[发明专利]一种不规则形状放射源的自适应辐射剂量计算仿真方法

权利要求书

1.一种不规则形状放射源的自适应辐射剂量计算仿真方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤一 在三维建模软件中建立物体的三维几何模型并导出，作为初始输入；

步骤二 读取物体三维模型文件，获取物体的网格模型；

步骤三 空间剖分：通过空间剖分利用一组轴对齐长方体对物体轮廓进行逼近，同时利用虚拟现实中的碰撞检测技术判断长方体是否与物体碰撞，如果碰撞，说明该长方体需要进一步细分，如果没有碰撞，说明该长方体位于物体内部或外部，不需要进一步细分；采用二叉树方式迭代分割每个长方体，并用碰撞检测排除不需要继续分割的长方体，直至被分割的长方体最短边达到设定的剖分阈值；

步骤四 采用长方体生成物体近似模型：经过上一步骤三，最终与物体碰撞的所有长方体将物体包围，并将位于物体内部和外部的长方体分隔开；外部的长方体与内部的长方体没有连通，依次查找位于外部长方体的邻居，并排除与物体碰撞的邻居，则可以查询出所有位于物体外部的长方体，排除该部分长方体，其余长方体共同构成物体的近似模型；

步骤五 物体表面的长方体与物体重合部分生成自适应点核；

步骤六 物体内部的长方体分割生成自适应点核；

步骤七 采用点核方法进行伽马辐射剂量计算，辐射剂量D的计算公式如下：

式中，n为自适应点核数量；m为能量个数；E_j为第j个光子能量；C为伽马光子辐射效应转换因子；B是累积因子，从ANSI/ANS-6.4.3以及G-P拟合公式获得；P(E_j)为放射源发射能量为E_j的光子概率；t_i是伽马光子从第i点核到探测点穿过所有屏蔽材料的平均自由程；r_i是第i个点核到探测点的距离，s_i为第i个点核强度；

式中，h空间区域编号；μ_h(E_j)为在能量为E_j时，光子在空间区域h的质量减弱系数；d_h为点核与探测点的连线在区域h中的几何距离。

2.根据权利要求1所述的一种不规则形状放射源的自适应辐射剂量计算仿真方法，其特征在于，所述的空间剖分包含以下步骤：

步骤一 选取大于物体的轴对齐长方体几何空间作为初始分割体，设定空间剖分阈值，采用二叉树方式划分几何空间；初始划分空间作为树根，每次划分以垂直于最长轴且位于最长轴中心的面作为分割面，将初始分割体平均划分为两个子体；

步骤二 分割一次之后，判断两个子体是否与物体网格相交；如果子体没有与物体网格相交，说明该部分位于物体外部或内部，不需要进一步细分；反之，说明该部分与物体网格相交，需要在下一次分割中进一步细分逼近物体表面；

步骤三 更新新生成的两个子体的邻居；如果长方体A与长方体B有一面接触且不包括棱，则称长方体A和长方体B互为邻居；每当一个长方体被分割后，该长方体被删除，与该长方体相邻的邻居以及新生成的两个子体需要重新计算相邻的邻居；

步骤四 重复步骤一至步骤三，直至达到事先确定的空间剖分阈值。

3.根据权利要求1所述的一种不规则形状放射源的自适应辐射剂量计算仿真方法，其特征在于，所述采用长方体生成物体近似模型包含以下步骤：

步骤一 确定物体外部的长方体：选取一面位于初始分割空间边界处的一个长方体，该长方体一定属于物体外部的长方体，该长方体的连通邻居同样属于物体外部的长方体，其中连通邻居定义为，设长方体A、长方体B互为邻居，并且长方体B不属于与物体边界接触的长方体，则长方体B是长方体A的连通邻居；如果长方体B属于与物体边界接触的长方体，则长方体B是长方体A的非连通邻居；

步骤二 依次查找物体外部的长方体的连通邻居，可以查找出所有物体外部的长方体，剔除物体外部的长方体后，剩余部分为与物体边界接触的长方体和物体内部的长方体，与物体边界接触的长方体和物体内部的长方体共同构成物体的近似模型。