[发明专利]剂量分布计算方法及系统

权利要求书

1.一种剂量分布计算方法，其特征在于，包括：

利用蒙特卡洛算法，分别模拟具有不同预定能量的加速器出射的单能光子点入射到水膜所产生的剂量分布，得到N个单能剂量分布；其中，N为自然数；

获取加速器出射的光子照射水箱所产生的剂量分布，得到测量剂量分布；

基于所述N个单能剂量分布和所述测量剂量分布，确定加速器出射的光子在射野范围内的能谱分布和通量分布；

基于云计算技术，启动至少一台计算服务器以及使用MPI并行框架进行并行计算，利用蒙特卡洛算法，根据所述能谱分布、所述通量分布、获取的电子计算机断层扫描CT数据和射野数据，确定人体中剂量分布；

确定所述能谱分布包括：

基于所述测量剂量分布以及所述射野数据，确定光子在射野中心轴上随深度变化的剂量分布，得到中心轴剂量分布；

基于所述中心轴剂量分布和所述N个单能剂量分布，确定在射野中心轴处各种能量的光子的比例，得到射野中心轴处的能谱分布；

基于所述测量剂量分布以及所述射野数据，确定光子在每个射野离轴上随深度变化的剂量分布，得到至少一个离轴剂量分布；

基于射野中心轴处的能谱分布、所述N个单能剂量分布和每个离轴剂量分布，确定在每个离轴各种能量的光子的比例，得到每个离轴的能谱分布；

基于射野中心轴处的能谱分布以及每个离轴的能谱分布，确定射野范围内的能谱分布。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，确定所述通量分布包括：

基于所述测量剂量分布以及所述射野数据，确定光子在射野范围内的水平方向上的剂量分布；

基于射野中心轴处的能谱分布、每个离轴的能谱分布和射野范围内的水平方向上的剂量分布，确定在射野范围内各个点上光子的通量分布。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述蒙特卡洛算法利用MPI并行计算框架，基于光子的光电效应、康普顿散射和对效应、电子的多重散射、电子的韧致辐射，确定人体中的剂量分布。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

基于所述能谱分布、所述通量分布、获取的电子计算机断层扫描CT数据和射野数据，确定计算人体中光子的剂量分布的计算量；

利用云计算技术，根据所述计算量确定需要启动的计算服务器的数量；

启动所需数量的计算服务器；

将所有计算服务器组成一个MPI集群；

利用所述MPI集群中的计算服务器，并行计算人体中光子的剂量分布，并在计算结束后，释放所述MPI集群中的计算服务器。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述计算服务器为用于进行云计算的虚拟服务器。

6.一种剂量分布计算系统，其特征在于，包括：

模拟模块，用于利用蒙特卡洛算法，分别模拟具有不同预定能量的加速器出射的单能光子点入射到水膜所产生的剂量分布，得到N个单能剂量分布；其中，N为自然数；

获取测量数据模块，用于获取加速器出射的光子照射水箱所产生的剂量分布，得到测量剂量分布；

计算模块，用于基于所述N个单能剂量分布和所述测量剂量分布，确定加速器出射的光子在射野范围内的能谱分布和通量分布；

计量分布确定模块，用于基于云计算技术以及使用MPI并行框架进行并行计算，利用蒙特卡洛算法，根据所述能谱分布、所述通量分布、获取的电子计算机断层扫描CT数据和射野数据，确定人体中剂量分布；

所述计算模块具体用于：

基于所述测量剂量分布以及所述射野数据，确定光子在射野中心轴上随深度变化的剂量分布，得到中心轴剂量分布；

基于所述中心轴计量分布和所述N个单能剂量分布，确定在射野中心轴处各种能量的光子的比例，得到射野中心轴处的能谱分布；

基于所述测量剂量分布以及所述射野数据，确定光子在每个射野离轴上随深度变化的剂量分布，得到至少一个离轴剂量分布；

基于射野中心轴处的能谱分布、所述N个单能剂量分布和每个离轴剂量分布，确定在每个离轴各种能量的光子的比例，得到每个离轴的能谱分布；

基于射野中心轴处的能谱分布以及每个离轴的能谱分布，确定射野范围内的能谱分布。