平板PET引导的硼中子俘获治疗系统及中子束流控制方法
专利汇可以提供平板PET引导的硼中子俘获治疗系统及中子束流控制方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种平板PET引导的 硼 中子 俘获 治疗 系统及中子束流控制方法。本发明利用平板PET探测器提供精确的影像信息，对BNCT提供精确的照射时间信息，进行面向特定靶区的精准化剂量递送，减小敏感区域的 辐射 损伤；同时本系统可以进行 水 平和垂直两种 姿态 的中子靶向照射，利用 电机 控制装置可以方便移动调节与射束出口装置的距离；利用高 精度 的光学 定位 跟踪 系统可以进行照射样本移动的精确空间配准，确保靶区定位的准确性。，下面是平板PET引导的硼中子俘获治疗系统及中子束流控制方法专利的具体信息内容。
1.一种平板PET引导的硼中子俘获治疗系统，其特征在于，所述的硼中子俘获治疗系统包括：射束出口装置、平板PET探测器、转动机构、探测器电机、机架、电机控制机构、照射床、晶体屏蔽装置和工作站；其中，所述照射床安装在电机控制机构上；所述照射样本放置在照射床上，照射样本上方形成照射视野；所述转动机构安装在机架上；一对平板PET探测器分别通过各自的探测器电机安装在转动机构上，并且分别位于照射视野的对侧；在一对平板PET探测器的外侧分别设置一个晶体屏蔽装置，一对晶体屏蔽装置固定在机架上，所述晶体屏蔽装置为开口的盒状，中间有凹槽，能够容纳平板PET探测器；所述平板PET探测器通过数据线连接至工作站；所述转动机构、探测器电机和电机控制机构分别通过电线连接至工作站；工作站控制电机控制机构调整照射床的位置，以及控制转动机构和探测器电机调整平板PET探测器的状态；所述平板PET探测器包括工作状态和等待状态；在工作状态下，一对平板PET探测器的探测面相对，分别对着照射样本，所述平板PET探测器采集图像，并通过数据线传输至工作站；在等待状态下，转动机构带动平板PET探测器的探测面沿各自的转轴翻转，探测面相背，并通过各自的探测器电机将平板PET探测器分别推入各自对应的晶体屏蔽装置内，射束出口装置将中子源产生并经整形调节的中子引入照射视野。
2.如权利要求1所述的硼中子俘获治疗系统，其特征在于，所述平板PET探测器的背板采用含有硼元素或/和镉元素的材料。
3.如权利要求1所述的硼中子俘获治疗系统，其特征在于，所述晶体屏蔽装置采用由含有硼元素或/和镉元素的材料。
4.如权利要求1所述的硼中子俘获治疗系统，其特征在于，进一步，还包括光学定位跟踪系统，包括安置在支架上的光学摄像头阵列和空间信息处理系统；在照射样本上标记至少四个标记点，标记点作为平板PET探测器成像和光学定位的联合配准点；光学摄像头阵列采集标记点的信息，并由信息处理系统处理，从而得到照射样本的位置信息。
5.如权利要求1所述的硼中子俘获治疗系统，其特征在于，所述工作站与电机控制机构、转动机构、平板PET探测器和光学定位跟踪系统进行通讯；所述工作站包括图像处理模块，中子照射模块和系统控制模块三大模块；其中，所述图像处理模块包括PET图像采集与存储模块、基于图形处理器GPU加速的PET图像重建模块、PET图像手动区域划分模块和PET图像与光学定位跟踪系统配准模块；所述中子照射模块包括照射剂量控制模块和照射视野控制模块，用来调节中子治疗系统内部参数；所述系统控制系统模块包括转动机构控制模块、电机控制机构控制模块、探测器电机控制模块和整机系统参数监控模块。
6.一种平板PET引导的中子束流的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括以下步骤：
