СИСТЕМА БОР-НЕЙТРОНОЗАХВАТНОЙ ТЕРАПИИ И СПОСОБ СОЗДАНИЯ ПЛАНА ЛЕЧЕНИЯ ДЛЯ НЕЕ Российский патент 2024 года по МПК A61N5/10 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[0001] Один аспект изобретения относится к системе лучевой терапии, в частности, к системе бор-нейтронозахватной терапии (BNCT), другой аспект изобретения относится к способу создания плана лечения, в частности, к способу создания плана лечения для системы BNCT.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

[0002] С развитием ядерных технологий радиотерапия, такая как Кобальт-60, линейный ускоритель, электронный пучок или тому подобное, 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 часто имеет слабый лечебный эффект на радиорезистентные злокачественные опухоли (например, мультиформную глиобластому и меланому) с радиорезистентностью.

[0003] Для уменьшения радиационного поражения нормальных тканей вокруг опухолей, концепция целевой терапии в химиотерапии применяется к лучевой терапии. Что касается опухолевых клеток с высокой радиорезистентностью, источники излучения с высокой относительной биологической эффективностью (RBE), такие как протонная терапия, терапия тяжелыми частицами, нейтронозахватная терапия и т.п., также активно разрабатываются в настоящее время. Здесь нейтронозахватная терапия сочетает в себе две вышеупомянутые концепции, например 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.

[0004] Трехмерная (3D) модель широко применяется в области анализа и моделирования научных экспериментов. Например, в области ядерной радиации и защиты для моделирования дозы поглощения человеческого тела при определенных условиях облучения, чтобы помочь врачу сформулировать план лечения, компьютерная технология обычно требуется для проведения различной обработки данных медицинской визуализации, чтобы сформировать точную модель решетки, требуемую программным обеспечением Монте-Карло, и моделирование и вычисление проводятся в сочетании спрограммным обеспечением Монте-Карло. В области нейтронозахватной терапии, когда модель решетки, требуемая программным обеспечением Монте-Карло, формируется в соответствии с данными медицинской визуализации, и проводятся вычисление и оценка дозы, в модели должна быть определена основная информация о организмах, отраженных каждой решеткой, такая как типы тканей, информация о концентрации бора или тому подобное, при этом правильность и точность информации определяют надежность результата вычисления дозы. Как правило, информация о концентрации бора заключается в получении данных о концентрации бора в образце в соответствии с тестом образца крови или тестом среза, чтобы рассчитать соответствующие концентрации бора в ткани и опухоли из него, так что региональное значение концентрации бора дается в соответствующей модельной области. Такая переданная информация о концентрации бора не учитывает реальное распределение препаратов бора в организме и метаболическое состояние препаратов бора с течением времени, что влияет на достоверность результата вычисления дозы.

[0005] Таким образом, требуется предложить систему BNCT и способ создания плана лечения для нее.

РАСКРЫТИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0006] Для преодоления недостатков предшествующего уровня техники в одном аспекте изобретения предложена система BNCT, содержащая устройство облучения нейтронным пучком, модуль планирования лечения и модуль управления. Устройство облучения нейтронным пучком генерирует терапевтический нейтронный пучок во время лучевой терапии и излучает терапевтический нейтронный пучок на облучаемое тело, которое приняло лекарственное средство, содержащее бор (¹⁰В), для формирования облучаемого участка. Модуль планирования лечения проводит моделирование и вычисление дозы и создает планы лечения в соответствии с данными медицинской визуализации облучаемого участка и параметрами терапевтического пучка нейтронов, генерируемого устройством облучения нейтронным пучком, при этом данные медицинской визуализации облучаемого участка включают в себя связанную с тканью информацию и связанную с концентрацией бора (¹⁰В) информацию. Модуль управления выбирает соответствующий один из планов лечения в соответствии с облучаемым телом из модуля планирования лечения и управляет устройством облучения нейтронным пучком для проведения лучевой терапии на облучаемом теле в соответствии с планами лечения. Согласно информации о концентрации бора, связанной с данными медицинской визуализации облучаемого участка, проводится моделирование дозы и составление планалечения, что может повысить точность создания модели и вычисления дозы.

[0007] При этом модуль планирования лечения может формировать соответствующую трехмерную воксельную протезную модель ткани с данными о типе ткани в соответствии с информацией, связанной с тканью, и передавать данные о концентрации бора каждой воксельной единицы в трехмерной воксельной протезной модели ткани в соответствии с информацией, связанной с концентрацией бора. Данные о концентрации бора передаются в соответствии со связанной с концентрацией бора информацией данных медицинской визуализации облучаемого участка, которая лучше соответствует фактической ситуации.

[0008] Предпочтительно относящаяся к ткани информация может быть получена с помощью нерадионуклидного медицинского изображения облучаемого участка, и модуль планирования лечения автоматически или вручную определяет тип ткани каждой воксельной единицы в трехмерной воксельной протезной модели ткани в соответствии с отношением преобразования между данными нерадионуклидного медицинского изображения и типом ткани. Трехмерная воксельная протезная модель ткани формируется в соответствии с отношением преобразования между данными медицинской визуализации и типом ткани, так что тип ткани (элементарный состав) устанавливается более точно, при этом сформированная геометрическая модель сопоставляется с фактической ситуацией, лучше отражаем данными медицинской визуализации. При этом нерадионуклидное медицинское изображение представляет собой компьютерную томографию (КТ).

[0009] Предпочтительно модуль планирования лечения может передавать данные о концентрации бора различным типам тканей трехмерной воксельного протезной модели и способен передавать различные данные о концентрации бора тканям одного и того же типа. В соответствии с фактической ситуацией передаются данные о концентрации бора, проводятся моделирование дозы и составление плана лечения, в частности, разные данные о концентрации бора передаются тканям одного типа, что может повысить точность формирования модели и вычисления дозы.

[0010] Предпочтительно связанная с концентрацией бора информация может быть получена с помощью радионуклидного медицинского изображения облучаемого участка, при этом облучаемое тело принимает радиоактивно меченное борсодержащее лекарственное средство или не содержащее бора лекарственное средство с аффинностью опухолевой клетки, сходной с аффинностью борсодержащего лекарственного средства, для проведения сканирования радионуклидного медицинского изображения, и модуль планирования лечения автоматически или вручную определяет концентрацию боракаждого воксельного элемента в трехмерной воксельной протезной модели ткани в соответствии с отношением преобразования между данными радионуклидного медицинского изображения и концентрацией бора. При этом радионуклидное медицинское изображение может представлять собой позитронно-эмиссионную томографию (ПЭТ), а радиоактивно меченное борсодержащее лекарственное средство может представлять собой 18F-BPA.

