[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

说明书

本发明公开了一种基于散射线特征的辐射剂量监测和验证方法，具体包括：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；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；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；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；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。本发明考虑到辐射过程中介质生理解剖结构的变化，实现对患者解剖结构的精确高效的剂量监测和验证，本发明方法具有切实的应用价值。

技术领域

本发明涉及辐射剂量监测领域，具体涉及一种基于散射线特征的辐射剂量监测和验证方法。

背景技术

放射治疗是治疗肿瘤的三种手段之一，目前主流的放射治疗方法是调强放射治疗，可以给与肿瘤高剂量的同时降低正常组织的剂量，这又带来了剂量梯度高的现象，当放射治疗中出现实际剂量与计划剂量发生较大偏差时，可能导致肿瘤放射治疗效果差或正常组织受到严重损伤等问题，因此在放射治疗中进行剂量监测和验证对确认放射治疗效果具有重要意义。

目前放射治疗已有基于二维平板电离室等二维平面测量设备采集信息重建人体内三维剂量分布，进行剂量监测和验证。但是目前方法多采用计划CT进行重建，未考虑放射治疗过程中介质生理解剖结构的变化，使得在放射治疗后期重建剂量分布与计划剂量分布相差多大，无法进行准确的剂量监测和验证；同时，目前剂量重建多基于散射核反卷积采用迭代法重建加速器源分布，在反复迭代的过程中会带来误差积累，导致重建结果精度不高。

发明内容

发明目的：本发明目的是提供一种基于散射线特征的辐射剂量监测和验证方法，解决传统剂量监测方法未考虑辐射过程中介质生理解剖结构的变化的问题，实现对患者解剖结构的精确高效的剂量监测和验证。

技术方案：一种基于散射线特征的辐射剂量监测和验证方法，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。

进一步地，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。

进一步地，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。

进一步地，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，