1)将将含硼制剂注射至照射样品内，含硼制剂包含两类组分：第一类组分为稳定核素组成的含硼制剂分子，质量记为w1，含硼-10的质量百分数记为ωB,1；以及第二类组分为相同或相近化学实体的含放射性核素的含硼制剂分子，第二类组分与第一类组分混合，第二类组分在混合时刻的放射性活度记为A0，混合的时刻记为τ0，第二类组分的质量记为w2，含硼-10的质量百分数记为ωB,2；
2)将照射样本放置在照射床上，将至少四个标记点分散贴在照射样本上，标记点作为平板PET探测器成像和光学定位的联合配准点，照射样本放置于照射床上，通过电机控制机构调整照射床的位置，光学定位跟踪系统对初始位置进行记录；
3)控制转动机构将一对平板PET探测器调整到工作状态下，对照射样本进行动态PET扫描，将数据传回工作站，在富集区域利用自动化程序或手动勾勒体积为VT的靶区，并在非富集的敏感区域勾勒体积为VC的控制区域；
4)平板PET探测器连续采集多张图像，工作站通过图像处理模块动态监测时间点ti靶区和控制区域的活度值AT,i和AC,i；
5)计算在靶区和控制区域中，τ时刻靶区和控制区域的硼-10的浓度cT,τ和cC,τ
6)重复步骤4)～5)，得到多组(ti,cTi,cCi)数据，建立靶区硼-10浓度的预测方程 和控制区域硼-10浓度的预测方程 如果当前靶区和控制区域的硼-10浓度比r满足Tr为预设的阈值，且靶区的硼-10浓度cT,τ高于阈值Tc，即cT,τ＞Tc，其中Tc为最小有效浓度，并且上述条件能够在最小计划照射时间τmin内持续满足，则结束PET扫描；
7)光学定位跟踪系统定位至少四个标记点，平板PET探测器成像得到靶区的轮廓，通过配准算法，计算得到靶区与照射样本的相对位置，并精确算出电机控制机构移动的x、y和z距离坐标，使靶区精确的对准在照射视野内；
8)控制转动机构将一对平板PET探测器调整到等待状态下；
9)在工作站的控制下，射束出口装置综合PET成像的信息，将中子源产生并经整形调节的中子引入照射视野，利用照射剂量控制模块、照射视野控制模块和光学定位跟踪信息调节中子束参数，包括剂量和射野，进行一轮照射结束后，射束出口装置停止出束；
10)重复步骤3)～9)，平板PET探测器再次进入工作状态，重新采集图像，然后根据新的影像结果计算靶区和控制区域的活度值AT,i+1和AC,i+1，重新执行判断，直至预定剂量递送完毕或不再满足照射条件。
7.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，在步骤1)中，第一类组分为稳定核素组成的含硼制剂分子以及第二类组分为相同或相近化学实体的含放射性核素的含硼制剂分子，其中，第一类组分能够在靶区具有良好的分布特性，能够达到硼中子俘获的浓度、富集程度等要求；第二类组分满足平板PET探测器成像的要求；第二类组分的化学实体和第一类组分完全相同，只是核素不同，因此具有与第一类组分相同或相近的分布规律；配制过程中，首先配好只含第一类组分的一个活性组分的混合物，其中第一类组分的质量记为w1，含硼-10的质量百分数记为ωB,1；接着，将生产、纯化并标定过放射性活度的第二类组分与第一类组分混合，其中第二类组分在混合时刻的放射性活度记为A0，混合的时刻记为τ0，第二类组分的质量记为w2，含硼-10的质量百分数记为ωB,2。
8.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，在步骤3)中，在工作状态下，一对平板PET探测器的探测面相对，分别对着照射样本。
9.如权利要求6所述的控制方法，其特征在于，在步骤8)中，转动机构带动平板PET探测器的探测面翻转，一对探测面相背，并通过各自的探测器电机将平板PET探测器分别推入各自对应的晶体屏蔽装置内。
平板PET引导的硼中子俘获治疗系统及中子束流控制方法
技术领域
背景技术
发明内容
具体实施方式
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