直線加速器的虛源模型的優(yōu)化方法技術(shù)

一種直線加速器的虛源模型的優(yōu)化方法，包括：在蒙特卡羅的虛源模型中輸入直線加速器的配置參數(shù)；獲得直線加速器在配置參數(shù)下的劑量分布數(shù)據(jù)，配置參數(shù)中包括第一開野規(guī)格；對(duì)劑量分布數(shù)據(jù)進(jìn)行抽樣并作為初級(jí)光子源的光子通量空間分布；調(diào)節(jié)配置參數(shù)中的第一開野規(guī)格為小于其的第二開野規(guī)格后，通過水箱測(cè)量直線加速器在配置參數(shù)下的劑量分布數(shù)據(jù)；調(diào)節(jié)配置參數(shù)中的第一開野規(guī)格為小于其的第二開野規(guī)格后，虛源模型根據(jù)配置參數(shù)模擬計(jì)算得到劑量分布數(shù)據(jù)；對(duì)虛源模型的部分參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)直到模擬計(jì)算得到的劑量分布數(shù)據(jù)與水箱測(cè)量的劑量分布數(shù)據(jù)的誤差在預(yù)定范圍內(nèi)。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及醫(yī)療器械領(lǐng)域，尤其涉及一種直線加速器的虛源模型的優(yōu)化方法。
技術(shù)介紹
醫(yī)用直線加速器是生物醫(yī)學(xué)上的一種用來對(duì)腫瘤進(jìn)行放射治療的粒子加速器裝置。目前國(guó)際上，在放射治療中使用最多的是直線加速器。由于生產(chǎn)工藝、工作環(huán)境等原因，例如，直線加速器各部件的安裝位置、所處環(huán)境的溫度、濕度，以及儀器磨損等，每臺(tái)電子直線加速器的輸出參數(shù)，例如能譜、束斑大小、散射粒子的比例等并不會(huì)完全相同，這就需要對(duì)每一臺(tái)電子直線加速器進(jìn)行建模，通過不斷修改模型中的參數(shù)，達(dá)到計(jì)算得出的三維劑量分布與實(shí)際測(cè)量得到的三維劑量分布在誤差允許的范圍之內(nèi)。蒙特卡羅方法是一種隨機(jī)抽樣方法，通過建立一個(gè)與求解有關(guān)的概率模型或隨機(jī)現(xiàn)象來求得所要解決的問題的解。蒙特卡羅方法精度高，受限少，是公認(rèn)的最為精確的模擬方法，廣泛應(yīng)用于數(shù)理計(jì)算、工程技術(shù)、醫(yī)藥衛(wèi)生等領(lǐng)域。在實(shí)際應(yīng)用中，通常采用蒙特卡羅模擬方法對(duì)電子直線加速器進(jìn)行建模。現(xiàn)有的醫(yī)用電子直線加速器的蒙特卡羅源模型的建立存在多種方法，其中一種方法是采用虛源模型方法，采用多個(gè)虛源模擬真實(shí)源，但是由于虛源的分布與實(shí)際源的分布并不相同，采用虛源模型方法與實(shí)際源有較大的差異。現(xiàn)有技術(shù)在采用虛源模型的方法時(shí)，分別考慮粒子注量和能量在空間的分布，通過修正粒子密度在徑向上的分布以及能量在徑向上的軟化效應(yīng)來實(shí)現(xiàn)，把粒子的注量和能量分開修正的過程引入了太多的調(diào)試(commissioning)>參數(shù)，因此現(xiàn)有技術(shù)的方法過于復(fù)雜同時(shí)也不精確。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)實(shí)施例解決的問題是提供一種簡(jiǎn)化的且精度更高的源模型的建立方法。為解決上述問題，本專利技術(shù)實(shí)施例提供一種直線加速器的虛源模型的優(yōu)化方法，包括：在蒙特卡羅的虛源模型中輸入直線加速器的配置參數(shù)；獲得所述直線加速器在所述配置參數(shù)下的劑量分布數(shù)據(jù)，所述配置參數(shù)中包括第一開野規(guī)格；對(duì)所述劑量分布數(shù)據(jù)進(jìn)行抽樣并作為初級(jí)光子源的光子通量空間分布；調(diào)節(jié)所述配置參數(shù)中的所述第一開野規(guī)格為小于其的第二開野規(guī)格后，通過水箱測(cè)量所述直線加速器在所述配置參數(shù)下的劑量分布數(shù)據(jù)；調(diào)節(jié)所述配置參數(shù)中的所述第一開野規(guī)格為小于其的第二開野規(guī)格后，所述虛源模型根據(jù)所述配置參數(shù)模擬計(jì)算得到劑量分布數(shù)據(jù)；以及對(duì)所述虛源模型的部分參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)直到模擬計(jì)算得到的劑量分布數(shù)據(jù)與所述水箱測(cè)量的劑量分布數(shù)據(jù)的誤差在預(yù)定范圍內(nèi)。