[发明专利]基于医用直线加速器照射束特征建立照射源模型的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于医用直线加速器照射束特征建立照射源模型的方法，该方法可用于肿瘤外放射治疗中，精确模拟医用直线加速器照射源在模体或病人体内的沉积剂量分布。 

背景技术

医用直线加速器是实现肿瘤外放射治疗的重要设备，目前我国省级以上的医院使用的直线加速器基本上都是昂贵的国外品牌如西门子、瓦里安Varian等，以及与其捆绑所售的肿瘤放射治疗计划系统TPS(Treatment Planning System)，并且这些产品经常处于持续更新中，给医院和病人治疗造成沉重的经济负担。 

对医用直线加速器照射源的准确模拟，关系到TPS中剂量计算的准确性。剂量计算方法中传统的加速器模型分成两大类：第一类是加速器的完全模拟，这种模拟忠实于机器本身模块的几何和材料组成，相当依赖厂家提供详细准确的技术数据。然而，由于加速器内部构造是商业秘密，一般很难获得。此外，这种全加速器模拟非常耗时耗力，不适合作为TPS的剂量计算工具。第二类是加速器的多源模型，它把整个加速器设想为多个照射源的组合，假设粒子来自不同照射高度的加速器模块。多源模型通常是针对规则野相空间文件记录的粒子信息建立起来的，在模拟临床需要的非规则野剂量分布时，需要额外附加开口模块描述，从而造成模拟误差。 

目前关于加速器多源模型的工作已发表很多，它们基本上是通过调节多个源模型参数如加速器入射电子束能量、角度、半径等，获得模拟结果和水箱中测量数据的一致，从而建立起自己的加速器源模型。 

加速器源模型参数的多样化，使得加速器模拟实际上是一个多自由度参数选择的过程，一个参数的不准确，往往可以通过适当调节其它参数的变化而弥补。 

医用直线加速器通过电子束打靶产生光子，又通过均整器、MLC等形成野内近似均匀的光子束。光子在与加速器组件(如均整器)碰撞过程中产生污染电子。由于污染电子射程较短，一般仅能影响照射体表面浅层处的剂量分布。均整器是加速器照射束均匀化的有效组件，它可以扩大光子束照射横截面，和均匀化光子束在照射野内的强度。 

虽然由于加速器型号及安装的不同，使得加速器出射束特征存在一定差异，但是带均整器医用直线加速器的设计基本上都是以野内剂量尽量均匀、半影狭窄为原则的，因此，不同型号、同种能量的医用直线加速器束特征应该相差不大，可以通过与测量数据对比和参数调节，获取医用直线加速器源模型。但是，迄今还没有关于基于医用直线加速器照射束特征建立照射源模型方法的公开报导。 

发明内容

本发明是为避免现有技术所存在的不足之处，提供一种基于医用直线加速器照射束特征建立照射源模型的方法，将医用直线加速器照射源模型建立在真实加速器照射束特征和测量数据的基础之上，以避免传统全加速器模拟和传统加速器多源模型对加速器构造技术细节的依赖，克服全加速器模拟耗时耗力和传统多源模型引入开口模块描述非规则野而造成额外模拟误差的缺点。 

本发明为解决技术问题采用如下技术方案： 

本发明基于医用直线加速器照射束特征建立照射源模型的方法的特点是按如下步骤进行： 

步骤1、测量待建模型医用直线加速器在标准水模中的剂量，获得典型规则野的剂量测量数据： 

设置待建模型医用直线加速器以典型规则野垂直照射标准水模，所述典型规则野的照射中心轴与标准水模(1)的中心轴重合，设置待建模型医用直线加速器的虚点源S到标准水模上表面的垂直距离SSD为90cm，所述虚点源S位于待建模型医用直线加速器产生光子的靶心处，照射等中心点C位于所述标准水模沿照射中心轴距上表面以下10cm深度处，则虚点源S到照射等中心点C的距离SID为100cm；分别获得待建模型医用直线加速器在典型规则野照射下，在标准水模中最大剂量深度d_max处和照射等中心点C深度处的百分离轴剂量OAR和百分深度剂量PDD处的测量数据，将所述测量数据归一到沿照射中心轴的最大剂量深度d_max处剂量值； 

设置O-XYZ坐标系：坐标原点O位于照射中心轴与标准水模的上表面的交点处，Z轴与典型规则野的照射中心轴重合，以出射束方向为正，X轴和Y轴按照笛卡尔坐标系右手定则设置； 

所述照射等中心点C是指待建模型医用直线加速器的旋转照射中心，位于所述照射等中心点C深度处垂直于照射中心轴的面为照射等中心面； 

所述典型规则野包括在照射等中心面上开口大小为2cm×2cm、5cm×5cm、10cm×10cm和20cm×20cm的照射野；