CN116134434A - 辐射源建模***和方法 - Google Patents

Abstract

本公开提供用于确定与能谱对应的辐射源的目标多源模型的***和方法。所述***可以获取辐射源的初始多源模型，初始多源模型包括初始相空间文件，初始相空间文件包括不同能量的多个模拟粒子的信息。***可以基于初始相空间文件，计算体模中的不同能量PDD曲线。所述***可以获取与能谱的辐射相对应的测量PDD曲线。对于每个能量，***可以基于不同能量PDD曲线和测量PDD曲线，确定每个能量的权重。所述***可以至少部分地基于初始多源模型和权重，确定对应于能谱的辐射源的目标多源模型。

Description

辐射源建模***和方法

技术领域

本说明书涉及辐射装置，特别涉及辐射装置的辐射源的建模***和方法。

背景技术

使用辐射源(例如，电子直线加速器)的放射疗法是用于各种肿瘤(例如，鼻咽癌、乳腺癌或皮肤癌)的已知治疗方法。辐射源可能需要向对象(例如，患者)的感兴趣区域(例如，肿瘤)提供足量且准确的辐射剂量，并尽可能地避免对象的其他区域(例如，正常器官或组织)受到辐射。在现代放射治疗实践中，可以使用治疗计划***(TPS)利用蒙特卡罗算法来预测对象中来自辐射源辐射的剂量分布。蒙特卡罗算法的关键是构建一个虚拟源模型来对辐射源进行建模。然而，目前的建模过程可能需要考虑多个虚拟源类型，需要大量的测量数据，是复杂且耗时的。因此，需要开发有效的模拟辐射源的***和方法，从而提高确定辐射源在患者中的辐射剂量分布的准确性。

发明内容

根据本公开的一方面，提供了一种***。***可以包括至少一个存储设备，存储设备包括一组指令，用于对被配置为发射包含不同能量的能谱辐射的辐射源进行建模。***还可以包括至少一个与存储设备通信的处理器。当执行指令时，至少一个处理器可被配置为使***执行包括以下操作，包括：获取辐射源的初始多源模型，其中，初始多源模型包括初始相空间文件，初始相空间文件包括不同能量的多个模拟粒子的信息；基于初始相空间文件，计算体模中的不同能量百分深度剂量(PDD)曲线，其中，不同能量PDD曲线中的每个对应于一个能量；获取体模中与穿过体模的能谱的辐射相对应的测量PDD曲线；对于不同能量中的每个能量，基于不同能量PDD曲线和测量PDD曲线，确定每个能量的权重，权重表示辐射中存在的多个模拟粒子中每个能量的模拟粒子的百分比；以及至少部分基于初始多源模型和权重，确定对应于能谱的辐射源的目标多源模型。

在一些实施例中，初始相空间文件包括一组初始权重，其中，每个初始权重对应于不同能量中的一个。为确定不同能量中的每个能量的权重，还可以配置至少一个处理器使***执行操作，包括：基于不同能量PDD曲线，通过调整初始权重中的至少一个，直至复合PDD曲线与测量PDD曲线之间的第一差值低于第一阈值，确定复合PDD曲线；以及基于调整后的权重，确定不同能量中的每个能量的权重。

在一些实施例中，辐射源包括主源和电子限光筒。辐射包括初级电子和次级电子。初级电子由主源产生。初级电子包括第一部分和第二部分，初级电子的第一部分未被散射而离开辐射源。次级电子由初级电子的第二部分撞击在电子限光筒上产生。

在一些实施例中，模拟粒子的第一部分对应于初级电子的第一部分。

在一些实施例中，辐射还包括光子。模拟粒子的第二部分与光子对应。

在一些实施例中，光子由主源产生。

在一些实施例中，辐射源的初始多源模型包括用于模拟主源的主虚拟源，主虚拟源对应于模拟粒子的第一部分和模拟粒子的第二部分。

在一些实施例中，主虚拟源可以是点源。

在一些实施例中，初始相空间文件包括模拟粒子的第一部分的位置和模拟粒子的第一部分的方向。

在一些实施例中，模拟粒子的第一部分的位置或模拟粒子的第一部分的方向是基于第一分布函数的直接采样确定的。模拟粒子的第一部分在垂直于主虚拟源的轴的平面上的粒子通量分布符合第一分布函数。

在一些实施例中，第一分布函数为第一高斯函数。

在一些实施例中，模拟粒子的第三部分对应于次级电子，以及辐射源的初始多源模型包括用于模拟电子限光筒的次级虚拟源，次级虚拟源对应模拟粒子的第三部分。

在一些实施例中，次级虚拟源包括第二点源或面源中的至少一个。

在一些实施例中，初始相空间文件包括模拟粒子的第三部分的位置和模拟粒子的第三部分的方向。

在一些实施例中，模拟粒子的第三部分包括与第二点源对应的模拟粒子的第一子部分和与面源对应的模拟粒子的第二子部分。模拟粒子第一子部分的位置或模拟粒子第一子部分的方向是基于第二分布函数的第二直接采样确定的。模拟粒子的第一子部分在垂直于主虚拟源的轴的第二平面上的粒子通量分布符合第二分布函数。模拟粒子第二子部分的位置或模拟粒子第二子部分的方向是基于第三分布函数的第三直接采样确定的。模拟粒子的第二子部分在垂直于主虚拟源的轴的第三平面上的粒子通量分布符合第三分布函数。

在一些实施例中，第二分布函数为第二高斯函数，第三分布函数为均匀分布函数。

在一些实施例中，可以进一步配置至少一个处理器以使***执行操作，包括：获取对应于穿过体模的能谱的辐射的测量离轴比(OAR)曲线；基于初始多源模型的主虚拟源参数和初始相空间文件，确定体模中的模拟OAR曲线；调整主虚拟源参数，直到模拟OAR曲线的半影区域与测量OAR曲线的半影区域之间的第二差值低于第二阈值；以及进一步在调整主虚拟源参数的基础上，确定辐射源的目标多源模型。

在一些实施例中，主虚拟源参数包括主虚拟源的尺寸、主虚拟源沿主虚拟源的轴线的垂直位置、或主虚拟源的粒子通量分布中的至少一个。

在一些实施例中，主源被配置为可操作地耦合到多个第二电子限光筒中的一个，以及至少一个处理器进一步被配置为使***执行操作，包括：对于多个第二电子限光筒中的每一个，获取对应于第二电子限光筒的输出因子；基于第二电子限光筒的结构参数，确定与第二电子限光筒对应的模拟输出因子；以及基于输出因子和模拟输出因子，确定第二电子限光筒的校正系数。

在一些实施例中，确定不同能量中的每个能量的权重，进一步配置至少一个处理器以使***执行操作，包括：接收与能量的权重相关的用户输入；以及至少部分地基于用户输入，确定能量的权重。

在一些实施例中，辐射源为直线加速器。

在一些实施例中，至少一个处理器被进一步配置为使***执行操作，包括：基于能计算光子的平均能量；基于测量PDD曲线，确定光子的测量平均能量；根据计算平均能量和测量平均能量，确定光子的权重；以及进一步基于光子的权重，确定目标多源模型。

在一些实施例中，电子限光筒至少包括上部、中部和下部。第二点源对应于电子限光筒的上部和中部，以及面源对应于电子限光筒的下部。

在一些实施例中，辐射源包括准直组件。辐射源的初始多源模型还包括对应于准直组件的第三虚拟源。

在一些实施例中，第三虚拟源为线源。

根据本公开的另一方面，提供了一种***。***可以包括至少一个存储设备，该存储设备存储一组指令，用于确定受到来自辐射源的能谱的辐射的对象中的剂量分布。辐射源包括主源和电子限光筒。***还可以包括与存储设备通信的至少一个处理器。当执行指令时，至少一个处理器可被配置为使***执行操作包括：获取电子限光筒的结构参数；获取对应于能谱的辐射源的目标多源模型；基于目标多源模型和电子限光筒的结构参数，确定包含与辐射对应的多个模拟粒子的信息的相空间文件；获取穿过对象的能谱的辐射的传输模型；以及基于相空间文件和传输模型，确定对象中的剂量分布。