[0011]Предпочтительно связанная с концентрацией бора информация может включать массу тела облучаемого тела, Body Weight, дозу инъекции лекарственного средства, Injection Dose, время измерения активности лекарственного средства, Measure Time, время рентгенографии, Scan Time, время полураспада радионуклида, Half Time и интенсивность решетки изображения, Image Pixel Intensity_pixel. Модуль планирования лечения вычисляет концентрацию бора каждой воксельной единицы в трехмерной воксельной протезной модели ткани в соответствии с связанной с концентрацией бора информацией, и модуль планирования лечения передает данные о концентрации бора каждой воксельной единицы в трехмерной воксельной протезной модели ткани в соответствии с результатом вычисления. При этом модуль планирования лечения, вычисляющий концентрацию бора каждой воксельной единицы в трехмерной воксельной протезной модели ткани в соответствии с информацией, связанной с концентрацией бора, может содержать:

[0012] вычисление приблизительной интенсивности решетки изображения крови, Image Pixel Intensity_blood, используя формулу 1:

[0013] где SUV_blood - стандартное значение поглощения крови, a Calibration Factor-значение коррекции устройства сканирования медицинских изображений; и

[0014] вычисление отношения концентрации бора каждой воксельной единицы в трехмерной воксельной протезной модели ткани к концентрации бора в крови по формуле 2:

[0015] где B_pixel-концентрация бора каждой воксельной единицы в трехмерной воксельной протезной модели ткани, B_blood - концентрация бора в крови, a SUV_pixel -стандартное значение поглощения каждой воксельной единицы в трехмерной воксельной протезной модели ткани.

[0016] При этом модуль планирования лечения может моделировать дозу бора D_B, дозу быстрых нейтронов D_f, дозу надтепловых нейтронов D_epi, дозу тепловых нейтронов D_th и дозу фотонов D_γ трехмерной воксельной протезной модели ткани за единицу времени с помощью программы моделирования Монте-Карло и вычисляет эквивалентную мощность дозы D трехмерной воксельной протезной модели ткани по формуле 3:

[0017] где СВЕ - комбинированная биологическая эффективность борсодержащего препарата на единицу концентрации, RBE_f - относительная биологическая эффективность быстрого нейтрона, a RBE_epi - относительная биологическая эффективность надтеплового нейтрона, RBE_th - относительная биологическая эффективность теплового нейтрона, и RBE_γ - относительная биологическая эффективность фотона.

[0018] Предпочтительно модуль планирования лечения может моделировать физическое распределение мощности дозы облучаемого участка во время лучевой терапии терапевтическим пучком нейтронов с помощью программы моделирования Монте-Карло в соответствии с параметрами терапевтического пучка нейтронов, генерируемого устройством облучения нейтронным пучком и трехмерной воксельной протезной моделью ткани с данными о типе ткани и данными о концентрации бора.

[0019] При этом модуль планирования лечения может проводить оптимальный выбор для эквивалентных распределений мощности дозы, смоделированных и вычисленных в соответствии с опробованием различных углов облучения, для выбора по меньшей мере одного угла облучения.

[0020] В другом аспекте настоящего изобретения предложен способ создания плана лечения для системы BNCT, включающий следующие операции. Формируется соответствующая трехмерная воксельная протезная модель ткани с данными о типе ткани в соответствии со связанной с тканью информацией данных медицинской визуализации облучаемого участка. Данные о концентрации бора (¹⁰В) каждой воксельной единицы в трехмерной воксельного протезной модели ткани передаются в соответствии со связанной с концентрацией бора (¹⁰В) информации данных медицинской визуализации облучаемого участка. Параметры пучка определяются в программе моделирования Монте-Карло, а моделирование дозы и вычисление дозы проводятся путем опробования различных угловоблучения. В соответствии с результатом вычислений для создания плана лечения проводится оптимальный выбор углов облучения. В соответствии со связанной с концентрацией бора информацией данных медицинской визуализации облучаемого участка передаются данные о концентрации бора и проводится моделирование дозы и составление плана лечения, лучше соответствующие фактической ситуации, что может повысить точность создания модели и вычисления дозы.

[0021] Предпочтительно операция передачи данных о концентрации бора каждой воксельной единицы в трехмерной воксельной протезной модели ткани в соответствии со связанной с концентрацией бора информации данных медицинской визуализации облучаемого участка может включать следующие операции. Связанная с концентрацией бора информация данных медицинской визуализации облучаемого участка интерпретируется, чтобы получить массу тела облучаемого тела, Body Weight, дозу инъекции препарата, Injection Dose, время измерения активности препарата, Measure Time, время рентгенографии, Scan Time, время полураспада радионуклида, Half Time и интенсивность решетки изображения, Image Pixel hitensity_pixel. В трехмерной воксельной протезной модели ткани вычисляют концентрацию бора каждой воксельной единицы. Данные о концентрации бора каждой воксельной единицы в трехмерной воксельной протезной модели ткани передаются в соответствии с результатом вычислений. При этом операция вычисления концентрации бора каждой воксельной единицы в трехмерной воксельной протезной модели ткани может включать следующие операции.

[0022] Приблизительная интенсивность решетки изображения крови, Image Pixel Intensitybiood вычисляется по формуле 1:

[0023] где SUV_blood - стандартное значение поглощения крови, a Calibration Factor -значение коррекции устройства сканирования медицинских изображений.

[0024] Отношение концентрации бора каждой воксельной единицы в трехмерной воксельной протезной модели ткани к концентрации бора B_blood в крови вычисляется с использованием формулы 2:

[0025] здесь SUV_pixel - стандартное значение поглощения каждой воксельнойединицы в трехмерной воксельной протезной модели ткани.

[0026] При этом операция определения параметров пучка в программе моделирования Монте-Карло, а также проведение моделирования и вычисления дозы путем опробования различных углов облучения может включать следующие операции. Моделируется физическая доза, получаемая каждой воксельной единицей трехмерной воксельной протезной модели ткани за единицу времени при определенном облучении пучком и отобранном угле облучения, причем физическая доза включает дозу бора D_B, дозу быстрых нейтронов D_f, дозу надтепловых нейтронов D_epi, дозу тепловых нейтронов D_th и дозу фотонов D_γ. Эквивалентную мощность дозы D каждой воксельной единицы трехмерной воксельной протезной модели ткани за единицу времени при определенном лучевом облучении вычисляют по формуле 3:

[0027] где СВЕ - комбинированная биологическая эффективность борсодержащего препарата на единицу концентрации, RBE_f- относительная биологическая эффективность быстрого нейтрона, a RBE_epi - относительная биологическая эффективность надтеплового нейтрона, RBE_th - относительная биологическая эффективность теплового нейтрона, и RBE_γ - относительная биологическая эффективность фотона.

