一种重离子放射剂量的即时验证方法及系统技术方案

本公开提供了一种重离子放射剂量的即时验证方法，包括：S1，采用B

【技术实现步骤摘要】
一种重离子放射剂量的即时验证方法及系统


[0001]本公开涉及医学影像
，具体涉及一种重离子放射剂量的即时验证方法及系统。

技术介绍

[0002]对于肿瘤放射治疗实验，尤其是重离子束的肿瘤精准放射实验中，剂量验证是临床前肿瘤放射治疗实验中非常重要的环节。而实时剂量验证，其结果能对实验中的实际实施过程得到即时评估，增加实验的有效性和准确性，使得研究人员能对实验真实剂量进行准确的评判，实现有目的有计划的肿瘤放射实验。目前在发展的基于PET的重离子治疗中的剂量验证方法，完成剂量验证的时间在分钟量级，难以实现真正意义上的即时剂量验证。

技术实现思路

[0003](一)要解决的技术问题
[0004]针对上述问题，本公开提供了一种重离子放射剂量的即时验证方法及系统，用于至少部分解决传统剂量验证需求时间长等技术问题。
[0005](二)技术方案
[0006]本公开一方面提供了一种重离子放射剂量的即时验证方法，包括：S1，采用B
‑
10重离子束流进行肿瘤放射实验；S2，根据肿瘤放射实验的条件采用即时模拟平台进行模拟，得到肿瘤放射实验产生的模拟剂量分布B和与之对应的模拟正电子湮灭位置分布C；S3，探测肿瘤放射实验产生的光子，并进行采用深度学习策略的即时成像，得到肿瘤放射实验的实际正电子湮没位置分布A；S4，模拟正电子湮灭位置分布C和所述实际正电子湮没位置分布A的统计相似性分析作为实时模拟剂量分布B可信的判决依据，若所述B不可信，则调整模拟参数重复S2步骤和当前步骤直至B可信；S5，根据可信的模拟剂量分布B和肿瘤放射实验的计划剂量对比，进行实验方案校准。
[0007]进一步地，S1中采用B
‑
10重离子束流进行肿瘤放射实验包括：采用B
‑
10重离子束流对肿瘤靶区进行照射，产生正电子核素，该正电子核素衰变产生正电子，该正电子发生湮没产生特定能量的光子对。
[0008]进一步地，S2中即时模拟平台采用GPU并行的蒙特卡罗算法。
[0009]进一步地，S3中探测肿瘤放射实验产生的光子包括：在束流间歇期，采用PET探测符合光子的能量、位置和时间信息。
[0010]进一步地，S3还包括：对信息进行符合处理得到符合光子信号，在符合处理中设定能量窗和时间窗截断。
[0011]进一步地，S3中进行即时成像包括：利用超算系统以及深度学习策略对PET探测得到的信息进行即时图像重建，得到实际正电子湮没位置分布A。
[0012]进一步地，S4包括：根据所述模拟正电子湮灭位置分布C和所述实际正电子湮没位置分布A进行统计相似性分析；若所述模拟正电子湮灭位置分布C与所述实际正电子湮没位
置分布A的差值在预设误差范围内，则所述模拟剂量分布B与所述肿瘤放射实验的实际剂量分布一致；否则，所述模拟剂量分布B与所述肿瘤放射实验的实际剂量分布不一致，调整所述模拟的参数重复所述S2及当前步骤，直至B可信。
[0013]进一步地，S5包括：若模拟剂量分布B与肿瘤放射实验的实际剂量分布不一致，还包括：中断所述肿瘤放射实验。
[0014]本公开还有一方面提供了一种重离子放射剂量的即时验证系统，包括：实验模块，用于采用B
‑
10重离子束流进行肿瘤放射实验；模拟模块，用于根据肿瘤放射实验的条件采用即时模拟平台进行模拟，得到肿瘤放射实验产生的模拟剂量分布B和与之对应的模拟正电子湮灭位置分布C；探测模块，用于探测肿瘤放射实验产生的光子，并进行即时成像，得到肿瘤放射实验的实际正电子湮没位置分布A；校准模块，用于模拟正电子湮灭位置分布C和所述实际正电子湮没位置分布A的统计相似性作为实时模拟剂量分布B可信的判决依据，若所述B不可信，则调整所述模拟的参数重复S2步骤和当前步骤直至B可信；还用于根据可信的模拟剂量分布B和肿瘤放射实验的计划剂量对比，进行实验方案校准。
[0015]进一步地，即时模拟平台采用GPU并行的蒙特卡罗算法。
[0016](三)有益效果
[0017]本公开提供的一种重离子放射剂量的即时验证方法及系统，通过采用PET探测B
‑
10束流进行肿瘤放射实验中产生的可观的B
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8等正电子核素衰变产生的符合光子，鉴于B
‑
8核素具有0.77s的短半衰期，PET可以在秒量级快速得到实验的响应信号，结合基于超算系统以及深度学习策略的即时图像重建，可以快速反馈出实验剂量信息，并结合GPU并行的蒙特卡罗算法进行模拟验证，从而达到秒级的实时剂量验证的目的。