在一些实施例中，目标多源模型可以包括对应于主源的主虚拟源，主虚拟源是第一点源。

在一些实施例中，辐射源的目标多源模型可以包括与电子限光筒对应的次级虚拟源。次级虚拟源包括第二点源和面源。

在一些实施例中，电子限光筒至少包括上部、中部和下部。第二点源对应于电子限光筒的上部和中部。面源对应于电子限光筒的下部。

在一些实施例中，辐射包括初级电子、光子和次级电子。初级电子和光子由主源产生。初级电子包括第一部分和第二部分，第一部分未被散射而离开辐射源。次级电子由初级电子的第二部分撞击在电子限光筒上产生。

在一些实施例中，模拟粒子的第一部分对应于初级电子的第一部分。模拟粒子的第二部分对应于光子。模拟粒子的第三部分对应于次级电子。

在一些实施例中，相空间文件包括多个模拟粒子中每一个的位置、方向或能量中的至少一个。

在一些实施例中，多个模拟粒子中的每一个的位置、方向或能量是基于直接采样确定的。

在一些实施例中，对于模拟粒子的第一部分中的每一个，至少一个处理器进一步配置使***执行以下操作，包括：基于第一分布函数，通过第一直接采样，确定模拟粒子的位置或方向，其中，模拟粒子的第一部分在垂直于主虚拟源的轴的平面上的粒子通量分布符合第一分布函数；以及基于目标多源模型，通过能谱的第二直接采样，确定模拟粒子的粒子能量。

在一些实施例中，第一分布函数可以是第一高斯函数。

在一些实施例中，模拟粒子的第二部分包括与第二点源对应的模拟粒子的第一子部分和与面源对应的模拟粒子的第二子部分。

在一些实施例中，对于模拟粒子的第一子部分中的每一个，至少一个处理器被进一步配置使***执行操作，包括：基于第二分布函数，通过第三直接采样，确定模拟粒子的位置或方向，其中，模拟粒子的第一子部分在垂直于主虚拟源的轴的第二平面上的粒子通量分布符合第二分布函数。基于目标多源模型，通过能谱的第四直接采样，确定模拟粒子的粒子能量。

在一些实施例中，第二分布函数为第二高斯函数。

在一些实施例中，对于模拟粒子的第二子部分中的每一个，至少一个处理器进一步配置以使***执行包括以下操作：基于第三分布函数，通过第五直接采样，确定模拟粒子的位置或方向，其中，模拟粒子的第二子部分在垂直于主虚拟源的轴的平面上的粒子通量分布符合第三分布函数。基于目标多源模型，通过能谱的第六直接采样，确定模拟粒子的粒子能量。

在一些实施例中，第三分布函数中至少有一个系均匀分布函数。

在一些实施例中，辐射源包括准直组件，辐射源的目标多源模型还包括与准直组件对应的第三虚拟源，第三虚拟源为线源。

在一些实施例中，辐射源为直线加速器。

根据本公开的另一方面，提供了一种用于对辐射源进行建模的方法，辐射源被配置为发射包括不同能量的能谱的辐射。方法可以在包括至少一个处理器和至少一个存储设备的计算设备上实现。方法可以包括获取辐射源的初始多源模型，其中，初始多源模型包括初始相空间文件，初始相空间文件包括不同能量的多个模拟粒子的信息；基于初始相空间文件，计算体模中的不同能量百分深度剂量(PDD)曲线，其中，不同能量PDD曲线中的每个对应于不同能量中的一个能量；获取体模中与穿过体模的能谱的辐射相对应的测量PDD曲线；对于不同能量中的每个能量，基于不同能量PDD曲线和测量PDD曲线，确定每个能量的权重，权重表示辐射中存在的多个模拟粒子中每个能量的模拟粒子的百分比；以及至少部分基于初始多源模型和权重，确定对应于能谱的辐射源的目标多源模型。

根据本公开的另一方面，提供一种用于确定受到来自辐射源的能谱的辐射的对象中的剂量分布的方法。辐射源包括主源和电子限光筒。方法可以在包括至少一个处理器和至少一个存储设备的计算设备上实现。方法可包括获取电子限光筒的结构参数；获取对应于能谱的辐射源的目标多源模型；基于目标多源模型和电子限光筒的结构参数，确定包含与辐射对应的多个模拟粒子的信息的相空间文件；获取穿过对象的能谱的辐射的传输模型；以及基于相空间文件和传输模型，确定对象中的剂量分布。

根据本公开的另一方面，提供了一种用于对辐射源进行建模的***，辐射源被配置为发射包括不同能量的能谱的辐射。***可包括获取模块、计算模块和确定模块。获取模块，用于获取辐射源的初始多源模型，其中，初始多源模型包括初始相空间文件，初始相空间文件包括不同能量的多个模拟粒子的信息，以及用于获取体模中与穿过体模的能谱的辐射相对应的测量PDD曲线。计算模块，用于基于初始相空间文件，计算体模中的不同能量百分深度剂量(PDD)曲线，其中，不同能量PDD曲线中的每个对应于一个能量。确定模块，用于对于不同能量中的每个能量，基于不同能量PDD曲线和测量PDD曲线，确定每个能量的权重，权重表示辐射中存在的多个模拟粒子中每个能量的模拟粒子的百分比，以及用于至少部分基于初始多源模型和权重，确定对应于能谱的辐射源的目标多源模型。

根据本公开的另一方面，提供了一种用于确定受到来自辐射源的能谱的辐射的对象中的剂量分布的***。辐射源包括主源和电子限光筒。***可包括获取模块和确定模块。获取模块，用于获取电子限光筒的结构参数，获取对应于能谱的辐射源的目标多源模型，和获取穿过对象的能谱的辐射的传输模型。确定模块，用于基于目标多源模型和电子限光筒的结构参数，确定包含与辐射对应的多个模拟粒子信息的相空间文件，和基于相空间文件和传输模型，确定对象中的剂量分布。

根据本公开的另一方面，提供了一种非暂时性计算机可读介质，包括至少一组指令，其中当由计算设备的至少一个处理器执行时，至少一组指令指示至少一个处理器执行用于模拟辐射源的方法，辐射源被配置为发射包括不同能量的能谱的辐射。方法可以包括：获取辐射源的初始多源模型，其中，初始多源模型包括初始相空间文件，初始相空间文件包括不同能量的多个模拟粒子的信息；基于初始相空间文件，计算体模中的不同能量百分深度剂量(PDD)曲线，其中，不同能量PDD曲线中的每个对应于一个能量；在体模中获取与穿过体模的能谱的辐射相对应的测量PDD曲线；对于不同能量中的每个能量，基于不同能量PDD曲线和测量PDD曲线，确定每个能量的权重，权重表示辐射中存在的多个模拟粒子中每个能量的模拟粒子的百分比；以及至少部分基于初始多源模型和权重，确定对应于能谱的辐射源的目标多源模型。

根据本公开的另一方面，提供了一种非暂时性计算机可读介质，包括至少一组指令，其中当由计算设备的至少一个处理器执行时，至少一组指令指示至少一个处理器执行用于确定受到来自辐射源的能谱的辐射的对象中的剂量分布的方法。方法可包括：获取电子限光筒的结构参数；获取对应于能谱的辐射源的目标多源模型；基于目标多源模型和电子限光筒的结构参数，确定包含与辐射对应的多个模拟粒子的信息的相空间文件；获取穿过对象的能谱的辐射的传输模型；以及基于相空间文件和传输模型，确定对象中的剂量分布。

