CN114010963B - 剂量确定的***、方法及计算机可读存储介质 - Google Patents

Abstract

本申请涉及剂量确定的***、方法及计算机可读存储介质。所述方法包括获取对象的目标放疗计划，所述目标放疗计划包括对应机架角度的子放疗计划；基于对应所述机架角度的所述子放疗计划，确定所述机架角度对应的目标通量图，所述目标通量图包括多个第一子区域，每个第一子区域对应第一权重值；基于所述每个第一子区域对应的所述第一权重值，确定所述每个第一子区域对应的采样粒子数量；以及基于所述每个第一子区域对应的所述采样粒子数量，根据蒙特卡罗算法，确定在所述机架角度下的所述对象的目标剂量分布。

Description

剂量确定的***、方法及计算机可读存储介质

技术领域

本申请总体上涉及放射治疗的***和方法，更具体地，涉及放射治疗中的剂量确定的***和方法。

背景技术

放射治疗通过将电离放射导向肿瘤而广泛用于癌症治疗。放射治疗的考虑因素包括，在放射治疗期间，肿瘤接受足够的放射，并且尽可能地对危及器官(OAR)的损害最小化。因此，准确计算患者被照射部位的剂量分布对放射治疗起着决定性的作用。蒙特卡罗计算方法己在医学剂量计算方面得到广泛应用，其可以精确确定患者被照射部分的剂量分布，但是蒙特卡罗计算方法存在收敛速度慢、计算时间长的弱点。因此，期望提供用于在放射治疗中快速准确地确定患者的剂量分布的***和方法。

发明内容

在本申请的第一方面，提供了一种剂量确定的方法，包括：获取对象的目标放疗计划，所述目标放疗计划包括对应机架角度的子放疗计划；基于对应所述机架角度的所述子放疗计划，确定所述机架角度对应的目标通量图，所述目标通量图包括多个第一子区域，所述多个第一子区域中的每个第一子区域对应第一权重值，所述第一权重值表示所述第一子区域的目标辐射强度；基于所述每个第一子区域对应的所述第一权重值，确定所述每个第一子区域对应的采样粒子数量；以及基于所述每个第一子区域对应的所述采样粒子数量，根据蒙特卡罗算法，确定在所述机架角度下的所述对象的目标剂量分布。

在一些实施例中，所述子放疗计划包括在所述机架角度下的多个子野的子野信息，所述基于对应所述机架角度的子放疗计划，确定所述机架角度对应的目标通量图，包括：基于所述子野信息，确定对应所述多个子野的多个子通量图；以及通过对所述多个子通量图进行融合，确定所述机架角度对应的所述目标通量图。

在一些实施例中，所述子野信息包括所述多个子野中的每个子野对应的辐射时间和单位时间辐射强度。

在一些实施例中，所述方法进一步包括：对所述目标通量图进行外扩，确定外扩区域，所述外扩区域包括多个第二子区域；确定所述多个第二子区域中的每个第二子区域对应的第二权重值，所述第二权重值表示所述第二子区域的漏射强度；以及基于所述每个第二子区域对应的所述第二权重值，确定所述每个第二子区域对应的采样粒子数量。

在一些实施例中，所述基于所述每个第一子区域对应的所述采样粒子数量，根据蒙特卡罗算法，确定所述对象的目标剂量分布，包括：基于所述每个第一子区域对应的所述采样粒子数量和所述每个第二子区域对应的所述采样粒子数量，根据蒙特卡罗算法，确定所述对象的目标剂量分布。

在一些实施例中，所述第一子区域对应的所述采样粒子数量与所述第一子区域对应的所述第一权重值相关。

在一些实施例中，所述目标放疗计划包括对应多个机架角度的多个子放疗计划。所述方法进一步包括：确定对应所述多个机架角度的所述对象的多个目标剂量分布；基于所述多个目标剂量分布，确定所述对象的总剂量分布。

在本申请的第二方面，还提供了一种剂量确定的方法，所述方法包括：获取对象的目标放疗计划，所述目标放疗计划包括对应机架角度的子放疗计划；基于所述子放疗计划，确定对应机架角度对应的目标通量图；基于所述目标通量图确定对应机架角度的采样粒子分布；基于所述采样粒子分布，根据蒙特卡罗算法，确定在对应机架角度下的所述对象的目标剂量分布。

在本申请的第三方面，还提供了一种剂量确定的方法，其特征在于，所述方法包括：获取对象的目标放疗计划，所述目标放疗计划包括对应至少一个机架角度的至少一个子放疗计划；根据不同机架角度对应的射束的权重确定不同机架角度对应的采样粒子数量；对于所述至少一个机架角度中的每个机架角度，基于对应所述机架角度的子放疗计划，确定所述机架角度对应的目标通量图，所述目标通量图包括多个第一子区域；基于所述机架角度对应的采样粒子数量以及所述机架角度对应的目标通量图，确定所述每个第一子区域对应的采样粒子数量；基于所述每个第一子区域对应的采样粒子数量，根据蒙特卡罗算法，确定在所述机架角度下的所述对象的目标剂量分布；以及基于在所述至少一个机架角度下的所述对象的至少一个目标剂量分布和所述至少一个机架角度，确定所述对象的总剂量分布。

在本申请的第四方面，提供了一种剂量确定的***，所述***包括至少一个处理器以及至少一个存储器；所述至少一个存储器用于存储计算机指令；所述至少一个处理器用于执行所述计算机指令中的至少部分指令以实现如上所述的剂量确定方法。

在本申请的第五方面，提供了一种剂量确定的***，所述***包括：获取模块，用于获取对象的目标放疗计划，所述目标放疗计划包括对应机架角度的子放疗计划；通量图确定模块，用于基于对应所述机架角度的子放疗计划，确定所述机架角度对应的目标通量图，所述目标通量图包括多个第一子区域，所述多个第一子区域中的每个第一子区域对应第一权重值，所述第一权重值表示所述第一子区域的目标辐射强度；采样粒子确定模块，用于基于所述每个第一子区域对应的所述第一权重值，确定所述每个第一子区域对应的采样粒子数量；以及剂量确定模块，用于基于所述每个第一子区域对应的所述采样粒子数量，根据蒙特卡罗算法，确定在所述机架角度下的所述对象的目标剂量分布。

在本申请的第六方面，提供了一种计算机可读存储介质，所述存储介质存储计算机指令，当所述计算机指令被处理器执行时实现如上所述的剂量确定方法。

本申请的一部分附加特性可以在以下描述中进行说明。通过对以下描述和相应附图的研究或者对实施例的生产或操作的了解，本申请的一部分附加特性对于本领域技术人员是明显的。本申请的特征可以通过对以下描述的具体实施例的各个方面的方法、手段和组合的实践或使用得以实现和达到。

附图说明

本申请将通过示例性实施例进行进一步描述。这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例是非限制性的示例性实施例，在这些实施例中，各图中相同的编号表示相似的结构，其中：

图1是根据本申请的一些实施例所示的示例性医学***的示意图；

图2是根据本申请的一些实施例所示的在其上可以实现医学***的至少一部分示例性计算设备的示意图；

图3是根据本申请的一些实施例所示的可以在其上实现终端的示例性移动设备的示例性硬件和/或软件组件的示意图；

图4是根据本申请的一些实施例所示的示例性处理设备的框图；

图5是根据本申请的一些实施例所示的剂量确定的示例性过程500的流程图；

图6是根据本申请的一些实施例所示的示例性子通量图和目标通量图的示意图；以及

图7是根据本申请的一些实施例所示的示例性目标通量图和外扩区域的示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍。然而，本领域技术人员应该明白，可以在没有这些细节的情况下实施本申请。在其它情况下，为了避免不必要地使本申请的各方面变得晦涩难懂，已经在较高的层次上描述了众所周知的方法、过程、***、组件和/或电路。对于本领域的普通技术人员来讲，显然可以对所披露的实施例做出各种改变，并且在不偏离本申请的原则和范围的情况下，本申请中所定义的普遍原则可以适用于其他实施例和应用场景。因此，本申请不限于所示的实施例，而是符合与申请专利范围一致的最广泛范围。

