CN106291650A - 基于蒙特卡罗的剂量测量方法 - Google Patents
基于蒙特卡罗的剂量测量方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106291650A CN106291650A CN201610760577.1A CN201610760577A CN106291650A CN 106291650 A CN106291650 A CN 106291650A CN 201610760577 A CN201610760577 A CN 201610760577A CN 106291650 A CN106291650 A CN 106291650A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- dose
- monte carlo
- virtual source
- dosimetry
- dosimetry based
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G01—MEASURING; TESTING
- G01T—MEASUREMENT OF NUCLEAR OR X-RADIATION
- G01T1/00—Measuring X-radiation, gamma radiation, corpuscular radiation, or cosmic radiation
- G01T1/02—Dosimeters
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Radiation-Therapy Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于蒙特卡罗的剂量测量方法,包括以下步骤:获取射线束通过均整器的相位空间分布;对相位空间分布进行重构,建立虚拟源模型;根据水模实验结果校正虚拟源模型的参数;利用校正后的虚拟源模型计算肿瘤靶区和计划区的放射剂量;判断计算出的放射剂量是否与预设剂量匹配;若不匹配,则发出提醒信息。通过上述方式,本发明可提高放疗剂量的计算速度,且可对所计算剂量的合理性进行提示。
Description
技术领域
本发明涉及辐射剂量测量领域,特别是涉及一种基于蒙特卡罗的剂量测量方法。
背景技术
放射治疗作为肿瘤治疗常用手段之一,在治疗过程中占有重要地位,约70%的肿瘤病人需要放射治疗。剂量计算的精确度是保证放射治疗质量的基础,蒙特卡罗剂量计算方法是一种最精确的放射剂量计算方法。蒙特卡罗方法又称统计模拟法或随机抽样法,可通过使用随机数来计算照射部分的剂量。
但蒙特卡罗剂量计算方法存在收敛速度慢、计算时间长等缺点,使其不能完全被运用到临床肿瘤放射治疗中,如何在保证计算精度的基础上加快计算速度、且对所计算剂量的合理性进行提示是放疗剂量测量领域亟待解决的技术问题之一。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种基于蒙特卡罗的剂量测量方法,可提高放疗剂量的计算速度,且可对所计算剂量的合理性进行提示。
为解决上述技术问题,本发明采用的一个技术方案是:提供一种基于蒙特卡罗的剂量测量方法,包括以下步骤:获取射线束通过均整器的相位空间分布;对相位空间分布进行重构,建立虚拟源模型;根据水模实验结果校正虚拟源模型的参数;利用校正后的虚拟源模型计算肿瘤靶区和计划区的放射剂量;判断计算出的放射剂量是否与预设剂量匹配;若不匹配,则发出提醒信息。
其中,预设剂量为剂量范围。
其中,相位空间分布包括光子或电子的能量、三维空间位置、运动的方向余弦。
其中,水模实验结果包括射线束在水模中形成的深度剂量和离轴比分布。
其中,虚拟源模型为二维网格。
其中,网格为300×300的矩阵。
其中,网格中的方格为正方形,边长为0.45mm。
其中,预设剂量包括标准剂量和经验剂量。
其中,标准剂量为细胞所能承受的剂量范围。
其中,经验剂量为根据放疗者的病灶所设定的剂量。
本发明的有益效果是:区别于现有技术的情况,本发明的剂量测量方法包括获取射线束通过均整器的相位空间分布;对相位空间分布进行重构,建立虚拟源模型;根据水模实验结果校正虚拟源模型的参数;利用校正后的虚拟源模型计算肿瘤靶区和计划区的放射剂量;判断计算出的放射剂量是否与预设剂量匹配;若不匹配,则发出提醒信息。通过上述方式,建立的虚拟源模型为蒙特卡罗剂量计算模型,利用蒙特卡罗方法仅计算肿瘤靶区和计划区的放射剂量,可提高放射剂量的计算速度,且将计算出的放射剂量与预设剂量进行匹配,以判断所计算剂量的合理性,可提高放射治疗的效果。
附图说明
图1是本发明基于蒙特卡罗的剂量测量方法一实施例的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细说明。
请参阅图1,图1是本发明基于蒙特卡罗的剂量测量方法一实施例的流程示意图,如图1所示,包括以下步骤:
S11,获取射线束通过均整器的相位空间分布。
S12,对相位空间分布进行重构,建立虚拟源模型。
本实施例构建的虚拟源模型为蒙特卡罗剂量模型,其对放射治疗的模拟包括两部分,首先对加速器治疗头进行精确模拟,以获取射线束通过均整器的相位空间分布,然后将获取的相位空间分布重构,以建立虚拟源模型。
其中,加速器治疗头包括源电子束靶、初级准直器、均整器、电离室、射野镜、次级准直器及多叶光栅。对于加速器治疗头,其结构和部件的相对位置是固定的。
其中,相位空间分布包括光子或电子的能量、三维空间位置、运动的方向余弦。虚拟源模型为二维网格,网格为300×300的矩阵,网格中的方格为正方形,边长为0.45mm。网格中的每个元素,即每个方格,代表一个离散的相对光子通量。
S13,根据水模实验结果校正虚拟源模型的参数。
辐射进入人体会发生诸如散射和吸收等相互作用,能量和注量逐渐损失,因此,剂量测量很难在人体内直接进行,需要在模型中进行。体模是模拟人体辐射的一类物体,水、有机玻璃是体模的首先材料。本实施例采用水模进行辐射剂量的测量,根据水模实验结果校正虚拟源模型的参数。其中,水模实验结果包括射线束在水模中形成的深度剂量和离轴比分布。
S14,利用校正后的虚拟源模型计算肿瘤靶区和计划区的放射剂量。
