[發(fā)明專利]基于體元活度的精確模擬核醫(yī)學(xué)非均勻劑量分布方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210006597.1
• 申請(qǐng)日: 2012-01-10
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102580230A
• 公開(kāi)（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 林輝;景佳;蔡金鳳;徐元英;許良鳳;程夢(mèng)云
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): A61M36/00
• 分類號(hào): A61M36/00
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責(zé)任公司 34101
• 代理人: 何梅生

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種蒙特卡羅模擬核醫(yī)學(xué)非均勻活度分布的粒子抽樣方法，該方法可用于核醫(yī)學(xué)放射免疫治療中，精確模擬活度分布源的沉積劑量分布。

背景技術(shù)

核醫(yī)學(xué)放射免疫治療中，核素被注射到人體腫瘤部位之后，雖然攜帶核素的抗體具有很強(qiáng)的親癌性，但還是會(huì)有部分核素離散分布于人體的各個(gè)臟器和組織中，形成極為不均勻的活度分布。鑒于核素活度分布的復(fù)雜性，常規(guī)應(yīng)用于臨床的MIRD半解析算法正逐漸被更為精確的、基于量化核醫(yī)學(xué)圖像(如PET、SPECT等)的蒙特卡羅模擬方法所替代。

目前廣泛用于核醫(yī)學(xué)劑量模擬的蒙特卡羅程序(如MCNP(X)、EGS4/EGSnrc、DPM和Geant4等)，是利用歸箱的算法，將非均勻活度分布劃分為若干個(gè)活度均勻的體源(即將活度值歸類于不同的活度箱，取箱中值作為箱中所有體元的處理后活度，每個(gè)箱可以看作為一個(gè)獨(dú)立“子源”，這是一種局部均勻化活度的做法)，利用各個(gè)局部均勻化子源的相對(duì)權(quán)重對(duì)其劑量分布進(jìn)行加權(quán)，實(shí)現(xiàn)對(duì)腫瘤和各個(gè)關(guān)鍵器官或組織劑量的估計(jì)。這種算法受分箱數(shù)的影響較大，一般活度分布非均勻性越強(qiáng)，所需要的分箱個(gè)數(shù)越多。若分箱個(gè)數(shù)不充分，就會(huì)給計(jì)算結(jié)果帶來(lái)偽影(即數(shù)據(jù)偏差)。而分箱過(guò)多，又會(huì)給計(jì)算帶來(lái)較大的工作量。由于攜帶核素的抗體的強(qiáng)親腫瘤性，使得腫瘤細(xì)胞的活度要遠(yuǎn)大于一般器官或組織的，若均勻劃分活度箱，在保證腫瘤部位劑量計(jì)算精度的同時(shí)，也會(huì)造成活度較弱或包含體元數(shù)目較多的危及器官區(qū)域的劑量估計(jì)的不準(zhǔn)確。另外，由于一些通用蒙特卡羅程序如MCNP(X)等，采用空間概率抽樣方法，實(shí)現(xiàn)對(duì)子源源粒子出射位置的抽樣，即對(duì)源粒子的發(fā)出位置進(jìn)行幾何空間的反復(fù)隨機(jī)抽樣，直到源粒子發(fā)出位置屬于某個(gè)特定子源，才算一次成功的抽樣。這樣若活度箱劃分過(guò)于精細(xì)，相當(dāng)于各個(gè)子源的體積縮小，就會(huì)易于產(chǎn)生因?yàn)槌闃痈怕侍投K止模擬的現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是為避免上述現(xiàn)有技術(shù)所存在的不足，提供一種基于體元活度的精確模擬核醫(yī)學(xué)非均勻劑量分布的方法。以實(shí)現(xiàn)核醫(yī)學(xué)劑量計(jì)算中非均勻活度分布的精確模擬，避免分箱處理所產(chǎn)生的數(shù)據(jù)偽影。

本發(fā)明為解決技術(shù)問(wèn)題采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明基于體元活度的精確模擬核醫(yī)學(xué)非均勻劑量分布的方法的特點(diǎn)是按如下步驟進(jìn)行：

步驟1、在患者解剖圖像中進(jìn)行病灶和危及器官區(qū)域的勾畫(huà)，并基于患者解剖圖像建立患者的材料與密度模型，對(duì)勾畫(huà)出的病灶和危及器官在材料與密度模型中的所有體元一一對(duì)應(yīng)地給出材料編號(hào)；

步驟2、將攜帶放射性核素的抗體注射到患者的病灶部位，按照患者的功能影像提供的核素初始活度空間分布圖像，獲取患者體內(nèi)核素初始活度空間分布信息；

步驟3、將步驟2所獲取的核素初始活度空間分布信息中每一個(gè)活度大于零的體元都看作為一個(gè)體積相同的獨(dú)立的體元源，歸一化處理所有體元活度得到每個(gè)體元源的相對(duì)權(quán)重，所述歸一化處理是以每個(gè)體元的活度除以所有體元活度的總和，分別得到每個(gè)體元?dú)w一化后的相對(duì)活度，將所述每個(gè)體元的相對(duì)活度分別作為相應(yīng)的體元源的權(quán)重，所有由相應(yīng)的體元源發(fā)出的源粒子的權(quán)重，就等于它出發(fā)的體元源的權(quán)重，以所述源粒子的權(quán)重對(duì)源粒子的劑量分布進(jìn)行標(biāo)定，則第i個(gè)體元的劑量dose_i為：

dosei=Σj=1Nweightj·dij---(1)]]>

式(1)中，d_ij為第j個(gè)體元源對(duì)第i個(gè)體元的劑量，weight_j為第j個(gè)體元源的權(quán)重，則，