本申请中所使用的术语仅出于描述特定示例实施例的目的，而非限制性的。如本申请使用的单数形式“一”、“一个”及“该”同样可以包括复数形式，除非上下文明确提示例外情形。还应当理解，如在本申请说明书中使用的术语“包括”、“包含”仅提示存在所述特征、整数、步骤、操作、组件和/或部件，但并不排除存在或添加以上其它特征、整数、步骤、操作、组件、部件和/或其组合的情况。

可以理解的是，本申请使用的术语“***”、“引擎”、“单元”、“模块”和/或“区块”是用于按升序区分不同级别的不同构件、元件、部件、部分或组件的方法。然而，如果可以达到相同的目的，这些术语也可以被其他表达替换。

通常，这里使用的词语“模块”、“单元”或“块”是指体现在硬件或固件中的逻辑，或者是软件指令的集合。本申请描述的模块、单元或块可以被实现为软件和/或硬件，并且可以被存储在任何类型的非暂时性计算机可读介质或其他存储设备中。在一些实施例中，可以编译软件模块/单元/块并将其链接到可执行程序中。可以意识到的是，软件模块可以是可从其他模块/单元/块或它们自身调用的，和/或可以响应于检测到的事件或中断而被调用。可以在计算机可读介质上提供被配置为在计算设备(例如，如图2所示的处理器210)上执行的软件模块/单元/块。例如，光盘、数字视频光盘、闪存驱动器、磁盘或任何其他有形介质，或者作为数字下载(并且可以最初以压缩或可安装的格式存储，需要在执行之前进行安装、解压缩或解密)。这里的软件代码可以被部分的或全部的储存在执行操作的计算设备的存储设备中，并应用在计算设备的操作之中。软件指令可以嵌入在诸如EPROM的固件中。还应当理解，硬件模块/单元/块可以包括在连接的逻辑组件中，例如门和触发器，和/或可以包括可编程单元，例如可编程门阵列或处理器。本申请描述的模块/单元/块或计算设备功能可以被实现为软件模块/单元/块，但是可以以硬件或固件来表示。通常，这里描述的模块/单元/块指的是逻辑模块/单元/块，其可以与其他模块/单元/块组合或者分成子模块/子单元/子块，尽管它们是物理组织或存储器件。该描述可以适用于***、引擎或其一部分。

可以理解的是，除非上下文另有明确说明，当单元、引擎、模块或块被称为在另一单元、引擎、模块或块“上”、“连接”或“耦合至”另一单元、引擎、模块或块时，其可以直接在其它单元、引擎、模块或块上，与其连接或耦合或与之通信，或者可能存在中间单元、引擎、模块或块。在本申请中，术语“和/或”可包括任何一个或以上相关所列条目或其组合。

根据以下对附图的描述，本申请的这些和其它的特征、特点以及相关结构元件的功能和操作方法，以及部件组合和制造经济性，可以变得更加显而易见，这些附图都构成本申请说明书的一部分。然而，应当理解的是，附图仅仅是为了说明和描述的目的，并不旨在限制本申请的范围。应当理解的是，附图并不是按比例绘制的。

本申请使用的流程图示出了根据本申请公开的一些实施例所示的***所执行的操作。应当理解的是，流程图中的操作可以不按顺序执行。相反，可以按照倒序或同时处理各种步骤。同时，也可以将一个或以上其他操作添加到这些流程图中。也可以从流程图中删除一个或以上操作。

放射治疗是指利用放射线***的方法。由于射束能量高，在肿瘤细胞被杀死的同时正常细胞也会受到影响。为了尽可能地减少对正常组织的伤害，需要制定放射治疗计划。为了判断放射治疗计划的好坏，通常需要根据放射治疗计划模拟人体各部位接收的剂量的分布情况。

传统的计算放射剂量的方法包括笔形束算法、卷积算法和蒙特卡罗算法。笔形束算法和卷积算法是基于解析方法或经验方法，计算速度快，但由于人体内部射线散射及次级辐射过程的复杂性等原因，或者受到射线传输中电子失衡等物理过程的影响，导致利用卷积算法和笔形束算法计算放射剂量精度较差，特别是在密度不均匀的组织中和靠近不同组织分界面附近，计算精度误差甚至可达11％～32％。

蒙特卡罗算法又称为统计模拟法或随机抽样法，是一种随机模拟方法，可以通过使用随机数(或更常见的伪随机数)来计算照射部分的剂量分布的方法。蒙特卡罗方法通过对粒子与物质相互作用进行随机模拟来获得粒子在人体组织中沉积能量的分布。蒙特卡罗算法因为其精度高的特性已被用于在放射治疗领域中，但由于其需要模拟大量的随机或伪随机抽样粒子，造成精度一定的情况下模拟时间长，不能充分满足临床的需求。

在实际临床中，治疗计划的制定需要在较短时间内完成，目前一些现有技术对蒙特卡罗模型进行了简化，并且引入很多减方差算法，电子的输运部分也采用了解析的算法，这样一方面并不能保持蒙特卡罗算法的随机性，影响精度；另外一方面，计算时间仍不能达到临床的要求。例如，有些现有技术采用了平滑算法，这无疑会造成精度的丢失，特征点丢失，损失了算法的精度。

本申请提供了一种基于非均匀抽样的蒙特卡罗剂量确定的方法和***。具体地，可以获取对象的目标放疗计划，所述目标放疗计划包括对应机架角度的子放疗计划。可以基于对应所述机架角度的所述子放疗计划，确定所述机架角度对应的目标通量图，所述目标通量图代表该机架角度对应的子辐射强度分布。所述目标通量图包括多个第一子区域，所述多个第一子区域中的每个第一子区域对应第一权重值，所述第一权重值表示所述第一子区域的目标辐射强度。然后，可以基于所述目标通量图确定对应机架角度的采样粒子分布。进一步地，可以根据所述机架角度对应的子辐射强度分布确定所述目标通量图上的采样粒子分布。例如，可以基于所述每个第一子区域对应的所述第一权重值，确定所述每个第一子区域对应的采样粒子数量。最后，基于所述每个第一子区域对应的所述采样粒子数量，根据蒙特卡罗算法，确定在所述机架角度下的所述对象的目标剂量分布。本实施例中，机架角度可以为单一角度，也可以为一段角度范围。若为角度范围，则可以将角度范围离散成多个控制点，每个控制点对应不同的机架角度，从而依照本实施例中的方法计算单一机架角度下的剂量分布，根据不同机架角度下的剂量分布确定最终患者或模体内的剂量分布。

在本申请提出的基于非均匀抽样的蒙特卡罗剂量确定的技术方案中，可以按照目标通量图中第一子区域对应的权重来决定第一子区域内的采样粒子个数，例如，第一子区域对应的采样粒子数量与第一子区域对应的第一权重值成正比关系、平方关系或其它函数关系。然后基于蒙特卡洛算法计算出能量沉积(即辐射剂量)。由于剂量的计算时间与粒子数量成正比，这种非均匀抽样的方式可以减少采样粒子数量，减少计算时间，并且精度损失较小。

图1是根据本申请的一些实施例所示的示例性医学***的示意图。医学***100可以包括医学设备110、网络120、一个或以上终端130、处理设备140和存储设备150。医学***100中的组件可以以各种方式连接。仅作为示例，医学设备110可以直接(如连接医学设备110和处理设备140的虚线双向箭头所示)或通过网络120连接到处理设备140。作为又一个示例，存储设备150可以直接(如连接存储设备150和医学设备110的虚线双向箭头所示)或通过网络120连接到医学设备110。作为又一个示例，终端130可以直接(如连接终端130和处理设备140的虚线双向箭头所示)或通过网络120连接到处理设备140。作为又一个示例，终端130可以直接(如连接终端130和存储设备150的虚线双向箭头所示)或通过网络120连接到存储设备150。

医学设备110可以对对象进行成像和/或治疗。在一些实施例中，对象可以包括生物对象和/或非生物对象。例如，对象可以包括人身体的特定部分，例如头部、胸部、腹部等，或其组合。又例如，对象可以是医学设备110待扫描的病人。

