一种高低能射束融合剂量分布的方法技术

一种高低能射束融合剂量分布的方法，通过5个步骤得到在混合照射时的最优组合和照射剂量。该高低能射束融合剂量分布的方法具有如下有益效果：(1)蒙特卡罗方法能准确实现高能电子线和低能X射线的剂量特性计算；(2)采用的迭代计算方法使得高低能照射剂量计算更加准确；(3)高低能混合照射方法消除了高能电子线和低能X射线的固有缺陷，使对象接收更加均匀的剂量照射。量照射。量照射。

【技术实现步骤摘要】
一种高低能射束融合剂量分布的方法


[0001]本专利技术涉及放射物理
，特别涉及一种高低能射束融合剂量分布的方法。

技术介绍

[0002]上世纪九十年代以来，多种类型的移动式术中放疗设备相继问世，主要分为高能电子线加速器和低能X射线设备。
[0003]兆伏级高能电子线因为其射线特性，在入射组织后往往存在剂量建成区，在到达最大剂量点作用深度后剂量快速跌落。以Mobetron在水模体中的百分深度剂量曲线为例，4MeV、6MeV、9MeV、12MeV能量电子线在水模体表面百分剂量分别为78
±
1.0％、83
±
1.0％、87
±
1.0％、92
±
1.0％，在80％剂量处作用深度分别为1.0
±
0.2cm、2.0
±
0.2cm、3.0
±
0.2cm、4.0
±
0.2cm。由于剂量建成区导致了表面剂量偏低的情况，在使用Mobetron等对对象进行照射时往往将特定形状的补偿物放置于对象表面，以抵消建成区。
[0004]千伏级低能X射线由于能量较低，不存在剂量建成区，X射线在入射组织后剂量快速跌落。以Intrabeam在水模体中的百分深度剂量曲线为例，50kV能量X射线在水模体中30％剂量处作用深度为1.0
±
0.2cm。由于低能X射线较浅的辐射作用深度，Intrabeam主要用于浅表对象处理。
[0005]因此，针对现有技术不足，提供一种高低能射束融合剂量分布的方法以解决现有技术不足甚为必要。