本申请的一部分附加特性可在下面的描述中进行说明。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。本申请的特征可通过对以下描述的具体实施例的各种方面的方法、手段和组合的实践或使用得以实现和达到。

附图说明

本说明书将以示例性实施例的方式进一步说明，这些示例性实施例将通过附图进行详细描述。这些实施例并非限制性的，在这些实施例中，相同的编号表示相同的结构，其中：

图1是根据本公开的一些实施例的医疗***的示例性示意图；

图2是根据本公开的一些实施例的计算设备的示例性硬件和/或软件组件的示例性示意图；

图3是根据本公开的一些实施例的移动设备的示例性硬件和/或软件组件的示例性示意图；

图4是根据本公开的一些实施例的治疗头113的示例性辐射源的示意图；

图5A是根据本公开的一些实施例的示例性处理设备的框图；

图5B是根据本公开的一些实施例的示例性处理设备的框图；

图6是根据本公开的一些实施例的对辐射源进行建模的示例性过程的流程图；

图7根据本公开的一些实施例的辐射源的初始多源模型的示例性虚拟源的示意图；

图8是根据本公开的一些实施例的用于从辐射源的能谱的不同能量中的每一个能量确定权重的示例性过程的流程图；

图9是根据本公开的一些实施例的示例性测量PDD曲线和相应的复合PDD曲线的示意图900；

图10是根据本公开的一些实施例示出的用于确定目标多源模型的主虚拟源的参数的示例性流程图；

图11是根据本公开的一些实施例用于确定对应于电子限光筒的校正系数的示例性过程的流程图；

图12是根据本公开的一些实施例确定对象中的剂量分布的示例性过程的流程图；

图13是根据本公开的一些实施例确定目标多源模型的相空间文件的示例性过程的流程图；

图14是根据本公开的一些实施例的体模中的示例剂量分布曲线的示意图。

具体实施方式

为了更清楚地说明本申请的实施例的技术方案，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，显然可以对所公开的实施例作出各种改变，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。

本说明书中所使用的术语仅用于描述特定的示例性实施例的目的，并不限制本说明书的范围。如本说明书使用的单数形式“一”、“一个”及“该”可以同样包括复数形式，除非上下文明确提示例外情形。本说明书使用的术语“和/或”和“至少其中之一”包括一个或多个相关列出项目的任何和所有组合。还应当理解，如在本申请说明书中，术语“包括”和/或“包含”仅提示存在所述特征、整体、步骤、操作、组件和/或部件，但并不排除存在或添加一个或以上其他特征、整体、步骤、操作、组件、部件和/或其组合的情况。此外，“示例性”是指示例或说明。

应当理解的是，本说明书使用的术语“***”、“单元”、“模块”和/或“块”是用于按升序区分不同级别的不同构件、元素、部件、部分或组件的方法。但是，如果这些术语达到同样的目的，则可能会被另一个术语所取代。

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。这里描述的模块、单元或块可以被实现为软件和/或硬件，并且可以存储在任何类型的非暂时性计算机可读介质或其它存储设备中。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。应当理解，软件模块可以从其他模块/单元/块或从它们自身调用，和/或可以响应探测到的事件或中断来调用。配置用于在计算设备上执行的软件模块/单元/块(例如，图2所示的处理器210)可以在计算机可读介质上提供，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，或作为数字下载(并且最初可以以压缩或可安装的格式存储，在执行之前需要安装、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。软件指令可以嵌入固件中，例如可擦除可编程只读存储器(EPROM)。还应当理解，硬件模块/单元/块可以包括连接的逻辑组件，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。这里描述的模块/单元/块或计算设备功能可以实现为软件模块/单元/块，但是可以用硬件或固件表示。通常，这里描述的模块/单元/块指的是逻辑模块/单元/块，它们可以与其他模块/单元/块组合或者分成子模块/子单元/子块，无论其物理组织或存储方式如何。本申请可适用于***、引擎或其中的一部分。

可以理解的是，除非上下文另有明确说明，当一个单元、引擎、模块或块被称为“接通”、“连接”或“耦合”另一个单元、引擎、模块或块时，它可能直接接通、连接或耦合或与另一个单元、引擎、模块或块通信，或者可能存在一个中间单元、引擎、模块或块，除非上下文明确另有指示。在本申请中，术语“和/或”包括一个或多个相关列出项目或组合。

根据以下对附图的描述，本申请的这些和其他的特征、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。

本文中使用的术语“模态”广义上是指收集、生成、处理和/或分析受试者的成像信息或治疗受试者的成像或治疗方法或技术。受试者可以包括生物对象和/或非生物对象。生物对象可以是人、动物、植物或其一部分(例如，细胞、组织、器官等)。在一些实施例中，对象可以是具有或不具有生命的有机和/或无机物的人造组合物。术语“对象”或“主体”在本公开中可互换使用。

本公开中的术语“图像”用于统称图像数据(例如，扫描数据、投影数据)和/或各种形式的图像，包括二维(2D)图像、三维(3D)图像、四维(4D)图像等。术语“像素”和“体素”在本公开可互换使用，以指图像的元素。本公开中的术语“区域”、“位置”和“范围”可以指图像中显示的解剖结构的位置，或者存在于目标主体体内或身体上的解剖结构的实际位置，因为图像可以指示存在于目标对象体内或身体上的特定解剖结构的实际位置。在一些实施例中，可以将对象的图像称为对象。对象图像的分割可称为对象的分割。例如，器官分割是指在图像中对器官对应的区域进行分割。

本公开提供了用于对辐射源建模的机制(可包括方法、***、计算机可读介质等)。该方法可包括获得辐射源的初始多源模型。辐射源可以被配置为发射包含不同能量的能谱辐射。初始多源模型可以包括初始相空间文件，该文件包括不同能量的多个模拟粒子的信息。该方法还可以包括基于体模中的对应于不同能量的多个计算的百分深度剂量(PDD)曲线和体模中与穿过体模的能谱的辐射相对应的测量PDD曲线来确定不同能量中的每个能量的权重。该方法还可以包括基于模拟离轴比(OAR)曲线和与穿过体模的能谱的辐射相对应的测量OAR曲线，确定初始多源模型的主虚拟源的参数。该方法还可以包括确定可操作地耦合到主源的电子限光筒的校正系数。这些方法还可以包括基于初始多源模型、权重、主虚拟源的参数和校正系数，确定目标多源模型。

本公开还提供了用于确定经受辐射源的能谱辐射的对象中的剂量分布的机制(可包括方法、***、计算机可读介质等)。该方法可包括获得辐射源的电子限光筒的结构参数、辐射源的对应能谱的目标多源模型以及穿过对象的能谱辐射的传输模型。该方法还可以包括基于目标多源模型和电子限光筒的结构参数，确定包含与辐射源的辐射相对应的多个模拟粒子的信息的相空间文件。该方法还可包括基于相空间文件和传输模型，确定对象中的剂量分布。

根据本公开的一些实施例，目标多源模型可以包括用于模拟主源的主虚拟源和用于模拟电子限光筒的次级虚拟源，从而减少了在模拟辐射源时虚拟源的数量。在建模过程中，只需要调整主虚拟源的参数以及根据相应电子限光筒的结构参数，确定次级虚拟源的参数，从而降低了建模过程的复杂性。在一些实施例中，可以基于参考电子限光筒，计算与辐射源的特定能量设置对应的能谱；当辐射源包括除参考电子限光筒以外的各种电子限光筒之一时，计算的能谱可用于针对特定能量设置，确定辐射源的多源模型，从而避免了针对辐射源的同一能量设置为每个不同电子限光筒重复计算能谱的需要，从而减少了建模过程的计算量，提高了建模过程的效率。在一些实施例中，对于辐射源的不同配置中的每一种(例如，各种电子限光筒)，不是预先确定并将包含模拟散射粒子信息的相空间文件存储在存储设备中，而是可以在建模过程中基于直接采样来确定多个模拟粒子的位置和方向，从而减少用于存储目标多源模型相空间文件的存储空间。此外，还可应用该辐射源的目标多源模型来确定受到来自该辐射源的能谱辐射的对象中的剂量分布，从而提高剂量分布估算的效率和精度。

