[发明专利]一种人体内部三维剂量分布的实时测量系统及方法

权利要求书

1.一种人体内部三维剂量分布的实时测量系统，其特征在于，所述系统包括：人体器官物理模型、相机测量系统和剂量重建系统，所述人体器官物理模型包括：具备透光性的外壳，所述外壳内部填充有人体组织等效的闪烁体；

所述人体器官物理模型内的所述闪烁体在受到辐射源的射线的能量沉积时，产生发光信息，且光产额与射线的能量沉积成正比；所述相机测量系统用于收集所述发光信息，根据所述发光信息重建所述人体器官物理模型受到辐射后形成的3D发射光的模式图像；所述剂量重建系统用于对所述模式图像进行剂量重建，得到所述人体器官物理模型中的三维剂量分布信息；

所述相机测量系统包括：主镜头、微镜头阵列和相机探测器，所述人体器官物理模型、所述主镜头、所述微镜头阵列和所述相机探测器依次排列，所述相机探测器的镜头对准所述微镜头阵列，所述主镜头的镜头对准所述人体器官物理模型，所述微镜头阵列中的每个微透镜均覆盖多个传感器像素；

所述主镜头用于收集所述发光信息，并将其全部投影到所述微镜头阵列上；所述微镜头阵列用于根据每个微镜头的属性对所述主镜头投射的光线进行分块，将分块后的所述发光信息传递给所述相机探测器，分块后的所述发光信息包括入射光子的角度信息、空间信息和方向信息；所述相机探测器用于对分块后的所述发光信息进行光电转换和图像重建，形成3D发射光的模式图像；

所述剂量重建系统具体用于通过期望最大化算法对所述模式图像进行剂量重建，得到所述人体器官物理模型中的三维剂量分布信息；

所述闪烁体为凝胶闪烁体、液态闪烁体或塑料闪烁体；

所述外壳的厚度范围为0.1mm～10mm；

所述主镜头的入瞳直径为100mm，焦距为600mm；

所述微镜头阵列的相对孔径为1/6，焦距为540μm，单元数为403*268；

所述相机探测器为Cmos相机、制冷相机或光场相机，所述相机探测器的有效探测面积为36mm*24mm，有效像素数为4032*2688。

2.基于权利要求1所述的一种人体内部三维剂量分布的实时测量系统的一种人体内部三维剂量分布的实时测量方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、人体器官物理模型内的所述闪烁体在受到辐射源的射线的能量沉积时，产生发光信息，且光产额与射线的能量沉积成正比；

S2、相机测量系统收集所述发光信息，根据所述发光信息重建所述人体器官物理模型受到辐射后形成的3D发射光的模式图像；

S3、剂量重建系统对所述模式图像进行剂量重建，得到所述人体器官物理模型中的三维剂量分布信息；

所述相机测量系统包括：主镜头、微镜头阵列和相机探测器，步骤S2包括：

S21、所述主镜头收集所述发光信息，并将其全部投影到所述微镜头阵列上；

S22、所述微镜头阵列根据每个微镜头的属性对所述主镜头投射的光线进行分块，将分块后的所述发光信息传递给所述相机探测器，分块后的所述发光信息包括入射光子的角度信息、空间信息和方向信息；

S23、所述相机探测器对分块后的所述发光信息进行光电转换和图像重建，形成3D发射光的模式图像。