[发明专利]直线加速器的虚源模型的优化方法

说明书

技术领域

本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及一种直线加速器的虚源模型的优化方法。

背景技术

医用直线加速器是生物医学上的一种用来对肿瘤进行放射治疗的粒子加速器装置。目前国际上，在放射治疗中使用最多的是直线加速器。

由于生产工艺、工作环境等原因，例如，直线加速器各部件的安装位置、所处环境的温度、湿度，以及仪器磨损等，每台电子直线加速器的输出参数，例如能谱、束斑大小、散射粒子的比例等并不会完全相同，这就需要对每一台电子直线加速器进行建模，通过不断修改模型中的参数，达到计算得出的三维剂量分布与实际测量得到的三维剂量分布在误差允许的范围之内。

蒙特卡罗方法是一种随机抽样方法，通过建立一个与求解有关的概率模型或随机现象来求得所要解决的问题的解。蒙特卡罗方法精度高，受限少，是公认的最为精确的模拟方法，广泛应用于数理计算、工程技术、医药卫生等领域。在实际应用中，通常采用蒙特卡罗模拟方法对电子直线加速器进行建模。

现有的医用电子直线加速器的蒙特卡罗源模型的建立存在多种方法，其中一种方法是采用虚源模型方法，采用多个虚源模拟真实源，但是由于虚源的分布与实际源的分布并不相同，采用虚源模型方法与实际源有较大的差异。

现有技术在采用虚源模型的方法时，分别考虑粒子注量和能量在空间的分布，通过修正粒子密度在径向上的分布以及能量在径向上的软化效应来实现，把粒子的注量和能量分开修正的过程引入了太多的调试(commissioning)参数，因此现有技术的方法过于复杂同时也不精确。

发明内容

本发明实施例解决的问题是提供一种简化的且精度更高的源模型的建立方法。

为解决上述问题，本发明实施例提供一种直线加速器的虚源模型的优化方法，包括：

在蒙特卡罗的虚源模型中输入直线加速器的配置参数；

获得所述直线加速器在所述配置参数下的剂量分布数据，所述配置参数中包括第一开野规格；

对所述剂量分布数据进行抽样并作为初级光子源的光子通量空间分布；

调节所述配置参数中的所述第一开野规格为小于其的第二开野规格后，通过水箱测量所述直线加速器在所述配置参数下的剂量分布数据；

调节所述配置参数中的所述第一开野规格为小于其的第二开野规格后，所述虚源模型根据所述配置参数模拟计算得到剂量分布数据；以及

对所述虚源模型的部分参数进行调节直到模拟计算得到的剂量分布数据与所述水箱测量的剂量分布数据的误差在预定范围内。

优选地，还包括：在获得所述直线加速器在包括第一开野规格的所述配置参数下的剂量分布数据后对所述剂量分布数据进行特征函数拟合或离散化处理的步骤。

具体地，在蒙特卡罗的虚源模型中输入直线加速器的配置参数的步骤中，所述配置参数包括初始光子源与等中心平面的距离、初始光子源、散射光子源、电子源的相对位置信息、所述初始光子源、散射光子源、电子源的能谱信息、限束器与各个源的距离和/或开野的形状大小。

具体地，在获得直线加速器在包括第一开野规格的所述配置参数下的剂量分布数据的步骤中，通过二维电离室矩阵探测器或者非晶硅平板探测器测量所述直线加速器在空气中的剂量分布数据。

具体地，在获得直线加速器在包括第一开野规格的所述配置参数下的剂量分布数据的步骤中，通过全蒙特卡罗模拟方法模拟计算得到所述直线加速器在空气中的剂量分布数据。

具体地，在获得直线加速器在包括第一开野规格的所述配置参数下的剂量分布数据的步骤中，所述第一开野规格为所述直线加速器的最大开野规格。

具体地，在获得直线加速器在包括第一开野规格的所述配置参数下的剂量分布数据的步骤中，所述剂量分布数据为在剂量测量平面上剂量在径向上的平均数据。

具体地，通过水箱测量所述直线加速器在包括第二开野规格的所述配置参数下的剂量分布数据的步骤中，所述剂量分布数据包括不同深度处的百分离轴剂量率和/或百分深度剂量。

具体地，对所述虚源模型的部分参数进行调节的步骤中，所述部分参数包括能谱、均整器与源的距离、限束器与源的距离和/或能谱随空间的软化参数。

具体地，所述特征函数拟合中，拟合函数为至少一个高斯函数和/或至少一个均匀分布函数。

通过测量剂量分布数据并对初级光子源的通量空间分布抽样，同时包含了能量和注量随空间分布的效应，不需要再单独考虑注量分布，简化了调试(commissioning)过程。