優(yōu)選地，還包括：在獲得所述直線加速器在包括第一開野規(guī)格的所述配置參數(shù)下的劑量分布數(shù)據(jù)后對(duì)所述劑量分布進(jìn)行特征函數(shù)擬合或離散化處理的步驟。具體地，在蒙特卡羅的虛源模型中輸入直線加速器的配置參數(shù)的步驟中，所述配置參數(shù)包括初始光子源與等中心平面的距離、初始光子源、散射光子源、電子源的相對(duì)位置信息、所述初始光子源、散射光子源、電子源的能譜信息、限束器與各個(gè)源的距離和/或開野的形狀大小。具體地，在獲得直線加速器在包括第一開野規(guī)格的所述配置參數(shù)下的劑量分布數(shù)據(jù)的步驟中，通過二維電離室矩陣探測(cè)器或者非晶硅平板探測(cè)器測(cè)量所述直線加速器在空氣中的劑量分布數(shù)據(jù)。具體地，在獲得直線加速器在包括第一開野規(guī)格的所述配置參數(shù)下的劑量分布數(shù)據(jù)的步驟中，通過全蒙特卡羅模擬方法模擬計(jì)算得到所述直線加速器在空氣中的劑量分布數(shù)據(jù)。具體地，在獲得直線加速器在包括第一開野規(guī)格的所述配置參數(shù)下的劑量分布數(shù)據(jù)的步驟中，所述第一開野規(guī)格為所述直線加速器的最大開野規(guī)格。具體地，在獲得直線加速器在包括第一開野規(guī)格的所述配置參數(shù)下的劑量分布數(shù)據(jù)的步驟中，所述劑量分布數(shù)據(jù)為在劑量測(cè)量平面上劑量在徑向上的平均數(shù)據(jù)。具體地，通過水箱測(cè)量所述直線加速器在包括第二開野規(guī)格的所述配置參數(shù)下的劑量分布數(shù)據(jù)的步驟中，所述劑量分布數(shù)據(jù)包括不同深度處的百分離軸劑量率和/或百分深度劑量。具體地，對(duì)所述虛源模型的部分參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)的步驟中，所述部分參數(shù)包括能譜、均整器與源的距離、限束器與源的距離和/或能譜隨空間的軟化參數(shù)。具體地，所述特征函數(shù)擬合中，擬合函數(shù)為至少一個(gè)高斯函數(shù)和/或至少一個(gè)均勻分布函數(shù)。通過測(cè)量劑量分布數(shù)據(jù)并對(duì)初級(jí)光子源的通量空間分布抽樣，同時(shí)包含了能量和注量隨空間分布的效應(yīng)，不需要再單獨(dú)考慮注量分布，簡(jiǎn)化了調(diào)試(commissioning)過程。視為能注量分布的劑量分布數(shù)據(jù)可以通過矩形電離室、平板探測(cè)器或膠片等在空氣中直接測(cè)量，也可以通過其他模擬方法模擬計(jì)算得到，該過程簡(jiǎn)單可行。本專利技術(shù)既適用于具有均整器的加速器也適用于不具有均整器的加速器的虛源優(yōu)化。附圖說明圖1是根據(jù)本專利技術(shù)的一種實(shí)施方式的直線加速器的虛源模型的示意圖；圖2是根據(jù)本專利技術(shù)的一種實(shí)施方式的直線加速器的虛源模型的優(yōu)化方法的流程圖；圖3a是根據(jù)圖2的優(yōu)化方法測(cè)量得到的在不具有均整器的模式下的劑量分布曲線以及特征函數(shù)擬合曲線；圖3b是根據(jù)圖2的優(yōu)化方法測(cè)量得到的在具有均整器的模式下的劑量分布曲線以及特征函數(shù)擬合曲線；圖3c是根據(jù)圖2的優(yōu)化方法得到的在具有均整器的模式下的劑量分布曲線離散化的示意圖；圖4a是根據(jù)圖3a抽樣得到的初級(jí)光子源的光子通量空間分布；圖4b是根據(jù)圖3b抽樣得到的初級(jí)光子源的光子通量空間分布；圖5a是在不具有均整器的模式下由水箱測(cè)量得到的劑量分布曲線與由虛源模型模擬計(jì)算得到的劑量分布曲線的對(duì)比；以及圖5b是在具有均整器的模式下由水箱測(cè)量得到的劑量分布曲線與由虛源模型模擬計(jì)算得到的劑量分布曲線的對(duì)比。具體實(shí)施方式現(xiàn)有的醫(yī)用電子直線加速器的蒙特卡羅源模型的優(yōu)化存在多種方法，其中一種方法是采用虛源模型方法，采用多個(gè)虛擬源模擬真實(shí)源，但是由于虛源的分布與實(shí)際源的分布并不相同，采用虛源模型方法與實(shí)際源有較大的差異。本專利技術(shù)屬于虛源模型方法。在虛源模型中，把對(duì)劑量有貢獻(xiàn)的粒子分為三種不同來源：初始光子源、散射光子源和電子源。