[发明专利]一种伽玛射线剂量的卷积计算方法

摘要

本发明公开了一种伽玛射线剂量的卷积计算方法，通过蒙特卡罗方法模拟生成伽玛放射源点源在水中的剂量沉积分布，依据准直器尺寸采用光线追踪法计算由准直器形成的单个伽玛放射源在水中的原射线沉积分布，卷积计算生成单个源在水中的剂量沉积，单个源在水中的剂量沉积包括原射线和散射线。这样，采用卷积计算生成单个源在水中的剂量沉积就可以代替OAR和TMR，进行剂量计算。避免了每台机器出厂时要进行单源测试的问题。

主权项

一种伽玛射线剂量的卷积计算方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：步骤1，采用蒙特卡罗方法模拟生成伽玛放射源点源在水中的剂量沉积分布K(x,y,z)；步骤2，依据准直器编号对应的机械尺寸，采用光线追踪法计算由准直器形成的单个伽玛放射源在水中的原射线沉积分布Tn(x,y,z)，n为准直器的编号，共有N个准直器，n＝1,2,3,...,N，(x,y,z)为坐标点；步骤3，将步骤1生成的放射源点源在水中的剂量沉积分布K(x,y,z)和步骤2中形成的单个伽玛放射源在水中的原射线沉积分布Tn(x,y,z)进行卷积计算，生成单个伽玛放射源在水中的剂量沉积分布：Gn(x,y,z)＝Tn(x,y,z)*K(x,y,z)＝∫∫∫Tn(x,y,z)·K(X‑x,Y‑y,Z‑z)dxdydz，其中，n为准直器的编号；步骤4，给伽玛射线立体定向回转聚焦放疗机的放疗计划系统中导入病人信息和影像体数据，导入或勾画皮肤轮廓、危及器官轮廓和靶区；步骤5，根据步骤4导入的信息和数据，设计和调整靶点位置、权重、准直器编号、拉弧角度，制定放疗布靶方案；步骤6，对步骤4导入体数据中的每个离散点采用GPU计算，并行计算单个靶点在体数据的吸收剂量分布：DT＝(x,y,z；m)，m为靶点的编号，m＝1,2,3,...,M；具体按照以下步骤实施：步骤6.1，初始化GPU，进入并行计算；步骤6.2，把治疗头的旋转角度离散化，每隔0.5～5度采样一次，计算各个采样角度处每个放射源的源皮距；步骤6.3，计算在各个角度下单个伽玛放射源的剂量分布：DA(x,y,z；j)＝FSSD(j)·Ws(j)·Gn(x,y,d)式中，Gn(x,y,d)为有效深度为d的剂量沉积横截面分布，n为准直器的编号，Ws为放射源的输出因子，FSSD为放射源的源皮距因子，源皮距因子表示源皮距对百分深度剂量影响的系数，由源皮距计算所得，j为采样角度的编号，共采样J个角度，j＝1,2,3,...,J；步骤6.4，计算单个伽玛放射源的剂量沉积分布，即叠加单个伽玛放射源在各个角度下的剂量分布：式中，n为准直器的编号，Ω(ρ)为该计算点组织电子密度转换的射线吸收系数，j为采样角度编号，J为采样角度数目，WC为射线经过定位床壁的校正因子，DR为治疗头在最大剂量处的输出剂量率，t为计算时的日期，T为照射时间；步骤6.5，将步骤6.4计算的单个伽玛放射源的剂量沉积分布进行叠加，叠加所有放射源的剂量沉积，得出单个靶点在体数据的吸收剂量分布：其中，n为准直器的编号，N为准直器数量，m为靶点的编号；步骤7，将步骤6中计算的对所有单个靶点在体数据的吸收剂量分布进行叠加，得到靶区的吸收剂量分布：式中，m为靶点的编号，M为靶点的个数；步骤8，对经步骤7得到靶区的吸收剂量分布和治疗计划进行评价，如果不满足临床要求，则转入步骤5；如果满足临床要求，则输出计划，计算结束。