[发明专利]不均匀网格分布模拟直线加速器治疗计划的剂量计算方法

说明书

本发明属于放疗剂量计算领域，涉及一种不均匀网格分布模拟直线加速器治疗计划剂量计算方法、设备和存储介质。该方法包括如下步骤：设置不均匀网格参数和对应网格的初始通量值；计算得到每个网格对总剂量分布的贡献，叠加后得到整个射野在选定模体中的剂量；对比真实剂量与剂量计算的差异；若差异在预设的计算精度范围内，接受当前网格分割参数和通量值，用于病人治疗计划的剂量计算；若差异超过预设的计算精度范围时，微调网格y方向的分隔和各网格对应的通量值后，再进行剂量计算，直到计算结果满足预设精度。本发明通过非均匀二维通量网格计算辐射剂量无需调整网格的分辨率，可以直接根据机械参数计算得到各网格的剂量值，使得网格数量可控。

技术领域

本发明属于放疗剂量计算领域，涉及一种不均匀网格分布模拟直线加速器的治疗计划剂量计算方法、设备和存储介质。

背景技术

在现有利用直线加速器治疗癌症的方法中，一般利用TPS针对每个病人的肿瘤区域进行治疗计划方案的制定，计划方案的好坏受多种因素的影响，比如物理师做计划的水平、TPS优化算法性能、剂量计算是否能精确模拟等等诸多因素的影响。其中剂量计算精度直接影响优化算法迭代方向和物理师的判断，成为衡量一个TPS好坏基本指标。

由于剂量计算的目的是模拟直线加速器治疗头射束在真实病人剂量沉积分布给实际的放射治疗提供预判的依据，所以提高剂量计算的精度一直是放射治疗领域努力的方向。随着加工、运动控制精度越来越高，放射治疗真正的朝着精准治疗的方向迈进。由于精准的控制，实施高剂量率，减少照射时间治疗，这一使得肿瘤有效杀伤的同时减少正常组织接受到的剂量方法越来越被人们接受。在这个过程中剂量计算方法精度必须被提高。

剂量计算方法将治疗头独立于病人的出束部分和针对每个病人治疗时需要的限束部分分开建模。验证剂量计算在模拟治疗头独立于病人出束部分的精度时，假设加速管出束稳定，由于部件固定，所以经过参数调节可以达到一个很高的精度。但是在模拟每个病人治疗时，由于钨门和多叶准直器(MLC)形成形状不定，为了达到预期治疗要求，还需要不同形状在同一个方向的不同叠加，怎么描述束流在这些复杂的形状上散射和投射一直是提高剂量计算方法难点。现有的做法是将两个限束装置形成的射野投影到等中心平面，划分成等间隔的二维网格。通过在每个网格装置对应的遮挡面积来调整射束通量。这样的做法在一定程度上模拟两个限束装置对于治疗束的影响，但是如果网格的分辨率过大，还需要加入其他的修正方法来模拟叶片突出和刻槽；如果网格的分辨率过小，增加计算量使得剂量计算时间过长影响临床使用。

发明内容

本技术方案为了解决上述等间隔的二维网格计算模拟钨门和多叶准直器形成的射束通量中精度低和计算时间长等问题，提供了不均匀网格分布模拟直线加速器治疗计划剂量计算方法、设备和存储介质。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明采用不均匀二维网格，利用输入参数(包括机器的钨门的机器运动的参数、尺寸；每个多叶准直器叶片的厚度、突出、刻槽以及运动参数)作为不均匀的网格间隔参数。具体做法是：利用两对钨门的最小位置，来说限定网格的边界。根据多叶准直器叶片的厚度来设定二维通量网格y方向(即多叶准直器厚度方向)的首次分割，同时根据多叶准直器片间耦合情况(通常是叶片中突出和刻槽的长度)来进行y方向上的二次分割。若剂量计算与实际测量的误差超过预设范围，还可以对二次分割的结果进一步微调，调整后的长度称为等效长度。二维通量网格x方向(多叶准直器的运动方向)的网格划分可以采用等间隔尺寸(要小于一对叶片闭合时的间距值)或非等间隔尺寸。在剂量计算的过程中，结合测量的漏射率，来定义在一个真实计划中出现片间漏射对应网格的通量值，其余按照遮挡面积来调整射束通量。

一种不均匀网格分布模拟直线加速器治疗计划剂量计算方法，适于在计算设备中执行，包括如下步骤：

(1)设置不均匀网格参数：

(i)设置剂量计算的二维通量网格的边界；