在一些实施例中，医学设备110可以是用于疾病诊断或研究目的的医学治疗装置。在一些实施例中，医学设备110可以包括单模态装置，例如，X射线治疗装置、Co-60远程治疗装置、医用电子加速器等。在一些实施例中，医学设备110可以是多模态(例如，双模态)装置，以获取与对象有关的医学图像，并对对象进行放射治疗。例如，医学设备110可以包括图像引导放射治疗(IGRT)装置。例如，CT引导放射治疗装置、MRI引导放射治疗装置。上面提供的装置仅用于说明目的，而无意限制本申请的范围。如本申请所用，术语“成像模态”或“模态”广泛地是指收集、生成、处理和/或分析目标对象的成像信息的成像方法或技术。

在一些实施例中，医学设备110可以包括放疗组件，例如治疗头。治疗头与机架相连。在一些实施例中，治疗头可以随机架的运动(例如，旋转)而运动。治疗头可以包括靶、治疗辐射源和准直器。治疗辐射源可以向对象发射辐射束。准直器可以包括初级准直器和次级准直器，次级准直器可以包括多叶光栅(MLC)和钨门(jaw)等。其中，MLC可以包括多个叶片。在一些实施例中，MLC的多个叶片和/或钨门(jaw)的位置，用以形成辐射区域，即射野。在一些实施例中，多个叶片可以由一个或多个驱动部件(例如，电动机)驱动以移动到特定位置来改变射野的形状。

在一些实施例中，治疗头可以是非均匀出束。例如，在非均整(flatteningfilter-free，FFF)模式下，治疗头发出的射束的强度呈现某个分布(例如，高斯分布)。在一些实施例中，治疗头可以是均匀出束。例如，在均整(flattening filter，FF)模式下，可以将均整器安装在治疗头内(例如，安装在MLC上方)，将射束的强度均一化。

在一些实施例中，医学设备110可以包括放疗辅助设备，例如，电子射野影像装置(EPID)。电子射野影像装置可以在治疗前、治疗期间和/或治疗后生成对象的图像。电子射野影像装置可以包括探测器，用于检测从治疗辐射源发出的放射射线(例如，X射线、γ射线)。在一些实施例中，探测器可以包含一个或多个探测单元。所述探测单元可以包括闪烁探测器(例如，碘化铯探测器、氧硫化钆探测器)、气体探测器等。所述探测单元可以包括单排探测器或多排探测器。

在一些实施例中，医学设备110还可以包括成像设备。所述成像设备可以包括计算机断层扫描成像设备(CT)、超声成像组件、荧光透视成像组件、核磁共振成像(MRI)设备、单光子发射计算机体层显像(SPECT)设备、正电子发射断层显像(PET)设备等中的一种或几种的组合。在一些实施例中，成像设备可以包括成像组件，例如，成像辐射源和探测器。在一些实施例中，成像辐射源和治疗辐射源可以集成为一个放射源，用来对对象进行成像和/或治疗。

网络120可以包括可以促进医学***100的信息和/或数据的交换的任何合适的网络。在一些实施例中，医学***100的一个或以上组件(例如，医学设备110、终端130、处理设备140、存储设备150)可以经由网络120与医学***100的一个或以上其它组件通信信息和/或数据。例如，处理设备140可以经由网络120从医学设备110获得图像数据。作为另一示例，处理设备140可以经由网络120从终端130获得用户指令。网络120可以是和/或包括公共网络(例如，互联网)、专用网络(例如，局域网(LAN)、广域网(WAN))，有线网络(例如，无线局域网)、以太网、无线网络(例如，802.11网络、Wi-Fi网络)、蜂窝网络(例如，长期演进(LTE)网络)、帧中继网络、虚拟专用网(“VPN”)、卫星网络、电话网络、路由器、集线器、交换机、服务器计算机和/或其任何组合。仅作为示例，网络120可以包括电缆网络、有线网络、光纤网络、电信网络、内联网、无线局域网(WLAN)、城域网(MAN)、公共电话交换网(PSTN)、蓝牙^TM网络、ZigBee^TM网络、近场通信(NFC)网络等，或其任意组合。在一些实施例中，网络120可以包括一个或以上网络接入点。例如，网络120可以包括诸如基站和/或互联网交换点之类的有线和/或无线网络接入点，医学***100的一个或以上组件可以通过有线和/或无线接入点连接到网络120以交换数据和/或信息。

终端130可以包括移动设备130-1、平板计算机130-2、膝上型计算机130-3等，或其任何组合。在一些实施例中，移动设备130-1可以包括智能家居设备、可穿戴设备、智能移动设备、虚拟现实设备、增强现实设备等，或其任何组合。仅作为示例，终端130可以包括如图3所示的移动设备。在一些实施例中，智能家居设备可以包括智能照明设备、智能电器控制设备、智能监控设备、智能电视、智能摄像机、对讲机等，或其任意组合。在一些实施例中，可穿戴设备可以包括手镯、鞋类、眼镜、头盔、手表、衣物、背包、智能配件等，或其任意组合。在一些实施例中，移动设备可以包括移动电话、个人数字助理(PDA)、游戏设备、导航设备、销售点(POS)设备、膝上型计算机、平板计算机、台式机等或其任何组合。在一些实施例中，虚拟现实设备和/或增强现实设备可以包括虚拟现实头盔、虚拟现实眼镜、虚拟现实眼罩、增强现实头盔、增强现实眼镜、增强现实眼罩等，或其任意组合。例如，虚拟现实设备和/或增强现实设备可以包括Google Glass^TM、Oculus Rift^TM、Hololens^TM、Gear VR^TM等。在一些实施例中，一个或多个终端130可以是处理设备140的一部分。

处理设备140可以处理从医学设备110、终端130和/或存储设备150获得的数据和/或信息。例如，处理设备140可以获取对象的目标放疗计划。作为另一示例，处理设备140可以基于对应某个机架角度的子放疗计划，确定所述机架角度对应的目标通量图。作为又一示例，处理设备140可以基于目标通量图中的第一子区域对应的第一权重值，确定所述第一子区域对应的采样粒子数量。作为又一示例，处理设备140可以基于目标通量图中的第一子区域对应的采样粒子数量，根据蒙特卡罗算法，确定对象的目标剂量分布。在一些实施例中，处理设备140可以是单个服务器或服务器组。服务器组可以是集中式或分布式的。在一些实施例中，处理设备140可以是相对于医学***100的一个或多个其他组件的本地组件或远程组件。例如，处理设备140可以经由网络120访问存储在医学设备110、终端130和/或存储设备150中的信息和/或数据。作为另一示例，处理设备140可以直接连接至医学设备110、终端130和/或存储设备150以访问所存储的信息和/或数据。在一些实施例中，处理设备140可以在云平台上实现。仅作为示例，云平台可以包括私有云、公共云、混合云、社区云、分布云、内部云、多层云等或其任意组合。在一些实施例中，处理设备140可以由具有如图2所示的一个或以上组件的计算设备200来实现。

存储设备150可以存储数据、指令和/或任何其他信息。在一些实施例中，存储设备150可以存储从终端130和/或处理设备140获得的数据。在一些实施例中，存储设备150可以存储处理设备140可以执行或用来执行本申请中描述的示例性方法的数据和/或指令。在一些实施例中，存储设备150可以包括大容量存储器、可移动存储器、易失性读写存储器、只读存储器(ROM)等或其任意组合。示例性大容量存储器可以包括磁盘、光盘、固态驱动器等。示例性可移动存储器可以包括闪存驱动器、软盘、光盘、内存卡、压缩盘、磁带等。示例性易失性读写存储器可以包括随机存取内存(RAM)。示例性RAM可包括动态随机存取内存(DRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取内存(DDR SDRAM)、静态随机存取内存(SRAM)、晶闸管随机存取内存(T-RAM)和零电容随机存取内存(Z-RAM)等。示例性ROM可以包括掩模ROM(MROM)、可编程ROM(PROM)、可擦除可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、光盘ROM(CD-ROM)和数字多功能盘ROM等在一些实施例中，所述存储设备150可以在云平台上实现。仅作为示例，云平台可以包括私有云、公共云、混合云、社区云、分布云、内部云、多层云等或其任意组合。