[0028] Еще один аспект изобретения относится к системе BNCT, включающей в себя устройство облучения нейтронным пучком, модуль планирования лечения и модуль управления. Устройство облучения нейтронным пучком генерирует терапевтический нейтронный пучок во время лучевой терапии и излучает терапевтический нейтронный пучок на облучаемое тело, которое поглощает лекарственное средство, содержащее бор (¹⁰В), для формирования облучаемого участка. Модуль планирования лечения определяет тип ткани и формирует трехмерную воксельную протезную модель ткани с данными о типе ткани в соответствии с данными медицинской визуализации облучаемого участка. Модуль планирования лечения передает данные о концентрации бора различным типам тканей трехмерной воксельной протезной модели ткани и способен передавать различные данные о концентрации бора тканям одного и того же типа. Модуль планирования лечения проводит моделирование и вычисление дозы и создает планы лечения в соответствии с трехмерной воксельной протезной моделью ткани, данными о концентрации бора и параметрами терапевтического пучка нейтронов, генерируемого устройством облучения нейтронным пучком. Модуль управления выбираетсоответствующий один из планов лечения в соответствии с облучаемым телом из модуля планирования лечения и управляет устройством облучения нейтронным пучком для проведения лучевой терапии на облучаемом теле согласно соответствующему одному из планов лечения. В соответствии с фактической ситуацией передаются данные о концентрации бора, проводятся моделирование дозы и составление плана лечения, в частности, разные данные о концентрации бора передаются тканям одного типа, что может повысить точность формирования модели и вычисления дозы.

[0029] Система BNCT и способ создания плана лечения, предусмотренные изобретением, позволяют повысить точность формирования модели и вычисления дозы.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[0030] Фиг. 1 - схематическая диаграмма реакции захвата нейтронов бором.

[0031] Фиг. 2 - уравнение ядерной реакции захвата нейтронов ¹⁰B(n, α)⁷Li.

[0032] Фиг. 3 - схематическая диаграмма системы нейтронозахватной терапии согласно варианту осуществления настоящего изобретения.

[0033] Фиг. 4 - блок-схема способа создания плана лечения модулем планирования лечения в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

[0034] Фиг. 5 - блок-схема способа создания трехмерной воксельной протезной модели ткани в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

[0035] Фиг. 6 - блок-схема способа передачи данных о концентрации бора каждой воксельной единицы в трехмерной воксельной протезной модели ткани в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

[0036] Фиг. 7 - блок-схема способа моделирования и вычисления дозы в соответствии с вариантом осуществления изобретения.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

[0037] Варианты осуществления изобретения подробно описаны ниже со ссылкой на чертежи, чтобы позволить специалистам в данной области техники реализовать варианты осуществления со ссылкой на текст описания.

[0038] Предпочтительно система нейтронозахватной терапии и способ создания плана лечения для нее рассматриваются в качестве вариантов осуществления изобретения. Нейтронозахватная терапия, в частности BNCT, кратко описана ниже.

[0039] Применение нейтронозахватной терапии в качестве эффективного средства лечения рака постепенно возрастает в последние годы, причем наиболее часто наблюдается применение BNCT, а нейтроны, используемые в BNCT, могут обеспечиваться ядерным реактором или ускорителем. Варианты осуществления изобретения используют вкачестве примера ускоритель BNCT, при этом основные компоненты ускорителя BNCT в общем случае включают ускоритель для ускорения заряженных частиц (таких как протоны, дейтериевые ядра или тому подобное), мишень, систему термического удаления и тело формирования пучка, причем ускоренные заряженные частицы действуют на металлическую мишень для генерации нейтронов, при этом подходящая ядерная реакция может быть выбрана в соответствии с такими характеристиками, как желаемый выход и энергия нейтронов, доступные энергии ускоренных заряженных частиц, токовые, физические и химические свойства металлической мишени или тому подобное. Ядерные реакции, как обычно обсуждается, включают ⁷Li(p, n)⁷Ве и ⁹Ве(р, n)⁹В, из которых обе 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, при этом теоретически, когда протоны с энергиями лишь немного выше порогового значения используются для бомбардировки металлической литиевой мишени, нейтроны с относительно низкими энергиями могут генерироваться для клинического применения без чрезмерного замедления лечения. Однако активные участки металлических мишеней из лития (Li) и бериллия (Be) с протонами с пороговыми энергиями не высоки, поэтому для инициирования ядерной реакции обычно выбираются протоны с более высокими энергиями, чтобы генерировать достаточно большой поток нейтронов.

[0040] BNCT производит две сильно заряженные частицы ⁴Не и ⁷Li, используя характеристику содержащего бор (¹⁰В) препарата, имеющего участок высокого захвата для теплового нейтрона, и посредством захвата нейтрона ¹⁰В(n, α)⁷Li и реакцию ядерного деления. На фиг. 1 и 2 показаны соответственно схематическая диаграмма реакции захвата бором нейтронов и уравнение ядерной реакции захвата нейтронов ¹⁰В(n, α)⁷Li, при этом две заряженные частицы имеют среднюю энергию около 2,33 МэВ и обладают характеристиками высокой линейной передачи энергии (LET) и короткого диапазона. LET и диапазон α-частиц составляют 150 кэВ/км и 8 мкм соответственно, LET и диапазон сильно заряженной частицы ⁷Li составляют 175 кэВ /мкм и 5 мкм соответственно, причем две частицы имеют общий диапазон, приблизительно эквивалентный размеру клетки, так что радиационное повреждение организма может быть ограничено клеточным уровнем. Когда борсодержащие препараты селективно агрегируются в опухолевых клетках, цель локального уничтожения опухолевых клеток может быть достигнута с помощью соответствующего нейтронного радиоактивного источника при условии, что он не приводит к слишком большому повреждению нормальных тканей.

[0041] Метод Монте-Карло может точно моделировать траектории столкновений и распределения энергии ядерных частиц в трехмерном пространстве в пределах мишени облучения. В нейтронозахватной терапии для моделирования дозы поглощения человеческого тела при определенных условиях облучения, чтобы помочь врачу составить план лечения обычно требуется компьютерная технология для проведения различной обработки данных медицинской визуализации, чтобы сформировать точную модель решетки, требуемую программным обеспечением Монте-Карло, и моделирование и вычисления проводятся в комбинации с программным обеспечением Монте-Карло. Данные медицинской визуализации могут представлять собой магнитно-резонансную томографию (МРТ), компьютерную томографию (КТ), позитронно-эмиссионную томографию (ПЭТ), ПЭТ-КТ или рентгеновскую томографию. Однако специалистам в данной области техники хорошо известно, что другие данные медицинской визуализации также могут быть использованы, если другие данные медицинской визуализации могут быть преобразованы в трехмерную воксельную протезную модель ткани для применения к системе лучевой терапии и способу создания плана лечения для нее в соответствии с изобретением.

