基于TPS的三维剂量分布差异分析方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了基于TPS的三维剂量分布差异分析方法及系统，通过对人体进行断层扫描，得到人体的CT图像，进而得到人体的三维密度分布信息；根据虚拟辐射参数和预定剂量值，计算得到模拟三维剂量分布信息；控制医用加速器进行照射测试得到实测射野通量信息，计算得到实测三维剂量分布信息；对模拟和实测的三维剂量分布信息进行对比处理，对差异值大于预设阈值的空间位置进行标识，进而生成差异统计表,有效解决了使用均匀体模与实际人体情况密度分布不同的问题，计算结果更为准确；而且本发明专利技术还会对差异程度较高的空间位置进行标识，并且生成差异统计表，使研究人员可以更加直观方便地了解具体情况。本发明专利技术可广泛应用于放疗研究领域中。

Three dimensional dose distribution difference analysis method and system based on TPS

The invention discloses a system and three-dimensional dose distribution difference analysis method based on TPS, through scanning on the human body, CT images of the human body, and then obtain the three-dimensional density distribution of human body information; according to the virtual radiation parameters and predetermined dose value calculated by simulation of three dimensional dose distribution information; control of medical accelerator irradiation test model the beam flux information, calculated from measured 3D dose distributions; three-dimensional dose distribution information of simulated and measured contrast processing, difference of value is greater than the preset threshold for spatial location identification, and then generate statistics difference, effectively solves the problem of using uniform phantom and the actual situation of different body density distribution, calculation results more accurate; and the invention also differences of the higher degree of spatial location is identified, and generates a difference Different statistical tables allow researchers to understand the situation more intuitively and conveniently. The invention can be widely applied in the field of radiation therapy.

【技术实现步骤摘要】
基于TPS的三维剂量分布差异分析方法及系统
本专利技术涉及放疗研究领域，尤其涉及一种基于TPS的三维剂量分布差异分析方法及系统。
技术介绍