在一些实施例中，存储设备150可以连接到网络120以与医学***100的一个或以上其他组件(例如，处理设备140、终端130)通信。医学***100的一个或多个组件可以经由网络120访问存储在存储设备150中的数据或指令。在一些实施例中，存储设备150可以直接连接到医学***100的一个或以上其他组件或与之通信(例如，处理设备140、终端130)。在一些实施例中，存储设备150可以是处理设备140的一部分。

应该注意的是，上述描述仅出于说明性目的而提供，并不旨在限制本申请的范围。对于本领域普通技术人员而言，在本申请内容的指导下，可做出多种变化和修改。可以以各种方式组合本申请描述的示例性实施例的特征、结构、方法和其他特征，以获得另外的和/或替代的示例性实施例。然而，这些变化与修改不会背离本申请的范围。

图2是根据本申请的一些实施例所示的在其上可以实现医学***100的至少一部分示例性计算设备的示意图。如图2所示，计算设备200可以包括处理器210、存储器220、输入/输出(I/O)230和通信端口240。

处理器210可以根据本申请描述的技术执行计算机指令(例如，程序代码)并执行处理设备140的功能。计算机指令可以包括，例如，例程、程序、对象、组件、数据结构、过程、模块和功能，其执行本申请描述的特定功能。例如，处理器210可以处理从医学设备110、存储设备150、终端130和/或医学***100的任何其他组件获得的数据或信息。在一些实施例中，处理器210可以包括一个或多个硬件处理器，例如微控制器、微处理器、精简指令集计算机(RISC)、专用集成电路(ASIC)、专用指令集处理器(ASIP)、中央处理器(CPU)、图形处理单元(GPU)、物理处理单元(PPU)、微控制器单元、数字信号处理器(DSP)、现场可编程门阵列(FPGA)、先进的RISC机器(ARM)、可编程逻辑器件(PLD)，能够执行一个或多个功能的任何电路或处理器等，或其组合。

仅仅为了说明，在计算设备200中仅描述了一个处理器。然而，应注意，本申请披露的计算设备200还可以包括多个处理器。因此，本申请中披露的由一个处理器执行的操作和/或方法步骤也可以由多个处理器联合或分别执行。例如，如果在本申请中，计算设备200的处理器执行操作A和操作B，则应当理解，操作A和操作B也可以由计算设备200中的两个或以上不同的处理器联合或分开地执行(例如，第一处理器执行操作A，第二处理器执行操作B，或者第一处理器和第二处理器共同执行操作A和B)。

存储器220可以存储从医学设备110、存储设备150、终端130和/或医学***100的任何其他组件获得的数据/信息。在一些实施例中，存储器220可以包括大容量存储器、可移动存储器、易失性读写存储器、只读存储器等或其任意组合。例如，大容量存储器可以包括磁盘、光盘、固态驱动器等。可移动存储器可以包括闪存驱动器、软盘、光盘、存储卡、压缩盘、磁带等。易失性读写存储器可以包括随机存取存储器(RAM)。RAM可以包括动态RAM(DRAM)、双倍速率同步动态RAM(DDR SDRAM)、静态RAM(SRAM)、晶闸管RAM(T-RAM)和零电容器RAM(Z-RAM)等。ROM可以包括掩膜ROM(MROM)、可编程ROM(PROM)、可擦除可编程ROM(EPROM)、电可擦除可编程ROM(EEPROM)、光盘ROM(CD-ROM)，以及数字多功能盘ROM等。在一些实施例中，存储器220可以存储一个或以上程序和/或指令以执行本申请描述的示例性方法。

I/O 230可以输入和/或输出信号、数据、信息等。在一些实施例中，I/O 230可以使用户能够与处理设备140交互。在一些实施例中，I/O 230可以包括输入设备和输出设备。示例性输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风等或其组合。示例性输出设备可以包括显示设备、扬声器、打印机、投影仪等或其组合。示例性显示设备可以包括液晶显示器(LCD)、基于发光二极管(LED)的显示器、平板显示器、曲面屏幕、电视设备、阴极射线管(CRT)、触摸屏屏幕等，或其组合。

通信端口240可以连接到网络(例如，网络120)以促进数据通信。通信端口240可以在处理设备140与医学设备110、存储设备150和/或终端130之间建立连接。该连接可以是有线连接、无线连接，可以实现数据传输和/或接收的任何其他通信连接，和/或这些连接的组合。有线连接可以包括例如电缆、光缆、电话线等，或其任意组合。无线连接可以包括，例如，蓝牙、Wi-Fi、WiMax、无线局域网、ZigBee、移动网络(例如，3G、4G、5G)等或其组合。在一些实施例中，通信端口240可以是和/或包括标准化通信端口，例如，RS232、RS485等。在一些实施例中，通信端口240可以是专门设计的通信端口。例如，可以根据数字成像和医学通信(DICOM)协议来设计通信端口240。

图3是根据本申请的一些实施例所示的可以在其上实现终端的示例性移动设备的示例性硬件和/或软件组件的示意图。如图3所示，移动设备300可以包括通信平台310、显示器320、图形处理单元(GPU)330、中央处理单元(CPU)340、输入/输出(I/O)350、内存360和存储器390。在一些实施例中，任何其他合适的组件，包括但不限于***总线或控制器(未示出)，也可包括在移动设备300内。在一些实施例中，可以将移动操作***370(例如，iOS^TM、Android^TM、Windows Phone^TM)和一个或以上应用380从存储器390加载到内存360中，以便由CPU 340执行。应用380可以包括浏览器或任何其他合适的移动应用程序，用于从处理设备140接收和渲染与医学***100有关的信息或其他信息。可以经由I/O 350来实现用户与信息的交互，并经由网络120将其提供给处理设备140和/或医学***100的其他组件。

为了实施本申请描述的各种模块、单元及其功能，计算机硬件平台可用作本申请中描述的一个或以上组件的硬件平台。具有用户界面元素的计算机可以用作个人计算机(PC)或任何其他类型的工作站或终端设备。若计算机被适当的程序化，计算机亦可用作服务器。

图4是根据本申请的一些实施例所示的示例性处理设备的框图。处理设备140可以包括获取模块410、通量图确定模块420、采样粒子确定模块430和剂量确定模块440。

获取模块410可以获取对象的目标放疗计划。在一些实施例中，对象可以是医学设备(例如，放疗设备)待成像和/或待治疗的患者。目标放疗计划用于设定如何利用射束使患者的病变区域(称为靶区)和/或正常组织接受辐射剂量要求。放疗设备可以基于目标放疗计划对待治疗对象的靶区进行治疗。在一些实施例中，目标放疗计划可以包括对应至少一个机架角度的至少一个子放疗计划。在一些实施例中，医学***100的组件或用户(例如，医生)可以根据对象的相关信息(例如，靶区形状、面积、位置)等确定目标放疗计划。目标放疗计划可以存储在医学***100的存储设备(例如，存储设备150)中，获取模块410可以从存储设备中获取对象的目标放疗计划。关于目标放疗计划的更多描述可以在本申请的其它地方(例如，图5中的步骤510及其描述)找到。

通量图确定模块420可以确定子通量图和目标通量图。在一些实施例中，通量图确定模块420可以基于某个机架角度对应的子放疗计划中的多个子野的子野信息，确定对应所述多个子野的多个子通量图。通量图确定模块420可以基于所述多个子通量图，确定所述机架角度对应的目标通量图。例如，通量图确定模块420可以通过对多个子通量图进行融合，确定目标通量图。关于确定子通量图和目标通量图的更多描述可以在本申请的其它地方(例如，图5中的步骤520及其描述)找到。

采样粒子确定模块430可以基于第一子区域对应的第一权重值，确定所述第一子区域对应的采样粒子数量。第一子区域对应的采样粒子数量与第一子区域对应的第一权重值相关。例如，第一子区域对应的采样粒子数量与第一子区域对应的第一权重值成正比关系、平方关系或其它函数关系。在一些实施例中，采样粒子确定模块430可以对目标通量图进行外扩，确定外扩区域。采样粒子确定模块430可以确定外扩区域中的第二子区域对应的第二权重值，第二权重值表示所述第二子区域的漏射强度。采样粒子确定模块430可以基于第二子区域对应的第二权重值，确定所述第二子区域对应的采样粒子数量。关于确定第一子区域的第一权重值和第二子区域的第二权重值的更多描述可以在本申请的其它地方(例如，图5中的步骤530及其描述)找到。

