放射治疗机束挡器的优化方法、系统、终端及存储介质技术方案

本发明专利技术提供一种放射治疗机束挡器的优化方法、系统、终端及存储介质。该方法包括：构建放射治疗机和放射治疗机房的几何模型；基于几何模型，根据束流相空间文件和源偏移参数，生成一组蒙特卡罗模拟程序的输入文件，并采用蒙特卡罗模拟计算的方式，生成一组输出文件；根据一组输出文件，确定放射治疗机房外各关注点层面的剂量水平，并得到各关注点位的瞬时周围剂量当量率水平；判断是否存在超量关注点，若是，则计算超量范围，更新束流阻挡器的形状和尺寸，并基于更新后的束流阻挡器更新几何模型，进入下次迭代；若否，则输出每次迭代对应的束流阻挡器需要增加屏蔽厚度的范围和厚度。本发明专利技术既能保证屏蔽效果，又能最大限度减轻重量，降低成本。降低成本。降低成本。

【技术实现步骤摘要】
放射治疗机束挡器的优化方法、系统、终端及存储介质


[0001]本专利技术涉及放射治疗机
，尤其涉及一种放射治疗机束挡器的优化方法、系统、终端及存储介质。

技术介绍

[0002]放射治疗机通常产生能量较高的电离辐射(例如，X射线、γ射线或电子线等)来治疗患者体内的肿瘤。由于所使用的电离辐射能量较高，通常不会在患者体内完全衰减，而会穿透人体或经人体产生强度较高的小角度散射，使得穿过患者人体后束流主轴附近仍有较强的电离辐射，因而需要衰减此部分电离辐射，防止其进一步传播伤害放射治疗机房周围的医务人员和公众的健康。
[0003]由于目前放射治疗通常使用束流多角度聚焦的方式对肿瘤进行照射，束流主轴的方向和范围变化很大，如果仅仅使用放射治疗机房的四面墙、室顶和地板为屏蔽材料，会增加放射治疗机房的屏蔽要求和建设成本。特别是对于术中放疗加速器，由于其使用的场地通常为对无菌要求很高的手术室，改造的难度和成本就更高。
[0004]目前，多款放射治疗机，特别是移动式电子束术中放疗加速器在束流主轴远端都设置束流阻挡器，以屏蔽穿透患者人体后束流主轴附近的电离辐射强度，从而降低放射治疗机对放射治疗机房的屏蔽要求。束流阻挡器通常由重金属制成，以提供足够的衰减，因而束流阻挡器通常重量较大，支撑和配重较为困难。
[0005]目前，配置有束流阻挡器的放射治疗机只是简单采用均匀厚度的多层甚至单层矩形屏蔽材料进行设计。这种等厚设计暗含假设，假设需遮挡的束流是均匀的。然而实际情况是，束流前向强度很高，在远端形成的剂量分布显然不是均匀的。均匀厚度的束流阻挡器要么中心部分屏蔽厚度不足，屏蔽效果难以保障，要么四周部分屏蔽厚度过度，无谓增加了束流阻挡器和整机的重量和成本，特别不利于术中放射治疗机的移动使用。

