[发明专利]一种针对肺部放疗中笔形束剂量计算的三维修正方法

权利要求书

1.一种针对肺部放疗中笔形束剂量计算的三维修正方法，其特征在于，所述方法包括：

获取健康人体肺部的第一CT数据；

将所述第一CT数据转换成供蒙特卡罗计算程序计算的模体数据，所述模体数据的元素的坐标要与所述第一CT数据的元素的坐标一一对应；

计算所述模体数据的吸收剂量，获取所述吸收剂量对应的特征数组；

对所述特征数组的各元素按照与中心元素的相邻关系赋予不同的权重；

对所述特征数组进行编码；

使用放疗计划系统中笔形束算法计算肿瘤病人肺部的第二CT数据，并从放疗计划系统导出的剂量文件提取剂量信息，由提取的剂量信息构建三维剂量数组，所述三维剂量数组中元素的下标与所述第二CT数据中元素的位置相对应；

对所述三维剂量数组元素进行编码；

将编码后的所述三维剂量数组元素与所述特征数组对应，建立映射关系；

利用带权重的卷积公式和所述映射关系对所述三维剂量数组进行卷积处理，得到修正后的笔形束三维剂量数组。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，计算所述模体数据的吸收剂量，获取所述吸收剂量对应的特征数组，具体包括：将所述第一CT数据相邻的两个CT元素的CT值相减，记录CT值差大于或等于限定值而且离放疗计划设置的等中心坐标最近点的CT元素坐标；查找到所述CT元素坐标在所述模体数据中的元素，并提取所述对应坐标元素周围26个模体元素剂量分别除以放疗医师给予的处方剂量后组成的3×3×3的三维数组；其中所述26个模体元素中，与中心元素以面的方式相邻的元素有6个，与所述中心元素以边方式相邻的元素有12个，与中心元素以顶点相邻的元素有8个，共计26个元素。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述限定值在50-200之间。

4.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，对所述特征数组的各元素按照与中心元素的相邻关系赋予不同的权重，具体包括：将所述特征数组与所述中心元素以面的方式相邻的元素设置权重为0.6至1之间的数值；与所述中心元素以边的方式相邻的元素设置权重为0.3至0.6之间的数值；与所述中心元素以顶点方式相邻的元素设置权重为0至0.3之间的数值。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，对所述特征数组进行编码，具体包括：

将所述第一CT数据中元素的CT值差分成等间隔的区间，用于生成区间码；

将所述第一CT数据中元素的CT值分成等间隔的区段，用于生成分类码；

把所述特征数组按照中心元素对应的第一CT数据中元素的CT值差区间和第一CT数据中元素的CT值区段分到对应的区间和分类中；

对所述特征数组按照二进制区间码、二进制分类码和二进制校验码的顺序进行编码。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，对所述特征数组按照二进制区间码、二进制分类码和二进制校验码的顺序进行编码中，前四位为区间码，代表区间的编号；中间四位为分类码，代表分类的编号，后两位为校验码固定为“00”。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，对所述三维剂量数组进行编码，具体包括：

将所述三维剂量数组元素对应的所述第二CT数据元素的CT值差对应划入第一CT数据的区间，用于生成区间码；

将所述三维剂量数组元素对应的所述第二CT数据元素的CT值对应划入第一CT数据的区段，用于生成分类码；

对所述第二CT数据元素对应的所述三维剂量数组元素按照二进制区间码、二进制分类码和二进制校验码的顺序进行编码。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述对所述三维剂量数组元素按照二进制区间码、二进制分类码和二进制校验码的顺序进行编码中，前四位为区间码，代表区间的编号；中间四位为分类码，代表分类的编号，后两位为校验码，并固定为“01”。

9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，编码后的所述三维剂量数组与所述特征数组对应，建立映射关系，具体包括：将编码后的所述第二CT数据与所述特征数组编码进行与运算，如果结果为“1111111110”则确定两者对应建立映射。

10.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，利用带权重的卷积公式和所述映射关系对所述三维剂量数组进行卷积处理，得到修正后的笔形束三维剂量数组，具体采用如下公式来实现：

其中，DOSE_corr(x,y,z)表示所述修正后的笔形束三维剂量数组的元素；

DSOE_origin(x,y,z,m₁)表示由放疗计划系统计算出的所述三维剂量数组的元素，其中m₁表示该元素的编码；

W(m,n,p)表示所述特征数组各元素的权重；

Mtri(x+m,y+n,z+p,m₀)表示所述特征数组，其中m₀表示特征数组的编码；

ΔHU表示所述第二CT数据相邻元素CT值的差，N_set表示所述限定值；

x，y，z分别表示使用放疗计划系统中笔形束算法计算所述第二CT数据得到的三维剂量数组的各维度的下标；

endx，endy，endz表示使用放疗计划系统中笔形束算法计算所述第二CT数据的三维剂量数组的各维度的下标的最大值；

m，n，p分别表示所述特征数组的各维度的下标；

当所述第二CT数据相邻元素CT值的差大于等于所述限定值N_set，即ΔHU≥N_set时，使用对应的特征数组对放疗计划系统计算出的三维矩阵进行剂量修正；否则，不进行修正，仍然采用放疗计划系统计算出的结果；找到对应特征矩阵的方法为：使用放疗计划系统中笔形束算法计算所述第二CT数据的三维剂量数组的元素的编码与特征数组编码进行与运算结果为1111111110。