图1是根据本公开的一些实施例的医疗***的示例性示意图。医疗***可利用放射源用于非侵入性成像和/或治疗，例如，用于疾病诊断、治疗或研究目的。在一些实施例中，医疗***可以包括单模态***或多模态***。单模态***可包括，例如，放射治疗(RT)设备、X射线成像***、计算机断层扫描(CT)***、单光子发射计算机断层扫描(SPECT)***、数字放射照相(DR)***或其任意组合。多模态***可以包括，例如，图像引导放射治疗(IGRT)***(例如，CT引导的放射治疗***，以及磁共振成像(MRI)引导的放射治疗***)、X射线成像-MRI(X-ray-MRI)***、SPECT-MRI***、CT-正电子发射断层扫描(CT-PET)***等。需要说明的是，下面描述的医疗***仅仅是为了说明目的而提供的，并不是为了限制本公开的范围。以下描述将以图1所示的医疗***为RT***作为参考进行提供。应当理解，这仅是为了说明目的，而不是为了限制本说明书。

如图1所示，医疗***100可包括医疗设备110、网络120、一个或多个终端130、处理设备140和存储设备150。在一些实施例中，医疗***100的两个或多个组件可以通过无线连接(例如，网络120)、有线连接或它们的组合相互连接和/或彼此通信。医疗***100的各组件之间的连接可以是可变的。仅仅作为示例，医疗设备110可以通过网络120或直接连接到处理设备140。作为进一步的示例，存储设备150可以通过网络120连接到处理设备140或直接连接到处理设备140。

医疗设备110可被配置为对对象(例如，患者或其一部分)进行放射治疗。例如，医疗设备110可以是包括机架111、工作台112、治疗头113等的治疗设备。机架111可被配置为对医疗设备110的其他部件(例如，治疗头113)提供支撑。工作台112可被配置为支撑对象并将其移动到所需位置(例如，治疗头113下方的治疗位置以进行治疗)。治疗头113可包括辐射源，其被配置为向对象发射治疗辐射以进行治疗。为了说明的目的，治疗头113的辐射源可以是线性加速器，其在本说明书中不做限制。关于治疗头113的更多描述可在本公开的其他地方找到(例如，图4及其描述)。在一些实施例中，医疗设备110可以包括圆筒而不是机架111，以提供对治疗头113的支撑。

网络120可以包括任何可促进医疗***100的信息和/或数据交换的合适网络。在一些实施例中，医疗***100的一个或多个组件(例如，医疗设备110、处理设备140、存储设备150、终端130)可以通过网络120与医疗***100的一个或多个其他组件通信信息和/或数据。例如，处理设备140可通过网络120从医疗设备110获取图像数据。作为另一示例，处理设备140可以通过网络120从终端130获取用户指令。网络120可以是或包括公共网络(例如，Internet)、专用网络(例如，局域网(LAN))、有线网络、无线网络(例如，802.11网络、Wi-Fi网络)、帧中继网络、虚拟专用网络(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/或其任意组合。例如，网络120可包括电缆网络、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可以包括一个或多个网络接入点。例如，网络120可以包括有线和/或无线网络接入点，例如，基站和/或互联网交换点，通过这些接入点，医疗***100的一个或多个组件可以连接到网络120以交换数据和/或信息。

终端130可以与医疗设备110、处理设备140和/或存储设备150连接和/或与之通信。例如，终端130可从处理设备140获得对象的剂量分布。作为另一个示例，终端130可以实现用户与医疗***100的交互。在一些实施例中，终端130可包括移动设备131、平板电脑132、笔记本电脑133或其任意组合。例如，移动设备131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、笔记本电脑、平板电脑、台式电脑或类似物，或其任意组合。在一些实施例中，终端130可以包括输入设备、输出设备等。输入设备可以包括字母数字和其他按键，这些按键可以通过键盘、触摸屏(例如，带有触觉或触觉反馈)、语音输入、眼球跟踪输入、大脑监测***或任何其他类似的输入机制进行输入。通过输入设备接收的输入信息可以通过例如总线传输到处理设备140以进行进一步处理。其他类型的输入设备可能包括光标控制设备，例如鼠标、轨迹球或光标方向键等。输出设备可以包括显示器、扬声器、打印机等，或其组合。在一些实施例中，终端130可以是处理设备140的一部分。

处理设备140可以处理从医疗设备110、存储设备150、终端130或医疗***100的其他组件获得的数据和/或信息。例如，处理设备140可以基于初始多源模型、体模中的不同能量PDD曲线、以及体模中的与穿过体模的能谱辐射对应的测量PDD曲线，确定辐射源的与能谱对应的目标多源模型。作为另一示例，处理设备140可以基于目标多源模型和可操作地耦合到辐射源的电子限光筒的结构参数，确定受到来自辐射源的能谱辐射的对象中的剂量分布。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的也可以是分布式的。在一些实施例中，处理设备140可以本地连接到医疗***100或远程连接到医疗***100。例如，处理设备140可通过网络120访问来自医疗设备110、存储设备150和/或终端130的信息和/或数据。作为另一个示例，处理设备140可以直接连接到医疗设备110、终端130和/或存储设备150以访问信息和/或数据。在一些实施例中，处理设备140可以在云平台上实现。例如，云平台可包括私有云、公共云、混合云、社区云、分布式云、跨云、多云或其任意组合。在一些实施例中，处理设备140可以由包含结合图2描述的一个或多个组件的计算设备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可以存储从处理设备140、终端130和/或存储设备150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可以执行或用于执行本公开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设备、可移动存储设备、易失性读写存储器、只读存储器(ROM)或类似物，或其任何组合。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。示例性易失性读写内存可以包括随机存取存储器(RAM)。示例性RAM可包括动态随机存取存储器(DRAM)、双倍数据速率同步动态随机存取存储器(DDRSDRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、晶闸管随机存取存储器(T-RAM)、零电容随机存取存储器(Z-RAM)等。示例性ROM可以包括掩模只读存储器(MROM)、可编程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能盘只读存储器等。在一些实施例中，存储设备150可以在云平台上实现，如本申请的其他地方。

在一些实施例中，存储设备150可以连接到网络120以与医疗***100的一个或多个其他组件(例如，处理设备140、终端130)通信。医疗***100的一个或多个组件可通过网络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可以是处理设备140的一部分。

在一些实施例中，可以在如图1所示的医疗***100中使用三维坐标系160。第一轴可以平行于诊台的横向方向(例如，如图1所示的X方向)。第二轴可以平行于诊台的纵向方向(例如，如图1所示的Y方向)。第三轴可以平行于诊台的垂直方向(例如，如图1所示的Z方向)。三维坐标系160的原点可以是空间中的任意一点。在一些实施例中，三维坐标系160的原点可以由操作者确定。在一些实施例中，三维坐标系160的原点可以由医疗***100确定。在一些实施例中，对象的一个或多个部分(例如，目标体)的位置可以使用三维坐标系160来描述。在一些实施例中，可以使用三维坐标系160来描述治疗头113的不同部分的位置。

此描述旨在说明，不限制本说明书的范围。对于本领域技术人员而言，许多替代、修改和变形将是显而易见的。本文所描述的示例性实施例的特征、结构、方法和其他特征可以以各种方式组合以获得额外的和/或替代示例性实施例。例如，存储设备150可以是包含公有云、私有云、社区、混合云等云计算平台的数据存储设备。然而，这些变化和修改不脱离本公开的范围。