技术实现思路

[0006]本专利技术实施例提供了一种放射治疗机束挡器的优化方法、系统、终端及存储介质，以解决现有技术无法兼顾束流阻挡器的屏蔽效果和降低重量及成本的问题。
[0007]第一方面，本专利技术实施例提供了一种放射治疗机束挡器的优化方法，包括：
[0008]构建放射治疗机和放射治疗机房的几何模型；
[0009]基于几何模型，根据束流相空间文件和源偏移参数，生成一组蒙特卡罗模拟程序的输入文件，并采用蒙特卡罗模拟计算的方式，根据一组蒙特卡罗模拟程序的输入文件，生成一组输出文件；
[0010]根据一组输出文件，确定放射治疗机房外各关注点层面的剂量水平，并根据放射治疗机房外关注点层面的剂量水平，得到各关注点位的瞬时周围剂量当量率水平；
[0011]判断是否存在瞬时周围剂量当量率水平超过预设限值的超量关注点，若是，则计算超量范围，更新束流阻挡器的形状和尺寸，并基于更新后的束流阻挡器更新几何模型，跳
转至基于几何模型，根据束流相空间文件和源偏移参数，生成一组蒙特卡罗模拟程序的输入文件的步骤循环执行；若否，则输出每次迭代对应的束流阻挡器需要增加屏蔽厚度的范围和厚度。
[0012]第二方面，本专利技术实施例提供了一种放射治疗机束挡器的优化系统，包括：
[0013]几何构建模块，用于构建放射治疗机和放射治疗机房的几何模型；
[0014]模拟计算模块，用于基于几何模型，根据束流相空间文件和源偏移参数，生成一组蒙特卡罗模拟程序的输入文件，并采用蒙特卡罗模拟计算的方式，根据一组蒙特卡罗模拟程序的输入文件，生成一组输出文件；
[0015]结果解析模块，用于根据一组输出文件，确定放射治疗机房外各关注点层面的剂量水平，并根据放射治疗机房外关注点层面的剂量水平，得到各关注点位的瞬时周围剂量当量率水平；
[0016]评估反馈模块，用于判断是否存在瞬时周围剂量当量率水平超过预设限值的超量关注点，若是，则计算超量范围，更新束流阻挡器的形状和尺寸，并基于更新后的束流阻挡器更新几何模型，跳转至基于几何模型，根据束流相空间文件和源偏移参数，生成一组蒙特卡罗模拟程序的输入文件的步骤循环执行；若否，则输出每次迭代对应的束流阻挡器需要增加屏蔽厚度的范围和厚度。
[0017]第三方面，本专利技术实施例提供了一种终端，包括处理器和存储器，所述存储器用于存储计算机程序，所述处理器用于调用并运行所述存储器中存储的计算机程序，执行如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述的放射治疗机束挡器的优化方法。
[0018]第四方面，本专利技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被处理器执行时实现如上第一方面或第一方面的任一种可能的实现方式所述的放射治疗机束挡器的优化方法的步骤。
[0019]本专利技术实施例提供一种放射治疗机束挡器的优化方法、系统、终端及存储介质，通过将放射治疗机束流阻挡器形状和尺寸优化问题转化为按照一定的步长对束流阻挡器的范围和厚度进行迭代累加的过程，从而定量的对束流阻挡器的形状和厚度进行优化，每一次迭代都会缩小需要增加屏蔽厚度的范围，最终形成一个剖面类似高斯分布的束流阻挡器，中间厚，两边薄，既保证了屏蔽效果，也能最大限度的减少束流阻挡器的体积和重量，降低成本，且利于术中放射治疗机的移动使用。
附图说明
[0020]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0021]图1是本专利技术实施例提供的放射治疗机束挡器的优化方法的流程示意图；
[0022]图2是本专利技术实施例提供的几何模型构建的流程示意图；
[0023]图3是本专利技术实施例提供的几何模型的示意图；
[0024]图4是本专利技术实施例提供的模拟计算过程的实现流程示意图；
[0025]图5是本专利技术实施例提供的结果解析过程的实现流程示意图；
[0026]图6是本专利技术实施例提供的无源偏移无束流阻挡器条件下，术中放疗手术室地面下关注点的单次采样平均剂量水平分布示意图；
[0027]图7是本专利技术实施例提供的评估反馈过程的实现流程示意图；
[0028]图8是本专利技术实施例提供的放射治疗机房地面下关注点层面的超量范围半径R反投影至束流阻挡器上表面高度的示意图；
[0029]图9是本专利技术实施例提供的迭代若干次后束流阻挡器的形状示意图；
[0030]图10是本专利技术实施例提供的迭代若干次后放射治疗机房地面下关注点的单次采样剂量水平示意图；
[0031]图11是本专利技术实施例提供的另一种放射治疗机束挡器的优化方法的流程示意图；
[0032]图12是本专利技术实施例提供的放射治疗机束挡器的优化系统的结构示意图；
[0033]图13是本专利技术实施例提供的终端的示意图。
具体实施方式
[0034]以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定系统结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本专利技术实施例。然本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种放射治疗机束挡器的优化方法，其特征在于，包括：构建放射治疗机和放射治疗机房的几何模型；基于所述几何模型，根据束流相空间文件和源偏移参数，生成一组蒙特卡罗模拟程序的输入文件，并采用蒙特卡罗模拟计算的方式，根据所述一组蒙特卡罗模拟程序的输入文件，生成一组输出文件；根据所述一组输出文件，确定所述放射治疗机房外各关注点层面的剂量水平，并根据所述放射治疗机房外关注点层面的剂量水平，得到各关注点位的瞬时周围剂量当量率水平；判断是否存在瞬时周围剂量当量率水平超过预设限值的超量关注点，若是，则计算超量范围，更新束流阻挡器的形状和尺寸，并基于更新后的束流阻挡器更新所述几何模型，跳转至所述基于所述几何模型，根据束流相空间文件和源偏移参数，生成一组蒙特卡罗模拟程序的输入文件的步骤循环执行；若否，则输出每次迭代对应的束流阻挡器需要增加屏蔽厚度的范围和厚度。2.根据权利要求1所述的放射治疗机束挡器的优化方法，其特征在于，所述束流相空间文件为放射治疗机出束窗平面的相空间文件或加速管出口处加速电子的相空间文件；所述源偏移参数包括机架旋转角度和平移距离。3.根据权利要求1所述的放射治疗机束挡器的优化方法，其特征在于，所述基于所述几何模型，根据束流相空间文件和源偏移参数，生成一组蒙特卡罗模拟程序的输入文件，并采用蒙特卡罗模拟计算的方式，根据所述一组蒙特卡罗模拟程序的输入文件，生成一组输出文件，包括：获取用户输入的所述束流相空间文件的保存路径；基于所述几何模型和所述保存路径，对蒙特卡罗模拟程序的输入文件中的源参数进行定义；通过不同的初始随机数，生成一组蒙特卡罗模拟程序的输入文件；根据所述源偏移参数，定义所述输入文件中的源偏移状态；对每个所述输入文件分别调用蒙特卡罗模拟计算程序进行计算，生成一组蒙特卡罗模拟程序的输出文件。4.根据权利要求1所述的放射治疗机束挡器的优化方法，其特征在于，所述根据所述一组输出文件，确定所述放射治疗机房外各关注点层面的剂量水平，并根据所述放射治疗机房外关注点层面的剂量水平，得到各关注点位的瞬时周围剂量当量率水平，包括：对各个所述输出文件进行解析，得到各个所述输出文件对应的关注点层面的剂量水平；对各个所述输出文件的相应关注点位的剂量水平取平均值，得到各关注点位的平均剂量水平；对各关注点位的平均剂量水平进行转换，得到各关注点位的瞬时周围剂量当量率水平。5.根据权利要求4所述的放射治疗机束挡器的优化方法，其特征在于，所述对各关注点位的平均剂量水平进行转换，得...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴建荣，田源，牛传猛，
申请(专利权)人：中国医学科学院肿瘤医院，
类型：发明
国别省市：