剂量分布的确定方法及装置制造方法及图纸

一种剂量分布的确定方法及剂量分布的确定装置，所述方法包括：建立目标几何模型；在目标几何模型中确定第一区域，基于蒙特卡罗输运模拟方法获取第一区域的剂量分布；根据第二方法获取目标几何模型的第二区域的剂量分布，所述第二区域为目标几何模型中除第一区域外的区域；根据第一区域的剂量分布和第二区域的剂量分布，确定目标几何模型在放疗过程中的剂量分布。该方法在第一区域采用精度很高的蒙特卡罗方法获取剂量分布，在第二区域采用现有技术中快速的剂量分布方法获取剂量分布，有效提高在第一区域的剂量分布的准确度；同时有效保证整个目标几何模型的剂量分布的获取速度，实现快速、准确获取患者被照射部分的剂量分布。

【技术实现步骤摘要】
剂量分布的确定方法及装置
本专利技术涉及放疗剂量测量
，尤其涉及一种剂量分布的确定方法及剂量分布的确定装置。
技术介绍
随着放射治疗技术的发展，很多肿瘤患者需要采用放射治疗的方式进行治疗，精确放射治疗是放射治疗肿瘤始终追求的目标，其中，准确计算并确定患者被照射部位的剂量分布对放射治疗起着决定性的作用。 蒙特卡罗计算方法可以精确确定患者被照射部分的剂量分布。蒙特卡罗方法又称统计模拟法或随机抽样技术，是一种随机模拟方法，以概率和统计理论方法为基础的一种计算方法，可以通过使用随机数(或更常见的伪随机数)来计算照射部分的剂量分布的方法，所述蒙特卡罗方法通过对粒子与物质相互作用进行随机模拟来获得粒子在人体组织中沉积能量的分布。蒙特卡罗剂量计算方法是当前所有剂量计算方法中精确度很高的方法，在均匀和非均匀介质中都能满足临床剂量计算精度的要求，但是计算方法收敛速度慢、计算时间长。 目前蒙特卡罗方法已在医学剂量计算及验证方面得到广泛应用，并被公认为是当前所有剂量计算方法中最精确的一种，可以准确获得均匀与非均匀区域的剂量分布，但蒙特卡罗计算方法存在收敛速度慢、计算时间长的致命弱点，难以为临床放射治疗所接受。现有技术中，在对患者的剂量分布计算面临的主要问题是如何解决计算精度和计算速度之间的矛盾，以在临床应用中快速、准确的获取到患者被照射部位的剂量分布的结果。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是如何快速、准确的获取患者被照射部位的剂量分布。 为解决上述问题，本专利技术提供一种剂量分布的确定方法，用于对放疗过程中的剂量分布进行确定；所述方法包括: 建立目标几何模型； 在所述目标几何模型中确定第一区域，所述第一区域根据感兴趣区域进行确定； 基于蒙特卡罗输运模拟方法获取所述第一区域的剂量分布； 根据第二方法获取所述目标几何模型的第二区域的剂量分布，所述第二区域为目标几何模型中除所述第一区域外的区域； 根据所述第一区域的剂量分布和第二区域的剂量分布，确定目标几何模型在放疗过程中的剂量分布。 可选的，所述第二方法为笔形束方法或卷积叠加方法。 可选的，所述第一区域包括内层部分和外层部分。 可选的，所述第一区域的内层部分和外层部分通过如下方式进行确定: 所述第一区域的内层部分为所述感兴趣区域，所述第一区域的外层部分为从所述第一区域的内层部分的边界向外扩充L宽度所确定的区域，所述L的值大于或等于电子的平均自由程。 可选的，所述第一区域的内层部分和外层部分通过如下方式进行确定: 对于所述密度变化明显的区域通过公式:dD(r)/dr = c0确定第一边界，其中，D(r)为密度分布函数，CO密度梯度的阈值； 所述第一区域的内层部分为从所述第一边界向外扩充M宽度得到的区域，所述第一区域的外层部分为从所述第一区域的内层部分的边界向外扩充N宽度所确定的区域，所述M和N的值均大于或等于电子的平均自由程。 