剂量确定模块440可以确定对象的目标剂量分布和总剂量分布。在一些实施例中，剂量确定模块440可以基于某个机架角度对应的目标通量图中每个第一子区域对应的采样粒子数量，根据蒙特卡罗算法，确定在所述机架角度下的对象的目标剂量分布。在一些实施例中，剂量确定模块440可以基于在目标放疗计划中多个机架角度下的多个目标剂量分布，确定对象的总剂量分布。关于确定目标剂量分布和总剂量分布的更多描述可以在本申请的其它地方(例如，图5中的步骤540及其描述)找到。

应当注意，本申请对处理设备140的以上描述仅出于说明的目的而提供的，而无意于限制本申请的范围。对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本申请的描述，做出各种各样的变化和修改。然而，这些变化和修改不脱离本申请的范围。例如，处理设备140还可以包括用于数据存储的存储模块(图中未示出)。例如，处理设备140还可以包括用于控制医学设备的控制模块(图中未示出)。又例如，通量图确定模块420和采样粒子确定模块430可以集成为单个模块。

图5是根据本申请的一些实施例所示的剂量确定的示例性过程500的流程图。在一些实施例中，过程500的至少一部分可以由处理设备140执行(例如，在图2所示的计算设备200中实现)。例如，过程500可以以指令(例如，应用程序)的形式存储在存储设备(例如，存储设备150、存储器220、存储器390)中，并由处理设备140(例如，图2所示的处理器210、图3所示的CPU 340，或图4所示的处理设备140中的一个或以上模块)调用和/或执行。以下所示过程的操作仅出于说明的目的。在一些实施例中，过程500可以利用一个或以上未描述的附加操作和/或没有所讨论的一个或以上操作来完成。另外，图5中示出的和下面描述的过程500的操作的顺序不旨在是限制性的。

在510中，处理设备140(例如，获取模块410)可以获取对象的目标放疗计划，所述目标放疗计划包括对应至少一个机架角度的至少一个子放疗计划。

在一些实施例中，对象可以是医学设备(例如，放疗设备)待成像和/或待治疗的患者。目标放疗计划用于设定如何利用射束使患者的病变区域(称为靶区)和/或正常组织接受辐射剂量要求。放疗设备可以基于目标放疗计划对待治疗对象的靶区进行治疗。在一些实施例中，目标放疗计划可以包括对应至少一个机架角度的至少一个子放疗计划。放疗设备可以在至少一个机架角度下基于子放疗计划对对象进行放射治疗。如本申请所使用的，机架角度可以与辐射源(例如，治疗辐射源)相对于放疗设备的等中心的方位有关，例如，机架角度可以是竖直方向与从辐射源发出的放射束的射束轴方向之间的角度。例如，治疗辐射源可以可拆卸地或固定地连接到机架，当机架绕机架旋转轴旋转时，治疗辐射源可以随着机架一起旋转，从而可以从不同的机架角度对扫描床上的对象进行成像和/或治疗。

在一些实施例中，对应某个机架角度下的子放疗计划可以包括在所述机架角度下的多个子野的子野信息。子野是具有一定形状的可通过射线的小野。在一些实施例中，多个子野的形状的叠加(可以称为射野)可以与靶区形状匹配。在一些实施例中，子野信息可以包括子辐射强度。子辐射强度是由单位时间辐射强度和辐射时间确定的。辐射时间可以指放疗设备(例如，治疗辐射源)产生的粒子束或射束经过子野照射靶区的持续时间。单位时间的辐射强度可以指在单位时间内放疗设备(例如，治疗辐射源)产生的粒子束或射束经过子野照射靶区的强度。单位时间辐射强度由放疗设备的剂量率以及子野形状确定。在一些实施例中，子野中的每一点的单位时间的辐射强度可以相同，也可以不同。例如，在均整模式下，子野中的每个点的单位时间的辐射强度是相同的。又例如，在非均整模式下，子野中的每个点的单位时间的辐射强度是不同的。不同子野对应的单位时间辐射强度可以相同，也可以不同。子放疗计划中的子野的个数可以根据放疗设备的种类、靶区的位置、面积、形状等来确定。例如通过放射治疗计划优化算法确定。子野的形状可以由多叶光栅(MLC)中的叶片和/或钨门(JAW)的位置来实现。在进行放射治疗时，可以利用多叶光栅中的叶片间距大小、运动方向、运动速度等变化形成不同形状的子野。

仅作为示例，在执行放射治疗期间，当放疗设备的治疗辐射源固定在某一个机架角度时，限束器的叶片运动到第一个子野规定的位置停下，辐射源可以产生并发射射束，持续一定的辐射时间；然后，叶片运动到第二个子野规定的位置停下，辐射源再次发射射束，持续一定的辐射时间，如此进行，直到完成该机架角度下整个射野的照射。而后，放疗设备的治疗辐射源会继续移动到下一个机架角度并固定，按以上方式完成该机架角度下整个射野的照射，如此进行，直至完成整个目标放疗计划。

在一些实施例中，医学***100的组件或用户(例如，医生)可以根据对象的相关信息(例如，靶区形状、面积、位置)等确定目标放疗计划。目标放疗计划可以存储在医学***100的存储设备(例如，存储设备150)中，处理设备140可以从存储设备中获取对象的目标放疗计划。

在520中，对于所述至少一个机架角度中的每个机架角度，处理设备140(例如，通量图确定模块420)可以基于对应所述机架角度的子放疗计划，确定所述机架角度对应的目标通量图。所述目标通量图可以包括多个第一子区域，所述多个第一子区域中的每个第一子区域对应第一权重值，所述第一权重值表示所述第一子区域的目标辐射强度。

在一些实施例中，目标通量图可以用来表征射束流通过限束器的通量分布。例如，目标通量图可以表示计划在放射治疗中递送到对象的靶区的射束的预期辐射强度分布。在一些实施例中，处理设备140可以基于对应某个机架角度的子放疗计划中的多个子野的子野信息，确定对应多个子野的多个子通量图。进一步地，处理设备140可以基于多个子通量图，确定所述机架角度对应的目标通量图。例如，处理设备140可以通过对多个子通量图进行融合，确定目标通量图。在本实施例中，子通量图和子辐射强度意义相同，两者表述可以互换。

图6是根据本申请的一些实施例所示的示例性子通量图和目标通量图的示意图。图6中的左侧纵坐标轴和下方横坐标轴表示位置，右侧纵坐标轴表示相对辐射强度。如图6所示，A、B和C为在同一个机架角度下、对应三个不同子野的子通量图。例如，当放疗设备的治疗辐射源固定在某一个机架角度时，限束器的叶片运动到第一子野规定的位置停下，辐射源可以产生并发射第一辐射强度的射束，持续第一辐射时间，此时对应子通量图A；然后，叶片运动到第二子野规定的位置停下，辐射源再次发射第二辐射强度的射束，持续第二辐射时间，此时对应子通量图B；最后，叶片运动到第三子野规定的位置停下，辐射源再次发射第三辐射强度的射束，持续第三辐射时间，此时对应子通量图C。第一辐射强度、第二辐射强度和第三辐射强度均为单位时间辐射强度，其可以相同也可以不同。第一辐射时间、第二辐射时间和第三辐射时间可以相同也可以不同。

如图6所示，子通量图A、子通量图B和子通量图C可以被划分为多个参考子区域(即图A-C中的方格)，每个参考子区域可以认为是由一个或多个像素点构成。子通量图(例如，子通量图A、子通量图B、子通量图C)中的黑色的参考子区域代表被辐射，对应的子辐射强度为相应子野对应的辐射强度(例如，第一辐射强度、第二辐射强度、第三辐射强度)与辐射时间的乘积。浅灰色的参考子区域代表未被辐射(或漏射)，对应的辐射强度为0或其它预设值(例如，0.01)。子通量图(例如，子通量图A、子通量图B、子通量图C)中所有黑色的参考子区域之和的形状即为子野(例如，第一子野、第二子野、第三子野)的形状。

