[发明专利]一种利用规则化方法确定后装源驻留时间的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种确定后装驻留时间的方法，具体的说，是涉及一种利用规则化方法确定后装源驻留时间的方法。

背景技术

后装放射治疗是指把不带放射源的施源器置于治疗部位，由电脑遥控步进电机将放射源送入容器进行放射治疗，如此可避免放置治疗容器过程中医务人员因放射受伤。可以将放射源准确安全地输送到患者需要治疗的部位进行放射治疗。由于放置位置准确、距病体组织近等优点，在治疗妇科、鼻咽、食道、支气管、直肠、膀胱、乳腺及胰腺等肿瘤中取得了明显的临床治疗效果。

三维近距放射治疗计划系统的应用也越来越广泛，基本思路是根据临床对放射源周围剂量分布的特殊要求，控制步进源在不同驻留位置停留不同的时间，提高治疗质量。根据临床所规定的靶区处方剂量(即参考剂量)值，对步进源的驻留时间进行优化处理。然而，在优化求解的过程中由于临床情况的复杂性，如驻留位较多、剂量参考点不能与驻留位一一对应等，尤其是相邻驻留位中驻留时间相差大，使得计算结果中出现负值驻留时间，这在临床和物理学上都是没有意义的；同时，解的结果中，相邻驻留位的驻留时间可能相差很大，临床上也很难接受，因为它会造成某些临近驻留位的剂量过低或者过高。

发明内容

本发明的目的在于克服上述缺陷，提供一种利用规则化方法确定后装源驻留时间的方法。

为了实现上述目的，本发明采用技术方案如下：

一种利用规则化方法确定后装驻留时间的方法，包括以下步骤：

(I)根据病人的CT图像，确定靶区及紧要器官的轮廓，设置驻留点位置和参考点位置及处方剂量；

(II)根据式(1)计算参考点的计算剂量：

(III)根据计算剂量与处方剂量的偏差、驻留位的时间构建评价函数式(2)：

O(T)＝(D⁰-AT)²+αT^T·T (2)

(IV)要使得评价函数值最小，评价函数对驻留时间向量T进行微分，得到式(3)：

(V)简化式(3)得到一个正规方程组，并用向量表示如下：

(B+αI)T＝F (4)

(VI)将设置的α值代入式(4)，即可求得驻留时间解集；

式中，d_j表示第j个参考点的计算剂量，a_ji表示i驻留点在j参考点处的剂量率，驻留点数目为N，参考点数目为M。t_i表示第i个驻留点的驻留时间，D表示参考点的计算剂量列向量，表示M个参考点的参考剂量列向量，α表示驻留时间平滑因子，B＝A^TA，F＝A^TD⁰，A为剂量率的M×N矩阵，A^T是A的转置矩阵，I为单位矩阵,T是驻留时间的N维列向量。其中，D是通过式(1)计算得到的，D⁰是在计算之前设置的一个参考剂量值。

将式(1)用向量表示如下：

D＝AT

其中，D＝[d₁，d₂，…，d_m]^T

T＝[t₁，t₂，…，t_n]^T。

进一步的，若计算得出的驻留时间的解为负数，则取值为0。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明利用规则化方法获得后装驻留时间，同时，引入时间平滑因子解决了相邻驻留位中驻留时间相差大的问题，另一方面，有效地解决了因临床情况的复杂性，而导致驻留位较多、剂量参考点不能与驻留位一一对应等问题。

附图说明

图1是本发明中α＝0时的驻留时间分布图。

图2是本发明中α＝5时的驻留时间分布图。

图3是本发明中α＝10时的驻留时间分布图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明，本发明的实施方式包括但不限于下列实施例。

实施例

本实施例提供了一种利用规则化方法确定后装驻留时间的方法，包括以下步骤；

(一)根据病人的CT图像，确定靶区及紧要器官的轮廓，设置驻留点位置和参考点位置及处方剂量；(二)根据式(1)计算参考点的计算剂量：将上式用向量表示如下：D＝AT，其中