图2是根据本公开的一些实施例的计算设备的示例性硬件和/或软件组件的示例性示意图。根据本公开的一些实施例，处理设备140可以在其上实现。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可以按照本文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。例如，计算机指令可以包括特定功能的例程、程序、对象、组件、数据结构、过程、模块和函数。例如，处理器210可处理从医疗设备110、终端130、存储设备150和/或医疗***100的任何其他组件获得的图像数据。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)、图形处理器(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)、高级RISC机(ARM)、可编程逻辑器件(PLD)以及能够执行一个或以上功能的任何电路和处理器等，或其任意组合。

仅仅为了说明，在计算设备200中仅描述了一个处理器。然而，应该注意的是，本公开中的计算设备200还可以包括多个处理器，因此本公开中描述的由一个处理器执行的步骤和/或方法步骤，也可以由多个处理器联合或单独执行。例如，如果在本公开中，计算设备200的处理器同时执行步骤A和步骤B，那么应该理解，步骤A和步骤B也可以由两个或多个不同的处理器联合或分别在计算设备200中执行(例如，第一处理器执行步骤A而第二个处理器执行步骤B，或者第一和第二处理器联合执行步骤A和B)。

存储器220可存储从医疗设备110、终端130、存储设备150和/或医疗***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设备、可移动存储设备、易失性读写存储器、只读存储器(ROM)等或其任意组合。在一些实施例中，存储器220可以存储一个或多个程序和/或指令来执行本公开所描述的示例性方法。例如，存储器220可存储用于处理设备140的程序，用于对被配置为发射包含不同能量的能谱辐射的辐射源进行建模和/或确定经受来自辐射源的能谱辐射影响的对象中的剂量分布。

I/O230可以输入和/或输出信号、数据、信息等。在一些实施例中，I/O230可使用户与处理设备140交互。在一些实施例中，I/O230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、麦克风或其任意组合。示例性输出设备可以包括显示设备、扬声器、打印机、投影仪或类似设备，或其任意组合。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)、触摸屏等，或其任意组合。

通信端口240可以连接到网络(例如，网络120)以方便数据通信。通信端口240可在处理设备140与医疗设备110、终端130和/或存储设备150之间建立连接。连接可以是有线连接、无线连接、能够实现数据传输和/或接收的任何其他通信连接，和/或这些连接的任任意组合。有线连接可包括电缆、光缆、电话线等，或其任何组合。无线连接可以包括蓝牙连接、Wi-Fi连接、WiMax连接、WLAN连接、ZigBee连接、移动网络连接(例如，3G、4G、5G)等，或其任意组合。在一些实施例中，通信端口240可以是标准化通信端口，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，通信端口240可以根据医学数字成像和通信(DICOM)协议来设计。

图3是根据本公开的一些实施例的移动设备的示例性硬件和/或软件组件的示例性示意图。在一些实施例中，医疗***100的一个或多个组件(例如，终端130和/或处理设备140)可以在移动设备300上实现。

如图3所示，移动设备300可包括通信平台310、显示器320、图形处理单元(GPU)330、中央处理单元(CPU)340、I/O设备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)也可以包括在移动设备300中。在一些实施例中，可将移动操作***(operation system,OS)370(例如，iOS^TM、Android^TM、Windows Phone^TM等)和一个或多个应用程序380从存储器390加载到内存360中，以便由中央处理单元340执行。应用程序(application(s)，APP(s))380可包括浏览器或任何其他合适的移动应用程序，用于接收和呈现与医疗***100有关的信息。可经由I/O设备350来实现与信息流的用户交互，并经由网络120将其提供给处理设备140和/或医疗***100的其他组件。

为了实现本公开的各种模块、单元及其功能，计算机硬件平台可以用作本文的一个或多个元件的硬件平台。具有用户界面元件的计算机可用于实现个人计算机(PC)或任何其他类型的工作站或终端设备。如果适当编程，计算机也可以充当服务器。

图4是根据本公开的一些实施例的治疗头113的示例性辐射源的示意图。治疗头113的辐射源可以是电子直线加速器，被配置为产生电子辐射并向治疗对象发射电子辐射。如图4所示，辐射源可以包括发生器402、散射箔404、准直组件(或射束限制组件)406、多个电子限光筒408等，或其任意组合。当安装多个电子限光筒408中的一个时，辐射源可操作地用于放射治疗。

发生器402可被配置为生成加速电子束(也称为辐射束)，用于对对象进行辐射性治疗。例如，发生器402可加热发生器402中的钨丝以产生电子。发生器402可通过进一步加速产生的电子来产生辐射束。辐射束可以从位于发生器402底部的出口窗从发生器402射出。

在一些实施例中，由发生器402产生的辐射束可以是具有相对较小散射角的窄束，例如被认为对应于单个能量。散射箔404可根据电子的散射性质配置为拓宽辐射束。在这种情况下，发生器402和散射箔404之间的相互作用的影响可以使用主源来解释。应当注意，根据包括发生器402、散射箔404、电子的散射性质等在内的各种组件的结构和布局，主源可以是假定的源。在一些实施例中，为简洁起见，可以将发生器402或散射箔404指定为主源。

准直组件406可被配置为形成辐射束。例如，加宽的辐射束可穿过准直组件406以形成具有特定形状的辐射束(例如，锥束)。在一些实施例中，准直组件406可以包括初级准直器、次级散射箔、次级准直器、多叶准直器(MLC)等或其任意组合。在一些实施例中，准直组件406的辐射场的大小可以根据可操作地耦合到主源的电子限光筒408自动调整。也就是说，特定的电子限光筒408可对应于准直组件406的辐射场的特定大小。如本文所使用的，准直组件406的辐射场是指准直组件406的端部开口(例如，底部端的开口)，通过该开口，辐射束可以从准直组件406射出。

多个电子限光筒408中的每一个都可以被配置成减少辐射束的电子泄漏并重塑辐射束。例如，从准直组件406发出的具有特定形状的光束可通过电子限光筒408以形成具有特定形状(例如，正方形、圆形)的辐射或称为辐射束。如本文所用，辐射或辐射束的形状是指辐射束(构成辐射)的横截面的形状。在一些实施例中，辐射的特定形状可以与电子限光筒408的末端开口(例如，底部开口)的形状(例如，圆形或方形)一致，辐射束可以通过该开口从电子限光筒408射出。在一些实施例中，多个电子限光筒408可便于不同辐射束的形成。例如，电子限光筒末端开口的尺寸可以是6×6cm²、10×10cm²、15×15cm²、20×20cm²、25×25cm²等。为简洁起见，末端开口为特定尺寸的电子限光筒可称为特定尺寸的电子限光筒。例如，末端开口为10×10cm²的电子限光筒可被称为10×10cm²的电子限光筒。在一些实施例中，多个电子限光筒408中的每一个都可以包括多层结构(例如，两层结构、三层结构或四层结构)。仅作为示例，电子限光筒408可包括如图4所示的第一部分(也称为上部)408-1，第二部分(也称为中部)408-2和第三部分(也称为下部)408-3。

在一些实施例中，由主源产生的辐射束可以包括初级电子和初级光子。初级电子可包括第一部分和第二部分，其中，第一部分在辐射源内不被散射。初级电子的第二部分可撞击辐射源的其他组件(例如，准直组件406、电子限光筒408等)以产生次级电子。初级光子可以包括第三部分和第四部分，其中，第三部分在辐射源内不与辐射源的其他部分相互作用。初级光子的第四部分可与辐射源的其他组件(例如，准直组件406、电子限光筒408等)相互作用以产生次级光子。

