[发明专利]一种基于三维混合有限笔形束能量沉积核的光子能量沉积获取方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于三维混合有限笔形束能量沉积核的光子能量沉积获取方法，涉及核物理、核技术应用等领域。

背景技术

辐射能量沉积的测量广泛应用于环境保护、辐射化工、食品加工、核技术及应用、航空航天等领域。其中，能量沉积获取方法的速度和精度是辐射能量沉积获取中的关键问题。

能量沉积获取方法一般分为解析方法和蒙特卡罗方法。解析方法具有快速和在均匀区域精度较高的优势，但在非均匀区域存在较大误差；蒙特卡罗方法在所有区域均可保持较高精度，但由于较为耗时，限制了其应用。

蒙特卡罗模拟得到的笔形束（FSPB）能量沉积核，可以表征射束划分为某一个有限尺寸的笔形束与介质之间的相互作用所产生的次级带电粒子，在介质中所造成的能量沉积。FSPB模型可作为独立的解析蒙特卡罗能量沉积获取方法使用。

传统的FSPB在计算通过真实射野的能量沉积时，使用按同一尺寸的正方形划分子野，这样划分子野会带来系统误差，对确定精度照成影响。

发明内容

本发明的目的在于：克服传统FSPB模型在计算放射源不规则射野照射时，计算精度上的不足，提供一种基于三维混合有限笔形束能量沉积核的光子能量沉积获取方法，能得到更好的精度。

本发明的技术方案如下：一种基于三维混合有限笔形束能量沉积核的光子能量沉积获取方法，其特征在于包括以下步骤：

（1）获得计算参数，包括以下内容：

a.测量得到的加速器附件电动多叶光栅，在等中心平面的宽度信息和泄漏率；

b.利用反演得到的放射源的能谱信息，配合蒙卡程序EGSnrc的子程序DOSXYZnrc，获得的电动多叶光栅在等中心平面的宽度对应的三维笔形束能量沉积核Π；

c.测量得到的放射源的位置信息及射野信息；

d.由用户勾画给出射线经过加速器附件电动多叶光栅，在等中心平面形成的形状；

e.扫描CT，根据CT值，换算得到计算模型栅元电子密度信息；

（2）利用基于三维混合有限笔形束能量沉积核的光子能量沉积获取方法进行计算，根据放射源在等中心平面形成的形状及电动多叶光栅在等中心平面的宽度信息，使用若干长度相同、宽度不同的笔形束对射野进行划分，然后调用各种尺寸单元野的有限笔形束能量沉积核数据，进行光子能量沉积获取，避免了传统的获取方法划分尺寸统一的正方形单元野带来的系统误差，同时规避了传统获取方法为保证足够的精度而缩小正方形单元野尺寸所产生的额外的计算耗时；

计算公式如下：

D(r ）=∑_sΦ(s ）Π(r,s）·CF(r ）    （1）

其中Φ为入射粒子通量，由步骤1的a、c、d获得，根据测量得到的放射源的位置信息及射野信息和测量得到的加速器附件电动多叶光栅在等中心平面的宽度信息，对射野进行单元野划分，根据由用户勾画给出射线经过加速器附件电动多叶光栅在等中心平面形成的形状对每个单元野的入射粒子通量予以赋值，电动多叶光栅未挡住的部分通量为1，挡住的部分通量为光栅泄漏率；

Π为预先计算好的有限笔形束核，由步骤1的b获得，即利用反演的能谱信息和蒙卡程序，根据电动多叶光栅在等中心平面的宽度，预先模拟得到该笔形束尺寸下的有限笔形束能量沉积核数据，用于后续计算；

CF为组织不均匀性及人体曲面修正因子，由步骤1的e获得，采用经典的Batho修正方法和有效源皮距法来获得CF；

最后的计算结果就是计算点的能量沉积。

本发明中采用的光子放射源的能谱信息，通过已发展的能谱反演方法（李贵，郑华庆，兰海洋，孟耀，宋钢，吴宜灿．基于多算法放射源反演方法，专利号：ZL200910116116.0）获得。

光子放射源的笔核信息，通过已发展的能量沉积核方法获得方法（孟耀，李贵，郑华庆，兰海洋，宋钢，吴宜灿．一种能量沉积核的获取方法，公开号：CN101477202）获得。

本发明与现有技术相比的优点在于：本发明能避免传统的获取方法划分尺寸统一的正方形单元野带来的系统误差，同时规避了传统获取方法为保证足够的精度而缩小正方形单元野尺寸所产生的额外的计算耗时。

附图说明

图1是本发明中的射野划分示意图；

图2是本发明方法实现流程图；

图3是本发明计算实例图。

具体实施方式

本发明的具体实现如下：

1.获取计算参数

a）测量得到的加速器附件电动多叶光栅，在等中心平面的宽度信息；