[發明專利]一種建立基于測量數據的醫用直線加速器簡便照射源模型的方法

有效

• 申請號: 201210413728.8
• 申請日: 2012-10-25
• 公開（公告）號: CN102921115A
• 公開（公告）日: 2013-02-13
• 發明（設計）人: 林輝;許良鳳;蔡金鳳;景佳;裴曦;曹瑞芬
• 申請（專利權）人: 合肥工業大學
• 主分類號: A61N5/10
• 分類號: A61N5/10;G06F17/50
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 何梅生

技術領域

本發明涉及一種建立基于測量數據的醫用直線加速器簡便照射源模型的方法，該模型可用于腫瘤外放射治療中精確模擬人體中的劑量分布。

背景技術

醫用直線加速器是實現腫瘤外放射治療的重要設備，目前我國省級以上的醫院使用的直線加速器基本上都是昂貴的國外品牌（如西門子、醫科大、瓦里安（Varian）等），和與其捆綁所售的腫瘤放射治療計劃系統(TPS,Treatment?Planning?System)，并且這些產品經常處于持續更新中，給醫院和病人治療造成沉重的經濟負擔。對醫用直線加速器照射源的準確模擬，關系到TPS中劑量計算的準確性。

TPS中傳統的加速器模型分成兩大類，第一類是加速器的完全模擬，這種模型完全忠實于機器本身模塊的幾何和材料組成，相當依賴廠家提供詳細準確的技術數據；第二類是加速器的多源模型，它把整個加速器設想為多個照射源的組合。此多源模型通常是基于對全加速器模型的粒子輸運信息進行數據分析建立起來的，所以也很依賴于加速器的技術細節數據。

目前關于加速器源模擬的工作已發表很多，它們基本上是通過調節多個源模型參數（如加速器入射電子束能量、角度、半徑等），獲得模擬結果和水箱中測量數據的一致，從而建立起自己的加速器源模型。加速器模型參數的多樣化，使得加速器模擬實際上是一個多自由度選擇的過程，一個量的不準確，往往可以通過適當調節其它量的變化而彌補。此外由于機器制造所帶來的臺與臺之間的客觀差異性，以及模擬者數據測量與參數選擇等多因素的隨意性，使得各個工作建立的源模型往往具有自己的個性化。

適形調強放射治療(IMRT,Intensity?Modulated?Radio?Therapy)利用多葉準直器(MLC,Multileaf?Collimator)對人體腫瘤進行“適形”、“調強”地輻射治療，是目前公認的最精確和最易于操控的新型治療模式，已廣泛用于各大品牌醫用直線加速器治療。其中MLC是實現腫瘤“適形”和“調強”的重要組件，它由若干鎢合金澆鑄的葉片組成，可控制調節成腫瘤的投影形狀。MLC一般位于醫用直線加速器的出口最下端，以有效保護人體正常組織和器官免受傷害。

醫用直線加速器通過電子束打靶產生光子，又通過均整器、JAW等形成野內近似均勻的光子束，由MLC開口處出射。光子在與加速器組件（如均整器）碰撞過程中產生污染電子，污染電子由于射程較短，一般僅能影響照射體表面淺層處的劑量分布。均整器是加速器照射束均勻化的有效組件，它可以擴大光子束照射橫截面，和均勻化光子束照射野內的強度。然而由于各臺加速器生產及安裝的差異，使得加速器開口野內的強度往往也存在著一定的非均勻現象。

發明內容

本發明提供一種建立基于測量數據的醫用直線加速器簡便照射源模型的方法，基于加速器完全模擬的模型本身也具有差異性的客觀事實，摒棄全加速器模擬的繁縟過程，和多源模型對加速器構造細節的依賴，假設醫用直線加速器照射源就位于MLC最下端部位，通過調節從加速器測量數據反演的通量圖，利用出射粒子的位置與通量分布相結合，出射粒子的權重與通量圖網格的通量強度相結合的方法，實現對醫用直線加速器照射源的模擬。本模型可作為人體內精確蒙特卡羅劑量計算工具的照射源模型，也可為TPS中的劑量驗證工具和治療方案優化算法的解析劑量計算工具提供源模型。

本發明為解決技術問題采用如下技術方案：

本發明一種建立基于測量數據的醫用直線加速器簡便照射源模型的方法的特點是按如下步驟進行：

步驟1、測量獲得若干典型照射規則野的劑量測量數據：