[发明专利]基于EPID的在体三维剂量监测及验证方法

权利要求书

1.基于EPID的在体三维剂量监测及验证方法，其特征在于：包括如下步骤，

步骤一：通过采集不同射野大小、不同模体厚度的EPID射野图像，建立EPID散射线与原射线比值数据库；

步骤二：采集监测时每个射野的EPID射野图像，并从步骤一生成的散射线与原射线比值数据库中插值得到该射野大小和模体厚度对应的散射线与原射线比值，去除EPID平面散射的影响，提取出EPID平面原射线的灰度值；计算不规则射野的散射线与原射线比值时将不规则射野转换成相应的等效方野，再从数据库中插值得到对应的散射线与原射线比值；

步骤三：将步骤二中提取的EPID平面原射线灰度值转化为EPID平面原射线的强度值；

步骤四：将步骤三中计算的EPID平面原射线强度值反推得到入射模体前的原射线强度值；

步骤五：通过步骤四计算得到的入射模体前的原射线强度值与能量沉积核卷积计算得到模体内的三维剂量分布；

步骤六：将步骤一到步骤五计算监测的三维剂量分布值与放射治疗计划系统计算的剂量值进行比较，验证放射治疗计划系统计算和执行的准确性；

步骤一实现方法为，

采集不同射野大小、不同模体厚度的EPID射野图像，EPID上各点总灰度响应值包括原射线灰度响应值和散射线灰度响应值，关系如公式(1)所示：

其中，i、j为EPID平板各像素的坐标索引值，fs为射野大小，t为模体厚度，表示射野大小为fs、厚度为t时EPID点(i,j)处总的灰度响应值，表示射野大小为fs、厚度为t时点(i,j)处的原射线的灰度响应值，表示射野大小为fs、厚度为t时点(i,j)处散射线的灰度响应值；

原射线的灰度响应值与射野大小无关，散射线的灰度响应值随着射野的增大而变大，故射野趋于零时，散射线贡献为零，此时能够求得EPID平面各点的原射线灰度值，进而求得散射线灰度响应值，然后通过公式(2)即可求得EPID平面散射线与原射线的比值；即实现建立不同射野大小、不同模体厚度的散射线与原射线比值数据库；

其中，SPR(fs,t)表示射野大小为fs、模体厚度为t时的散射线与原射线比值；

步骤二实现方法为，

由公式(1)和公式(2)知，EPID上各点总的灰度响应值转换为公式(3)所示形式：

所以，EPID上各点的原射线响应值通过公式(4)求得：

步骤三实现方法为，

将步骤二中公式(4)计算得到EPID平面原射线灰度值除以灰度-强度转换矩阵转换成EPID平面的原射线强度值，如公式(5)所示：

其中，表示厚度为t时，EPID平面原射线的强度值，CH_ij表示灰度-强度转换矩阵；

灰度-强度转换矩阵CH_ij计算方法如下：将电离室夹在三维水箱上，外装平衡帽，高度与EPID所在平面一致，射野大小根据三维水箱大小预先设定，扫描对角线方向剂量剖线即为原射线强度的离轴分布曲线同样条件下照射EPID，用步骤二中公式(4)提取EPID平面上点(i,j)处的原射线灰度响应值与的比值即为CH_ij，对于同一台加速器和EPID只需测量一次；

步骤四实现方法为，

将步骤三中公式(5)计算得到的EPID平面原射线强度值根据指数衰减规律和平方反比定律反推得到入射模体前的原射线强度值，因不同物质的衰减系数不同，此处为了简化运算，通过计算等效水厚度以及测量得到的水的衰减系数进行计算，如公式(6)和公式(7)所示，即求得入射模体前的原射线强度值：

μ_ij＝α(r_ij)-β(r_ij)t_ij (7)

其中，SID为加速器源到EPID平面的距离，SSD为加速器源到模体表面的距离，为EPID平面的原射线强度值，μ_ij为实验计算得到的衰减系数，t_ij为加速器源到EPID各点的等效水厚度，r_ij为EPID平面点(i,j)到中心轴的距离，α(r_ij)表示原射线对水厚度为t_ij时的衰减，β(r_ij)表示对射束硬化效应的校正；通过测量不同射野大小、不同固体水厚度时原射线的透射率，拟合得到不同离轴位置处α(r_ij)和β(r_ij)的值；即为反推得到的入射模体前的原射线强度值。