[發明專利]不均勻網格分布模擬直線加速器治療計劃的劑量計算方法

有效

• 申請號: 201811038438.3
• 申請日: 2018-09-06
• 公開（公告）號: CN110876839B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 唐寅
• 申請（專利權）人: 北京連心醫療科技有限公司
• 主分類號: A61N5/10
• 分類號: A61N5/10
• 代理公司: 北京匯信合知識產權代理有限公司 11335
• 代理人: 王秀麗

本發明屬于放療劑量計算領域，涉及一種不均勻網格分布模擬直線加速器治療計劃劑量計算方法、設備和存儲介質。該方法包括如下步驟：設置不均勻網格參數和對應網格的初始通量值；計算得到每個網格對總劑量分布的貢獻，疊加后得到整個射野在選定模體中的劑量；對比真實劑量與劑量計算的差異；若差異在預設的計算精度范圍內，接受當前網格分割參數和通量值，用于病人治療計劃的劑量計算；若差異超過預設的計算精度范圍時，微調網格y方向的分隔和各網格對應的通量值后，再進行劑量計算，直到計算結果滿足預設精度。本發明通過非均勻二維通量網格計算輻射劑量無需調整網格的分辨率，可以直接根據機械參數計算得到各網格的劑量值，使得網格數量可控。

技術領域

本發明屬于放療劑量計算領域，涉及一種不均勻網格分布模擬直線加速器的治療計劃劑量計算方法、設備和存儲介質。

背景技術

在現有利用直線加速器治療癌癥的方法中，一般利用TPS針對每個病人的腫瘤區域進行治療計劃方案的制定，計劃方案的好壞受多種因素的影響，比如物理師做計劃的水平、TPS優化算法性能、劑量計算是否能精確模擬等等諸多因素的影響。其中劑量計算精度直接影響優化算法迭代方向和物理師的判斷，成為衡量一個TPS好壞基本指標。

由于劑量計算的目的是模擬直線加速器治療頭射束在真實病人劑量沉積分布給實際的放射治療提供預判的依據，所以提高劑量計算的精度一直是放射治療領域努力的方向。隨著加工、運動控制精度越來越高，放射治療真正的朝著精準治療的方向邁進。由于精準的控制，實施高劑量率，減少照射時間治療，這一使得腫瘤有效殺傷的同時減少正常組織接受到的劑量方法越來越被人們接受。在這個過程中劑量計算方法精度必須被提高。

劑量計算方法將治療頭獨立于病人的出束部分和針對每個病人治療時需要的限束部分分開建模。驗證劑量計算在模擬治療頭獨立于病人出束部分的精度時，假設加速管出束穩定，由于部件固定，所以經過參數調節可以達到一個很高的精度。但是在模擬每個病人治療時，由于鎢門和多葉準直器(MLC)形成形狀不定，為了達到預期治療要求，還需要不同形狀在同一個方向的不同疊加，怎么描述束流在這些復雜的形狀上散射和投射一直是提高劑量計算方法難點。現有的做法是將兩個限束裝置形成的射野投影到等中心平面，劃分成等間隔的二維網格。通過在每個網格裝置對應的遮擋面積來調整射束通量。這樣的做法在一定程度上模擬兩個限束裝置對于治療束的影響，但是如果網格的分辨率過大，還需要加入其他的修正方法來模擬葉片突出和刻槽；如果網格的分辨率過小，增加計算量使得劑量計算時間過長影響臨床使用。

發明內容

本技術方案為了解決上述等間隔的二維網格計算模擬鎢門和多葉準直器形成的射束通量中精度低和計算時間長等問題，提供了不均勻網格分布模擬直線加速器治療計劃劑量計算方法、設備和存儲介質。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

本發明采用不均勻二維網格，利用輸入參數(包括機器的鎢門的機器運動的參數、尺寸；每個多葉準直器葉片的厚度、突出、刻槽以及運動參數)作為不均勻的網格間隔參數。具體做法是：利用兩對鎢門的最小位置，來說限定網格的邊界。根據多葉準直器葉片的厚度來設定二維通量網格y方向(即多葉準直器厚度方向)的首次分割，同時根據多葉準直器片間耦合情況(通常是葉片中突出和刻槽的長度)來進行y方向上的二次分割。若劑量計算與實際測量的誤差超過預設范圍，還可以對二次分割的結果進一步微調，調整后的長度稱為等效長度。二維通量網格x方向(多葉準直器的運動方向)的網格劃分可以采用等間隔尺寸(要小于一對葉片閉合時的間距值)或非等間隔尺寸。在劑量計算的過程中，結合測量的漏射率，來定義在一個真實計劃中出現片間漏射對應網格的通量值，其余按照遮擋面積來調整射束通量。

一種不均勻網格分布模擬直線加速器治療計劃劑量計算方法，適于在計算設備中執行，包括如下步驟：

(1)設置不均勻網格參數：

(i)設置劑量計算的二維通量網格的邊界；