[发明专利]剂量分布计算方法及系统

说明书

本申请提供了一种剂量分布计算方法及系统，首先，根据加速器能量模拟得到单能光子点入射的剂量分布，之后，利用单能光子点入射的剂量分布及水箱测量的剂量数据，确定光子的能谱分布和通量分布，最后基于云计算技术，利用蒙特卡洛算法，根据能谱分布、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。上述技术方案能够准确的模拟光子在人体内的剂量分布，精确度高。进一步地，本申请实施例提供了利用云计算，启动多台计算服务器同时进行剂量计算的技术方案，能够有效缩短计算时间，提高剂量计算效率。

技术领域

本申请涉及医疗和算法技术领域，尤其是涉及一种剂量分布计算方法及系统。

背景技术

恶性肿瘤，即癌症作为一种非常严重的恶性疾病，直接危及人们的生命。当前，对抗癌症有效的手段之一是放疗。放疗是利用微观粒子如光子，杀死肿瘤细胞的一种治疗手段，放疗中微观粒子的剂量是指单位面积、单位时间内，微观粒子在人体中输运时沉积的能量叠加值。微观粒子的剂量的多少直接影响杀死肿瘤细胞的效果，即微观粒子的剂量对治疗肿瘤的效果至关重要，因此需要精确地控制治疗过程中微观粒子的剂量。对治疗过程中微观粒子剂量的控制的前提是需要精确的了解微观粒子在人体内的剂量分布。

当前，比较准确的剂量分布确定方法是:基于次级电子有一定能量，具有一定的射程，可将能量传递给作用点以外的组织的思想，利用基于核的卷积或叠加(Convolution/superposition，c/s)模型确定剂量分布。在此模型中剂量分布的计算是通过将输入的微观粒子的能量注量分布与能量沉积核相卷积或叠加实现的。其中，能量沉积核包括笔形束核，基于笔形束核的模型可以很好地进行非规则组织的剂量计算，但是对于人体组织的不均匀性和体表不规则轮廓的处理需要进行进一步地校正，精度低。另外，由于计算计量分布需要很大的计算量，因此现有技术中计算计量分布的需要很长的时间，速度慢，效率低。

发明内容

有鉴于此，本申请的目的在于提供剂量分布计算方法及系统，以提高剂量分布计算的精度和速度。

第一方面，本申请实施例提供了一种剂量分布计算方法，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，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。

在一种可能的实施方式中，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。

在一种可能的实施方式中，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；