如图6所示，D为目标通量图，目标通量图D可以包括多个第一子区域，每个第一子区域对应子通量图A、子通量图B和子通量图C中的相同位置的参考子区域。例如，目标通量图D中的第一子区域d对应子通量图A中的参考子区域a、子通量图B中的参考子区域b和子通量图C中的参考子区域c。目标通量图D中的每个第一子区域的目标辐射强度(即，第一权重值)可以是子通量图A、子通量图B和子通量图C中对应的参考子区域的子辐射强度(例如，单位时间的辐射强度与辐射时间的乘积)的总和。仅作为示例，假设子通量图A中的参考子区域a对应的单位时间的辐射强度(即第一辐射强度)为D1，辐射时间为T1；子通量图B中的参考子区域b对应的单位时间的辐射强度(即第二辐射强度)为D2，辐射时间为T2；子通量图C中的参考子区域c对应的单位时间的辐射强度(即第三辐射强度)为D3，辐射时间为T3，则目标通量图D中的第一子区域d的目标辐射强度(即，第一权重值)可以是D1×T1+D2×T2+D3×T3。

图6中的目标通量图D的第一子区域的颜色的深浅表示所述第一子区域的目标辐射强度的高低，即对应的第一权重值的大小。第一子区域的颜色越深，代表所述第一子区域的目标辐射强度越高，对应的第一权重值越大。目标通量图还可以用其它任何合适的形式来表示。例如，目标通量图可以用二维矩阵来表示，如图7所示的目标通量图710(图中右下方的方形区域)。目标通量图710中的第一子区域内的数字表示所述第一子区域对应的目标辐射强度(即，第一权重值)。

在530中，处理设备140(例如，采样粒子确定模块430)可以基于所述每个第一子区域对应的所述第一权重值，确定所述每个第一子区域对应的采样粒子数量。

在一些实施例中，第一子区域对应的采样粒子数量与第一子区域对应的第一权重值相关。例如，第一子区域对应的采样粒子数量与第一子区域对应的第一权重值成正比关系、平方关系或其它函数关系。例如，假设目标通量图中的第一子区域M对应的第一权重值为1，第一子区域N对应的第一权重值为0.3，第三子区域P对应的第一权重值为0，则第一子区域M对应的采样粒子数量可以为n，第一子区域N对应的采样粒子数量可以为0.3n，第一子区域P对应的采样粒子数量可以为0。在一些实施例中，n的取值范围可以为10⁶～10⁹。例如，n的取值范围可以为10⁸～10⁹。

在一些实施例中，处理设备140可以基于所述目标通量图确定对应机架角度的采样粒子分布。例如，根据该机架角度对应的目标通量图确定该机架角度对应的子辐射强度分布，根据该子辐射强度分布确定对应角度下的目标通量图上的采样粒子分布。所述采样粒子分布可以为目标通量图上不同区域的采样粒子数量的相对关系。对于子辐射强度分布中，强度越高，则目标通量图上对应的区域的采样粒子数量越多，强度越低，则目标通量图上对应的区域的采样粒子数量越少。

在一些实施例中，处理设备140可以对所述目标通量图进行外扩，确定外扩区域。在一些实施例中，可以用一个最小面积的矩形区域(例如，图6中的区域601，图7中的区域710)包围目标通量图中的射野区域(即包含所有被辐射的第一子区域的区域)，并对所述最小面积的矩形区域进行外扩。外扩区域可以代表漏射区域。外扩区域的尺寸可以是医学***100的默认值，或者是由医学***100的用户(例如，医生)或一个或多个组件(例如，处理设备140)针对不同情况设置的值。例如，外扩区域的尺寸可以由医学***100的用户(例如，医生)根据经验手动设置，或者由医学***100的一个或多个组件(例如，处理设备140)根据放疗信息确定。放疗信息可以包括目标放疗计划、放疗设备的型号、对象的信息(例如，靶区的位置、面积、形状)等。在一些实施例中，外扩区域的尺寸可以设置为0.2厘米。例如，假设目标通量图的尺寸为8厘米×8厘米，外扩尺寸为0.2厘米，则外扩后的目标通量图的尺寸为8.2厘米×8.2厘米。

然后，处理设备140可以确定外扩区域的多个第二子区域中的每个第二子区域对应的第二权重值。第二权重值可以表示第二子区域的漏射强度。漏射强度可以指未被辐射(或漏射)的区域对应的辐射强度。漏射强度可以设置为0或其它值。相应地，第二权重值可以设置为0或其它值(例如，0.01、0.05)。在一些实施例中，外扩区域的每个第二子区域对应的第二权重值可以是相同的，也可以是不同的。第二权重值可以是医学***100的默认值，或者是由医学***100的用户(例如，医生)或一个或多个组件(例如，处理设备140)针对不同情况设置的值。例如，第二权重值可以由医学***100的用户(例如，医生)根据经验手动设置，或者由医学***100的一个或多个组件(例如，处理设备140)根据放疗信息确定。在一些实施例中，外扩区域中的每个第二子区域对应的第二权重值可以都设置为0.01。处理设备140可以基于每个第二子区域对应的第二权重值，确定所述每个第二子区域对应的采样粒子数量。例如，如图7所示，可以对目标通量图710进行外扩，确定外扩区域720(图中的L形区域)，外扩区域720包括多个第二子区域，每个第二子区域对应的第二权重值都为0.01，则每个第二子区域对应的采样粒子数量可以为0.01n。

在540中，处理设备140(例如，剂量确定模块440)可以基于所述每个第一子区域对应的所述采样粒子数量，根据蒙特卡罗算法，确定在所述机架角度下的所述对象的目标剂量分布。

剂量分布可以指光子或带电粒子等放射粒子照射到对象中能量沉积的空间分布。在一些实施例中，剂量分布可以包括递送至对象的一个或多个部分的剂量和/或对象的一个或多个部分吸收的吸收剂量。

在一些实施例中，处理设备140可以根据蒙特卡罗算法，基于每个第一子区域对应的采样粒子数量，确定在所述机架角度下的所述对象的目标剂量分布。例如，处理设备140可以基于与放疗辐射源有关的一个或多个参数来确定从放疗辐射源发射的每个粒子的信息。粒子的信息可以包括粒子的能量、粒子的速度、粒子的位置、粒子的类型、粒子的电荷、粒子的来源等或其任意组合。处理设备140可以基于在每个粒子的传输过程期间可能发生的一个或多个物理过程来模拟每个粒子的传输过程。一个或多个物理过程可以包括，例如，粒子与原子(或其一部分)在粒子正在穿透的介质中的碰撞、碰撞后粒子的能量变化、碰撞后产生次级粒子(例如电子)、粒子的移动方向发生变化等或其任意组合。处理设备140可以基于粒子的信息、粒子的传输过程和采样粒子数量，来确定每个第一区域内的粒子的能量沉积。处理设备140可以根据每个第一区域内的粒子的能量沉积，确定对象的目标剂量分布。

在一些实施例中，处理设备140可以基于在至少一个机架角度下的对象的至少一个目标剂量分布和所述至少一个机架角度，确定对象的总剂量分布。例如，处理设备140可以将所述至少一个机架角度对应的至少一个目标剂量分布进行叠加，确定对象的总剂量分布。例如，总剂量分布中的每一点处的剂量值可以等于多个目标剂量分布中相应点处的剂量值的总和。

在现有的基于蒙特卡罗算法的剂量计算中，通常会将粒子均匀的分布在计算范围(例如，目标通量图)之内，即，目标通量图中的每个第一子区域内放置相同数目的采样粒子，然后基于蒙特卡罗算法计算出每个第一子区域内的粒子能量沉积，计算出的粒子能量沉积再乘以第一子区域对应的第一权重值，可以得到第一子区域对应的辐射剂量。另外，在现有的基于蒙特卡罗算法的剂量计算中，为了保证计算精度，通常将外扩区域的尺寸设置得较大(例如，3厘米)。这对于较大尺寸(例如，20厘米×20厘米)的目标通量图来说相对较小，但是对于较小尺寸(例如，2厘米×2厘米)的目标通量图来说，外扩后的计算区域变为了5厘米×5厘米，导致计算效率较低。