可选的，所述基于蒙特卡罗输运模拟方法获取所述第一区域的剂量分布的过程包括: 对所述第一区域划分栅元； 基于蒙特卡罗输运模拟方法获取第一区域的各栅元的剂量分布； 根据所述第一区域的各栅元的剂量分布确定所述第一区域的剂量分布。 可选的，所述第一区域的各栅元的剂量分布的获取过程包括: 将进入所述第一区域的放射粒子分裂为N个第二粒子，N彡2 ; 根据所述第二粒子通过蒙特卡罗输运过程所得到的所述第二粒子经过第一区域的各栅元的物理量，获取所述第一区域的各栅元的剂量分布； 对蒙特卡罗输运中从所述第一区域输出的第二粒子进行俄罗斯轮盘赌。 可选的，所述第二粒子经过第一区域的各栅元的物理量包括所述第二粒子经过栅元时的杈重、速度方向和能量值物理量。 可选的，所述对蒙特卡罗输运中从所述第一区域输出的第二粒子进行俄罗斯轮盘赌的过程包括: 若所述第二粒子的杈重低于杈重阈值，则对所述第二粒子进行俄罗斯轮盘赌； 在所述第二粒子赌输时将所述粒子杀死，否则增加所述第二粒子的杈重。 可选的，所述根据第二方法获取所述目标几何模型的第二区域的剂量分布的过程包括: 对所述第二区域划分栅元； 根据所述第二方法获取所述第二区域的各栅元的剂量分布； 根据所述第二区域的各栅元的剂量分布确定所述第二区域的剂量分布。 可选的，所述第一区域的栅元和第二区域的栅元的规格相同。 为解决上述问题，本专利技术技术方案还提供一种剂量分布的确定装置，所述装置包括: 模型建立单元，用于建立目标几何模型； 区域确定单元，用于在所述目标几何模型中确定第一区域，所述第一区域根据感兴趣区域进行确定； 第一获取单元，用于基于蒙特卡罗输运模拟方法获取所述第一区域的剂量分布； 第二获取单元，用于根据第二方法获取所述目标几何模型的第二区域的剂量分布，所述第二区域为目标几何模型中除所述第一区域外的区域； 剂量分布确定单元，用于根据所述第一区域的剂量分布和第二区域的剂量分布，确定目标几何模型在放疗过程中的剂量分布。 可选的，所述第一获取单元包括: 第一划分单元，用于对所述第一区域划分栅元； 第一栅元剂量确定单元，用于基于蒙特卡罗输运模拟方法获取第一区域的各栅元的剂量分布； 第一区域剂量确定单元，用于根据所述第一区域的各栅元的剂量分布确定所述第一区域的剂量分布。 可选的，所述装置还包括:粒子分裂单元，用于将进入所述第一区域的放射粒子分裂为N个第二粒子，N彡2。 可选的，所述装置还包括:判决单元，用于对蒙特卡罗输运中从所述第一区域输出的第二粒子进行俄罗斯轮盘赌。 可选的，所述第二获取单元包括: 第二划分单元，用于对所述第二区域划分栅元； 第二栅元剂量确定单元，用于根据所述第二方法获取所述第二区域的各栅元的剂量分布; 第二区域剂量确定单元，用于根据所述第二区域的各栅元的剂量分布确定所述第二区域的剂量分布。 与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点: 在所建立的目标几何模型中，分别确定第一区域和第二区域，所述第一区域为根据感兴趣区域所确定的区域，所述第二区域为目标几何模型中除所述第一区域外的区域；第一区域的剂量分布采用蒙特卡罗输运模拟方法进行获取，第二区域的剂量分布根据不同于蒙特卡罗方法的第二方法进行获取；根据所述第一区域的剂量分布和第二区域的剂量分布，确定目标几何模型在放疗过程中的剂量分布。该方法在第一区域采用精度很高的蒙特卡罗方法获取剂量分布，而在第二区域可以采用现有技术中比较快速的剂量分布方法获取剂量分布，可以有效提高在第一区域的剂量分布的准确度；同时由于目标几何模型中，第一区域的比例比较小，而对于大面积的第二区域，采用获取速度较快的第二方法获取剂量分布，可以有效保证整个目标几何模型的获取速度，从而根据所得到的目标几何模型的剂量分布结果，实现快速、准确获取患者被照射部分的剂量分布。 