[0042] Как показано на фиг. 3, система лучевой терапии в соответствии с вариантом осуществления предпочтительно представляет собой систему 100 BNCT, содержащую устройство 10 облучения нейтронным пучком, модуль 20 планирования лечения и модуль 30 управления. Устройство 10 облучения нейтронным пучком содержит устройство 11 генерации нейтронов и лечебный стол 12, причем устройство 12 генерации нейтронов генерирует терапевтический нейтронный пучок N во время лучевой терапии и облучает терапевтическим нейтронным пучком пациента, который принял содержащее бор (¹⁰В) лекарство на лечебном столе 12, для формирования облучаемого участка. Перед лечением модуль 20 планирования лечения создает планы лечения в соответствии с данными медицинской визуализации облучаемого участка пациента и параметрами терапевтического нейтронного пучка N, генерируемого устройством 11 генерации нейтронов. Во время лучевой терапии модуль 30 управления выбирает соответствующий один из планов лечения в соответствии с текущим пациентом из модуля 20 планирования лечения и управляет излучением устройства 10 облучения нейтронным пучком согласно плану лечения.

[0043] В варианте осуществления изобретения пациенту требуется перед лечением принять радиоактивно меченное лекарственное средство, содержащее бор (¹⁰В), причем информацию о концентрации бора (¹⁰В) получают с помощью радионуклидногомедицинского изображения (такого как ПЭТ). То есть данные медицинской визуализации облучаемого участка пациента включают связанную с тканью информацию и связанную с концентрацией бора информацию, причем связанная с тканью информация может быть получена из радионуклидного медицинского изображения одновременно или может быть получена из других нерадионуклидных медицинских изображений (таких как КТ). Следует понимать, что радионуклидное медицинское изображение также может представлять собой ПЭТ-КТ или тому подобное, а нерадионуклидное медицинское изображение также может представлять собой МРТ или тому подобное, без конкретного ограничения в настоящем изобретении. Модуль 20 планирования лечения формирует соответствующую трехмерную воксельную протезную модель ткани с данными о типе ткани и данными о плотности ткани в соответствии со связанной с тканью информацией данных медицинской визуализации облучаемого участка, передает данные о концентрации бора каждой воксельной единицы в трехмерной воксельной протезной модели ткани в соответствии со связанной с концентрацией бора информацией данных медицинской визуализации облучаемого участка, моделирует и вычисляет распределение дозы пациента во время лучевой терапии с помощью программы моделирования Монте-Карло в соответствии с параметрами терапевтического пучка нейтронов N, генерируемого устройством генерации нейтронов 11, и трехмерной воксельной протезной моделью ткани с данными о типе ткани, данными о плотности ткани и данными о концентрации бора, и создает план лечения. Может быть предусмотрено, что плотность ткани также не может быть определена. В соответствии со связанной с концентрацией бора информацией данных медицинской визуализации облучаемого участка передаются данные о концентрации бора и проводится моделирование дозы и составление плана лечения, лучше соответствующие фактической ситуации, что может повысить точность формирования модели и вычисления дозы.

[0044] Как показано на фиг.4, способ создания плана лечения модулем 20 планирования лечения в соответствии с вариантом осуществления, в частности, включает следующие операции с S410 по S440.

[0045] В операции S410 соответствующая трехмерная воксельная протезная модель ткани с данными о типе ткани и данными о плотности ткани формируется в соответствии со связанной с тканью информацией, данных медицинской визуализации облучаемого участка.

[0046] В операции S420 данные о концентрации бора каждой воксельной единицы в трехмерной воксельной протезной модели ткани передаются в соответствии сосвязанной с концентрацией бора информацией данных медицинской визуализации облучаемого участка.

[0047] В операции S430 параметры пучка определяются в программе моделирования Монте-Карло (такой, как Monte Carlo N-Particle Transport Code (MCNP)), при этом моделирование и вычисление дозы проводятся путем опробования разных углов облучения.

[0048] В операции S440 проводится оптимальный выбор углов облучения в соответствии с результатом вычисления для создания плана лечения.

[0049] Как показано на фиг. 5, в варианте осуществления изобретения операция S410 по формированию трехмерной воксельной протезной модели ткани в соответствии с данными медицинской визуализации может дополнительно включать следующие операции S510-S550.

[0050] В операции S510 считываются данные медицинской визуализации.

[0051] В операции S520 формируется трехмерная воксельная модель медицинской визуализации.

[0052] В операции S530 определяются или считываются границы интересующей области (ROI).

[0053] В операции S540 определяются тип ткани (элементарный состав) и плотность ткани каждой воксельной единицы. Тип ткани и плотность ткани каждой воксельной единицы могут быть автоматически определены в соответствии с отношением преобразования между данными КТ-визуализации и типом ткани и плотностью ткани, или могут быть определены вручную пользователем, например, конкретный тип ткани и плотность ткани могут передаваться каждой воксельной единице в границах ROI.

[0054] В операции S550 формируется трехмерная воксельная протезная модель ткани.

[0055] Трехмерная воксельная протезная модель ткани формируется в соответствии с отношением преобразования между данными медицинской визуализации и типом ткани и плотностью ткани, так что тип ткани (элементарный состав) и плотность ткани предоставляются более точно, и сформированная геометрическая модель сопоставляется с фактической ситуацией, лучше отраженной данными медицинской визуализации. Подробный процесс формирования трехмерной воксельной протезной модели ткани в соответствии с данными медицинской визуализации можно рассмотреть в патентной заявке, опубликованной 8 марта 2017 года с номером публикации CN106474634 А и озаглавленной «СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКОЙ МОДЕЛИ НА ОСНОВЕ ДАННЫХ МЕДИЦИНСКОЙ ВИЗУАЛИЗАЦИИ», которая во всей ее полноте включается в настоящий документ посредством ссылки.