在放疗过程中,放射区域包括照射区、治疗区、计划区、靶区及肿瘤区,为提高放射剂量的计算速度,通过蒙特卡罗方法仅计算肿瘤靶区和计划区的放射剂量,对于其他区的放射剂量通过其他方法进行计算。其中,其他方法如:RBM(Regular Beam Model)剂量计算方法、PBM(Pencil Beam Model)剂量计算方法等。
S15,判断计算出的放射剂量是否与预设剂量匹配。
在本实施例中,预设剂量为一剂量范围,其中,预设剂量包括标准剂量和经验剂量。标准剂量为细胞所能承受的剂量范围,具体为,肿瘤靶区细胞所能承受的辐射范围,计划区的细胞所能承受的辐射范围。经验剂量为根据放疗者的病灶所设定的剂量,此剂量由医生根据放疗经验进行设定。
S16,若不匹配,则发出提醒信息。
当计算出的放射剂量与标准剂量、经验剂量均不匹配时,发出提醒信息供医生参考。
综上所述,本发明剂量测量方法包括虚拟源模型的建立、放射剂量的计算及对计算剂量的判断,建立的虚拟源模型为蒙特卡罗剂量计算模型,利用蒙特卡罗方法仅计算肿瘤靶区和计划区的放射剂量,可提高放射剂量的计算速度,且将计算出的放射剂量与预设剂量进行匹配,以判断所计算剂量的合理性,可提高放射治疗的效果。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其他相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于蒙特卡罗的剂量测量方法,其特征在于,包括以下步骤:
获取射线束通过均整器的相位空间分布;
对所述相位空间分布进行重构,建立虚拟源模型;
根据水模实验结果校正所述虚拟源模型的参数;
利用校正后的虚拟源模型计算肿瘤靶区和计划区的放射剂量;
判断计算出的放射剂量是否与预设剂量匹配;
若不匹配,则发出提醒信息。
2.根据权利要求1所述的基于蒙特卡罗的剂量测量方法,其特征在于,所述预设剂量为剂量范围。
3.根据权利要求2所述的基于蒙特卡罗的剂量测量方法,其特征在于,所述相位空间分布包括光子或电子的能量、三维空间位置、运动的方向余弦。
4.根据权利要求3所述的基于蒙特卡罗的剂量测量方法,其特征在于,所述水模实验结果包括射线束在水模中形成的深度剂量和离轴比分布。
5.根据权利要求4所述的基于蒙特卡罗的剂量测量方法,其特征在于,所述虚拟源模型为二维网格。
6.根据权利要求5所述的基于蒙特卡罗的剂量测量方法,其特征在于,所述网格为300×300的矩阵。
7.根据权利要求6所述的基于蒙特卡罗的剂量测量方法,其特征在于,所述网格中的方格为正方形,边长为0.45mm。
8.根据权利要求7所述的基于蒙特卡罗的剂量测量方法,其特征在于,所述预设剂量包括标准剂量和经验剂量。
9.根据权利要求8所述的基于蒙特卡罗的剂量测量方法,其特征在于,所述标准剂量为细胞所能承受的剂量范围。
10.根据权利要求9所述的基于蒙特卡罗的剂量测量方法,其特征在于,所述经验剂量为根据放疗者的病灶所设定的剂量。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610760577.1A CN106291650A (zh) | 2016-08-31 | 2016-08-31 | 基于蒙特卡罗的剂量测量方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN201610760577.1A CN106291650A (zh) | 2016-08-31 | 2016-08-31 | 基于蒙特卡罗的剂量测量方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN106291650A true CN106291650A (zh) | 2017-01-04 |
Family
ID=57674568
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN201610760577.1A Pending CN106291650A (zh) | 2016-08-31 | 2016-08-31 | 基于蒙特卡罗的剂量测量方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN106291650A (zh) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106932810A (zh) * | 2017-04-01 | 2017-07-07 | 西安体医疗科技有限公司 | 一种伽玛射线剂量的卷积计算方法 |
CN107290774A (zh) * | 2017-07-21 | 2017-10-24 | 四川瑶天纳米科技有限责任公司 | 中子剂量快速确定方法 |
CN112051601A (zh) * | 2020-07-16 | 2020-12-08 | 中国人民解放军63653部队 | 一种基于虚拟源原理的源边界参数蒙特卡罗反演技术 |
CN112587808A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-04-02 | 北京航空航天大学 | 粒子支架剂量分布计算方法 |
WO2022032591A1 (en) * | 2020-08-13 | 2022-02-17 | Shanghai United Imaging Healthcare Co., Ltd. | Systems and methods for modeling radiation source |
CN115910418A (zh) * | 2021-08-05 | 2023-04-04 | 合肥锐视医疗科技有限公司 | 一种基于蒙特卡罗模拟的辐射防护箱体的制备方法 |
Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN101120871A (zh) * | 2006-12-29 | 2008-02-13 | 成都川大奇林科技有限责任公司 | 精确放射治疗计划*** |
CN101477203A (zh) * | 2009-01-22 | 2009-07-08 | 中国科学技术大学 | 一种解析蒙特卡罗剂量计算方法 |
US20110186755A1 (en) * | 2005-07-25 | 2011-08-04 | Karl Otto | Methods and apparatus for the planning and delivery of radiation treatments |