技术实现思路

[0006]本专利技术其中一个的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种高低能射束融合剂量分布的方法。该高低能射束融合剂量分布的方法具有均匀的剂量照射的优点。
[0007]本专利技术的上述目的通过以下技术措施实现：
[0008]提供一种高低能射束融合剂量分布的方法，包括步骤有：
[0009]步骤一、采集图像；
[0010]步骤二、根据步骤一的图像对应的组织模体种类及步骤一的图像中对象的深度，在数据库中选取对应能量的电子线和X射线，并根据步骤一的图像中对象的尺寸分别选高能电子线设备及低能X射线设备对应尺寸的限光筒和施照器，所述数据库包括在不同组织模体种类下，电子线能量及深度的对应关系以及X射线能量及深度的对应关系；
[0011]步骤三、根据步骤二中选取的电子线、X射线、限光筒和施照器，使用蒙特卡罗软件分别模拟电子线、X射线在对象中的剂量分布，并进行剂量校正；
[0012]步骤四、设定对象中心点(x,y,z)的混合剂量值c；
[0013]步骤五、根据步骤三得到的校正后剂量和步骤四的对象中心点(x,y,z)的混合剂量值c，迭代计算电子线和X射线的最终照射剂量。
[0014]优选的，上述数据库的建立方法为：
[0015]首先使用蒙特卡罗软件分别对兆伏级高能电子线放射源的完整结构和千伏级低
能X射线放射源的完整结构进行模拟，得到对应的设备模拟结构；
[0016]然后分别进行不同能量的电子线在不同组织模体中的辐射剂量模拟计算与特性分析，建立作用深度与电子线能量的对应关系；同时分别进行不同能量的X射线在不同组织模体中的辐射剂量模拟计算与特性分析，建立作用深度与X射线能量的对应关系。
[0017]优选的，上述辐射剂量模拟计算具体为利用蒙特卡罗软件和所述设备模拟结构，分别对不同能量的电子线和不同能量的X射线在入射组织模体的过程进行模拟，计算在多种组织模体中的沉积剂量分布。
[0018]优选的，上述特性分析具体为根据所述模拟剂量分布分别计算对应电子线和X射线在中心轴上的百分深度剂量曲线以及有效作用深度；其中电子线的有效作用深度为90％剂量深度，X射线的有效作用深度为10％剂量深度。
[0019]在所述步骤三中的剂量校正具体为，将电子线的蒙特卡罗模拟校正系数乘以电子线的剂量分布，得到单位剂量下电子线剂量分布B，并计算电子线百分深度剂量曲线P
B
；将X射线的蒙特卡罗模拟校正系数乘以X射线的剂量分布，得到单位剂量下X射线剂量分布A。
[0020]优选的，上述步骤五具体为：
[0021]步骤5.1、设定初始的X射线照射剂量值a0，存在，存在其中A
x,y,z
为X射线剂量分布A在对象中心点(x,y,z)处的剂量值；
[0022]步骤5.2、令a＝a0；
[0023]步骤5.3、根据步骤四的对象中心点(x,y,z)的混合剂量值c，通过式(I)得到电子线照射剂量；
[0024][0025]步骤5.4、通过式(Ⅱ)和式(Ⅲ)得到融合剂量分布C，及融合剂量分布的中心轴百分深度剂量曲线P；
[0026]C＝a
×
A+b
×
B
ꢀꢀꢀꢀꢀ
式(Ⅱ)，
[0027][0028]其中，x
c
，y
c
为中心轴所在的x和y坐标，z
c
为与中心轴垂直的各个x
‑
y平面的坐标；
[0029]步骤5.5、判断融合剂量分布的中心轴百分深度剂量曲线P在P
B
的最大剂量深度dmax处的百分剂量与L2的关系，及中间剂量深度dmax/2处的百分剂量与L1的关系，其中L2和L1均大于等于90％且小于100％，
[0030]当dmax/2处的百分剂量小于L1，且dmax处的百分剂量大于等于L2时则进入步骤5.6，
[0031]当dmax/2处的百分剂量小于L1，且dmax处的百分剂量小于L2时则进入步骤5.7，
[0032]当dmax/2处的百分剂量大于等于L1，且dmax处的百分剂量小于L2时则进入步骤5.8，
[0033]当dmax/2处的百分剂量大于等于L1，且dmax处的百分剂量大于等于L2时则进入步骤5.9；
[0034]步骤5.6、令a＝a+k1，k1为大于0的常数，返回步骤5.3；
[0035]步骤5.7、令a＝a
‑
k2，k2为大于0的常数，返回步骤5.3；
[0036]步骤5.8、令a＝a
‑
k3，k3为大于0的常数，返回步骤5.3；
[0037]步骤5.9、将当前的X射线照射剂量a和当前的电子线照射剂量b定义为最终照射剂量，当前的融合剂量分布C为最终剂量分布。
[0038]在所述步骤二中，根据步骤一的图像中对象的最大横径分别挑选高能设备的限光筒及低能设备的施照器，且所选限光筒的射野和施照器的射野均大于等于对象的最大横径的1.18倍。
[0039]优选的，上述千伏级低能X射线放射源包括有千伏级X射线治疗机机头、低能X线术中放疗设备射线源和冷阴极面阵X射线源，其中低能X线术中放疗设备包括有Intrabeam和Xoft Axxent。
[0040]优本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高低能射束融合剂量分布的方法，其特征在于，包括步骤有：步骤一、采集图像；步骤二、根据步骤一的图像对应的组织模体种类及步骤一的图像中对象的深度，在数据库中选取对应能量的电子线和X射线，并根据步骤一的图像中对象的尺寸分别选高能电子线设备及低能X射线设备对应尺寸的限光筒和施照器，所述数据库包括在不同组织模体种类下，电子线能量及深度的对应关系以及X射线能量及深度的对应关系；步骤三、根据步骤二中选取的电子线、X射线、限光筒和施照器，使用蒙特卡罗软件分别模拟电子线、X射线在对象中的剂量分布，并进行剂量校正；步骤四、设定对象中心点(x,y，z)的混合剂量值c；步骤五、根据步骤三得到的校正后剂量和步骤四的对象中心点(x,y,z)的混合剂量值c，迭代计算电子线和X射线的最终照射剂量。2.根据权利要求1所述的高低能射束融合剂量分布的方法，其特征在于，所述数据库的建立方法为：首先使用蒙特卡罗软件分别对兆伏级高能电子线放射源的完整结构和千伏级低能X射线放射源的完整结构进行模拟，得到对应的设备模拟结构；然后分别进行不同能量的电子线在不同组织模体中的辐射剂量模拟计算与特性分析，建立作用深度与电子线能量的对应关系；同时分别进行不同能量的X射线在不同组织模体中的辐射剂量模拟计算与特性分析，建立作用深度与X射线能量的对应关系。3.根据权利要求2所述的高低能射束融合剂量分布的方法，其特征在于：所述辐射剂量模拟计算具体为利用蒙特卡罗软件和所述设备模拟结构，分别对不同能量的电子线和不同能量的X射线在入射组织模体的过程进行模拟，计算在多种组织模体中的沉积剂量分布。4.根据权利要求3所述的高低能射束融合剂量分布的方法，其特征在于：所述特性分析具体为根据所述模拟剂量分布分别计算对应电子线和X射线在中心轴上的百分深度剂量曲线以及有效作用深度；其中电子线的有效作用深度为90％剂量深度，X射线的有效作用深度为10％剂量深度。5.根据权利要求4所述的高低能射束融合剂量分布的方法，其特征在于：在所述步骤三中的剂量校正具体为，将电子线的蒙特卡罗模拟校正系数乘以电子线的剂量分布，得到单位剂量下电子线剂量分布B，并计算电子线百分深度剂量曲线P
B
；将X射线的蒙特卡罗模拟校正系数乘以X射线的剂量分布，得到单位剂量下X射线剂量分布A。6.根据权利要求4所述的高低能射束融合剂量分布的方法，其特征在于，所述步骤五具体为：步骤5.1、设定初始的X射线照射剂量值a0，存在，存在其中A
x,y,z
为X射线剂量分布A在对象中心点(x,y,z)处的剂量值；步骤5.2、令a＝a0；步骤5.3、根据步骤四的对象中心点(x,y,z)的混合剂量值c，通过式(I)计算电子线照射剂量b；
步骤5.4、通过式(Ⅱ)和式(Ⅲ)计算融合剂量分布C，及融合剂量分布...

【专利技术属性】
技术研发人员：周凌宏，亓孟科，徐圆，宋婷，凌庆庆，
申请(专利权)人：南方医科大学，
类型：发明
国别省市：