本申请提出的基于非均匀抽样的蒙特卡罗剂量确定的技术方案中，在利用蒙特卡罗算法进行剂量计算的过程中，按照目标通量图中第一子区域对应的权重来决定第一子区域内的采样粒子个数，例如，第一子区域对应的采样粒子数量与第一子区域对应的第一权重值成正比。然后基于蒙特卡洛算法计算出第一子区域内的粒子的能量沉积(即辐射剂量)。由于剂量的计算时间与粒子数量成正比，这种非均匀抽样的方式可以减少采样粒子数量，从而减少计算时间。另外，在剂量计算时，通常更关注辐射强度较高的区域(即，第一权重值较高的第一子区域)的计算精度，虽然采用非均匀抽样的方式会减少辐射强度较低的区域(即，第一权重值较低的第一子区域)的抽样粒子数量，即降低辐射强度较低的区域的计算精度，但是对剂量计算的整体精度损失并不大。此外，采用本申请中的非均匀采样方式进行剂量计算时，外扩区域的尺寸可以设置的相对较小(例如，0.2厘米)，从而对计算效率的影响也较小。

与传统的均匀采样方式相比较，本申请提出的非均匀采样方式，可以保证目标通量图中的每个第一子区域对应的不确定度大小相对一致，提高计算效率。对于粒子出现概率低的区域(即第一权重值低的区域)，所需计算的粒子数少，对于粒子出现概率高的区域(即第一权重值高的区域)，所需计算的粒子数多，保证了计算的不确定度。也就是说，采用本申请中的非均匀抽样方式计算剂量分布，可以达到采用均匀抽样方式计算剂量分布相似的计算精度，但是采用本申请中的非均匀抽样方式可以明显提升计算速度，提高计算效率。

应当注意，本申请的以上描述仅出于说明的目的而提供的，而无意于限制本申请的范围。对于本领域的普通技术人员来说，可以根据本申请的描述，做出各种各样的变化和修改。然而，这些变化和修改不脱离本申请的范围。过程500描述了对应子放疗计划的目标剂量分布和对应目标放疗计划的总剂量分布的确定方法。在一些实施例中，当需要确定某个机架角度下的多个子野中的每个子野对应的剂量分布(即，一次射束照射下的剂量分布)时，则需要给每个子野对应的子通量图中具有最高辐射强度的子区域分配相同的采样粒子数。例如，假设在某个机架角度下，放疗辐射源分别在三个子野下发射治疗束，每个子野对应的子辐射强度均不同，如果需要确定每次发射治疗束时的剂量分布(即对应每个子通量图的剂量分布)，则需要给每个子通量图中具有最高辐射强度的子区域(即，子通量图中颜色最深的子区域)分配相同的采样粒子数(例如，n个采样粒子)。如果需要确定所述机架角度对应的目标剂量分布(即对应目标通量图的剂量分布)，如过程500所述，则可以通过将多个子通量图进行融合，确定目标通量图，然后基于目标通量图中的每个第一子区域对应的第一权重值，确定每个第一子区域对应的采样粒子数量。在一些实施例中，当确定多个机架角度下射束在患者体内的剂量分布时，例如至少两个机架角度下射束在患者体内的剂量分布，可以根据不同机架角度对应的射束的权重确定不同机架角度对应的采样粒子数量，例如对于不同机架角度对应的目标通量图中的最大辐射强度的位置，按照射束的权重的相对大小分配采样粒子数量；然后在每个机架角度下，基于对应所述机架角度的子放疗计划，确定所述机架角度对应的目标通量图，所述目标通量图包括多个第一子区域；基于所述机架角度对应的采样粒子数量以及所述机架角度对应的目标通量图，确定所述每个第一子区域对应的采样粒子数量；基于所述每个第一子区域对应的采样粒子数量，根据蒙特卡罗算法，确定在所述机架角度下的所述对象的目标剂量分布。例如采用上述过程500的方法确定每个机架角度对应的剂量分布，然后将每个机架角度对应的剂量分布进行融合从而确定患者体内的剂量分布。在一些实施例中，当需要分析多个机架角度中的单个机架角度下的射束在患者体内沉积的剂量分布时，可以不考虑射束之间的权重关系，例如，对于不同机架角度对应的目标通量图中的最大辐射强度的位置，均分配相同的粒子数量，然后采用上述过程500的方法确定单个机架角度对应的剂量分布。

与现有技术相比，本申请以上各实施例可能带来的有益效果包括但不限于：(1)在利用蒙特卡罗算法进行剂量计算的过程中，采用非均匀抽样方式，按照目标通量图中的子区域(即，第一子区域)对应的权重值(即，第一权重值)来决定子区域内的采样粒子个数。由于剂量的计算时间与粒子数量成正比，这种非均匀抽样的方式可以减少采样粒子数量，减少计算时间。(2)采用本申请中的非均匀采样方式进行剂量计算，外扩区域的尺寸可以设置的相对较小(例如，0.2厘米)，从而对计算效率的影响也较小。需要说明的是，不同实施例可能产生的有益效果不同，在不同的实施例里，可能产生的有益效果可以是以上任意一种或几种的组合，也可以是其他任何可能获得的有益效果。

上文已对基本概念做了描述，显然，对于阅读此申请后的本领域的普通技术人员来说，上述发明披露仅作为示例，并不构成对本申请的限制。虽然此处并未明确说明，但本领域的普通技术人员可能会对本申请进行各种修改、改进和修正。该类修改、改进和修正在本申请中被建议，所以该类修改、改进、修正仍属于本申请示范实施例的精神和范围。

同时，本申请使用了特定词语来描述本申请的实施例。例如“一个实施例”、“一实施例”、和/或“一些实施例”意指与本申请至少一个实施例相关的某一特征、结构或特性。因此，应当强调并注意的是，本说明书中在不同位置两次或以上提及的“一实施例”或“一个实施例”或“一替代性实施例”并不一定是指同一实施例。此外，本申请的一个或以上实施例中的某些特征、结构或特点可以进行适当的组合。

此外，本领域的普通技术人员可以理解，本申请的各方面可以通过若干具有可专利性的种类或情况进行说明和描述，包括任何新的和有用的过程、机器、产品或物质的组合，或对其任何新的和有用的改进。因此，本申请的各个方面可以完全由硬件实施、可以完全由软件(包括固件、常驻软件、微代码等)实施、也可以由硬件和软件组合实施。以上硬件或软件均可被称为“单元”、“模块”或“***”。此外，本申请的各方面可以采取体现在一个或以上计算机可读介质中的计算机程序产品的形式，其中计算机可读程序代码包含在其中。

计算机可读信号介质可以包含一个内含有计算机程序代码的传播数据信号，例如，在基带上或作为载波的一部分。此类传播信号可以有多种形式，包括电磁形式、光形式等或任何合适的组合。计算机可读信号介质可以是除计算机可读存储介质之外的任何计算机可读介质，该介质可以通过连接至一个指令执行***、装置或设备以实现通信、传播或传输供使用的程序。位于计算机可读信号介质上的程序代码可以通过任何合适的介质进行传播，包括无线电、电缆、光纤电缆、RF等，或任何上述介质的组合。

本申请各部分操作所需的计算机程序代码可以用任意一种或以上程序设计语言编写，包括如Java、Scala、Smalltalk、Eiffel、JADE、Emerald、C++、C#、VB.NET、Python等的面向对象程序设计语言、如C程序设计语言、VisualBasic、Fortran2103、Perl、COBOL2102、PHP、ABAP的常规程序化程序设计语言、如Python、Ruby和Groovy的动态程序设计语言或其它程序设计语言等。该程序代码可以完全在用户计算机上运行、或作为独立的软件包在用户计算机上运行、或部分在用户计算机上运行部分在远程计算机运行、或完全在远程计算机或服务器上运行。在后一种情况下，远程计算机可以通过任何类型的网络(包括局域网(LAN)或广域网(WAN))连接到用户计算机，或者可以与外部计算机建立连接(例如，通过使用网络服务提供商的网络)或在云计算环境中或作为服务提供，例如，软件服务(SaaS)。