初级电子和次级电子可以具有不同的能量。例如，初级电子可能具有相对较高的能量，而次级电子可能具有相对较低的能量。因此，离开辐射源的辐射可以对应于包含不同能量(例如，多个电子能量)的能谱。在一些实施例中，撞击在准直组件406上的初级电子的第二部分所产生的次级电子可以在穿过对象的辐射中占相对较低的百分比，可以被忽略。在一些实施例中，次级光子在光子污染中占相对较低的百分比，可以被忽略。

在一些实施例中，如图4所示，辐射源可以具有垂直于辐射源出口的轴412。例如，轴412可穿过电子限光筒408的中心。作为另一个示例，轴412可以平行于坐标系160的Z轴。

在一些实施例中，在离开治疗头113后，辐射可以穿过对象进行放射治疗。穿过对象的辐射可以包括初级电子的第一部分、次级电子、初级光子的第三部分和次级光子。在放射治疗过程中，初级光子和次级光子的第三部分可视为光子污染。

需要说明的是，以上描述仅是为了说明，并不用于限制本公开的范围。对于本领域的普通技术人员，可以在本公开的教导下做出多种变化或修改。然而，这些变化和修改并不脱离本公开的范围。在一些实施例中，辐射源可以进一步包括安装在电子限光筒408底部的块410(例如，如图4所示，附着在电子限光筒408的下部408-3上)。块410可以被配置为进一步形成辐射束。块410可包括开口，用于将辐射束调制成小于离开电子限光筒408的辐射束的尺寸。块410的开口可以是规则形状(例如，三角形、六边形、椭圆形、矩形等)或不规则形状。该块可由辐射不穿透材料，例如，铅制成。在这种情况下，离开辐射源(并且随后穿过对象)的辐射可以包括由撞击在块410上的初级电子的第二部分所产生的次级电子。

图5A和图5B示出根据本公开的一些实施例的示例性处理设备的框图。在一些实施例中，处理设备140A和140B可以是结合图1的处理设备140的实施例。在一些实施例中，处理设备140A和140B可以分别实现在处理单元上(例如，图2所示的处理器210或图3所示的CPU340)。仅作为示例，处理设备140A可以在终端设备的CPU340上实现，处理设备140B或处理设备140A可以在计算设备200上实现。可替代地，处理设备140A和140B可以在同一个计算设备200或同一个CPU340上实现。例如，处理设备140A和140B可以在同一个计算设备200上实现。

如图5A所示，处理设备140A可包括获取模块510、计算模块502和确定模块503。

获取模块501可被配置为从医疗***100的一个或多个组件获取信息/数据。例如，获取模块501可获取具有特定能量设置的辐射源的初始多源模型。辐射源可以对应于包含多个能量的能谱。初始多源模型可以包括初始相空间文件。多源模型可以包括主虚拟源和次级虚拟源。作为另一示例，获取模块501可以获取与能谱辐射有关的测量数据。例如，测量数据可以包括体模中对应于穿过体模的能谱辐射的测量PDD曲线和/或测量OAR曲线、对应于多个电子限光筒中的每一个的输出因子等。关于获得初始多源模型和测量数据的更多描述可在本公开的其他地方找到(例如，步骤610、820、1010、1110及其描述)。

计算模块502可以被配置为确定与能谱辐射有关的计算数据。例如，计算模块502可以基于初始相空间文件，计算体模中对应于能谱的多个能量的多个PDD曲线。作为另一示例，计算模块502可以基于初级虚拟源的初始参数和初始相空间文件，确定体模中的模拟OAR曲线。作为另一示例，计算模块502可以基于电子口内锥的结构参数和能谱，确定与多个电子限光筒中的每一个对应的模拟输出因子。关于计算数据的确定的更多描述可以在本公开的其他地方找到(例如，步骤810、1020、1120及其描述)。

确定模块503可以被配置为确定目标多源模型。例如，确定模块503可以确定不同能量中的每一个能量的权重。作为另一示例，确定模块503可以确定光子的权重。此外，确定模块503可以基于不同能量的权重和光子的权重，确定能谱。作为进一步的示例，确定模块503可以确定初始多源模型的主虚拟源的参数。作为另一示例，确定模块503可确定可操作地耦合到辐射源的主源的电子口内锥的校正系数。此外，确定模块503可以至少部分基于初始多源模型、权重、主虚拟源的参数和校正系数，确定对应于能谱的辐射源的目标多源模型。关于权重的确定、主虚拟源的参数、校正系数和/或目标多源模型的更多描述可以在本公开的其他地方找到(例如，步骤620-650、830-840、1030-1060、1130及其描述)。

如图5B所示，处理设备140B可包括获取模块504和确定模块505。

获取模块504可被配置为获取与对象的剂量分布确定过程相关的信息/数据。例如，获取模块501可以获取具有特定能量设置的辐射源的目标多源模型。获取模块504可获取辐射源的电子限光筒的结构参数。再例如，获取模块504可以从任何存储设备获取传输模型。

确定模块505可以被配置为确定对象中的剂量分布。例如，确定模块505可将电子限光筒的结构参数输入目标多源模型，然后确定相空间文件。相空间文件可以包括与辐射源的辐射相对应的多个模拟粒子的信息。确定模块505可基于相空间文件和传输模型，确定对象中的剂量分布。

需要说明的是，以上描述仅是为了说明，并不用于限制本公开的范围。显然，对于本领域的普通技术人员来说，可以在本公开的教导下进行多种变化和修改。然而，这些变化和修改并不脱离本公开的范围。上述每个模块都可以是硬件电路，其设计用于，例如，根据存储在一个或多个存储介质和/或硬件电路与一个或多个存储介质的任意组合中的一组指令，执行某些操作。

在一些实施例中，处理设备140A和处理设备140B可以共享两个或多个模块，并且模块中的任何一个可以分为两个或多个单元。例如，处理设备140A和处理设备140B可以共享相同的获取模块(即，获取模块501和获取模块504可以是相同的获取模块)。在一些实施例中，处理设备140A和处理设备140B可以包括一个或多个附加模块，例如用于存储数据的存储模块(未示出)。在一些实施例中，处理设备140A和处理设备140B可以集成到一个处理设备140中。

图6是根据本公开的一些实施例的对辐射源进行建模的示例性过程的流程图。在一些实施例中，流程600可以实现为存储在存储设备150、存储器220或存储器390中的一组指令(例如，应用程序)。处理设备140A、处理器210和/或CPU340可以执行指令，并且当执行指令时，处理设备140A、处理器210和/或CPU340可以被配置为执行流程600。下面所示流程的步骤仅用于说明。在一些实施例中，流程600可以用一个或多个未描述的附加步骤和/或不用一个或多个所讨论的步骤来完成。此外，图6所示和下面描述的流程600的步骤顺序不是限制性的。为了说明目的，流程600可以结合图4所示的辐射源来描述，其并不旨在限制。

在某些情形，由于生产精度、装配工艺、温度、湿度等因素，即使是同一厂家生产的同一类型的多个辐射源(如线性加速器)的剂量分布也可能在一定程度上不一致。放射源可能需要特别建模。辐射源可以在不同的可选能量设置下产生电子束(例如，8MeV、10MeV或12MeV)。传统上，对于特定能量设置的辐射源建模需要考虑辐射源的不同电子限光筒。也就是说，在对辐射源建模的过程中，针对不同的电子限光筒中的每一个，可以分别确定辐射源在特定能量设置下的辐射能谱，这是复杂和耗时的。在一些实施例中，可以执行流程600，以有效地针对特定可选的能量设置的辐射源进行建模。为了说明目的，描述了关于不包括块的辐射源的建模过程。

步骤610，处理设备140A(例如，获取模块501)可以获取对应于包括多个能量的能谱的辐射源的初始多源模型。

理想情况下，辐射源可以发射特定能量的辐射(例如，电子束)。相应地，辐射源发射的辐射的能谱也可视为与特定能量相对应。实际上，辐射源的辐射可包括具有不同能量的不同成分(例如，电子和/或光子)，并且不同成分的总能量(或平均能量)可基本上等于特定能量。

