[發明專利]一種考慮掃描速度變化的主動掃描方式質子放療路徑優化方法

在審

• 申請號: 201511025356.1
• 申請日: 2015-12-30
• 公開（公告）號: CN105654202A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發明（設計）人: 汪冬;吳宜燦;胡麗琴;裴曦;王文;曹瑞芬
• 申請（專利權）人: 中國科學院合肥物質科學研究院
• 主分類號: G06Q10/04
• 分類號: G06Q10/04;G06N3/12
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 成金玉;孟卜娟

技術領域

本發明涉及一種用于主動掃描方式的質子放射治療中掃描速度可變的求解掃描時間最 短掃描路徑時的問題模型，屬于醫學物理領域，將在計算掃描路徑應用到的旅行商模型中從 最簡單的等距等價值模型轉換為絕對位置決定旅行時間代價的模型。

背景技術

隨著科技的發展和社會的進步，質子放射治療方法得到廣泛的應用和發展，而主動掃描 方式更是得到長足的發展和應用。主動掃描方式主要使用加速器產生高能質子束，通過偏轉 磁鐵等裝置控制輸運，形成連續或不連續的不同能量的掃描束，對人體內腫瘤靶區造成能量 沉積，從而殺死腫瘤細胞。在進行能量層下掃描束連續或不連續出束情況下移動時，掃描束 經過的路徑稱之為掃描路徑。掃描路徑的長短是經過每個掃描點的路徑總和，掃描束移動時 間是經過每個掃描點的移動時間的總和。

目前已有研究求解掃描路徑問題，但這些研究大多針對于假設掃描速度相同的情況下， 即掃描點絕對位置不同時，掃描路徑的移動速度是一致的，這樣就能簡化問題，將問題轉換 為旅行代價等同于旅行距離的旅行商問題。應用該模型求解問題，必然會與工程實際中有一 定的誤差。

在工程實際中，掃描束移動速度并不是完全相同的。因此，在本發明中，對于求解最短 掃描路徑問題，引入掃描速度概念，求解掃描時間最短路徑問題是盡可能的貼近工程實際應 用，可有效降低掃描速度。

發明內容

本發明技術解決問題：克服現有模型的不足，提供一種考慮掃描速度變化的主動掃描方 式質子放療路徑優化方法，主動掃描方式速度可變情況下的求解掃描時間最短掃描路徑問題 的旅行商問題模型，并采用全局優化方法遺傳算法求解掃描時間最短的掃描路徑。采用這種 模型方法，盡可能的貼近工程實際應用情況，降低掃描移動時間，對減少治療時間有一定的 貢獻，尤其是對可掃描點眾多的掃描方式貢獻更大。

本發明的技術方案：一種考慮掃描速度變化的主動掃描方式質子放療路徑優化方法，其 特征在于包含以下主要步驟：

(1)建立掃描速度可變的旅行商問題模型，通過設置參數來給出掃描點位置不同時的 掃描速度，計算旅行時間代價。

Value_AB＝L_AB/V_AB(1)

其中Value_AB是AB間路徑掃描時間，也就是AB間旅行時間代價，L_AB是AB兩個掃描 點之間距離，V_AB是AB兩點將平均掃描速度；

一條路徑的總旅行時間代價為：

F=max(MaxTime-Σi=0(Li/Vi))---(2)]]>