[发明专利]一种基于体素的人体外照射剂量仿真方法

权利要求书

1.一种基于体素的人体外照射剂量仿真方法，包括如下步骤：

(1)用3dsMax软件建立具有骨骼动画的虚拟人模型；

(2)初始化虚拟核辐射场中剂量分布数据；

(3)根据虚拟人的人体结构和骨骼结构，建立人体体素模型；

(4)分配人体模块，定义各个模块的权重和人体有效剂量计算公式；

(5)利用插值方法计算虚拟人的瞬时受照剂量率和累积剂量；

(6)基于骨骼动画的人体受照剂量计算；

(7)各个模块的并行计算；

其特征是，所述的根据虚拟人的人体结构和骨骼结构，建立人体体素模型具体包括：

根据虚拟人的人体结构和骨骼结构，将人体模型划分为12个模块：头为1个圆柱、颈为1个圆柱、胸为1个长方体、臀为1个长方体、上臂为2个圆柱、小臂为2个圆柱、大腿为2个圆柱、小腿为2个圆柱，

将这些模块分别体素化，即用体素集合表示这些基本几何体，体素的尺寸为2cm×2cm×2cm，

将体素从人体模型中抽离出来，将人体体素模型数字化，将数字模型存储在数据库或程序缓存中。

2.根据权利要求1所述的基于体素的人体外照射剂量仿真方法，其特征是所述的分配人体模块，定义各个模块的权重和人体有效剂量计算公式具体包括：

根据人体组织器官的所在模块的位置和人体骨骼肌肉在各个模块中的质量分布，定义各个模块的权重大小，每个模块的权重为该模块中包含的所有组织器官权重之和，

根据虚拟人的模块，虚拟人的当量剂量和虚拟人的有效剂量分别由下式表示：

式中，D_B为模块的吸收剂量，W_R为辐射权重因子，W_B为人体模块权重因子。

3.根据权利要求1所述的基于体素的人体外照射剂量仿真方法，其特征是所述的利用插值方法计算虚拟人的瞬时受照剂量率和累积剂量具体包括：

利用反距离权重法计算一个体素单元的瞬时剂量率，人体每个模块的受照剂量是该模块中所有体素的平均值，人体的瞬时受照剂量率是所有模块的瞬时剂量率加权之和，人体的累积剂量是每个时刻人体的瞬时剂量率的累积，

一个体素的瞬时剂量率的具体公式如下：

式中，R_i是体素i的剂量率，j表示体素i相邻的第j个剂量点，dis_i，j是体素i到相邻剂量点j的距离，R′_i，j是体素i的相邻剂量点j的剂量率。

4.根据权利要求1所述的基于体素的人体外照射剂量仿真方法，其特征是所述的基于骨骼动画的人体受照剂量计算包括，

以0.1s的时间间隔计算虚拟人的瞬时受照剂量率和累积剂量，虚拟人在运动过程中，要保证体素模型与虚拟人的骨骼动画同步运动，首先，初始化具有骨骼动画的人体模型和从体素数据库读取体素数据，建立体素数字模型，使数字体素与人体模型相匹配；然后，当虚拟人行动的时候，体素模型要与人体模型时刻相匹配，计算一次人体受照剂量率，再计算累积剂量，计算结果记录到数据库；最后，直到虚拟人的行动终止。