[0056] Согласно операции S420, данные о концентрации бора каждой воксельной единицы в трехмерной воксельной протезной модели ткани передаются в соответствии со связанной с концентрацией бора информацией данных медицинской визуализации облучаемого участка, и на основе геометрической модели, маркированной информацией о концентрации бора в ткани, можно ясно узнать концентрацию борсодержащего лекарственного средства в каждой ткани, при этом фактическая ситуация более достоверно отражается при моделировании нейтронного облучения. Информацию, связанную с концентрацией бора, получают с помощью радионуклидного медицинского изображения облучаемого участка, облучаемое тело принимает радиоактивно меченное борсодержащее лекарственное средство для проведения сканирования радионуклидного медицинского изображения, и модуль планирования лечения автоматически или вручную определяет концентрацию бора каждого воксельного элемента в трехмерной воксельной протезной модели ткани в соответствии с соотношением преобразования между данными радионуклидного медицинского изображения и концентрацией бора. В одном варианте осуществления изобретения радионуклидное медицинское изображение представляет собой ПЭТ, а радиоактивно меченное борсодержащее лекарственное средство, принимаемое облучаемым телом, представляет собой ¹⁸F-BPA. Следует понимать, что ¹⁸F-ВРА также может быть заменен другими радиоактивными метками или другими лекарственными содержащими бор средствами или может быть радиоактивно меченным не содержащим бора лекарственным средством с аффинностью опухолевых клеток, сходной с аффинностью борсодержащего лекарственного средства, таким как ¹⁸F-FDG. Поскольку ВРА или тому подобное, что может быть использовано в качестве борсодержащих лекарственных средств для BNCT, в настоящее время, как правило, имеют высокую цену, борсодержащие лекарственные средства заменяются неборсодержащими лекарственными средствами для проведения моделирования плана лечения, что может значительно снизить стоимость.

[0057] Как показано на фиг.6, в варианте осуществления операция S420 может дополнительно включать в себя следующие операции S610-S630.

[0058] В операции S610 интерпретируется связанная с концентрацией бора информация данных медицинской визуализации облучаемого участка, то есть связанная с концентрацией бора информация медицинской визуализации, Information Object Definition(IOD), получаемая сканированием радионуклидного медицинского изображения.

[0059] Данные медицинской визуализации в общем случае используют формат Digital Imaging and Communications In Medicine (Цифровая Визуализация и Коммуникации в Медицине, DICOM), при этом связанный концентрацией бора IOD в данных DICOM включает массу тела облучаемого тела (Body Weight), дозу инъекции лекарственного средства (Injection Dose), время измерения активности лекарственного средства (Measure Time), время рентгенографии (Scan Time), время полураспада радионуклида (Half Time), при этом подразумевается, что связанный с концентрацией бора IOD может дополнительно включать тип лекарственного средства (Radiopharmaceutical) или т.п.Такая информация может быть определена, когда началась сканирование радионуклидного медицинского изображения, источник информации может быть введен оператором вручную или может быть автоматически получен или выбран, как показано в Таблице 1, в которой перечислены метка (Tag) относящихся к концентрации бора данных в данных DICOM и соответствующее имя данных (Description):

[0060] Связанный с концентрацией бора IOD в данных DICOM дополнительно включает в себя интенсивность решетки изображения (Image Pixel Intensity), сканирование радионуклидного медицинского изображения (такого как ПЭТ) использует положительную и отрицательную реакцию аннигиляции пары электронов, происходящую с помощью позитрона, генерируемого распадом встречающихся с радионуклидом электронов в ткани, и в это время детектор, такой как фотоумножительная трубка (ФМТ) или тому подобное, может использоваться для детектирования испускаемых из него лучей γ, после чего компьютер формирует изображение поперечного сечения, отражающее распределение позитронных радиоактивных изотопов. В варианте осуществления используется сканирование ¹⁸F-BPA-PET, исходные данные каждой решетки изображенияпредставляют собой скорость подсчета фотонов, генерируемых взаимным разрушением позитрона, высвобождаемого распадом ¹⁸F, и электронов, которая преобразуется в интенсивность решетки изображения (Image Pixel Intensity) каждой решетки ПЭТ-изображения в качестве вывода данных медицинской визуализации, и ¹⁸F маркируется в ВРА, поэтому исходные данные на ПЭТ-изображении могут использоваться в качестве основы для количественного определения ¹⁰В. Следует понимать, что когда для выполнения сканирования радионуклидного медицинского изображения используют радиоактивно меченное неборсодержащее лекарственное средство с аффинностью опухолевых клеток, сходной с аффинностью борсодержащего лекарственного средства, исходные данные на изображении также могут быть использованы в качестве основы для количественной оценки ¹⁰В.

[0061] В операции S620 концентрацию бора каждой воксельной единицы в трехмерной воксельной протезной модели ткани вычисляют в соответствии с интерпретируемой связанной с концентрацией бора информацией.

[0062] Стандартное значение поглощения (SUV) является полуколичественным показателем, собранным радионуклидным медицинским изображением, и относится к отношению радиоактивности проявителя (радиоактивно меченого препарата), поглощенной местной тканью, к средней активности инъекции всего тела. Как показано в формуле 1, SUV соответствующей решетки может быть получен IOD, связанным с концентрацией бора, в операции S610, при этом каждая решетка, сканируемая радионуклидным медицинским изображением, соответствует каждой воксельной единице в трехмерной воксельной протезной модели ткани один к одному.

[0063] Значение SUV крови устанавливается равным 1, то есть радиоактивность крови приблизительно считается равной средней инъекционной радиоактивности всего тела. Исходные данные радионуклидного медицинского изображения при SUV_blood=1, то есть приблизительной интенсивности решетки изображения крови (Image Pixel Intensity_blood), получают по формуле 2.

[0064] где SUV_blood - стандартное значение поглощения крови, a Calibration Factor -значение коррекции устройства сканирования медицинских изображений.

[0065] При этом отношение каждой решетки к концентрации бора в крови получают путем отношения каждой решетки к стандартному значению поглощения крови, то есть отношение концентрации бора каждой воксельной единицы в трехмерной воксельной протезной модели ткани к концентрации бора в крови рассчитывают по формуле 3.

[0066] где B_pixel-концентрация бора каждой воксельной единицы в трехмерной воксельной протезной модели ткани, B_blood - концентрация бора в крови, a SUV_pixel -стандартное значение поглощения каждой воксельной единицы в трехмерной воксельной протезной модели ткани.

[0067] Концентрация бора каждой воксельной единицы в трехмерной воксельной протезной модели ткани преобразуется в SUV_pixel/SUV_blood путем использования концентрации бора в крови в качестве эталонного значения, то есть можно получить отношение концентрации бора каждой воксельной единицы к концентрации бора в крови, и формируется неравномерное распределение концентрации бора. После того, как значение концентрации бора в крови получено путем забора крови для детектирования или тому подобного, может быть получено конкретное значение концентрации бора каждой воксельной единицы.

