[发明专利]剂量分布的确定方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及放疗剂量测量技术领域，尤其涉及一种剂量分布的确定方法及剂量分布的确定装置。

背景技术

随着放射治疗技术的发展，很多肿瘤患者需要采用放射治疗的方式进行治疗，精确放射治疗是放射治疗肿瘤始终追求的目标，其中，准确计算并确定患者被照射部位的剂量分布对放射治疗起着决定性的作用。

蒙特卡罗计算方法可以精确确定患者被照射部分的剂量分布。蒙特卡罗方法又称统计模拟法或随机抽样技术，是一种随机模拟方法，以概率和统计理论方法为基础的一种计算方法，可以通过使用随机数(或更常见的伪随机数)来计算照射部分的剂量分布的方法，所述蒙特卡罗方法通过对粒子与物质相互作用进行随机模拟来获得粒子在人体组织中沉积能量的分布。蒙特卡罗剂量计算方法是当前所有剂量计算方法中精确度很高的方法，在均匀和非均匀介质中都能满足临床剂量计算精度的要求，但是计算方法收敛速度慢、计算时间长。

目前蒙特卡罗方法已在医学剂量计算及验证方面得到广泛应用，并被公认为是当前所有剂量计算方法中最精确的一种，可以准确获得均匀与非均匀区域的剂量分布，但蒙特卡罗计算方法存在收敛速度慢、计算时间长的致命弱点，难以为临床放射治疗所接受。现有技术中，在对患者的剂量分布计算面临的主要问题是如何解决计算精度和计算速度之间的矛盾，以在临床应用中快速、准确的获取到患者被照射部位的剂量分布的结果。

发明内容

本发明解决的问题是如何快速、准确的获取患者被照射部位的剂量分布。

为解决上述问题，本发明提供一种剂量分布的确定方法，用于对放疗过程中的剂量分布进行确定；所述方法包括：

建立目标几何模型；

在所述目标几何模型中确定第一区域，所述第一区域根据感兴趣区域进行确定；

基于蒙特卡罗输运模拟方法获取所述第一区域的剂量分布；

根据第二方法获取所述目标几何模型的第二区域的剂量分布，所述第二区域为目标几何模型中除所述第一区域外的区域；

根据所述第一区域的剂量分布和第二区域的剂量分布，确定目标几何模型在放疗过程中的剂量分布。

可选的，所述第二方法为笔形束方法或卷积叠加方法。

可选的，所述第一区域包括内层部分和外层部分。

可选的，所述第一区域的内层部分和外层部分通过如下方式进行确定：

所述第一区域的内层部分为所述感兴趣区域，所述第一区域的外层部分为从所述第一区域的内层部分的边界向外扩充L宽度所确定的区域，所述L的值大于或等于电子的平均自由程。

可选的，所述第一区域的内层部分和外层部分通过如下方式进行确定：

对于所述密度变化明显的区域通过公式：dD(r)/dr＝c0确定第一边界，其中，D(r)为密度分布函数，c0密度梯度的阈值；

所述第一区域的内层部分为从所述第一边界向外扩充M宽度得到的区域，所述第一区域的外层部分为从所述第一区域的内层部分的边界向外扩充N宽度所确定的区域，所述M和N的值均大于或等于电子的平均自由程。

可选的，所述基于蒙特卡罗输运模拟方法获取所述第一区域的剂量分布的过程包括：

对所述第一区域划分栅元；

基于蒙特卡罗输运模拟方法获取第一区域的各栅元的剂量分布；

根据所述第一区域的各栅元的剂量分布确定所述第一区域的剂量分布。

可选的，所述第一区域的各栅元的剂量分布的获取过程包括：

将进入所述第一区域的放射粒子分裂为K个第二粒子，K≥2；

根据所述第二粒子通过蒙特卡罗输运过程所得到的所述第二粒子经过第一区域的各栅元的物理量，获取所述第一区域的各栅元的剂量分布；

对蒙特卡罗输运中从所述第一区域输出的第二粒子进行俄罗斯轮盘赌。

可选的，所述第二粒子经过第一区域的各栅元的物理量包括所述第二粒子经过栅元时的权重、速度方向和能量值物理量。

可选的，所述对蒙特卡罗输运中从所述第一区域输出的第二粒子进行俄罗斯轮盘赌的过程包括：

若所述第二粒子的权重低于权重阈值，则对所述第二粒子进行俄罗斯轮盘赌；

在所述第二粒子赌输时将所述粒子杀死，否则增加所述第二粒子的权重。

可选的，所述根据第二方法获取所述目标几何模型的第二区域的剂量分布的过程包括：

对所述第二区域划分栅元；

根据所述第二方法获取所述第二区域的各栅元的剂量分布；

根据所述第二区域的各栅元的剂量分布确定所述第二区域的剂量分布。