如图4所述，辐射源可以包括至少一个主源和多个电子限光筒。多个电子限光筒中的一个可指定为用于模拟辐射源的参考电子限光筒。例如，辐射源可以包括5个6×6cm²、10×10cm²、15×15cm²、20×20cm²和25×25cm²的电子限光筒。例如，10×10cm²的电子限光筒可指定为参考电子限光筒。在这种情况下，辐射源可以基于参考电子限光筒进行建模。初始多源模型可以与参考电子限光筒相关联。也就是说，可以针对10×10cm²的电子限光筒设置初始多源模型的参数。在一些实施例中，为简洁起见，参考电子限光筒也可被称为电子限光筒。

在一些实施例中，初始多源模型可以包括初始相空间文件，其包括多个模拟粒子的信息。多个模拟粒子可用于模拟辐射源的辐射的不同组成。如本文所使用的，辐射源的辐射是指从辐射源的电子限光筒(例如，其末端开口)射出的电子和/或光子。如图4所述，多个模拟粒子可以包括：第一部分其对应于主源产生的在辐射源内不被散射的初级电子、第二部分其对应于主源产生的不与辐射源的其他组件相互作用的初级光子、第三部分对应于由通过主源撞击参考电子限光筒产生的初级电子产生的次级电子，等等。在一些实施例中，初始多源模型可以包括与多个模拟粒子对应的多个虚拟源。例如，初始多源模型可能包括一个主虚拟源和一个次级虚拟源。主虚拟源可以对应于模拟粒子的第一部分和模拟粒子的第二部分，其用于模拟主源。次级虚拟源可对应于用于模拟参考电子限光筒的模拟粒子的第三部分。在一些实施例中，主虚拟源可以是点源(也称为第一点源)(例如，如图7所示的主虚拟源702)。主虚拟源可以具有与辐射源的轴重合的轴。次级虚拟源可以包括第二点源(例如，如图7所示的第二点源704)和面源(例如，如图7所示的面源706)。在一些实施例中，为简洁起见，可以将主虚拟源的轴称为辐射源的轴。关于多个虚拟源的更多描述可以在本公开的其他地方找到(例如，图7及其相关描述)。

在一些实施例中，初始相空间可以包括初始多源模型的多个虚拟源的初始参数。多个虚拟源的初始参数可以基于辐射源的结构参数确定。例如，主虚拟源的初始参数可以基于辐射源的一个或多个组件(例如，辐射源的靶标和/或散射箔)确定。作为另一示例，第二点源和/或次级虚拟源的面源的初始参数可以基于参考电子限光筒的结构参数确定。关于多个虚拟源的初始参数的更多描述可以在本公开的其他地方找到(例如，图7及其描述)。

在一些实施例中，处理设备140A可以基于直接采样确定初始多源模型的初始相空间文件。例如，初始相空间文件可包括模拟粒子的第一部分的位置和模拟粒子的第一部分的方向。如本说明书所用，模拟粒子的第一部分中的一个模拟粒子的位置是指模拟粒子在垂直于主虚拟源的轴的第一平面上的位置(例如，平行于主虚拟源702所在的坐标系160的XY平面的平面)。第一平面可以以主虚拟源的轴与第一平面相交的地方为中心。模拟粒子的第一部分中的一个模拟粒子的方向是指模拟粒子从主虚拟源射出时相对于主虚拟源的轴的出射角。第一平面的面积可能与主虚拟源的大小相关。由于模拟粒子的第一部分可以对应于由主源产生的在辐射源中未进行散射的初级电子的第一部分，并且初级电子的第一部分的大部分可以(基本上)沿着辐射源的轴从主源射出，模拟粒子的第一部分的粒子通量分布作为距第一平面的中心(例如，主虚拟源的轴与第一平面相交的交点)的距离或距与第一平面平行的平面的中心的距离的函数，可以假设符合第一分布函数(例如，第一高斯函数)。也就是说，模拟粒子的第一部分中的任何一个从靠近第一平面中心的位置离开主虚拟源的概率可以大于模拟粒子从远离第一平面中心的位置离开主虚拟源的概率；如果第一角度小于第二角度，模拟粒子的第一部分中的任何一个以与主虚拟源的轴呈第一角度的方向离开主虚拟源的概率大于模拟粒子的第一部分以与主虚拟源的轴呈第二角度的方向离开主虚拟源的概率；模拟粒子的第一部分中的任何一个在与第一平面平行的平面的中心附近的位置穿过与第一平面平行的平面的概率可以大于模拟粒子在远离与第一平面平行的平面的中心更远的位置穿过与第一平面平行的平面的概率。

在这种情况下，处理设备140A可以通过基于第一分布函数的第一直接采样来确定模拟粒子的第一部分的位置或模拟粒子的第一部分的方向。例如，对于模拟粒子的第一部分，自第一平面的某位置离开主虚拟源的模拟粒子的数量(或计数)取决于该位置与第一平面的中心之间的距离；该位置与第一平面中心之间的距离越小，从该位置离开主虚拟源的模拟粒子的数量(或计数)就越多。作为另一示例，对于模拟粒子的第一部分，在与主虚拟源的轴成一定角度的方向从主虚拟源离开的模拟粒子的数量(或计数)取决于该角度；该方向与主虚拟源的轴之间的夹角越小(即，该方向与主虚拟源的轴对得越齐)，沿该方向离开主虚拟源的模拟粒子的数量(或计数)就越多。作为进一步的示例，对于模拟粒子的第一部分，自第一平面上的某位置穿过第一平面的模拟粒子的数量(或计数)取决于第一平面上该位置的粒子通量。第一平面上某位置的粒子通量是指第一平面的单位面积(其中心即为该位置)上，在第一平面的该位置横穿第一平面的模拟粒子的数量(或计数)。第一平面上的某一位置离第一平面中心越近，该位置的模拟粒子的粒子通量越高。作为另一示例，对于模拟粒子的第一部分中的每一个，处理设备140A可以确定模拟粒子在第一平面上的位置，在该位置上模拟粒子可以通过第一采样的第一子采样离开主虚拟源。处理设备140A可确定模拟粒子在平行于第一平面的平面上的位置，其中模拟粒子可通过第一直接采样的第二子采样穿过平行于第一平面的平面。处理设备140A可以基于模拟粒子在第一平面上的位置和模拟粒子在平行于第一平面的平面上的位置进一步确定模拟粒子的方向。

作为另一个例子，初始相空间文件可以包括模拟粒子的第三部分的位置和模拟粒子的第三部分的方向。在一些实施例中，模拟粒子的第三部分可以包括对应于第二点源(例如，第二点源704)的模拟粒子的第一子部分和对应于面源(例如，面源706)的模拟粒子的第二子部分。模拟粒子的第三部分的位置可以包括模拟粒子的第一子部分的位置和模拟粒子的第二子部分的位置。模拟粒子的第三部分的方向可以包括模拟粒子的第一子部分的方向和模拟粒子的第二子部分的方向。与模拟粒子的第一部分类似，模拟粒子的第一子部分中的一个的位置是指模拟粒子在垂直于次级虚拟源的轴的第二平面(例如，平行于第二点源704所在的坐标系160的XY平面的平面)上的位置。第二平面可以以次级虚拟源的轴与第二平面相交的位置为中心。第二平面的面积可以与第二点源的大小有关。模拟粒子的第一子部分中的一个的方向是指模拟粒子从次级虚拟源的第二点源出射时相对于主虚拟源的轴的出射角。模拟粒子的第二子部分中第一个的位置是指模拟粒子在垂直于次级虚拟源的轴的第三平面(例如，与面源706所在的坐标系160的XY平面平行的平面)上的位置。第三平面可以以次级虚拟源的轴与第三平面相交的位置为中心。第三平面可具有与参考电子限光筒的末端开口相同的尺寸和形状。模拟粒子的第二子部分中的每一个的方向是指模拟粒子从次级虚拟源的面源出射时相对于主虚拟源的轴的出射角。作为进一步示例，对于模拟粒子的第一子部分中的每一个，处理设备140A可通过第二采样的第一子采样来确定模拟粒子在第二平面上的位置，在此位置上，模拟粒子可通过第二采样的第一子采样离开第二点源。处理设备140A可确定模拟粒子在平行于第二平面的平面上的位置，在此位置上，模拟粒子可通过第二直接采样的第二子采样穿过平行于第二平面的平面。处理设备140A可基于模拟粒子在第二平面上的位置和模拟粒子在平行于第二平面的平面上的位置进一步确定模拟粒子的方向。

