[发明专利]用于正交双层光栅装置的动态调强子野分割方法

说明书

本发明公开一种用于正交双层光栅装置的动态调强子野分割方法，分割算法的核心是将两层光栅的速度合成后构造虚拟单层光栅，进行单层光栅的动态调强(sliding‑window)分割，最后用两层光栅适形各子野。为了进一步减少分割误差，本发明提供了两种优化方法：叶片运动轨迹优化法和子野权重优化法。叶片运动轨迹优化法是在子野权重固定的条件下，以各叶片的运动轨迹为变量，在一定约束下，优化目标函数。子野权重优化法是叶片运动轨迹固定条件下，优化各子野的时间点。这两种优化方法都可减少分割强度图的误差值，改善优化效果。

技术领域

本发明涉及医疗技术领域，主要涉及一种逆向调强放疗的用于正交双层光栅装置的动态调强(sliding-window)子野分割方法。

背景技术

目前，放射治疗中较普遍的技术是应用光栅进行强度调制。通过光栅叶片的运动，可以对靶区有着非常好的适形效果，同时可以减少正常组织的放射损伤。一般情况下，多叶准直器的叶片越薄，数量越多，多叶准直器的适形度越好，但是对于常规的单层光栅，由于叶片只能在一个方向上运动，其叶片厚度方向的适形能力有限，对于平行的双层光栅，虽然其叶片厚度方向相比于单层光栅的适形能力有所提高，但还是受限于叶片厚度的影响，并不能运动或者形成任意位置的照射单元。

相比之下，正交双层光栅(如图1和图2所示)有着几点优势：

1)叶片厚度方向的适形度好；

2)对复杂射野的照射效率高；

3)可以有效减少光栅漏射，可以更好地保护危及器官。

动态调强子野分割通过同时控制各对叶片的运动速度和照射剂量率，实现强度图的分割。在动态分割时，若叶片可交叠，各对叶片的分割算法独立计算，互不干扰。相较静态子野分割，动态分割照射效率高，靶区剂量曲线陡峭，有着明显优势。然而，动态分割需要更多的MU才能完成，而且控制系统比较复杂。

正交双层光栅的动态分割理论上会有很高的照射效率，同时具备正交双层光栅和动态分割的优势，但其缺点是做动态分割时，各对叶片的分割算法不再独立，两个方向的叶片运动相互耦合，同时影响到分割强度图，大大增加了算法难度。它的实现至今未见诸于文献和各大放疗公司的发布中，换言之，这部分的研究至今空白。

因此，一种适用于正交双层光栅装置的动态调强 (sliding-window)子野分割方法亟待提出，其可填补此领域的空白，为后续研究提供借鉴。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提出了一种用于正交双层光栅装置的动态调强(sliding-window)子野分割方法。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

用于正交双层光栅装置的动态调强子野分割方法，具体包括以下步骤：

S1：构造虚拟单层光栅，虚拟单层光栅的速度是正交双层光栅的速度合成，设置虚拟单层光栅的叶片厚度和叶片对数；

S2：得到优化强度图，将优化强度图按照步骤S1得到的虚拟单层光栅的安装角度旋转；

S3：对步骤S2得到的旋转后的优化强度图进行动态调强计算，计算结果包括速度拐点的时间点和各个子野形状，通过叠加各个子野形状即可得到初步的计算强度图，与优化强度图对比可以检查虚拟单层光栅形成的子野是否符合预期；

S4：对虚拟单层光栅形成的子野进行反旋转，得到真实的子野；

S5：采用正交双层光栅对步骤S4得到的反旋转后的子野进行适形；

S6：检查正交双层光栅的叶片是否超速，若超速，则将超速的叶片加以限制，其允许叶片回退。

在上述技术方案的基础上，还可做如下改进：