[發明專利]非均整模式下劑量計算建模方法、模型、設備及存儲介質

有效

• 申請號: 202011644390.8
• 申請日: 2020-12-24
• 公開（公告）號: CN112700841B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 勾成俊;吳章文;侯氫
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G16H20/40
• 分類號: G16H20/40
• 代理公司: 成都知都云專利代理事務所(普通合伙) 51306
• 代理人: 陳錢

1.一種非均整模式下劑量計算建模方法，其特征在于，其包括以下步驟：

獲取二維的入射強度分布；

獲取包含若干個不同射野下劑量核的照射野劑量核數據庫；

基于所述二維的入射強度分布和所述照射野劑量核數據庫計算不同射野下劑量分布；

對每一個不同射野下劑量分布的數據分別進行擬合，并通過不斷改變劑量核分布后重新計算劑量分布并與實測劑量分布進行比較，得到最優劑量核，從而形成最終的劑量核模型數據；

基于所述二維的入射強度分布和所述照射野劑量核數據庫計算不同射野下劑量分布包括如下步驟：

根據照射野設置，在數據庫模型中找到對應射野的劑量核參數，使用該參數在均勻模體中的劑量計算公式如下：

公式(1)中，

K_i(F，z)為數據庫模型中照射野F在深度為z時的劑量核參數,i為劑量核體積單元索引，r_i表示第i個體積單元與劑量核中心的距離；

I(x，y)表示在平面XOY中坐標為(x，y)的點的強度；

令即所有與點(x，y)的距離為r_i的體積單元的強度總和，當點(x+r_icosθ，y+r_isinθ)處于照射野外時，I(x+r_icosθ，y+r_isinθ)的值為0，則公式(1)簡化為以下公式：

對每一個不同射野下劑量分布的數據分別進行擬合，并通過不斷改變劑量核分布后重新計算劑量分布并與實測劑量分布進行比較，得到最優劑量核，從而形成最終的劑量核模型數據包括如下步驟：

S401：利用蒙特卡洛算法模擬筆形束的劑量分布，將該分布作為所有射野的劑量核初始值，根據不同射野下的離軸比數據分別擬合；

S402：根據測量射野中某一深度的離軸比數據，用公式(2)計算坐標軸上對應點的劑量d(x)，其中，

S403：將計算數據與實測離軸比數據進行比較，采用以下的評估函數：

公式(4)中，

M表示實測離軸比數據點的數量；

w_j表示離軸比數據第j點的權重；

表示離軸比數據第j點的測量劑量值；

d_j表示與實測離軸比數據相對應的點用公式(3)計算的劑量值；

x_j表示離軸比數據第j點的離軸距離；

S404：根據公式(4)對劑量核參數K_j求偏導數，得到公式(5)：

S405：將公式(5)類似為一個分子動力學方程，并用f_j表示分子間相互作用力得到公式(6)：

此時，將K_k(F，z)類似于分子動力學中的第k個原子的位置，該原子的原子量用m_k表示，得到公式(7)：

S406：采用公式(8)和公式(9)進行迭代，迭代過程中引入一個臨時時間變量t,通過不斷改變t的值，得到不同的劑量核參數，

S407：將步驟S406得到的劑量核參數用公式(4)重新計算評價函數，當評價函數小于設定值或者迭代次數達到設定值時退出迭代過程，得到最終的劑量核參數；

S408：通過步驟S402-S407步得到每一個測量深度的劑量核數據，未測量的深度處的劑量核數據通過插值得到，形成劑量核模型；

S409：將上述的劑量核模型用于計算射野中心軸上的劑量分布，并用實測中心軸劑量值進行修正，通過對比相同深度的計算值和測量值，得到修正系數，最后將劑量核數據乘以每個深度的修正系數得到最終的劑量核模型數據。

2.根據權利要求1所述的非均整模式下劑量計算建模方法，其特征在于，

所述二維的入射強度分布是根據射線進入體表時不同位置的強度大小，使用時通過測量加速器最大射野XOY平面的劑量分布得到的。