[发明专利]一种针对多发性肿瘤的放疗设备高能光束路径优化方法

摘要

本发明一种针对多发性肿瘤的放疗设备高能光束路径优化方法属于医疗设备和人工智能技术领域；该方法首先将实际肿瘤区域退化成实际肿瘤点，确定实际肿瘤点的坐标；然后计算任意两个实际肿瘤点之间的距离，建立距离矩阵；再初始化探索参数，计算启发函数初值；接着探索最佳环路路径；最后找到最佳环路路径中距离最大的两个实际肿瘤点，最佳环路路径去掉所述两个实际肿瘤点的连线，剩余部分即为最终路径；本发明将实际肿瘤区域退化成一个肿瘤点，将放射线扫描问题转换为如何遍历所有肿瘤点且路径最短问题，并提出了一种路径优化方法，大大降低治疗时间，减轻病人治疗痛苦，将对人工智能在医疗设备中的发展起到积极的促进作用。

主权项

1.面向多发性肿瘤放射治疗的高能X射线区域路径优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤a、将实际肿瘤区域退化成实际肿瘤点，确定实际肿瘤点的坐标；具体为：将实际肿瘤点坐标填写到实际肿瘤点矩阵中，所述实际肿瘤点矩阵的每一行表示一个实际肿瘤点坐标，实际肿瘤点矩阵的第一列表示实际肿瘤点横坐标，实际肿瘤点矩阵的第二列表示实际肿瘤点纵坐标；步骤b、计算任意两个实际肿瘤点之间的距离，建立距离矩阵；具体为：构建一个行列数均与实际肿瘤点数相同的方块矩阵，所述方块矩阵的第i行第j列表示第i个实际肿瘤点距离第j个实际肿瘤点的距离；步骤c、初始化探索参数，计算启发函数初值；具体为：初始化探索维度、启发因子、保留因子、知识矩阵、探索初值和探索终值；启发函数为距离矩阵的倒数；步骤d、探索最佳环路路径；具体为：从探索初值开始，向探索终值进行迭代，在每一次迭代过程中，多个维度共同探索最佳路径，包括以下步骤：步骤d1、在每个维度下，以任意一个实际肿瘤点作为探索起点，并初始化路径记录表；步骤d2、补充每个维度的探索路径；具体为：步骤d21、区分已访问实际肿瘤点；步骤d22、区分待访问实际肿瘤点；步骤d23、计算待访问实际肿瘤点间的探索概率；具体为：在当前维度下，对于未探索的实际肿瘤点，首先计算A_ij＝τ_ij·[η_ij]^β，其中，τ_ij为知识矩阵中第i行第j列元素，η_ij为启发函数，与第i个实际肿瘤点和第j个实际肿瘤点之间的距离成反比，β表示启发因子；然后计算B＝ΣA_ij；最后构建0方块矩阵P，并按照P_ij＝A_ij/B的算法给矩阵P赋值；步骤d24、采用轮盘赌方法确定要探索的下一个实际肿瘤点；步骤d3、计算每个维度下探索路径的距离；步骤d4、计算最短探索距离；步骤d5、更新信息矩阵；具体为：上式为赋值语句，等式右边的τ_ij表示当前探索值下知识矩阵中第i行第j列元素，等式左边的τ_ij表示下一探索值下知识矩阵中第i行第j列元素，ρ表示保留因子；其中，表示当前维度下，第i个已探测实际肿瘤点到第j个未探测实际肿瘤点之间的距离；步骤e、找到最佳环路路径中距离最大的两个实际肿瘤点，最佳环路路径去掉所述距离最大的两个实际肿瘤点的连线，剩余部分即为最终路径。