[發明專利]粒子支架劑量分布計算方法

有效

• 申請號: 202011440439.8
• 申請日: 2020-12-08
• 公開（公告）號: CN112587808B
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 劉博;熊天宇;周付根
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: G01T1/02
• 分類號: G01T1/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種粒子支架劑量分布計算方法，包括：建立粒子支架的三維模型，在三維模型中預置若干放射性粒子的安裝位置；利用蒙特卡羅仿真，計算單個放射性粒子在包含粒子支架三維模型時水模空間中的劑量分布；利用蒙特卡羅仿真，計算單個放射性粒子在無粒子支架三維模型時的水模空間中劑量分布；利用TG?43方法計算單個放射性粒子在水模中劑量分布；計算單個放射性粒子在水模中的劑量分布修正值。相比于現有技術，本發明技術方案根據粒子支架三維模型進行蒙特卡羅仿真，比簡化模型具有更高的精度；通過引入修正值，對TG?43方法計算得到的劑量分布進行優化，得到了更為準確的粒子支架劑量分布。

技術領域

本發明涉及放射治療技術領域，特別是涉及一種粒子支架劑量分布計算方法。

背景技術

粒子支架是一種攜帶放射性粒子的支架，在放射治療技術領域，粒子支架植入人體能夠緩解惡性腫瘤造成的梗阻，粒子支架所攜帶的放射性粒子能夠對腫瘤細胞進行持續的放療滅活。實踐表明，在治療門靜脈癌栓、膽道梗阻、惡性氣道梗阻與食管癌等腔內腫瘤時，粒子支架植入方法都具有顯著的治療效果。放射治療計劃制定的優劣直接影響到放療效果，在制定放射治療計劃時，需要根據放射性粒子產生的劑量分布來評估治療效果，并以此來調整粒子數量、粒子排列方式、位置、粒子活度以達到更優的治療效果。因此，放射性粒子劑量分布計算是放射治療計劃制定的關鍵。

在現有技術中，計算放射性粒子劑量分布，通常采用美國醫學物理學家協會TG-43報告所推薦的計算公式及參數。TG-43報告提供的公式及參數是將放射性粒子放在水模中測得的，未考慮粒子支架等非均勻介質對放射性粒子劑量分布的影響。

在現有技術中，計算粒子支架對放射性粒子劑量分布的影響時，直接采用蒙特卡羅方法進行仿真實驗，以評估粒子支架造成的影響。在工程實踐中，粒子支架的網狀結構較為復雜，在仿真建模時需要簡化支架模型，會導致最終的劑量仿真結果與真實粒子支架劑量分布相比產生偏差。另一方面，直接采用蒙特卡羅仿真所需時間較長，難以直接在臨床實踐中應用。

鑒于此，本發明提出一種粒子支架劑量分布計算方法，采用類比修正的技術手段，以緩解現有技術的不足。

發明內容

本發明提供了一種粒子支架劑量分布計算方法，粒子支架攜帶放射性粒子，包括：建立粒子支架的三維模型，在三維模型中預置若干放射性粒子的安裝位置；單個放射性粒子設置在預置的安裝位置,利用蒙特卡羅仿真，計算單個放射性粒子在包含粒子支架三維模型時水模空間中的劑量分布D_s(x,y,z)，其中x,y,z為水模空間的坐標值，坐標原點位于單個放射性粒子中心，z軸與單個放射性粒子縱軸重合；利用蒙特卡羅仿真，計算單個放射性粒子在無粒子支架三維模型時的水模空間中劑量分布D_w(x,y,z)；利用TG-43方法計算單個放射性粒子在水模中劑量分布計算單個放射性粒子在水模中的劑量分布修正值根據粒子支架的結構，利用線性插值計算放射性粒子在預置安裝位置的修正系數D_s(x,y,z)/D_w(x,y,z)，具體計算方式為，由于粒子支架相對于其縱軸上的中心截面具有對稱性，縱軸方向上關于中心截面對稱的兩個預置安裝位置處的放射性粒子修正系數D_s(x,y,z)/D_w(x,y,z)是一致的，所以通過計算中心截面一側間隔一定距離處放射性粒子修正系數，然后獲得已計算修正系數的預置安裝位置關于中心截面對稱位置的修正系數，進而基于線性插值獲得放射性粒子縱軸方向上任意位置處的修正系數D_s(x,y,z)/D_w(x,y,z)；

繼續計算三維模型中其它安裝位置單個粒子的劑量分布，累加所有安裝位置單個粒子的劑量分布。

本發明的有益效果如下：

本發明提供的技術方案可以包括以下有益效果：通過建立粒子支架的三維模型，據此三維模型進行蒙特卡羅仿真，比簡化模型具有更高的精度；通過引入修正值，對TG-43方法計算得到的劑量分布進行優化，得到了更為準確的粒子支架劑量分布。