[0068] В операции S630 данные о концентрации бора каждой воксельной единицы передаются в соответствии с результатом вычисления. Данные о концентрации бора могут быть автоматически переданы в соответствии с результатом вычисления или могут быть переданы пользователем вручную, например, конкретные данные о концентрации бора передаются каждой воксельной единице в пределах границ интересующей области в соответствии с результатом вычисления.

[0069] При вычислении обеспечивается лучшее согласование с фактической ситуацией, модуль планирования лечения передает данные о концентрации бора различным типам тканей трехмерной воксельной протезной модели ткани и способен передавать различные данные о концентрации бора тканям одного типа, что позволяет повысить точность формирования модели и вычисления дозы. После формирования трехмерной воксельной протезной модели ткани с типом ткани и концентрацией бора вткани, траектории столкновения и распределения энергии ядерных частиц во внутреннем трехмерно пространстве, когда пациент облучается нейтронными пучками в BCNT, могут быть смоделированы с помощью программы моделирования Монте-Карло, то есть, может быть смоделировано физическое распределение мощности дозы, вычислено эквивалентное распределение мощности дозы в соответствии с физическим распределением мощности дозы, после чего решение плана лечения сортируется в соответствии с индексами дозы. В частности, как показано на фиг.7, операция S430 включает в себя следующие операции S710 и S720.

[0070] В операции S710 параметры пучка (такие как энергия пучка, интенсивность, радиус и т.п.) определяются в программе моделирования по методу Монте-Карло, а физические распределения мощности дозы трехмерной воксельной протезной модели ткани при различных углах облучения моделируются путем опробования различных углов облучения, то есть физической дозы, полученной каждой воксельной единицей трехмерной воксельной протезной модели ткани за единицу времени при определенном облучении пучком и отобранном угле облучения.

[0071] Во время опробования требуется определить начальное положение и угол пучка вычисления пучка, причем начальное положение и угол во время вычисления могут быть определены с помощью прямого алгоритма или обратного алгоритма. В прямом алгоритме начальное положение определяется как положение in vitro, при этом опробование и вычисление могут проводятся последовательно в соответствии с фиксированным углом или интервалом расстояния, или же могут проводиться путем случайного опробования; угол пучка может быть установлен как направление вектора от точки облучения к центроиду или самой глубокой части опухоли, при этом конкретное конечное положение опухоли может быть скорректировано в соответствии с требованиями пользователя. В обратном алгоритме начальное положение определяется в области опухоли, может быть центроидом или самой глубокой частью опухоли или случайной точкой в области опухоли, и угол пучка может быть установлен путем случайного опробования или опробования в соответствии с заданным интервалом.

[0072] Во время опробования также могут сортироваться углы пучка, например, проводится оценка угла пучка, и угол пучка для последующего вычисления выбирается в соответствии с результатом оценки. Или сортируются углы пучка после опробования и вычисления, например, проводят сортировку по результату распределения дозы облучения или результату оценки угла пучка. Способ оценки углов наклона луча здесь подробно не описан, можно сослаться на патентную заявку, опубликованную 16 июня 2017 года подномером публикации CN 106853272 А и озаглавленную «СПОСОБ ОЦЕНКИ УГЛОВ НАКЛОНА ЛУЧА», включенную в настоящий документ посредством ссылки во всей ее полноте.

[0073] Основные факторы для вклада дозы в BNCT состоят из трех частей:

[0074] 1) Борная доза D_B: поступает из частиц α, ⁷Li с высоким LET, возникающим в результате реакции захвата нейтронов ¹⁰В(n, α)⁷Li борсодержащего препарата в ткани и опухоли с нейтронами.

[0075] 2) Нейтронная доза: делится на дозу быстрых нейтронов D_f, дозу надтепловых нейтронов D_epi и дозу тепловых нейтронов D_th в соответствии с энергиями нейтронов, здесь для составных элементов тканевого органа доза в основном представляет собой дозу, обусловленную отраженными протонами, создаваемыми эффектом упругого рассеяния нейтрона и водорода ¹H(n, n')р, дозу, обусловленную протонами, создаваемыми ионами углерода ¹⁴N(n, р)¹⁴С, и микродозой нейтронов и других элементов.

[0076]3) Фотонная доза D_γ: содержит действие нейтронов с экранирующей структурой и реакцию захвата с тканями человека для индуцирования фотонов, причем последние в основном генерируют фотоны 2,22 МэВ реакцией тепловых нейтронов ¹H(n, γ)²Н.

[0077] В варианте осуществления изобретения, в операции S710, физическая доза, получаемая за единицу времени, включает дозу бора D_B, дозу быстрых нейтронов D_f, дозу надтепловых нейтронов D_epi, дозу тепловых нейтронов D_th и дозу фотонов D_γ за единицу времени, получаемую путем моделирования с помощью программы моделирования Монте-Карло.

[0078] В операции S720 вычисляют эквивалентные распределения мощности дозы трехмерной воксельной протезной модели ткани при различных углах облучения.

[0079] В BNCT из-за различной биологической эффективности, обеспечиваемой фотонами и нейтронами, RBE различных тканей умножаются для элементов дозы быстрого нейтрона, надтеплового нейтрона, теплового нейтрона и фотона соответственно, чтобы получить эквивалентную дозу. По части дозы бора, из-за того, что каждая из частиц α, ⁷Li имеет короткий диапазон, повреждение обычно ограничивается положением возникновения действия борнейтронного захвата, и различные типы клеток имеют различную способность к поглощению борсодержащих лекарств, поэтому концентрация бора неравномерно распределена in vivo. Чтобы получить эквивалентную дозу, элемент дозы надо умножить на СВЕ каждой ткани и соответствующую концентрацию бора (определенную в операции S630), то есть эквивалентная мощность дозы D воксельнойединицы вычисляется по формуле 4:

[0080] где СВЕ - комбинированная биологическая эффективность борсодержащего препарата на единицу концентрации, RBE_f - RBE быстрого нейтрона, RBE_epi - RBE надтеплового нейтрона, RBE_th - RBE теплового нейтрона, и RBE_γ - RBE фотона.