CN102921115A (zh) * | 2012-10-25 | 2013-02-13 | 合肥工业大学 | 一种建立基于测量数据的医用直线加速器简便照射源模型的方法 |
CN103425875A (zh) * | 2013-07-29 | 2013-12-04 | 南京航空航天大学 | 一种光子束在目标体内剂量分布的快速获取方法 |
US20140161339A1 (en) * | 2011-09-15 | 2014-06-12 | Toshiba Medical Systems Corporation | Radiotherapy information generation apparatus and radiotherapy information generation method |
CN105204056A (zh) * | 2015-09-29 | 2015-12-30 | 广州瑞多思医疗科技有限公司 | 放射治疗中在线剂量监测和验证的方法 |
CN105457170A (zh) * | 2014-08-20 | 2016-04-06 | 上海联影医疗科技有限公司 | 电子直线加速器的源模型建立方法及装置 |
CN105740573A (zh) * | 2016-03-02 | 2016-07-06 | 苏州网颢信息科技有限公司 | 一种用于放射线剂量计算的双步蒙特卡洛模拟方法 |
-
2016
- 2016-08-31 CN CN201610760577.1A patent/CN106291650A/zh active Pending
Patent Citations (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20110186755A1 (en) * | 2005-07-25 | 2011-08-04 | Karl Otto | Methods and apparatus for the planning and delivery of radiation treatments |
CN101120871A (zh) * | 2006-12-29 | 2008-02-13 | 成都川大奇林科技有限责任公司 | 精确放射治疗计划*** |
CN101477203A (zh) * | 2009-01-22 | 2009-07-08 | 中国科学技术大学 | 一种解析蒙特卡罗剂量计算方法 |
US20140161339A1 (en) * | 2011-09-15 | 2014-06-12 | Toshiba Medical Systems Corporation | Radiotherapy information generation apparatus and radiotherapy information generation method |
CN102921115A (zh) * | 2012-10-25 | 2013-02-13 | 合肥工业大学 | 一种建立基于测量数据的医用直线加速器简便照射源模型的方法 |
CN103425875A (zh) * | 2013-07-29 | 2013-12-04 | 南京航空航天大学 | 一种光子束在目标体内剂量分布的快速获取方法 |
CN105457170A (zh) * | 2014-08-20 | 2016-04-06 | 上海联影医疗科技有限公司 | 电子直线加速器的源模型建立方法及装置 |
CN105204056A (zh) * | 2015-09-29 | 2015-12-30 | 广州瑞多思医疗科技有限公司 | 放射治疗中在线剂量监测和验证的方法 |
CN105740573A (zh) * | 2016-03-02 | 2016-07-06 | 苏州网颢信息科技有限公司 | 一种用于放射线剂量计算的双步蒙特卡洛模拟方法 |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN106932810A (zh) * | 2017-04-01 | 2017-07-07 | 西安体医疗科技有限公司 | 一种伽玛射线剂量的卷积计算方法 |
CN107290774A (zh) * | 2017-07-21 | 2017-10-24 | 四川瑶天纳米科技有限责任公司 | 中子剂量快速确定方法 |
CN112051601A (zh) * | 2020-07-16 | 2020-12-08 | 中国人民解放军63653部队 | 一种基于虚拟源原理的源边界参数蒙特卡罗反演技术 |
CN112051601B (zh) * | 2020-07-16 | 2023-03-14 | 中国人民解放军63653部队 | 一种基于虚拟源原理的源边界参数蒙特卡罗反演技术 |
WO2022032591A1 (en) * | 2020-08-13 | 2022-02-17 | Shanghai United Imaging Healthcare Co., Ltd. | Systems and methods for modeling radiation source |
CN112587808A (zh) * | 2020-12-08 | 2021-04-02 | 北京航空航天大学 | 粒子支架剂量分布计算方法 |
CN112587808B (zh) * | 2020-12-08 | 2022-03-01 | 北京航空航天大学 | 粒子支架剂量分布计算方法 |
CN115910418A (zh) * | 2021-08-05 | 2023-04-04 | 合肥锐视医疗科技有限公司 | 一种基于蒙特卡罗模拟的辐射防护箱体的制备方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106291650A (zh) | 基于蒙特卡罗的剂量测量方法 | |
Grevillot et al. | A Monte Carlo pencil beam scanning model for proton treatment plan simulation using GATE/GEANT4 | |
CN102921115B (zh) | 一种建立基于测量数据的医用直线加速器简便照射源模型的方法 | |
Chao et al. | Organ dose conversion coefficients for 0.1–10 MeV electrons calculated for the VIP-Man tomographic model | |