附图说明
[0018]为了更完整地理解本公开及其优势，现在将参考结合附图的以下描述，其中：
[0019]图1示意性示出了根据本公开实施例重离子放射剂量的即时验证方法的流程图；
[0020]图2示意性示出了根据本公开实施例的肿瘤放射实验中的剂量即时验证方法的第一流程图；
[0021]图3示意性示出了根据本公开实施例的肿瘤放射实验中的剂量即时验证方法的第二流程图；
[0022]图4示意性示出了根据本公开实施例的重离子放射剂量的即时验证系统的方框图。
具体实施方式
[0023]以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。在下面的详细描述中，为便于解释，阐述了许多具体的细节以提供对本公开实施例的全面理解。然而，明显地，一个或多个实施例在没有这些具体细节的情况下也可以被实施。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
[0024]在此使用的术语仅仅是为了描述具体实施例，而并非意在限制本公开。在此使用的术语“包括”、“包含”等表明了所述特征、步骤、操作和/或部件的存在，但是并不排除存在
或添加一个或多个其他特征、步骤、操作或部件。
[0025]在此使用的所有术语(包括技术和科学术语)具有本领域技术人员通常所理解的含义，除非另外定义。应注意，这里使用的术语应解释为具有与本说明书的上下文相一致的含义，而不应以理想化或过于刻板的方式来解释。
[0026]附图中示出了一些方框图和/或流程图。应理解，方框图和/或流程图中的一些方框或其组合可以由计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机、专用计算机或其他可编程数据处理装置的处理器，从而这些指令在由该处理器执行时可以创建用于实现这些方框图和/或流程图中所说明的功能/操作的装置。本公开的技术可以硬件和/或软件(包括固件、微代码等)的形式来实现。另外，本公开的技术可以采取存储有指令的计算机可读存储介质上的计算机程序产品的形式，该计算机程序产品可供指令执行系统使用或者结合指令执行系统使用。
[0027]图1示意性示出了根据本公开实施例的重离子放射剂量的即时验证方法的流程图。
[0028]如图1所示，该重离子放射剂量的即时验证方法包括：
[0029]在操作S1，采用B...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种重离子放射剂量的即时验证方法，其特征在于，包括：S1，采用B
‑
10重离子束流进行肿瘤放射实验；S2，根据所述肿瘤放射实验的条件采用即时模拟平台进行模拟，得到所述肿瘤放射实验产生的模拟剂量分布B和与之对应的模拟正电子湮灭位置分布C；S3，探测所述肿瘤放射实验产生的光子，并进行即时成像，得到所述肿瘤放射实验的实际正电子湮没位置分布A；S4，所述模拟正电子湮灭位置分布C和所述实际正电子湮没位置分布A的统计相似性分析作为实时模拟剂量分布B可信的判决依据，若所述B不可信，则调整模拟参数重复S2步骤和当前步骤直至B可信；S5，根据可信的模拟剂量分布B和所述肿瘤放射实验的计划剂量的对比，进行实验方案校准。2.根据权利要求1所述的重离子放射剂量的即时验证方法，其特征在于，所述S1中采用B
‑
10重离子束流进行肿瘤放射实验包括：采用B
‑
10重离子束流对肿瘤靶区进行照射，产生正电子核素，该正电子核素衰变产生正电子，该正电子发生湮没产生特定能量的光子对。3.根据权利要求1所述的重离子放射剂量的即时验证方法，其特征在于，所述S2中即时模拟平台采用GPU并行的蒙特卡罗算法。4.根据权利要求2所述的重离子放射剂量的即时验证方法，其特征在于，所述S3中探测所述肿瘤放射实验产生的光子包括：在束流间歇期，采用PET探测所述符合光子的能量、位置和时间信息。5.根据权利要求4所述的重离子放射剂量的即时验证方法，其特征在于，所述S3还包括：对所述信息进行符合处理得到符合光子信号，在所述符合处理中设定能量窗和时间窗截断。6.根据权利要求5所述的重离子放射剂量的即时验证方法，其特征在于，所述S3中进行即时成像包括：利用超算...

【专利技术属性】
技术研发人员：詹文龙，杨磊，陈良文，高育翠，高笑菲，
申请(专利权)人：中国科学院近代物理研究所，
类型：发明
国别省市：