечения, модуль управления, помещение для подготовки и помещение для облучения, в которых расположены, соответственно, первое устройство стереоскопического видения и второе устройство стереоскопического видения, причем способ управления содержит:

выполнение, модулем плана лечения, моделирования и расчета дозы в соответствии с параметрами пучка нейтронов, генерируемого устройством облучения пучком, и данными медицинского изображения облучаемого участка, и генерацию, модулем плана лечения, плана лечения, который определяет положение облучаемого участка относительно устройства облучения пучком во время лечения облучением и соответствующее время облучения;

извлечение, модулем управления, текущего плана лечения, соответствующего облучаемому телу, из модуля плана лечения;

выполнение моделируемого позиционирования облучаемого тела в помещении для подготовки в соответствии с положением облучаемого участка, определенным планом лечения;

получение, первым устройством стереоскопического видения, первого изображения облучаемого участка и сравнение, модулем управления, первого изображения с положением облучаемого участка, определенным планом лечения, чтобы обеспечить, что результат сравнения находится в допустимом разностном диапазоне, и определить позу моделируемого позиционирования облучаемого тела;

выполнение позиционирования облучения облучаемого тела в помещении для облучения в соответствии с определенной позой моделируемого позиционирования;

получение, вторым устройством стереоскопического видения, второго изображения облучаемого участка и сравнение, модулем управления, второго изображения с первым изображением облучаемого участка, соответствующим определенной позе моделируемого позиционирования или положению облучаемого участка, определенному планом лечения, чтобы обеспечить, что результат сравнения находится в допустимом разностном диапазоне, и управлять устройством облучения пучком для начала лечения облучением облучаемого тела; и

в ответ на достижение времени облучения, определенного планом лечения, управление, модулем управления, устройством облучения пучком для прекращения облучения облучаемого тела.

9. Способ управления по п.8, дополнительно содержащий, после того как устройство облучения пучком начинает лечение облучением облучаемого тела, получение, вторым устройством стереоскопического видения, третьего изображения облучаемого участка в режиме реального времени во время лечения облучением и сравнение, модулем управления, третьего изображения с соответствующим вторым изображением облучаемого участка при начале лечения облучением или первым изображением облучаемого участка, соответствующим определенной позе моделируемого позиционирования или положению облучаемого участка, определенному планом лечения, чтобы обеспечить, что результат сравнения находится в допустимом разностном диапазоне, и управлять устройством облучения пучком для непрерывного выполнения лечения облучением облучаемого тела.

10. Способ управления по п.8, дополнительно содержащий: определение той же системы координат облучения в помещении для подготовки и помещении для облучения; преобразование, модулем плана лечения, данных медицинского изображения облучаемого участка в воксельную модель ткани протеза; и преобразование, модулем плана лечения, положения облучаемого участка, определенного планом лечения, в координатную матрицу воксельной модели ткани протеза облучаемого участка в системе координат облучения.

11. Способ управления по п.10, дополнительно содержащий преобразование, модулем управления, первого изображения и второго изображения в систему координат облучения для сравнения.

12. Способ управления по п.10, дополнительно содержащий обеспечение характерного рисунка на облучаемом участке и получение положения характерного рисунка в медицинском изображении облучаемого участка.

13. Способ управления по п.12, дополнительно содержащий: получение, первым устройством стереоскопического видения и вторым устройством стереоскопического видения, изображений характерного рисунка и передачу, первым устройством стереоскопического видения и вторым устройством стереоскопического видения, изображений в модуль управления; и преобразование, модулем управления, изображений в координатные матрицы облучаемого участка в системе координат облучения через положение характерного рисунка в медицинском изображении облучаемого участка для сравнения.