本公开提供了一种粒子剂量的确定方法，可以应用于放射医疗领域。该粒子剂量的确定方法包括：根据CT图像信息，确定感兴趣区域；在感兴趣区域内模拟多个批次粒子的输运过程；利用GPU并行计算多个批次粒子中每个批次的多个粒子进行输运过程后的沉积剂量信息；以及对多个批次粒子的沉积剂量信息进行统计，得到总体剂量信息。本公开还提供了一种粒子剂量的确定装置、设备、存储介质和程序产品。存储介质和程序产品。存储介质和程序产品。
【技术实现步骤摘要】
粒子剂量的确定方法、装置、设备、介质和程序产品
[0001]本公开涉及物理学和计算机领域，具体涉及物理学和计算机技术在放射医疗领域的应用，更具体地涉及一种粒子剂量的确定方法、装置、设备、介质和程序产品。
技术介绍
[0002]在放射治疗领域中，通常基于蒙特卡洛方法模拟粒子在物质中的反应过程及粒子在介质中的输运和能量沉积。蒙特卡洛模拟软件在模拟过程需要频繁调用内存中存储的物理数据模拟大量粒子输运过程的相互作用，CPU环境的计算线程较少，计算速度受到影响。基于CUDA加速框架开发的蒙特卡洛模拟软件只支持在Nvidia的GPU设备上执行计算，这使得基于GPU运行的蒙特卡洛模拟软件应用场景受限。
技术实现思路
[0003]鉴于上述问题，本公开提供了提高计算效率的粒子剂量的确定方法、装置、设备、介质和程序产品。
[0004]根据本公开的第一个方面，提供了一种粒子剂量的确定方法，包括：根据CT图像信息，确定感兴趣区域；在感兴趣区域内模拟多个批次粒子的输运过程；利用GPU并行计算多个批次粒子中每个批次的多个粒子进行输运过程后的沉积剂量信息；以及对多个批次粒子的沉积剂量信息进行统计，得到总体剂量信息。
[0005]根据本公开的实施例，多个批次粒子的沉积剂量信息分别存储于多个本地剂量计数器，对多个批次粒子的沉积剂量信息进行统计，得到总体剂量信息，包括：利用全局剂量计数器对多个本地剂量计数器中存储的多个批次粒子的沉积剂量信息进行统计，得到统计结果；以及对统计结果进行归一化处理，得到总体剂量信息。
[0006]根据本公开的实施例，感兴趣区域包括多种组织材料；在感兴趣区域内模拟多个批次粒子的输运过程，包括：根据粒子发射源的属性参数，在感兴趣区域中设置初始化路径；在初始化路径下模拟多个批次粒子的输运过程；以及计算输运过程中多种组织材料的电离相互作用数据和核反应截面数据，并计算多个能量区域的限制阻止本领。
[0007]根据本公开的实施例，粒子包括初级粒子，计算多个批次粒子中每个批次的多个粒子进行输运过程后的沉积剂量信息，包括：获取初级粒子在完成当前输运后的位置信息；在确定位置信息位于感兴趣区域中的情况下，获取初级粒子的能量信息；在确定能量信息大于等于预设值的情况下，对初级粒子进行下一次输运，并返回获取初级粒子在完成当前输运后的位置信息的操作；以及在确定能量信息小于预设值的情况下，记录位置信息和能量信息为初级粒子的沉积剂量信息。
[0008]根据本公开的实施例，计算多个批次粒子中每个批次的多个粒子进行输运过程后的沉积剂量信息，还包括：在确定能量信息大于等于预设值的情况下，获取初级粒子在完成当前输运后的电离相互作用数据和核反应截面数据；根据电离相互作用数据和核反应截面数据，计算质子反应道；根据质子反应道，判断完成当前输运后的初级粒子是否生成次级粒
子；以及在确定完成当前输运后的初级粒子生成次级粒子的情况下，计算次级粒子的沉积剂量信息。
[0009]根据本公开的实施例，次级粒子包括次级Δ电子、次级氧离子、次级质子、反冲质子、长射程粒子和短射程粒子；在确定粒子的粒子属性由初级粒子变生成次级粒子的情况下，计算次级粒子的沉积剂量信息，包括：在确定完成当前输运后的初级粒子生成次级Δ电子、次级氧离子或短射程粒子的情况下，将次级Δ电子、次级氧离子或短射程粒子的能量信息和位置信息记为沉积剂量信息；在确定完成当前输运后的初级粒子生成次级质子或反冲质子的情况下，将次级质子或反冲质子压入次级粒子堆栈以对次级质子或反冲质子进行下一次输运，并计算次级质子或反冲质子的沉积剂量信息；以及在确定完成当前输运后的初级粒子生成长射程粒子的情况下，停止对长射程粒子的输运，并剔除长射程粒子的沉积剂量信息。
[0010]根据本公开的实施例，完成输运后的粒子包括初级粒子和次级粒子，对多个批次粒子的沉积剂量信息进行统计，得到总体剂量信息，包括：对初级粒子的沉积剂量信息和次级粒子的沉积剂量信息进行统计，得到总体剂量信息。
[0011]根据本公开的实施例，利用GPU并行计算多个批次粒子中每个批次的多个粒子进行输运过程后的沉积剂量信息，包括：基于Taichi和蒙特卡洛物理模型，对于多个批次粒子中每个批次的多个粒子，在GPU上利用多个线程并行计算多个粒子进行输运过程后的沉积剂量信息。
[0012]根据本公开的实施例，根据CT图像信息，确定感兴趣区域，包括：获取CT图像信息中多个体素的相关信息，相关信息包括位置信息、元素信息和HU值；从位置信息、元素信息和HU值中获取与感兴趣区域对应的特定位置信息、特定元素信息和特定HU值；以及根据特定位置信息、特定元素信息和特定HU值，确定感兴趣区域。
