[發明專利]直線加速器的虛源模型的優化方法

有效

• 申請號: 201610185847.0
• 申請日: 2016-03-29
• 公開（公告）號: CN105825067B
• 公開（公告）日: 2018-05-04
• 發明（設計）人: 姬長勝;李貴
• 申請（專利權）人: 上海聯影醫療科技有限公司
• 主分類號: G16H50/50
• 分類號: G16H50/50
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司31100
• 代理人: 駱希聰

技術領域

本發明涉及醫療器械領域，尤其涉及一種直線加速器的虛源模型的優化方法。

背景技術

醫用直線加速器是生物醫學上的一種用來對腫瘤進行放射治療的粒子加速器裝置。目前國際上，在放射治療中使用最多的是直線加速器。

由于生產工藝、工作環境等原因，例如，直線加速器各部件的安裝位置、所處環境的溫度、濕度，以及儀器磨損等，每臺電子直線加速器的輸出參數，例如能譜、束斑大小、散射粒子的比例等并不會完全相同，這就需要對每一臺電子直線加速器進行建模，通過不斷修改模型中的參數，達到計算得出的三維劑量分布與實際測量得到的三維劑量分布在誤差允許的范圍之內。

蒙特卡羅方法是一種隨機抽樣方法，通過建立一個與求解有關的概率模型或隨機現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，是公認的最為精確的模擬方法，廣泛應用于數理計算、工程技術、醫藥衛生等領域。在實際應用中，通常采用蒙特卡羅模擬方法對電子直線加速器進行建模。

現有的醫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，采用多個虛源模擬真實源，但是由于虛源的分布與實際源的分布并不相同，采用虛源模型方法與實際源有較大的差異。

現有技術在采用虛源模型的方法時，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來實現，把粒子的注量和能量分開修正的過程引入了太多的調試(commissioning)參數，因此現有技術的方法過于復雜同時也不精確。

發明內容

本發明實施例解決的問題是提供一種簡化的且精度更高的源模型的建立方法。

為解決上述問題，本發明實施例提供一種直線加速器的虛源模型的優化方法，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；

獲得所述直線加速器在所述配置參數下的劑量分布數據，所述配置參數中包括第一開野規格；

對所述劑量分布數據進行抽樣并作為初級光子源的光子通量空間分布；

調節所述配置參數中的所述第一開野規格為小于其的第二開野規格后，通過水箱測量所述直線加速器在所述配置參數下的劑量分布數據；

調節所述配置參數中的所述第一開野規格為小于其的第二開野規格后，所述虛源模型根據所述配置參數模擬計算得到劑量分布數據；以及

對所述虛源模型的部分參數進行調節直到模擬計算得到的劑量分布數據與所述水箱測量的劑量分布數據的誤差在預定范圍內。

優選地，還包括：在獲得所述直線加速器在包括第一開野規格的所述配置參數下的劑量分布數據后對所述劑量分布數據進行特征函數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的步驟中，所述配置參數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格的所述配置參數下的劑量分布數據的步驟中，通過二維電離室矩陣探測器或者非晶硅平板探測器測量所述直線加速器在空氣中的劑量分布數據。

具體地，在獲得直線加速器在包括第一開野規格的所述配置參數下的劑量分布數據的步驟中，通過全蒙特卡羅模擬方法模擬計算得到所述直線加速器在空氣中的劑量分布數據。

具體地，在獲得直線加速器在包括第一開野規格的所述配置參數下的劑量分布數據的步驟中，所述第一開野規格為所述直線加速器的最大開野規格。

具體地，在獲得直線加速器在包括第一開野規格的所述配置參數下的劑量分布數據的步驟中，所述劑量分布數據為在劑量測量平面上劑量在徑向上的平均數據。

具體地，通過水箱測量所述直線加速器在包括第二開野規格的所述配置參數下的劑量分布數據的步驟中，所述劑量分布數據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，對所述虛源模型的部分參數進行調節的步驟中，所述部分參數包括能譜、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。

具體地，所述特征函數擬合中，擬合函數為至少一個高斯函數和/或至少一個均勻分布函數。

通過測量劑量分布數據并對初級光子源的通量空間分布抽樣，同時包含了能量和注量隨空間分布的效應，不需要再單獨考慮注量分布，簡化了調試(commissioning)過程。