[發(fā)明專利]一種考慮掃描速度變化的主動(dòng)掃描方式質(zhì)子放療路徑優(yōu)化方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201511025356.1
• 申請(qǐng)日: 2015-12-30
• 公開（公告）號(hào): CN105654202A
• 公開（公告）日: 2016-06-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪冬;吳宜燦;胡麗琴;裴曦;王文;曹瑞芬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院
• 主分類號(hào): G06Q10/04
• 分類號(hào): G06Q10/04;G06N3/12
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責(zé)任公司 11251
• 代理人: 成金玉;孟卜娟

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種用于主動(dòng)掃描方式的質(zhì)子放射治療中掃描速度可變的求解掃描時(shí)間最 短掃描路徑時(shí)的問題模型，屬于醫(yī)學(xué)物理領(lǐng)域，將在計(jì)算掃描路徑應(yīng)用到的旅行商模型中從 最簡(jiǎn)單的等距等價(jià)值模型轉(zhuǎn)換為絕對(duì)位置決定旅行時(shí)間代價(jià)的模型。

背景技術(shù)

隨著科技的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步，質(zhì)子放射治療方法得到廣泛的應(yīng)用和發(fā)展，而主動(dòng)掃描 方式更是得到長(zhǎng)足的發(fā)展和應(yīng)用。主動(dòng)掃描方式主要使用加速器產(chǎn)生高能質(zhì)子束，通過偏轉(zhuǎn) 磁鐵等裝置控制輸運(yùn)，形成連續(xù)或不連續(xù)的不同能量的掃描束，對(duì)人體內(nèi)腫瘤靶區(qū)造成能量 沉積，從而殺死腫瘤細(xì)胞。在進(jìn)行能量層下掃描束連續(xù)或不連續(xù)出束情況下移動(dòng)時(shí)，掃描束 經(jīng)過的路徑稱之為掃描路徑。掃描路徑的長(zhǎng)短是經(jīng)過每個(gè)掃描點(diǎn)的路徑總和，掃描束移動(dòng)時(shí) 間是經(jīng)過每個(gè)掃描點(diǎn)的移動(dòng)時(shí)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(duì)于假設(shè)掃描速度相同的情況下， 即掃描點(diǎn)絕對(duì)位置不同時(shí)，掃描路徑的移動(dòng)速度是一致的，這樣就能簡(jiǎn)化問題，將問題轉(zhuǎn)換 為旅行代價(jià)等同于旅行距離的旅行商問題。應(yīng)用該模型求解問題，必然會(huì)與工程實(shí)際中有一 定的誤差。

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

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明技術(shù)解決問題：克服現(xiàn)有模型的不足，提供一種考慮掃描速度變化的主動(dòng)掃描方 式質(zhì)子放療路徑優(yōu)化方法，主動(dòng)掃描方式速度可變情況下的求解掃描時(shí)間最短掃描路徑問題 的旅行商問題模型，并采用全局優(yōu)化方法遺傳算法求解掃描時(shí)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(shí)際應(yīng)用情況，降低掃描移動(dòng)時(shí)間，對(duì)減少治療時(shí)間有一定的 貢獻(xiàn)，尤其是對(duì)可掃描點(diǎn)眾多的掃描方式貢獻(xiàn)更大。

本發(fā)明的技術(shù)方案：一種考慮掃描速度變化的主動(dòng)掃描方式質(zhì)子放療路徑優(yōu)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(shè)置參數(shù)來給出掃描點(diǎn)位置不同時(shí)的 掃描速度，計(jì)算旅行時(shí)間代價(jià)。

Value_AB＝L_AB/V_AB(1)

其中Value_AB是AB間路徑掃描時(shí)間，也就是AB間旅行時(shí)間代價(jià)，L_AB是AB兩個(gè)掃描 點(diǎn)之間距離，V_AB是AB兩點(diǎn)將平均掃描速度；

一條路徑的總旅行時(shí)間代價(jià)為：

F=max(MaxTime-Σi=0(Li/Vi))---(2)]]>