[发明专利]一种用于BNCT中子准直器的形状和尺寸调整的方法和系统

说明书

本发明提供一种用于BNCT中子准直器的形状和尺寸调整的方法，包括：对BNCT中子准直器引出孔道进行三维建模；导入有限元分析软件中，定义材料参数以及边界参数，并进行网格划分，进行有限元分析；根据有限元分析结果调整BNCT中子准直器的内部结构参数，并将调整的内部结构参数更新到建立的三维模型中，得到更新后的三维模型；对更新后的三维模型，再进行有限元分析，并输出BNCT中子准直器的中子准直程度和能量分布图；根据输出的准直器的中子准直程度和能量分布图，调整BNCT中子准直器的形状和尺寸；反复调整，直至符合设定要求。本发明提出的方法，利用三维建模和有限元分析软件对中子准直器进行模拟分析，选择合适准直器结构以适应治疗需要，准确效率高。

技术领域

本发明涉及控制调节领域，特别是指一种用于BNCT中子准直器的形状和尺寸调整的方法和系统。

背景技术

硼中子俘获疗法（BNCT）是指将含有硼元素的化合物注入体内并用低能量中子轰击该化合物，使其发生核反应并产生高能量粒子，破坏癌细胞以达到杀灭癌细胞的效果。而BNCT治疗中子准直器则扮演着将中子准确地引出反应剂进行治疗的重要角色；中子准直器的形状和尺寸需要适配不同肿瘤的大小和位置，才能达到预期的治疗效果。目前，中子准直器的形状和尺寸调整方法有待改进和完善。

发明内容

本发明的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种用于BNCT中子准直器的形状和尺寸调整的方法，将三维建模和有限元分析应用到BNCT中子准直器的形状和尺寸调整上，方法简洁准确，实现了快速调整准直器的外形尺寸以适应不同的治疗需要。

本发明采用的技术方案，

一种用于BNCT中子准直器的形状和尺寸调整的方法，包括：

步骤1：对BNCT中子准直器引出孔道进行三维建模；

步骤2：将所建的三维模型导入有限元分析软件中，定义材料参数以及边界参数，并进行网格划分，对三维模型进行有限元分析；

步骤3：根据有限元分析结果调整BNCT中子准直器的内部结构参数，并将调整的内部结构参数更新到建立的三维模型中，得到更新后的三维模型；

步骤4：对更新后的三维模型，重新定义材料参数以及边界参数，并进行网格划分，对更新后的三维模型进行有限元分析，并输出BNCT中子准直器的中子准直程度和能量分布图；

步骤5：根据输出的准直器的中子准直程度和能量分布图，调整BNCT中子准直器的形状和尺寸；

步骤6：反复调整，直至有限元分析输出的BNCT中子准直器的中子准直程度和能量分布图符合设定要求。

具体地，所述根据有限元分析结果调整BNCT中子准直器的内部结构参数，所述内部结构参数为BNCT中子准直器的内部孔道结构以及BNCT中子准直器的内部孔道表面光洁度。

具体地，有限元分析软件为包括但不限于ANSYS、ABAQUS或Fluent。

具体地，在有限元分析之前，对三维模型施加约束条件，所述约束条件为CT图像中肿瘤的大小和位置。

本发明实施例另一方面提供一种用于BNCT中子准直器的形状和尺寸调整的系统，包括：

三维建模单元：对BNCT中子准直器引出孔道进行三维建模；

第一有限元分析单元：将所建的三维模型导入有限元分析软件中，定义材料参数以及边界参数，并进行网格划分，对三维模型进行有限元分析；

第一更新单元：根据有限元分析结果调整BNCT中子准直器的内部结构参数，并将调整的内部结构参数更新到建立的三维模型中，得到更新后的三维模型；