进一步，在采用蒙特卡罗输运模拟方法确定第一区域的剂量分布的过程中，对于每一个入射到第一区域的粒子均使其分裂为N个第二粒子，根据第二粒子通过蒙特卡罗输运过程获取第一区域中各栅元的剂量分布，该方法在第一区域的入射粒子数较少的情况下，可以保证参与到蒙特卡罗输运过程的粒子数，可以有效提高第一区域的剂量分布的准确性。 【附图说明】本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种剂量分布的确定方法，用于对放疗过程中的剂量分布进行确定；其特征在于，包括：建立目标几何模型；在所述目标几何模型中确定第一区域，所述第一区域根据感兴趣区域进行确定；基于蒙特卡罗输运模拟方法获取所述第一区域的剂量分布；根据第二方法获取所述目标几何模型的第二区域的剂量分布，所述第二区域为目标几何模型中除所述第一区域外的区域；根据所述第一区域的剂量分布和第二区域的剂量分布，确定目标几何模型在放疗过程中的剂量分布。

【技术特征摘要】
1.一种剂量分布的确定方法，用于对放疗过程中的剂量分布进行确定；其特征在于，包括: 建立目标几何模型； 在所述目标几何模型中确定第一区域，所述第一区域根据感兴趣区域进行确定； 基于蒙特卡罗输运模拟方法获取所述第一区域的剂量分布； 根据第二方法获取所述目标几何模型的第二区域的剂量分布，所述第二区域为目标几何模型中除所述第一区域外的区域； 根据所述第一区域的剂量分布和第二区域的剂量分布，确定目标几何模型在放疗过程中的剂量分布。2.如权利要求1所述的剂量分布的确定方法，其特征在于，所述第二方法为笔形束方法或卷积叠加方法。3.如权利要求1所述的剂量分布的确定方法，其特征在于，所述第一区域包括内层部分和外层部分。4.如权利要求3所述的剂量分布的确定方法，其特征在于，所述第一区域的内层部分和外层部分通过如下方式进行确定: 所述第一区域的内层部分为所述感兴趣区域，所述第一区域的外层部分为从所述第一区域的内层部分的边界向外扩充L宽度所确定的区域，所述L的值大于或等于电子的平均自由程。5.如权利要求3所述的剂量分布的确定方法，其特征在于，所述第一区域的内层部分和外层部分通过如下方式进行确定: 对于所述密度变化明显的区域通过公式:dD(r)/dr = CO确定第一边界，其中，D (r)为密度分布函数，CO密度梯度的阈值； 所述第一区域的内层部分为从所述第一边界向外扩充M宽度得到的区域，所述第一区域的外层部分为从所述第一区域的内层部分的边界向外扩充N宽度所确定的区域，所述M和N的值均大于或等于电子的平均自由程。6.如权利要求1所述的剂量分布的确定方法，其特征在于，所述基于蒙特卡罗输运模拟方法获取所述第一区域的剂量分布的过程包括: 对所述第一区域划分栅元； 基于蒙特卡罗输运模拟方法获取第一区域的各栅元的剂量分布； 根据所述第一区域的各栅元的剂量分布确定所述第一区域的剂量分布。7.如权利要求6所述的剂量分布的确定方法，其特征在于，所述第一区域的各栅元的剂量分布的获取过程包括: 将进入所述第一区域的放射粒子分裂为N个第二粒子，N^2； 根据所述第二粒子通过蒙特卡罗输运过程所得到的所述第二粒子经过第一区域的各栅元的物理量，获取所述第一区域的各栅元的剂量分布； 对蒙特卡罗输运中从所述第一区域输出的第二粒子进行俄罗斯轮盘赌。8.如权利要求7所述的剂量分布的确定方法，其特征在于，所述第二粒子经过第一区域的各栅元的物理量包括所述第二粒子经过栅元时的杈重、速度方向和...

【专利技术属性】
技术研发人员：李贵，刘艳芳，刘娟，
申请(专利权)人：上海联影医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31