此外，除非权利要求中明确说明，本申请所述处理元素和序列的顺序、数字字母的使用、或其他名称的使用，并非用于限定本申请流程和方法的顺序。尽管上述披露中通过各种示例讨论了一些目前认为有用的发明实施例，但应当理解的是，该类细节仅起到说明的目的，附加的权利要求并不仅限于披露的实施例，相反，权利要求旨在覆盖所有符合本申请实施例实质和范围的修正和等价组合。例如，尽管上述各种组件的实现可以体现在硬件设备中，但也可以实现为纯软件解决方案，例如，在现有服务器或移动设备上的安装。

同理，应当注意的是，为了简化本申请披露的表述，从而帮助对一个或以上发明实施例的理解，前文对本申请的实施例的描述中，有时会将多种特征归并至一个实施例、附图或对其的描述中。然而，本申请的该方法不应被解释为反映所声称的待扫描对象物质需要比每个权利要求中明确记载的更多特征的意图。相反，发明的主体应具备比上述单一实施例更少的特征。

在一些实施例中，用于描述和要求保护本申请的某些实施例的表示数量或性质的数字应理解为在某些情况下被术语“大约”、“近似”或“基本上”修饰。例如，除非另外说明，否则“大约”、“近似”或“基本上”可以指示其所描述的值的±20％变化。相应地，在一些实施例中，说明书和权利要求中使用的数值参数均为近似值，该近似值根据个别实施例所需特点可以发生改变。在一些实施例中，数值参数应考虑规定的有效数位并采用一般位数保留的方法。尽管本申请一些实施例中用于确认其范围广度的数值域和参数为近似值，在具体实施例中，此类数值的设定在可行范围内尽可能精确。

本申请中提及的所有专利、专利申请、专利申请公布和其他材料(如论文、书籍、说明书、出版物、记录、事物和/或类似的东西)均在此通过引用的方式全部并入本申请以达到所有目的，与上述文件相关的任何起诉文档记录、与本文件不一致或冲突的任何上述文件或对迟早与本文件相关的权利要求书的广泛范畴有限定作用的任何上述文件除外。举例来说，如果在描述、定义和/或与任何所结合的材料相关联的术语的使用和与本文件相关联的术语之间存在任何不一致或冲突，则描述、定义和/或在本文件中使用的术语以本文件为准。

最后，应当理解的是，本申请中所述实施例仅用以说明本申请实施例的原则。其他的变形也可能属于本申请的范围。因此，作为示例而非限制，本申请实施例的替代配置可视为与本申请的教导一致。相应地，本申请的实施例不仅限于本申请明确介绍和描述的实施例。

Claims (9)

1.一种剂量确定的方法，其特征在于，所述方法包括：

获取对象的目标放疗计划，所述目标放疗计划包括对应机架角度的子放疗计划；

基于对应所述机架角度的所述子放疗计划，确定所述机架角度对应的目标通量图，所述目标通量图包括多个第一子区域，所述多个第一子区域中的每个第一子区域对应第一权重值，所述第一权重值表示所述第一子区域的目标辐射强度；

基于所述每个第一子区域对应的所述第一权重值，确定所述每个第一子区域对应的采样粒子数量；

对所述目标通量图进行外扩，确定外扩区域，所述外扩区域包括多个第二子区域；

确定所述多个第二子区域中的每个第二子区域对应的第二权重值，所述第二权重值表示所述第二子区域的漏射强度；

基于所述每个第二子区域对应的所述第二权重值，确定所述每个第二子区域对应的采样粒子数量；以及

基于所述每个第一子区域对应的所述采样粒子数量，根据蒙特卡罗算法，确定在所述机架角度下的所述对象的目标剂量分布。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述子放疗计划包括在所述机架角度下的多个子野的子野信息，所述基于对应所述机架角度的子放疗计划，确定所述机架角度对应的目标通量图，包括：

基于所述子野信息，确定对应所述多个子野的多个子通量图；以及

通过对所述多个子通量图进行融合，确定所述机架角度对应的所述目标通量图。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述基于所述每个第一子区域对应的所述采样粒子数量，根据蒙特卡罗算法，确定所述对象的目标剂量分布，包括：

基于所述每个第一子区域对应的所述采样粒子数量和所述每个第二子区域对应的所述采样粒子数量，根据蒙特卡罗算法，确定所述对象的目标剂量分布。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一子区域对应的所述采样粒子数量与所述第一子区域对应的所述第一权重值相关。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标放疗计划包括对应多个机架角度的多个子放疗计划，所述方法进一步包括：

确定对应所述多个机架角度的所述对象的多个目标剂量分布；以及

基于所述多个目标剂量分布，确定所述对象的总剂量分布。

6.一种剂量确定的方法，其特征在于，所述方法包括：

获取对象的目标放疗计划，所述目标放疗计划包括对应机架角度的子放疗计划；

基于所述子放疗计划，确定对应机架角度对应的目标通量图；

对所述目标通量图进行外扩，确定外扩区域，所述外扩区域包括多个第二子区域；

确定所述多个第二子区域中的每个第二子区域对应的第二权重值，所述第二权重值表示所述第二子区域的漏射强度；

基于所述每个第二子区域对应的所述第二权重值，确定所述每个第二子区域对应的采样粒子数量；

基于所述目标通量图确定对应机架角度的采样粒子分布；以及

基于所述采样粒子分布，根据蒙特卡罗算法，确定在对应机架角度下的所述对象的目标剂量分布。

7.一种剂量确定的方法，其特征在于，所述方法包括：

获取对象的目标放疗计划，所述目标放疗计划包括对应至少一个机架角度的至少一个子放疗计划；

根据不同机架角度对应的射束的权重确定不同机架角度对应的采样粒子数量；

对于所述至少一个机架角度中的每个机架角度，

基于对应所述机架角度的子放疗计划，确定所述机架角度对应的目标通量图，所述目标通量图包括多个第一子区域；

基于所述机架角度对应的采样粒子数量以及所述机架角度对应的目标通量图，确定所述每个第一子区域对应的采样粒子数量；

对所述目标通量图进行外扩，确定外扩区域，所述外扩区域包括多个第二子区域；

确定所述多个第二子区域中的每个第二子区域对应的第二权重值，所述第二权重值表示所述第二子区域的漏射强度；

基于所述每个第二子区域对应的所述第二权重值，确定所述每个第二子区域对应的采样粒子数量；

基于所述每个第一子区域对应的采样粒子数量，根据蒙特卡罗算法，确定在所述机架角度下的所述对象的目标剂量分布；以及

基于在所述至少一个机架角度下的所述对象的至少一个目标剂量分布和所述至少一个机架角度，确定所述对象的总剂量分布。

8.一种剂量确定***，其特征在于，所述***包括：

获取模块，用于获取对象的目标放疗计划，所述目标放疗计划包括对应机架角度的子放疗计划；

通量图确定模块，用于基于对应所述机架角度的所述子放疗计划，确定所述机架角度对应的目标通量图，所述目标通量图包括多个第一子区域，所述多个第一子区域中的每个第一子区域对应第一权重值，所述第一权重值表示所述第一子区域的目标辐射强度；

采样粒子确定模块，用于

基于所述每个第一子区域对应的所述第一权重值，确定所述每个第一子区域对应的采样粒子数量；

对所述目标通量图进行外扩，确定外扩区域，所述外扩区域包括多个第二子区域；

确定所述多个第二子区域中的每个第二子区域对应的第二权重值，所述第二权重值表示所述第二子区域的漏射强度；

基于所述每个第二子区域对应的所述第二权重值，确定所述每个第二子区域对应的采样粒子数量；以及

剂量确定模块，用于基于所述每个第一子区域对应的所述采样粒子数量，根据蒙特卡罗算法，确定在所述机架角度下的所述对象的目标剂量分布。

9.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述存储介质存储计算机指令，当所述计算机指令被处理器执行时实现如权利要求1至7中任意一项所述的方法。