TPS，放射治疗计划系统。放射治疗是目前癌症的重要治疗手段之一，在采用常用的三维适形、调强放疗和三维立体定向放疗等精确放疗技术对病人进行放疗之前，需要利用放疗计划系统拟订病人的放射治疗计划。在正式实施治疗前，为了验证测试实际实施的照射剂量是否与计划系统计算所得的期望剂量一致，通常采用所谓的“均匀体模计划移植间接类比法”，其步骤如下: 1、按照临床放疗要 求，医务人员对患者进行CT扫描，并在TPS中进行病人放疗计划设计； 2、用CT扫描有机玻璃、或固体水制作的均匀模体，获得体模的CT图像。这些模体中可插入电离室进行点剂量测量，或插入二维空气/半导体电离室矩阵、胶片等进行平面剂量分布测量； 3、将体模的CT图像输入放疗计划系统中，进行体模的三维重建，同时获取体模的三维密度信息； 4、利用TPS将病人放疗计划的全部照射参数移植到该体模CT图像中，在体模内再次进行剂量分布计算，得到体模中电离室测量点的剂量值，以及电离室矩阵测量面/胶片所在平面的二维剂量分布； 5、按照计划设计参数，控制医用加速器，对体模中进行模拟照射，在照射过程中，用电离室测量关注点的剂量值，或用电离矩阵/胶片对关注平面进行二维剂量分布测量，再将所测剂量值或二维剂量分布与第4步的体模中计算值进行比较。显然，上述方法存在以下不足: 上述方法中采用的均匀体模通常只包含一种或几种(2-3种)相对均匀密度材料，与人体中各种各样的肌肉组织、肺组织、骨组织、软骨组织、空腔等在密度、形态及空间分布等方面有显著差异，对射线的影响也不一样，因此，把放疗计划移植到均匀体模进行类比，忽略了不同组织密度及其界面对射线的影响；这种方法在模拟和实测时分别采用不同的剂量计算模型进行计算，其计算结果的差异比较不够准确，而且没有对剂量分布差异进行统计分析，使得研究人员不能清楚了解差异的具体情况以及其所在的空间位置。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的目的是提供一种能自动对计划设计的三维剂量分布和实际受辐照的三维剂量分布的差异进行计算的基于TPS的三维剂量分布差异分析方法。本专利技术的另一个目的是提供一种能自动对计划设计的三维剂量分布和实际受辐照的三维剂量分布的差异进行计算的基于TPS的三维剂量分布差异分析系统。本专利技术所采用的技术方案是: 基于TPS的三维剂量分布差异分析方法，包括以下步骤: A、对人体进行断层扫描，得到人体的CT图像，进而得到人体的三维密度分布信息； B、根据虚拟辐射参数和预定剂量值，并结合CT图像，计算得到模拟三维剂量分布信息； C、控制医用加速器进行照射测试得到实测射野通量信息，并根据CT图像，计算得到实测三维剂量分布信息； D、对模拟三维剂量分布信息和实测三维剂量分布信息进行对比处理，得到分布差异信息并对差异值大于预设阈值的空间位置进行标识，进而生成差异统计表。作为所述的基于TPS的三维剂量分布差异分析方法的进一步改进，所述的步骤B包括: B1、根据CT图像，进行人体三维虚拟图像重建； B2、根据虚拟辐射参数、预 定剂量值和人体的三维密度分布信息，按照剂量计算模型进行计算，得到在特定照射方式下每个照射角度的模拟射野通量信息，进而计算出模拟三维剂量分布信息。作为所述的基于TPS的三维剂量分布差异分析方法的进一步改进，所述步骤C包括: Cl、控制医用加速器进行照射测试，得到每个机架角度的实测射野通量信息； C2、根据实测射野通量信息、CT图像和人体的三维密度分布信息，按照与步骤B2中相同的剂量计算模型进行计算，得到实测三维剂量分布信息。作为所述的基于TPS的三维剂量分布差异分析方法的进一步改进，所述的分布差异信息包括点剂量信息、特定层面的二维剂量分布信息和剂量体积直方图。作为所述的基于TPS的三维剂量分布差异分析方法的进一步改进，所述的特定层面包括横断面、冠状面和矢状面。本专利技术所采用的另一技术方案是: 基于TPS的三维剂量分布差异分析系统，包括: CT图像获取模块，用于对人体进行断层扫描，得到人体的CT图像，进而得到人体的三维密度分布信息； 模拟信息计算模块，用于根据虚拟辐射参数和预定剂量值，并结合CT图像，计算得到模拟三维剂量分布信息； 实测信息计算模块，用于控制医用加速器进行照射测试得到实测射野通量信息，并根据CT图像，计算得到实测三维剂量分布信息； 差异分析模块，用于对模拟三维剂量分布信息和实测三维剂量分布信息进行对比处理，得到分布差异信息并对差异值大于预设阈值的空间位置进行标识，进而生成差异统计表。作为所述的基于TPS的三维剂量分布差异分析系统的进一步改进，所述模拟信息计算模块包括: 图像重建模块，用于根据CT图像，进行人体三维虚拟图像重建；模拟三维剂量分布信息计算模块，用于根据虚拟辐射参数、预定剂量值和人体的三维密度分布信息，按照剂量计算模型进行计算，得到在特定照射方式下每个照射角度的模拟射野通量信息，进而计算出模拟三维剂量分布信息。