[发明专利]基于体元活度的精确模拟核医学非均匀剂量分布方法

权利要求书

1.一种基于体元活度的精确模拟核医学非均匀剂量分布的方法，其特征在于按如下步骤进行：

步骤1、在患者解剖图像中进行病灶和危及器官区域的勾画，并基于患者解剖图像建立患者的材料与密度模型，对勾画出的病灶和危及器官在材料与密度模型中的所有体元一一对应地给出材料编号；

步骤2、将携带放射性核素的抗体注射到患者的病灶部位，按照患者的功能影像提供的核素初始活度空间分布图像，获取患者体内核素初始活度空间分布信息；

步骤3、将步骤2所获取的核素初始活度空间分布信息中每一个活度大于零的体元都看作为一个体积相同的独立的体元源，归一化处理所有体元活度得到每个体元源的相对权重，所述归一化处理是以每个体元的活度除以所有体元活度的总和，分别得到每个体元归一化后的相对活度，将所述每个体元的相对活度分别作为相应的体元源的权重，所有由相应的体元源发出的源粒子的权重，就等于它出发的体元源的权重，以所述源粒子的权重对源粒子的剂量分布进行标定，则第i个体元的剂量dose_i为：

dosei=Σj=1Nweightj·dij---(1)]]>

式(1)中，d_ij为第j个体元源对第i个体元的剂量，weight_j为第j个体元源的权重，则，

weightj=VAjΣk=1NVAk---(2)]]>

式(2)中，VA_j为第j个体元源的活度，为所有体元源的活度总和；

步骤4、根据步骤3所得到的每个体元归一化后的相对活度，对从体元源发出的源粒子的出发位置进行抽样判断，所述抽样判断是首先随机抽样源粒子的出发位置，只要所抽到的体元相对活度大于0，则判断为成功抽样的源粒子；赋予所述成功抽样的源粒子的权重为该源粒子所发出的体元的相对活度；利用经典蒙特卡罗程序EGSnrc的粒子输运模型进行粒子输运模拟，得到核素初始体元活度分布对应的剂量分布{dose_i}：

步骤5、基于放射性核素活度衰减的单指数模型，利用核素初始体元活度和生物有效廓清半衰期，将核素初始体元活度分布对应的剂量分布{dose_i}转化为累积活度剂量分布，则第i个体元的累积活度剂量AD_i为：

ADi=dosei×A~i---(3)]]>

式(3)中，为放射性核素施与人体的第i个体元的累积活度；

步骤6、利用步骤1建立的患者材料和密度模型中的材料编号，分拣出病灶和危及器官的体元剂量，用于进行包括剂量-体积直方图、肿瘤控制概率和正常组织并发症概率在内的指标计算。

2.根据权利要求1所述的基于体元活度的精确模拟核医学非均匀剂量分布的方法，其特征是所述放射性核素施与人体的第i个体元的累积活度按如下方法确定：

根据核素活度衰减的单指数模型，假设核素注射病灶部位后，其衰减率由其物理半衰期和生物廓清半衰期所共同决定，即核素衰减中任一时刻在第i个体元的活度为，

Ai(t)=Ai,0e-λefft---(4)]]>

式(4)中，λ_eff为有效廓清常量，λ_eff按式(5)计算，

λeff=ln2Tec---(5)]]>

式(5)中，T_ec为生物有效廓清半衰期，T_ec与核素的半衰期T_P和生物廓清半衰期T_b的关系如式(6)：

Tec=TP×TbTP+Tb---(6)]]>

则第i个体元的累积活度与它的初始活度A_i，0的关系为，

A~i=Tecln2×Ai,0---(7).]]>