[發(fā)明專利]一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡和切倫科夫光的輻照劑量測量方法與裝置

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210399219.8
• 申請日: 2022-04-15
• 公開（公告）號: CN115393256A
• 公開（公告）日: 2022-11-25
• 發(fā)明（設計）人: 張屹峰;戴冬睿;耿長冉;田鋒;潘溫宇;狄興;湯曉斌
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: G06T7/00
• 分類號: G06T7/00;G06N3/04;G06N3/08;G16H20/40
• 代理公司: 北京乾成律信知識產(chǎn)權代理有限公司 11927
• 代理人: 蘇捷;王月春

1.一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡和切倫科夫光的輻照劑量監(jiān)測方法與裝置，其特征在于，包括：

獲得多個病人治療前拍攝的CT圖像與治療前確定的患者體內(nèi)三維劑量分布；

獲取在治療過程中患者表面發(fā)射的切倫科夫光圖像；

搭建深度學習網(wǎng)絡，利用多個所述CT圖像，切倫科夫光圖像與三維劑量分布對所述神經(jīng)網(wǎng)絡進行訓練和驗證，得到訓練后的神經(jīng)網(wǎng)絡，其中所述訓練后的神經(jīng)網(wǎng)絡能夠根據(jù)治療過程中實時拍攝的患者表面發(fā)射的切倫科夫光圖像與CT圖像輸出對應的偽三維劑量分布，且所述偽三維劑量分布與所述真實的患者體內(nèi)三維劑量分布的相似度在限定誤差范圍內(nèi)；

根據(jù)所述神經(jīng)網(wǎng)絡輸出的實時偽三維劑量分布結果對治療劑量投遞效果進行評估，以指導后續(xù)治療方案的制定與實施。

2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，

所述探測為利用三維光學成像系統(tǒng)對所述放射治療過程患者體表發(fā)射的切倫科夫光進行探測。

3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征在于，

所述探測為利用三維光學成像系統(tǒng)對患者表面一個或多個角度發(fā)射的切倫科夫光進行探測。

4.根據(jù)權利要求1所述的預測方法，其特征在于，獲取患者的CT圖像、患者表面發(fā)射的切倫科夫光圖像和患者體內(nèi)三維劑量分布樣本包括：

獲取所述CT圖像；以及

在治療開展前根據(jù)CT圖像制定相應的照射方案，由治療計劃系統(tǒng)或者基于蒙特卡羅方法計算得到的患者體內(nèi)三維劑量分布樣本。

5.根據(jù)權利要求1所述的預測方法，其特征在于，搭建并訓練神經(jīng)網(wǎng)絡為：

選用基于卷積神經(jīng)網(wǎng)絡的人工智能網(wǎng)絡，搭建神經(jīng)網(wǎng)絡；

在所述神經(jīng)網(wǎng)絡中引入注意力機制，且所述神經(jīng)網(wǎng)絡中包含注意力權重，在輸出每個所述偽三維劑量分布時，利用所述注意力機制計算對應的所述注意力權重，選取所述限定誤差范圍最小時的注意力權重，形成所述訓練好的神經(jīng)網(wǎng)絡。

6.一種裝置，包括：

光學探測設備，對放療過程中患者體表發(fā)射的切倫科夫光進行探測；

運動系統(tǒng)，布設在直線加速器外圍的圓形軌道；

支撐與控制系統(tǒng)，當接收到計算機指令后控制光學探測設備運動，支撐探測器在運動過程中保持穩(wěn)定；

信號傳輸系統(tǒng)，將光學探測設備實時探測到的切倫科夫光信號無線傳輸至處理器中；

處理器，根據(jù)所述切倫科夫光信號，實施如權利要求1-5任一所述方法，輸出偽三維劑量分布；

存儲器，存儲有計算機指令，當所述計算機指令被所述處理器執(zhí)行時，使得所述處理器執(zhí)行權利要求1-5中任一所述的預測方法；

非瞬時性計算機存儲介質(zhì)，存儲有計算機程序，當所述計算機程序被一個或多個處理器執(zhí)行時，使得所述處理器執(zhí)行權利要求1-5中任一所述的預測方法。