[0081] В операции S440, в соответствии с эквивалентным распределением мощности дозы, вычисленным в операции S720, различные решения плана лечения (углы облучения и соответствующее время облучения) оцениваются или оптимизируются в сочетании с математическим алгоритмом. Например, область ROI выбирают в качестве мишени, время облучения, соответствующее отобранному углу облучения, получают путем принятия максимальной дозы, средней дозы, предписанной дозы или т.п.области ROI в качестве ограничивающих условий, эквивалентное распределение дозы трехмерной воксельной протезной модели ткани при отобранном угле облучения получают во время облучения, после чего эквивалентные распределения дозы, полученные путем моделирования и вычисления в трехмерной воксельной протезной модели при различных углах облучения и соответствующем времени облучения, оценивают или оптимизируют с использованием объемной гистограммы дозы (DVH), изодозной кривой, таблицы дозы или т.п.Оценка угла облучения, как описано выше, также может быть проведена для оценки, так что оператор, такой как врач или другой человек, выбирает решение плана лечения, которое лучше отвечает требованиям. Следует понимать, что по меньшей мере два угла облучения также могут быть выбраны с помощью алгоритма оптимизации или тому подобного для последовательного облучения пациента, заданное количество углов облучения может быть установлено вручную или может быть автоматически получено с помощью алгоритма, или может быть использовано дугообразное непрерывное регулирование и управление углами облучения, при этом опробование угла облучения может быть проведено на одной стороне или противоположной стороне пациента.

[0082] Следует понимать, что некоторые простые преобразования формулы 1 в формулу 4 и способы расчета, оценки и оптимального выбора дозы также находятся в пределах объема охраны изобретения.

[0083] Следует понимать, что изобретение также применимо к заболеваниям, которые можно лечить с помощью BNCT, таким как болезнь Альцгеймера и ревматоидный артрит, а опухолевые клетки могут представлять собой другие ткани поражения, пациенттакже может быть другим облучаемым телом.

[0084] Выше описаны иллюстративные конкретные варианты осуществления изобретения, так чтобы изобретение было понятно специалистам в данной области техники, однако следует понимать, что изобретение не ограничено объемом конкретных вариантов его осуществления, различные изменения очевидны для специалистов в данной области техники и включаются в объем охраны, если эти изменения соответствуют сущности и объему изобретения, определенному и охарактеризованному прилагаемой формулой изобретения.

[0085] Буквенные обозначения g, ml, Bq и Gy, Eq, ppm широко используются специалистами в данной области техники для обозначения единиц измерения соответствующих физических величин, а именно:

g (русское обозначение г) - единица измерения массы,

ml (русское обозначение мл) - единица измерения объема,

Bq (русское обозначение: Бк) - единица измерения активности радиоактивного источника,

Gy (русское обозначение: Гр) - единица измерения поглощенной дозы ионизирующего излучения,

Eq (русское обозначение: эквивалент) используется в формуле в комбинированном обозначении Gy-Eq, которое является единицей измерения ОБЭ взвешенной дозы - Дж/кг, называемой грей-эквивалент (Гр-экв),

ppm (русское обозначение- миллионная доля, пропромилле) единица измерения концентрации.

Группа изобретений относится к медицине. Система бор-нейтронозахватной терапии (BNCT) и способ создания плана лечения для нее, причем система BNCT содержит устройство облучения нейтронным пучком, модуль планирования лечения и модуль управления. Устройство облучения нейтронным пучком используется для генерации терапевтического нейтронного пучка во время лучевой терапии и излучения его на облучаемое тело, которое приняло лекарственное средство, содержащее бор (¹⁰B), с формированием облучаемого участка. Согласно данным медицинского изображения облучаемого участка и параметру терапевтического нейтронного пучка, генерируемого устройством облучения нейтронным пучком, модуль планирования лечения проводит вычисление моделирования дозы и создает план лечения, причем данные медицинского изображения облучаемого участка содержат связанную с тканью информацию и связанную с концентрацией бора (¹⁰B) информацию. Модуль управления выбирает, из модуля планирования лечения, план лечения, соответствующий облучаемому телу, и управляет устройством облучения нейтронным пучком для проведения лучевой терапии на облучаемом теле в соответствии с планом лечения. Система BNCT и способ создания плана лечения в соответствии с настоящим изобретением позволяет повысить точность формирования модели и вычисления дозы. 2 н. и 11 з.п. ф-лы, 7 ил., 1 табл.

1. Система бор-нейтронозахватной терапии (BNCT), отличающаяся тем, что система BNCT содержит:

устройство облучения пучком нейтронов, выполненное с возможностью генерации терапевтического пучка нейтронов во время лучевой терапии и облучения терапевтическим пучком нейтронов облучаемого тела, которое приняло борсодержащее лекарственное средство, для формирования облучаемого участка;

модуль планирования лечения, выполненный с возможностью моделирования и вычисления дозы и создания планов лечения в соответствии с данными медицинской визуализации облучаемого участка и параметрами терапевтического пучка нейтронов, генерируемого устройством облучения нейтронным пучком, причем данные медицинской визуализации облучаемого участка содержат связанную с тканью информацию и связанную с концентрацией бора информацию, причем связанная с концентрацией бора информация содержит массу тела облучаемого тела, Body Weight, дозу инъекции лекарственного средства, Injection Dose, время измерения активности лекарственного средства, Measure Time, время рентгенографии, Scan Time, время полураспада радионуклида, Half Time, и интенсивность решетки изображения, Image Pixel Intensity_pixel; модуль планирования лечения выполнен с возможностью формирования соответствующей трехмерной (3D) воксельной протезной модели ткани с данными о типе ткани в соответствии со связанной с тканью с информацией, модуль планирования лечения выполнен с возможностью вычисления концентрации бора каждой воксельной единицы в трехмерной воксельной протезной модели ткани в соответствии со связанной с концентрацией бора информацией, и модуль планирования лечения выполнен с возможностью передачи данных о концентрации бора каждого воксельного элемента в трехмерной воксельной протезной модели ткани в соответствии с результатом вычисления;

и модуль управления, выполненный с возможностью выбора соответствующего одного из планов лечения в соответствии с облучаемым телом из модуля планирования лечения и управления устройством облучения нейтронным пучком для проведения лучевой терапии облучаемого тела в соответствии с планами лечения.

2. Система BNCT по п. 1, в которой связанную с тканью информацию получают с помощью нерадионуклидного медицинского изображения облучаемого участка, при этом модуль планирования лечения автоматически или вручную определяет тип ткани каждой воксельной единицы в трехмерной воксельной протезной модели ткани в соответствии с отношением преобразования между данными нерадионуклидного медицинского изображения и типом ткани.

3. Система BNCT по п. 1, в которой модуль планирования лечения передает данные о концентрации бора различным типам тканей трехмерной воксельной протезной модели ткани и способен передавать различные данные о концентрации бора тканям одного и того же типа.

