[发明专利]粒子支架剂量分布计算方法

说明书

本发明公开了一种粒子支架剂量分布计算方法，包括：建立粒子支架的三维模型，在三维模型中预置若干放射性粒子的安装位置；利用蒙特卡罗仿真，计算单个放射性粒子在包含粒子支架三维模型时水模空间中的剂量分布；利用蒙特卡罗仿真，计算单个放射性粒子在无粒子支架三维模型时的水模空间中剂量分布；利用TG‑43方法计算单个放射性粒子在水模中剂量分布；计算单个放射性粒子在水模中的剂量分布修正值。相比于现有技术，本发明技术方案根据粒子支架三维模型进行蒙特卡罗仿真，比简化模型具有更高的精度；通过引入修正值，对TG‑43方法计算得到的剂量分布进行优化，得到了更为准确的粒子支架剂量分布。

技术领域

本发明涉及放射治疗技术领域，特别是涉及一种粒子支架剂量分布计算方法。

背景技术

粒子支架是一种携带放射性粒子的支架，在放射治疗技术领域，粒子支架植入人体能够缓解恶性肿瘤造成的梗阻，粒子支架所携带的放射性粒子能够对肿瘤细胞进行持续的放疗灭活。实践表明，在治疗门静脉癌栓、胆道梗阻、恶性气道梗阻与食管癌等腔内肿瘤时，粒子支架植入方法都具有显著的治疗效果。放射治疗计划制定的优劣直接影响到放疗效果，在制定放射治疗计划时，需要根据放射性粒子产生的剂量分布来评估治疗效果，并以此来调整粒子数量、粒子排列方式、位置、粒子活度以达到更优的治疗效果。因此，放射性粒子剂量分布计算是放射治疗计划制定的关键。

在现有技术中，计算放射性粒子剂量分布，通常采用美国医学物理学家协会TG-43报告所推荐的计算公式及参数。TG-43报告提供的公式及参数是将放射性粒子放在水模中测得的，未考虑粒子支架等非均匀介质对放射性粒子剂量分布的影响。

在现有技术中，计算粒子支架对放射性粒子剂量分布的影响时，直接采用蒙特卡罗方法进行仿真实验，以评估粒子支架造成的影响。在工程实践中，粒子支架的网状结构较为复杂，在仿真建模时需要简化支架模型，会导致最终的剂量仿真结果与真实粒子支架剂量分布相比产生偏差。另一方面，直接采用蒙特卡罗仿真所需时间较长，难以直接在临床实践中应用。

鉴于此，本发明提出一种粒子支架剂量分布计算方法，采用类比修正的技术手段，以缓解现有技术的不足。

发明内容

本发明提供了一种粒子支架剂量分布计算方法，粒子支架携带放射性粒子，包括：建立粒子支架的三维模型，在三维模型中预置若干放射性粒子的安装位置；单个放射性粒子设置在预置的安装位置,利用蒙特卡罗仿真，计算单个放射性粒子在包含粒子支架三维模型时水模空间中的剂量分布D_s(x,y,z)，其中x,y,z为水模空间的坐标值，坐标原点位于单个放射性粒子中心，z轴与单个放射性粒子纵轴重合；利用蒙特卡罗仿真，计算单个放射性粒子在无粒子支架三维模型时的水模空间中剂量分布D_w(x,y,z)；利用TG-43方法计算单个放射性粒子在水模中剂量分布计算单个放射性粒子在水模中的剂量分布修正值根据粒子支架的结构，利用线性插值计算放射性粒子在预置安装位置的修正系数D_s(x,y,z)/D_w(x,y,z)，具体计算方式为，由于粒子支架相对于其纵轴上的中心截面具有对称性，纵轴方向上关于中心截面对称的两个预置安装位置处的放射性粒子修正系数D_s(x,y,z)/D_w(x,y,z)是一致的，所以通过计算中心截面一侧间隔一定距离处放射性粒子修正系数，然后获得已计算修正系数的预置安装位置关于中心截面对称位置的修正系数，进而基于线性插值获得放射性粒子纵轴方向上任意位置处的修正系数D_s(x,y,z)/D_w(x,y,z)；

继续计算三维模型中其它安装位置单个粒子的剂量分布，累加所有安装位置单个粒子的剂量分布。

本发明的有益效果如下：

本发明提供的技术方案可以包括以下有益效果：通过建立粒子支架的三维模型，据此三维模型进行蒙特卡罗仿真，比简化模型具有更高的精度；通过引入修正值，对TG-43方法计算得到的剂量分布进行优化，得到了更为准确的粒子支架剂量分布。