[发明专利]一种基于散射线特征的辐射剂量监测和验证方法

权利要求书

1.一种基于散射线特征的辐射剂量监测和验证方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：辐射前，使用介质当前影像数据与介质计划时影像数据进行多模态医学影像配准融合，得到介质融合CT信息；

步骤2：辐射时，通过二维平面测量设备测量得到辐射中穿透介质的透射剂量分布；

步骤3：根据介质融合CT信息、二维透射剂量分布，结合计划源强度分布、源能谱分布，基于散射线特征重建加速器出射源强度分布；

步骤4：根据所述加速器出射源强度分布，通过剂量计算重建介质内三维剂量分布；

步骤5：比较重建三维剂量分布和已知三维剂量分布，对辐射进行剂量监测和验证。

2.根据权利要求1所述的基于散射线特征的辐射剂量监测和验证方法，其特征在于，所述步骤1中，中介质当前影像数据包括CT、CBCT、MRI、PET、DR，介质计划时影像数据包括CT、MRI、PET、DRR，配准方法包括骨性配准、金标配准、灰度配准和形变配准。

3.根据权利要求1所述的基于散射线特征的辐射剂量监测和验证方法，其特征在于，所述步骤2中，根据提前测量的二维平面测量设备的输出绝对剂量刻度和二维平面测量设备采集的灰度信息计算得到穿透介质的透射剂量分布。

4.根据权利要求3所述的基于散射线特征的辐射剂量监测和验证方法，其特征在于，所述步骤3包括以下步骤：

步骤3.1：根据介质融合CT信息，结合计划源强度分布、源能谱分布，计算得到透射剂量中原射线贡献剂量，

其中，D_dir(i，j)为二维平面测量设备上第i，j个探测点处原射线贡献剂量，I_plan(x，y)为第i，j个探测点对应的笔形束的计划源强度分布，为源能谱分布，μ(E)为能量E对应的单位长度质量衰减系数，和μ(E)在测量透射剂量分布之前采集获得，l为源到第i，j个探测点的有效径迹长度；

步骤3.2：根据二维透射剂量分布、原射线贡献剂量，计算散射线贡献剂量分布，

D_sca(i，j)＝D(i，j)-D_dir(i，j)

其中，D_sca(i，j)为散射线贡献剂量，D(i，j)为二维平面测量设备测量得到的二维透射剂量分布；

步骤3.3：根据笔形束划分，获得每个笔形束对应的探测点，以及每个笔形束k在x方向边界对应的探测点或y方向边界对应的探测点其中，k＝1，2，3...N为笔形束编号，i^k为笔形束k在x方向上左边界对应的探测点编号值，为笔形束k在x方向上对应的探测点编号值，j^k为笔形束k在y方向上下边界点对应的探测点编号值，为笔形束k在y方向对应的探测点编号；

步骤3.4：从x方向或y方向逐个对各个笔形束对应探测点的散射线贡献进行修正，针对第k个笔形束，根据x方向或y方向的边界点处附近的二阶导数或对笔形束对应探测点的散射线贡献进行修正，获得当前笔形束对应探测点的散射线修正值ΔD_sca(k)，

或

步骤3.5：使用ΔD_sca(k)、光子指数衰减规律，对笔形束k计划强度I_plan(x_k，y_k)进行修正，获得笔形束k加速器出射源强度分布，

步骤3.6：根据散射线修正值ΔD_sca(k)修正笔形束k对应所有探测点的散射线值D_sca(i，j)；

步骤3.7：对所有笔形束k进行强度修正，得到最终加速器出射源强度分布。

5.根据权利要求1所述的基于散射线特征的辐射剂量监测和验证方法，其特征在于，所述步骤4中，剂量计算所用介质模型参数根据介质融合CT图像获得，源强度分布通过步骤3重建获得，所用的剂量计算方法包括卷积、离散纵标、快速蒙卡方法或蒙卡解析混合方法。

6.根据权利要求1所述的基于散射线特征的辐射剂量监测和验证方法，其特征在于，在所述步骤5中，采用gamma分析/DVH分析方法进行重建三维剂量分布和已知三维剂量分布比较，其中所述已知三维剂量分布为辐射计划系统计算的剂量分布、根据辐射计划通过第三方剂量计算软件计算的剂量分布、或通过仿真体模测量得到的实际剂量分布。