4. Система BNCT по п. 1, в которой связанную с концентрацией бора информацию получают с помощью радионуклидного медицинского изображения облучаемого участка, облучаемое тело принимает радиоактивно меченное борсодержащее лекарственное средство или не содержащее бора лекарственное средство с аффинностью опухолевых клеток, сходной с аффинностью борсодержащего лекарственного средства, для проведения сканирования радионуклидного медицинского изображения, при этом модуль планирования лечения автоматически или вручную определяет концентрацию бора каждой воксельной единицы в трехмерной воксельной протезной модели ткани в соответствии с отношением преобразования между данными радионуклидного медицинского изображения и концентрацией бора.

5. Система BNCT по п. 4, в которой медицинское радионуклидное изображение представляет собой позитронно-эмиссионную томографию (ПЭТ), а радиоактивно меченное борсодержащее лекарственное средство представляет собой ¹⁸F-BPA.

6. Система BNCT по п. 1, в которой вычисление модулем планирования лечения концентрации бора каждой воксельной единицы в трехмерной воксельной протезной модели ткани в соответствии со связанной с концентрацией бора информацией содержит:

вычисление интенсивности решетки изображения крови, Image pixel Intensity_blood по формуле 1:

где SUV_blood - стандартное значение поглощения крови, a Calibration Factor - значение коррекции устройства сканирования медицинских изображений; и

вычисление отношения концентрации бора каждой воксельной единицы в трехмерной воксельной протезной модели ткани к концентрации бора в крови по формуле 2:

где B_pixel - концентрация бора каждой воксельной единицы в трехмерной воксельной протезной модели ткани, B_blood - концентрация бора в крови, и SUV_pixel - стандартное значение поглощения каждой воксельной единицы в трехмерной воксельной протезной модели ткани.

7. Система BNCT по п. 1, в которой модуль планирования лечения моделирует дозу бора D_B, дозу быстрых нейтронов D_f, дозу надтепловых нейтронов D_epi, дозу тепловых нейтронов D_th и дозу фотонов D_γ трехмерной воксельной протезной модели ткани за единицу времени с помощью программы моделирования Монте-Карло и вычисляет эквивалентную мощность дозы D трехмерной воксельной протезной модели ткани с использованием формулы 3:

где СВЕ - комбинированная биологическая эффективность борсодержащего лекарственного средства на единицу концентрации, RBE_f - относительная биологическая эффективность быстрого нейтрона, RBE_epi - относительная биологическая эффективность надтеплового нейтрона, RBE_th - относительная биологическая эффективность теплового нейтрона, и RBE_γ - относительная биологическая эффективность фотона.

8. Система BNCT по п. 1, в которой модуль планирования лечения моделирует физическое распределение мощности дозы облучаемого участка во время лучевой терапии терапевтическим пучком нейтронов с помощью программы моделирования Монте-Карло в соответствии с параметрами терапевтического пучка нейтронов, генерируемого устройством облучения нейтронным пучком, и трехмерной воксельной протезной моделью ткани с данными о типе ткани и данными о концентрации бора.

9. Система BNCT по п. 8, в которой модуль планирования лечения проводит оптимальный выбор для эквивалентных распределений мощности дозы, смоделированных и вычисленных в соответствии с опробованием различных углов облучения, для выбора по меньшей мере одного угла облучения.

10. Способ создания плана лечения системы бор-нейтронозахватной терапии (BNCT), отличающийся тем, что способ содержит:

формирование компьютером, посредством модуля планирования лечения, соответствующей трехмерной (3D) воксельной протезной модели ткани с данными о типе ткани в соответствии с относящейся к ткани информацией данных медицинской визуализации облучаемого участка;

передачу, посредством модуля планирования лечения, данных о концентрации бора каждой воксельной единицы в трехмерной воксельной протезной модели ткани в соответствии со связанной с концентрацией бора информацией данных медицинской визуализации облучаемого участка;

определение, посредством модуля планирования лечения, параметров пучка в программе моделирования Монте-Карло и проведение моделирования и вычисления дозы путем опробования различных углов облучения; и

проведение, посредством модуля планирования лечения, оптимального выбора углов облучения в соответствии с результатом вычисления для создания плана лечения.

11. Способ создания плана лечения по п. 10, в котором этап передачи данных о концентрации бора каждой воксельной единицы в трехмерной воксельной протезной модели ткани в соответствии со связанной с концентрацией бора информацией данных медицинской визуализации облучаемого участка содержит:

интерпретацию связанной с концентрацией бора информации данных медицинской визуализации облучаемого участка для получения массы тела облучаемого тела, Body Weight, дозы инъекции лекарственного средства, Injection Dose, времени измерения активности лекарственного средства, Measure Time, времени рентгенографии, Scan Time, времени полураспада радионуклида, Half Time и интенсивности решетки изображения, Image Pixel Intensity_pixel;

вычисление концентрации бора каждой воксельной единицы в трехмерной воксельной протезной модели ткани; и

передачу данных о концентрации бора каждой воксельной единицы в трехмерной воксельной протезной модели ткани в соответствии с результатом вычисления.

12. Способ создания плана лечения по п. 11, в котором этап вычисления концентрации бора каждой воксельной единицы в трехмерной воксельной протезной модели ткани содержит:

вычисление интенсивности решетки изображения крови, Image Pixel Intensity_blood, используя формулу 1:

где SUV_blood - стандартное значение поглощения крови, a Calibration Factor - значение коррекции устройства сканирования медицинских изображений; и

вычисление отношения концентрации бора B_pixel каждой воксельной единицы в трехмерной воксельной протезной модели ткани к концентрации бора в крови B_blood, используя формулу 2:

где SUV_pixel - стандартное значение поглощения каждой воксельной единицы в трехмерной воксельной протезной модели ткани.

13. Способ создания плана лечения по п. 12, в котором этап определения параметров пучка в программе моделирования Монте-Карло и проведения моделирования и вычисления дозы путем опробования различных углов облучения содержит:

моделирование физической дозы, получаемой каждой воксельной единицей трехмерной воксельной протезной модели ткани за единицу времени при определенном облучении пучком и отобранном угле облучения, причем физическая доза содержит дозу бора D_B, дозу быстрых нейтронов D_f, дозу надтепловых нейтронов D_epi, дозу тепловых нейтронов D_th и дозу фотонов D_γ; и

вычисление эквивалентной мощности дозы D каждой воксельной единицы трехмерной воксельной протезной модели ткани за единицу времени при определенном облучении пучком, используя формулу 3:

где СВЕ - комбинированная биологическая эффективность борсодержащего лекарственного средства на единицу концентрации, RBE_f - относительная биологическая эффективность быстрого нейтрона, RBE_epi - относительная биологическая эффективность надтеплового нейтрона, RBE_th - относительная биологическая эффективность теплового нейтрона, и RBE_γ - относительная биологическая эффективность фотона.