【技术实现步骤摘要】
基于扩展收缩理论的放疗计划仿真设计方法及系统
本专利技术涉及虚拟手术
，特别是涉及一种基于扩展收缩理论的放疗计划仿真设计方法及系统。
技术介绍
放射治疗在肿瘤治疗中的作用和地位日益突出，已成为治疗恶性肿瘤的主要手段之一。据统计，大约70％的癌症患者在治疗癌症的过程中需要用放射治疗，约有40％的癌症可以用放疗根治。肿瘤放射治疗是利用高能量放射线照射癌变的肿瘤，杀死或破坏癌细胞，抑制它们的生长、繁殖和扩散。放射治疗根据放射源距患者的距离远近可以分为近距离放射治疗和外照射。近距离放疗手段是通过施源器或密封放射源将放射性粒子通过介入穿刺的方法植入肿瘤内，利用从放射性粒子持续发出的射线对病变区持续杀伤照射。放射性粒子植入使用尺寸为毫米级别的小型放射源(如碘125等)。为了合理放置粒子源并便于计算，将每根穿刺针离散化为多个驻留点，放射源可以在驻留位置作用一定的驻留时间。传统的放疗手术计划仿真是一个不断试错的过程，物理师凭借经验根据放疗剂量分布构建放疗计划，对放疗计划进行评估，如果不满足手术要求，医师将调整放疗剂量分...
【技术保护点】
1.一种基于扩展收缩理论的放疗计划仿真设计方法，其特征在于，包括：/n在医学影像中标记肿瘤目标，建立包含所述肿瘤目标TV区域和OAR区域的三维影像，对所述三维影像均匀采样，获取目标点云数据；/n设置包含放射治疗入针点的模板，任一所述入针点与目标点云数据中任一点组合为针道，随机生成针道序列P，所述序列P中的任意两个针道所在线段均无交点；/n在所述序列P中的针道设置若干放射粒子，计算所述若干放射粒子的剂量分布；/n对所述放射粒子的驻留点进行扩展收缩操作，调整所述放射粒子驻留时间，以优化所述放射粒子的剂量分布；/n利用3D打印技术，打印所述三维影像的三维模型、针道序列P和放射粒子的驻留点。/n
【技术特征摘要】
1.一种基于扩展收缩理论的放疗计划仿真设计方法，其特征在于，包括：
在医学影像中标记肿瘤目标，建立包含所述肿瘤目标TV区域和OAR区域的三维影像，对所述三维影像均匀采样，获取目标点云数据；
设置包含放射治疗入针点的模板，任一所述入针点与目标点云数据中任一点组合为针道，随机生成针道序列P，所述序列P中的任意两个针道所在线段均无交点；
在所述序列P中的针道设置若干放射粒子，计算所述若干放射粒子的剂量分布；
对所述放射粒子的驻留点进行扩展收缩操作，调整所述放射粒子驻留时间，以优化所述放射粒子的剂量分布；
利用3D打印技术，打印所述三维影像的三维模型、针道序列P和放射粒子的驻留点。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对放射粒子驻留点进行扩展收缩操作，调整所述放射粒子驻留时间的步骤，包括：
在所述针道序列P中未设置放射粒子的任一驻留点进行扩展操作，所述扩展操作包括在驻留点设置放射粒子，调整所述针道序列P中已放置的放射粒子的驻留时间，以优化所述放射粒子的剂量分布；
在所述针道序列P中已设置放射粒子的任一驻留点进行收缩操作，所述收缩操作包括在驻留点撤销放射粒子，调整所述针道序列P中已放置的放射粒子的驻留时间，若所述收缩操作不能优化放射粒子的剂量分布，则不进行所述收缩操作；
重复进行所述扩展和收缩操作若干次，或通过所述扩展操作不能优化放射粒子的剂量分布时，停止所述扩展和收缩操作。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述对放射粒子驻留点进行扩展收缩操作，调整所述放射粒子驻留时间的之后，还包括：
记录所述剂量分布的目标值为第一优化值；
随机替换所述序列P中的任一针道，替换后所述序列P中的作意两个针道所在线段均无交点；
对所述放射粒子驻留点进行扩展收缩操作，调整所述放射粒子驻留时间，以获取所述针道替换后剂量分布的目标值，若所述针道替换后剂量分布的目标值优于第一优化值，将所述针道替换后剂量分布的目标值赋予第一优化值；
继续随机替换所述序列P中的任一针道，直至所述第一优化值不再变化或针道替换次数超过第一阈值。
4.一种基于扩展收缩理论的放疗计划仿真...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘博，肖卓，周付根，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：北京;11
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