如圖1所示，初始光子源位于加速器中電子入射的靶點(diǎn)處，用來表示由電子束打靶后經(jīng)軔致輻射所產(chǎn)生的光子，這是光子源的主要組成部分；散射光子源放置于均整器處，是光子源的次要組成部分；電子源位于準(zhǔn)直器處，其主要來自靶的漏射以及準(zhǔn)直器和均整器的散射，又稱為電子污染，其只占很少的成分(大約千分之幾)。虛源模型的優(yōu)化主要通過匹配水箱數(shù)據(jù)來檢驗(yàn)，確定的參數(shù)作為蒙特卡羅方法的劑量計(jì)算的輸入。本專利技術(shù)的虛源模型優(yōu)化方法，如圖2所示，包括如下步驟：S102：在蒙特卡羅的虛源模型中輸入本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種直線加速器的虛源模型的優(yōu)化方法，包括：在蒙特卡羅的虛源模型中輸入直線加速器的配置參數(shù)；獲得所述直線加速器在所述配置參數(shù)下的劑量分布數(shù)據(jù)，所述配置參數(shù)中包括第一開野規(guī)格；對(duì)所述劑量分布數(shù)據(jù)進(jìn)行抽樣并作為初級(jí)光子源的光子通量空間分布；調(diào)節(jié)所述配置參數(shù)中的所述第一開野規(guī)格為小于其的第二開野規(guī)格后，通過水箱測(cè)量所述直線加速器在所述配置參數(shù)下的劑量分布數(shù)據(jù)；調(diào)節(jié)所述配置參數(shù)中的所述第一開野規(guī)格為小于其的第二開野規(guī)格后，所述虛源模型根據(jù)所述配置參數(shù)模擬計(jì)算得到劑量分布數(shù)據(jù)；以及對(duì)所述虛源模型的部分參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)直到模擬計(jì)算得到的劑量分布數(shù)據(jù)與所述水箱測(cè)量的劑量分布數(shù)據(jù)的誤差在預(yù)定范圍內(nèi)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種直線加速器的虛源模型的優(yōu)化方法，包括：
在蒙特卡羅的虛源模型中輸入直線加速器的配置參數(shù)；
獲得所述直線加速器在所述配置參數(shù)下的劑量分布數(shù)據(jù)，所述配置參數(shù)中
包括第一開野規(guī)格；
對(duì)所述劑量分布數(shù)據(jù)進(jìn)行抽樣并作為初級(jí)光子源的光子通量空間分布；
調(diào)節(jié)所述配置參數(shù)中的所述第一開野規(guī)格為小于其的第二開野規(guī)格后，通
過水箱測(cè)量所述直線加速器在所述配置參數(shù)下的劑量分布數(shù)據(jù)；
調(diào)節(jié)所述配置參數(shù)中的所述第一開野規(guī)格為小于其的第二開野規(guī)格后，所
述虛源模型根據(jù)所述配置參數(shù)模擬計(jì)算得到劑量分布數(shù)據(jù)；以及
對(duì)所述虛源模型的部分參數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)直到模擬計(jì)算得到的劑量分布數(shù)據(jù)
與所述水箱測(cè)量的劑量分布數(shù)據(jù)的誤差在預(yù)定范圍內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛源模型的優(yōu)化方法，還包括：
在獲得所述直線加速器在包括第一開野規(guī)格的所述配置參數(shù)下的劑量分
布數(shù)據(jù)后對(duì)所述劑量分布進(jìn)行特征函數(shù)擬合或離散化處理的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛源模型的優(yōu)化方法，其中，在蒙特卡羅的虛源
模型中輸入直線加速器的配置參數(shù)的步驟中，所述配置參數(shù)包括初始光子源
與等中心平面的距離、初始光子源、散射光子源、電子源的相對(duì)位置信息、
所述初始光子源、散射光子源、電子源的能譜信息、限束器與各個(gè)源的距離
和/或開野的形狀大小。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的虛源模型的優(yōu)化方法，其中，在獲得直線加速器
在包括第一開野規(guī)格的所述配置參數(shù)下的劑量分布數(shù)據(jù)的步驟中，通...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：姬長(zhǎng)勝，李貴，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：上海聯(lián)影醫(yī)療科技有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：上海;31