作为所述的基于TPS的三维剂量分布差异分析系统的进一步改进，所述实测信息计算模块包括: 实测射野通量信息测试模块，用于控制医用加速器进行照射测试，得到每个机架角度的实测射野通量信息； 实测三维剂量分布信息计算模块，用于根据实测射野通量信息、CT图像和人体的三维密度分布信息，按照与模拟三维剂量分布信息计算模块中相同的剂量计算模型进行计算，得到实测三维剂量分布信息。本专利技术的有益效果是: 本专利技术基于TPS的三维剂量分布差异分析方法通过对人体进行断层扫描得到CT图像，有效解决了使用均匀体模与实际人体情况密度分布不同的问题，计算结果更为准确；在模拟和实测的计算中均采用相同的剂量计算模型，其结果的可比性更高，而且本专利技术还会对差异程度较高的空间位置进行标识，并且生成差异统计表，使研究人员可以更加直观方便地了解具体情况。本专利技术的另一个有益效果是: 本专利技术基于TPS的三维剂量分布差异分析系统通过CT图像获取模块、模拟信息计算模块、实测信息计算模块和差异分析模块对人体进行断层扫描得到CT图像，有效解决了使用均匀体模与实际人体情况密度分布不同的问题，计算结果更为准确；在模拟和实测的计算中均采用相同的剂量计算模型，其结果的可比性更高，而且本专利技术还会对差异程度较高的空间位置进行标识，并且生成差异统计表，使研究人员可以更加直观方便地了解具体情况。【附图说明】下面结合附图对本专利技术的【具体实施方式】作进一步说明: 图1是本专利技术基于TPS的三维剂量分布差异分析方法的步骤流程图； 图2是本专利技术基于TPS的三维剂量分布差异分析方法步骤B的步骤流程图； 图3是本专利技术基于TPS的三维剂量分布差异分析方法步骤C的步骤流程图； 图4是本专利技术基于TPS的三维剂量分布差异分析系统的系统方框图。【具体实施方式】参照图1，图1是本专利技术基于TPS的三维剂量分布差异分析方法的步骤流程图，结合图1，基于TPS的三维剂量分布差异分析方法，包括以下步骤: A、对人体进行断层扫描，得到人体的CT图像，进而得到人体的三维密度分布信息； B、根据虚拟辐射参数和预定剂量本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于TPS的三维剂量分布差异分析方法，其特征在于，包括以下步骤：A、对人体进行断层扫描，得到人体的CT图像，进而得到人体的三维密度分布信息；B、根据虚拟辐射参数和预定剂量值，并结合CT图像，计算得到模拟三维剂量分布信息；C、控制医用加速器进行照射测试得到实测射野通量信息，并根据CT图像，计算得到实测三维剂量分布信息；D、对模拟三维剂量分布信息和实测三维剂量分布信息进行对比处理，得到分布差异信息并对差异值大于预设阈值的空间位置进行标识，进而生成差异统计表。

【技术特征摘要】
1.基于TPS的三维剂量分布差异分析方法，其特征在于，包括以下步骤: A、对人体进行断层扫描，得到人体的CT图像，进而得到人体的三维密度分布信息； B、根据虚拟辐射参数和预定剂量值，并结合CT图像，计算得到模拟三维剂量分布信息； C、控制医用加速器进行照射测试得到实测射野通量信息，并根据CT图像，计算得到实测三维剂量分布信息； D、对模拟三维剂量分布信息和实测三维剂量分布信息进行对比处理，得到分布差异信息并对差异值大于预设阈值的空间位置进行标识，进而生成差异统计表。2.根据权利要求1所述的基于TPS的三维剂量分布差异分析方法，其特征在于:所述的步骤B包括: B1、根据CT图像，进行人体三维虚拟图像重建； B2、根据虚拟辐射参数、预定剂量值和人体的三维密度分布信息，按照剂量计算模型进行计算，得到在特定照射方式下每个照射角度的模拟射野通量信息，进而计算出模拟三维剂量分布信息。3.根据权利要求2所述的基于TPS的三维剂量分布差异分析方法，其特征在于:所述步骤C包括: Cl、控制医用加速器进行照射测试，得到每个机架角度的实测射野通量信息； C2、根据实测射野通量信息、CT图像和人体的三维密度分布信息，按照与步骤B2中相同的剂量计算模型进行计算，得到实测三维剂量分布信息。4.根据权利要求1所述的基于TPS的三维剂量分布差异分析方法，其特征在于:所述的分布差异信息包括点剂量信息、特定层面的二维剂量分布信息和剂量体积直方图。5.根据权利要求4所述的基于TPS的三维剂量分布差异分析方法，其特征在于:所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：张书旭，余辉，林生趣，张国前，王锐濠，
申请(专利权)人：广州医科大学附属肿瘤医院，
类型：发明
国别省市：