[0013]本公开的第二方面提供了一种粒子剂量的确定装置，包括：确定模块，用于根据CT图像信息，确定感兴趣区域；模拟模块，用于在感兴趣区域内模拟多个批次粒子的输运过程；计算模块，用于利用GPU并行计算多个批次粒子中每个批次的多个粒子进行输运过程后的沉积剂量信息；以及统计模块，用于对多个批次粒子的沉积剂量信息进行统计，得到总体剂量信息。
[0014]本公开的第三方面提供了一种电子设备，包括：一个或多个处理器；存储器，用于存储一个或多个程序，其中，当一个或多个程序被一个或多个处理器执行时，使得一个或多个处理器执行上述粒子剂量的确定方法。
[0015]本公开的第四方面还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有可执行指令，该指令被处理器执行时使处理器执行上述粒子剂量的确定方法。
[0016]本公开的第五方面还提供了一种计算机程序产品，包括计算机程序，该计算机程序被处理器执行时实现上述粒子剂量的确定方法。
附图说明
[0017]通过以下参照附图对本公开实施例的描述，本公开的上述内容以及其他目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：
[0018]图1示意性示出了根据本公开实施例的粒子剂量的确定方法、装置、设备、介质和
程序产品的系统架构图；
[0019]图2示意性示出了根据本公开实施例的粒子剂量的确定方法的应用场景图；
[0020]图3示意性示出了根据本公开实施例的粒子剂量的确定方法的流程图；
[0021]图4示意性示出了根据本公开实施例的计算沉积剂量信息的流程图；
[0022]图5示意性示出了根据本公开另一实施例的粒子剂量的确定方法的流程图；
[0023]图6示意性示出了根据本公开实施例的粒子剂量的确定装置的结构框图；以及
[0024]图7示意性示出了根据本公开实施例的适于实现粒子剂量的确定方法的电子设备的方框图。
具体实施方式
[0025]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，以避本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种粒子剂量的确定方法，包括：根据CT图像信息，确定感兴趣区域；在所述感兴趣区域内模拟多个批次粒子的输运过程；利用GPU并行计算所述多个批次粒子中每个批次的多个粒子进行所述输运过程后的沉积剂量信息；以及对所述多个批次粒子的所述沉积剂量信息进行统计，得到总体剂量信息。2.根据权利要求1所述的确定方法，其中，所述多个批次粒子的沉积剂量信息分别存储于多个本地剂量计数器，所述对所述多个批次粒子的沉积剂量信息进行统计，得到总体剂量信息，包括：利用全局剂量计数器对所述多个本地剂量计数器中存储的多个批次粒子的沉积剂量信息进行统计，得到统计结果；以及对所述统计结果进行归一化处理，得到总体剂量信息。3.根据权利要求1所述的确定方法，其中，所述感兴趣区域包括多种组织材料；所述在所述感兴趣区域内模拟多个批次粒子的输运过程，包括：根据粒子发射源的属性参数，在所述感兴趣区域中设置初始化路径；在所述初始化路径下模拟所述多个批次粒子的输运过程；以及计算所述输运过程后所述多种组织材料的电离相互作用数据和核反应截面数据，并计算所述多个能量区域的限制阻止本领。4.根据权利要求3所述的确定方法，其中，所述粒子包括初级粒子，计算所述多个批次粒子中每个批次的多个粒子进行所述输运过程后的沉积剂量信息，包括：获取所述初级粒子在完成当前输运后的位置信息；在确定所述位置信息位于所述感兴趣区域中的情况下，获取所述初级粒子的能量信息；在确定所述能量信息大于等于预设值的情况下，对所述初级粒子进行下一次输运，并返回所述获取所述初级粒子在完成当前输运后的位置信息的操作；以及在确定所述能量信息小于预设值的情况下，记录所述位置信息和所述能量信息为所述初级粒子的沉积剂量信息。5.根据权利要求4所述的确定方法，其中，计算所述多个批次粒子中每个批次的多个粒子进行所述输运过程后的沉积剂量信息，还包括：在确定所述能量信息大于等于预设值的情况下，获取所述电离相互作用数据和所述核反应截面数据；根据所述电离相互作用数据和所述核反应截面数据，计算质子反应道；根据所述质子反应道，判断完成当前输运后的初级粒子是否生成次级粒子；以及在确定所述完成当前输运后的初级粒子生成次级粒子的情况下，计算所述次级粒子的沉积剂量信息。6.根据权利要求5所述的确定方法，其中，所述次级粒子包括次级Δ电子、次级氧离子、次级质子、反冲质子、长射程粒子和短射程粒子；所述在确定所述粒子的粒子属性由初级粒子变生成次级粒子的情况下，计算所述次级粒子的沉积剂量信息，包括：在确定所述完成当前输运后的初级粒...
【专利技术属性】
技术研发人员：马力祯，石健，常城，秦瑶，王子路，李凯文，李伟光，
申请(专利权)人：国科离子医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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