[发明专利]一种基于蒙特卡洛体素模型的剂量率估算方法及系统

权利要求书

1.一种基于蒙特卡洛体素模型的剂量率估算方法，其特征在于，包括：

S1、通过扫描设备，根据预设间隔厚度对生物体进行扫描，获得所述生物体不同切面的图片集，对所述图片集进行三维重建和二维转换得到配准后的图片集；

S2、对所述配准后的图片集中的图片进行器官分割，得到分割后的图片集；

S3、对所述分割后的图片集进行三维重建，对所述生物体内部器官进行三维透视重建，确定重建后的器官与实际器官之间的差异大小；

S4、根据蒙特卡洛软件的输入文件格式要求编写输入文件，运行得到所述生物体的体素模型的截面图和3D重建图；

S5、分别以水体和所述生物体的各部分器官为源，编写输入文件，运行得到所述水体和所述生物体的各个器官对所述生物体的各器官的内、外照射能量吸收分数，分别将其代入内、外照射剂量率转换因子计算公式，计算得到源和靶之间的内、外照射剂量率转换因子；

S6、将计算得到内、外照射剂量率转换因子代入剂量率计算公式，计算得到所述生物体的总剂量率。

2.根据权利要求1所述的一种基于蒙特卡洛体素模型的剂量率估算方法，其特征在于，步骤S1包括：

将生物体放置在相关设备上，通过CT扫描或核磁共振技术，按照间隔厚度为1.25mm对所述生物体进行扫描，获得所述生物体不同切面的图片集，通过所述扫描设备自带的三维重建系统进行三维重建后，按照矢状位、冠状位和轴状位进行二维图像分离，得到配准后的图片集。

3.根据权利要求1所述的一种基于蒙特卡洛体素模型的剂量率估算方法，其特征在于，步骤S2包括：

通过Photoshop软件对所述配准后的图片集中的图片进行手动分割，对所述生物体进行相邻器官间的模糊边界分割；

通过MATLAB软件采用阈值法分割法对手动分割后的图片进行自动分割，得到分割后的图片集；

步骤S3包括：

通过MATLAB软件对所述分割后的图片集进行三维重建，通过Amira软件对所述生物体内部器官进行三维透视重建，确定重建后的器官与实际器官之间的差异大小。

4.根据权利要求1所述的一种基于蒙特卡洛体素模型的剂量率估算方法，其特征在于，步骤S5中，所述内照射剂量率转换因子计算公式为：

所述外照射剂量率转换因子公式为：

其中，DCC_i,j(E_k)为源组织/器官i中能量为E_k粒子辐射对靶组织/器官j的内照射剂量转换因子，单位μGy·h^-1/Bq·kg^-1；DCC_m,j(E_k)为外部源环境介质m的第k种辐射对生物靶组织/器官j的外照射剂量转换因子，单位μGy·h^-1/Bq·kg^-1；5.76×10^-4为从MeV/s到μJ/h的转换系数；ν为辐射类型，包括α、β和γ粒子；E_k为ν粒子辐射类型的第k种能量，单位MeV；Y_k为放射性核素每次衰变时能量为Ek的ν粒子的产额，最大为100％；M_i为源组织/器官i的质量，单位kg；M_j为靶组织/器官j的质量，单位kg；为源组织/器官i中每发射一次能量为Ek的ν粒子被靶组织/器官j吸收的能量吸收分数；M_m为外部源环境介质m的质量，单位kg；为外部源环境介质m中每发射一次能量为Ek的ν粒子被靶组织/器官j吸收的能量吸收分数。