Mohammadi et al. | Evaluation of the accuracy of various dose calculation algorithms of a commercial treatment planning system in the presence of hip prosthesis and comparison with Monte Carlo | |
Çatlı et al. | Experimental and Monte Carlo evaluation of Eclipse treatment planning system for effects on dose distribution of the hip prostheses | |
Koch et al. | Monte Carlo calculations and measurements of absorbed dose per monitor unit for the treatment of uveal melanoma with proton therapy | |
Miljanić et al. | Out-of-field dose measurements in radiotherapy–An overview of activity of EURADOS Working Group 9: Radiation protection in medicine | |
Fonseca et al. | MCMEG: Intercomparison exercise on prostate radiotherapy dose assessment | |
Zarifi et al. | Validation of GATE Monte Carlo code for simulation of proton therapy using National Institute of Standards and Technology library data | |
CN107073288B (zh) | 照射计划装置以及照射计划校正方法 | |
Brualla et al. | Electron irradiation of conjunctival lymphoma—monte Carlo simulation of the minute dose distribution and technique optimization | |
CN103536302B (zh) | 基于tps的三维剂量分布差异分析方法及*** | |
Gambarini et al. | Dose Imaging in radiotherapy photon fields with Fricke and Normoxic-polymer Gels | |
Akagi et al. | Scatter factors in proton therapy with a broad beam | |
Sato et al. | Fluence-to-dose conversion coefficients for muons and pions calculated based on ICRP publication 103 using the PHITS code | |
Buffard et al. | Study of the impact of artificial articulations on the dose distribution under medical irradiation | |
Shaw | Evaluation of the effects of bolus air gaps on surface dose in radiation therapy and possible clinical implications | |
Cheon et al. | Development of advanced skin dose evaluation technique using a tetrahedral-mesh phantom in external beam radiotherapy: a Monte Carlo simulation study | |
Neupane | Efficacy of the Virtual Cone Method Using Fixed Small Multi-Leaf Collimator Field for Stereotactic Radiosurgery | |
Devic et al. | Comparative skin dose measurement in the treatment of anal canal cancer: Conventional versus conformal therapy | |
Lin | Assessment of Single-Spot Topas Mc Simulation for Proton Pencil Beam Scanning in Homogeneous and Heterogeneous Media and Quantification of Dosimetric Impact of Ct Metal Artifact on IMPT and VMAT Plans | |
Troshina et al. | The biological efficiency of U-70 accelerator in carbon ion SOBP | |
Novelli | Monte Carlo study of clinical treatment conditions provided by NOVAC 11 IOERT accelerator | |
Kinase et al. | Internal dosimetry for nasal thallium-201 administration |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20170104 |
|
RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |