技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及輻射劑量測量領(lǐng)域，特別是涉及一種基于蒙特卡羅的劑量測量方法。

背景技術(shù)：

放射治療作為腫瘤治療常用手段之一，在治療過程中占有重要地位，約70%的腫瘤病人需要放射治療。劑量計算的精確度是保證放射治療質(zhì)量的基礎(chǔ)，蒙特卡羅劑量計算方法是一種最精確的放射劑量計算方法。蒙特卡羅方法又稱統(tǒng)計模擬法或隨機(jī)抽樣法，可通過使用隨機(jī)數(shù)來計算照射部分的劑量。

但蒙特卡羅劑量計算方法存在收斂速度慢、計算時間長等缺點，使其不能完全被運用到臨床腫瘤放射治療中，如何在保證計算精度的基礎(chǔ)上加快計算速度、且對所計算劑量的合理性進(jìn)行提示是放療劑量測量領(lǐng)域亟待解決的技術(shù)問題之一。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明主要解決的技術(shù)問題是提供一種基于蒙特卡羅的劑量測量方法，可提高放療劑量的計算速度，且可對所計算劑量的合理性進(jìn)行提示。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的一個技術(shù)方案是：提供一種基于蒙特卡羅的劑量測量方法，包括以下步驟：獲取射線束通過均整器的相位空間分布；對相位空間分布進(jìn)行重構(gòu)，建立虛擬源模型；根據(jù)水模實驗結(jié)果校正虛擬源模型的參數(shù)；利用校正后的虛擬源模型計算腫瘤靶區(qū)和計劃區(qū)的放射劑量；判斷計算出的放射劑量是否與預(yù)設(shè)劑量匹配；若不匹配，則發(fā)出提醒信息。

其中，預(yù)設(shè)劑量為劑量范圍。

其中，相位空間分布包括光子或電子的能量、三維空間位置、運動的方向余弦。

其中，水模實驗結(jié)果包括射線束在水模中形成的深度劑量和離軸比分布。

其中，虛擬源模型為二維網(wǎng)格。

其中，網(wǎng)格為300×300的矩陣。

其中，網(wǎng)格中的方格為正方形，邊長為0.45mm。

其中，預(yù)設(shè)劑量包括標(biāo)準(zhǔn)劑量和經(jīng)驗劑量。

其中，標(biāo)準(zhǔn)劑量為細(xì)胞所能承受的劑量范圍。

其中，經(jīng)驗劑量為根據(jù)放療者的病灶所設(shè)定的劑量。

本發(fā)明的有益效果是：區(qū)別于現(xiàn)有技術(shù)的情況，本發(fā)明的劑量測量方法包括獲取射線束通過均整器的相位空間分布；對相位空間分布進(jìn)行重構(gòu)，建立虛擬源模型；根據(jù)水模實驗結(jié)果校正虛擬源模型的參數(shù)；利用校正后的虛擬源模型計算腫瘤靶區(qū)和計劃區(qū)的放射劑量；判斷計算出的放射劑量是否與預(yù)設(shè)劑量匹配；若不匹配，則發(fā)出提醒信息。通過上述方式，建立的虛擬源模型為蒙特卡羅劑量計算模型，利用蒙特卡羅方法僅計算腫瘤靶區(qū)和計劃區(qū)的放射劑量，可提高放射劑量的計算速度，且將計算出的放射劑量與預(yù)設(shè)劑量進(jìn)行匹配，以判斷所計算劑量的合理性，可提高放射治療的效果。

附圖說明

圖1是本發(fā)明基于蒙特卡羅的劑量測量方法一實施例的流程示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。

請參閱圖1，圖1是本發(fā)明基于蒙特卡羅的劑量測量方法一實施例的流程示意圖，如圖1所示，包括以下步驟：

S11，獲取射線束通過均整器的相位空間分布。

S12，對相位空間分布進(jìn)行重構(gòu)，建立虛擬源模型。

本實施例構(gòu)建的虛擬源模型為蒙特卡羅劑量模型，其對放射治療的模擬包括兩部分，首先對加速器治療頭進(jìn)行精確模擬，以獲取射線束通過均整器的相位空間分布，然后將獲取的相位空間分布重構(gòu)，以建立虛擬源模型。

其中，加速器治療頭包括源電子束靶、初級準(zhǔn)直器、均整器、電離室、射野鏡、次級準(zhǔn)直器及多葉光柵。對于加速器治療頭，其結(jié)構(gòu)和部件的相對位置是固定的。

其中，相位空間分布包括光子或電子的能量、三維空間位置、運動的方向余弦。虛擬源模型為二維網(wǎng)格，網(wǎng)格為300×300的矩陣，網(wǎng)格中的方格為正方形，邊長為0.45mm。網(wǎng)格中的每個元素，即每個方格，代表一個離散的相對光子通量。

S13，根據(jù)水模實驗結(jié)果校正虛擬源模型的參數(shù)。

輻射進(jìn)入人體會發(fā)生諸如散射和吸收等相互作用，能量和注量逐漸損失，因此，劑量測量很難在人體內(nèi)直接進(jìn)行，需要在模型中進(jìn)行。體模是模擬人體輻射的一類物體，水、有機(jī)玻璃是體模的首先材料。本實施例采用水模進(jìn)行輻射劑量的測量，根據(jù)水模實驗結(jié)果校正虛擬源模型的參數(shù)。其中，水模實驗結(jié)果包括射線束在水模中形成的深度劑量和離軸比分布。

S14，利用校正后的虛擬源模型計算腫瘤靶區(qū)和計劃區(qū)的放射劑量。

在放療過程中，放射區(qū)域包括照射區(qū)、治療區(qū)、計劃區(qū)、靶區(qū)及腫瘤區(qū)，為提高放射劑量的計算速度，通過蒙特卡羅方法僅計算腫瘤靶區(qū)和計劃區(qū)的放射劑量，對于其他區(qū)的放射劑量通過其他方法進(jìn)行計算。其中，其他方法如：RBM（Regular Beam Model）劑量計算方法、PBM（Pencil Beam Model）劑量計算方法等。

S15，判斷計算出的放射劑量是否與預(yù)設(shè)劑量匹配。

在本實施例中，預(yù)設(shè)劑量為一劑量范圍，其中，預(yù)設(shè)劑量包括標(biāo)準(zhǔn)劑量和經(jīng)驗劑量。標(biāo)準(zhǔn)劑量為細(xì)胞所能承受的劑量范圍，具體為，腫瘤靶區(qū)細(xì)胞所能承受的輻射范圍，計劃區(qū)的細(xì)胞所能承受的輻射范圍。經(jīng)驗劑量為根據(jù)放療者的病灶所設(shè)定的劑量，此劑量由醫(yī)生根據(jù)放療經(jīng)驗進(jìn)行設(shè)定。

S16，若不匹配，則發(fā)出提醒信息。

當(dāng)計算出的放射劑量與標(biāo)準(zhǔn)劑量、經(jīng)驗劑量均不匹配時，發(fā)出提醒信息供醫(yī)生參考。

綜上所述，本發(fā)明劑量測量方法包括虛擬源模型的建立、放射劑量的計算及對計算劑量的判斷，建立的虛擬源模型為蒙特卡羅劑量計算模型，利用蒙特卡羅方法僅計算腫瘤靶區(qū)和計劃區(qū)的放射劑量，可提高放射劑量的計算速度，且將計算出的放射劑量與預(yù)設(shè)劑量進(jìn)行匹配，以判斷所計算劑量的合理性，可提高放射治療的效果。

以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。