在一些实施例中，由于可以假定模拟粒子的第一子部分是由次级虚拟源的第二点源生成，并且模拟粒子的第一子部分的大部分可以(基本上)沿次级虚拟源的轴从第二点源离开，模拟粒子的第一子部分的粒子通量分布作为距第二平面的中心(例如，主虚拟源的轴与第二面相交的交点)的距离或距平行于第二平面的平面中心的距离的函数，可以假设符合第二分布函数(例如，第二高斯函数)。也就是说，模拟粒子的第一子部分中的任何一个从靠近第二平面中心的位置(例如，主虚拟源的轴与第二平面相交的交点)离开第二点源的概率可以大于模拟粒子从远离第二平面中心的位置离开第二点源的概率；如果第三角度小于第四角度，模拟粒子的第一子部分中的任何一个以与主虚拟源的轴呈第三角度的方向从第二点源射出的概率可以大于模拟粒子以与主虚拟源的轴呈第四角度的方向从第二点源出射的概率；模拟粒子的第一子部分中的任何一个在靠近与第二平面平行的平面的中心的位置穿过与第二平面平行的平面的概率可以大于模拟粒子在远离与第二平面平行的平面的中心的位置穿过与第二平面平行的平面的概率。在这种情况下，处理设备140A可以通过基于第二分布函数的第二直接采样来确定模拟粒子的第一子部分的位置或模拟粒子的第一子部分的方向。例如，对于模拟粒子的第一子部分，自第二平面的某个位置从第二点源离开的模拟粒子的数量(或计数)取决于该位置与第二平面的中心之间的距离；位置与第二平面中心之间的距离越小，从该位置离开第二点源的模拟粒子的数量(或计数)就越多。作为另一示例，对于模拟粒子的第一子部分，在与主虚拟源的轴成某一角度的方向上从第二点源离开的模拟粒子的数量(或计数)取决于该角度；该方向与主虚拟源的轴之间的夹角越小(即，该方向与主虚拟源的轴对得越齐)，沿该方向离开主虚拟源的模拟粒子的数量(或计数)就越多。作为另一示例，对于模拟粒子的第一子部分，自第二平面的某位置从第二点源离开的模拟粒子的数量(或计数)取决于在第二平面上该位置的粒子通量。在第二平面上某位置的粒子通量是指第二平面的单位面积(其中心即为该位置)上，在第二平面的该位置穿过第二平面的模拟粒子的数量(或计数)。第二平面上某个位置离第二平面中心越近，该位置模拟粒子的粒子通量越高。

在一些实施例中，由于可以假定模拟粒子的第二子部分是由次级虚拟源的面源生成，模拟粒子的第二子部分的粒子通量分布作为距第三平面的中心的距离或距平行于第三平面的平面中心的距离的函数，可以假定符合第三分布函数(例如，均匀函数)。也就是说，模拟粒子的第二子部分中的任何一个自第三平面上的第一位置从面源离开的概率可以等于该模拟粒子自第三平面上的第二个位置从面源离开的概率；模拟粒子的第二子部分中的任何一个沿与主虚拟源的轴呈第五角度的方向从面源射出的概率可以等于模拟粒子沿与主虚拟源的轴呈第六角度的方向从面源射出的概率；模拟粒子的第二子部分中的任何一个在靠近与第三平面平行的平面中心的位置穿过与第三平面平行的平面的概率可以等于模拟粒子在远离与第三平面平行的平面中心的位置穿过与第三平面平行的平面的概率。在这样的情况下，处理设备140A可以通过基于第三分布函数的第三直接采样来确定模拟粒子的第二子部分的位置或模拟粒子的第二子部分的方向。例如，对于模拟粒子的第二子部分，自第三平面的任何位置从面源射出的模拟粒子的数量(或计数)可以是相同的。作为另一示例，对于模拟粒子的第二子部分，以与主虚拟源的轴呈任何角度的方向从面源射出的模拟粒子的数量(或计数)可以是相同的。作为进一步的示例，对于模拟粒子的第二子部分中的每个，处理设备140A可通过第三采样的第一子采样来确定模拟粒子在第三平面上的位置，在此位置上，模拟粒子可通过第三采样的第一子采样离开第二点源。处理设备140A可确定模拟粒子在与第三平面平行的平面上的位置，其中，模拟粒子可通过第三直接采样的第二子采样穿过平行于第三平面的平面。处理设备140A可根据模拟粒子在第三平面上的位置和模拟粒子在平行于第三平面的平面上的位置进一步确定模拟粒子的方向。

在一些实施例中，在确定多个模拟粒子的位置和方向之前，处理设备140A可以确定多个模拟粒子的数量(或计数)。模拟粒子的数量可以基于辐射源的辐射场来确定。辐射源的辐射场可以与参考电子限光筒的末端开口有关。例如，可根据式(1)确定模拟粒子的数量：

N ＝γ*R/μ^²/S^²,         (1)

其中，N表示模拟粒子的数量，γ表示常数(例如，10^3)，R表示辐射源的辐射场的面积，μ表示不确定度值，S表示网格尺寸(例如，4mm、8mm、16mm等)。R、μ或S可以是医疗***的用户确定的默认设置。对于10×10cm²的参考电子限光筒，辐射源的辐射场面积可为10×10cm²。

步骤620，处理设备140A(例如，获取模块501、计算模块502和确定模块503)可以基于体模中的对应于不同能量的计算PDD曲线和体模中对应于穿过体模的能谱辐射的测量PDD曲线，确定每个能量的权重。

在一些实施例中，处理设备140A可以基于初始相空间文件，计算体模(例如，水体模)中的不同能量百分深度剂量(PDD)曲线。不同能量PDD曲线中的每一个都可以对应于一个能量。处理设备140A可获得能量谱穿过体模的辐射所对应的体模中的测量PDD曲线。对于不同能量中的每一个，处理设备140A可基于不同能量PDD曲线和测量PDD曲线确定每个能量的权重。每个能量的权重可以表示在辐射中存在的多个模拟粒子中每个能量的模拟粒子的百分比。如本文所使用的，由于多个模拟粒子用于模拟辐射的不同组成，为简洁起见，多个模拟粒子可以被称为存在于辐射中。在一些实施例中，每个能量PDD曲线和测量PDD曲线可以对应于相同的电子限光筒(例如，10×10cm²的参考电子限光筒)和相同的源皮距(SSD)(例如，100cm)。在本文中，SSD指的是主源与体模表面(例如，水体模的上表面)之间的距离，在体模表面，辐射首先撞击体模。关于每个能量的权重的确定的更多描述可以在本公开的其他地方找到(例如，图8及其相关描述)。

在一些实施例中，处理设备140A可以基于能计算光子(例如，初级光子的第三部分)的平均能量。例如，处理设备140A可以指定与能谱对应的特定能量为光子的计算平均能量。处理设备140A可以基于测量PDD曲线确定光子的测量平均能量。例如，如图9所示，测量PDD曲线901的一部分(在虚线框903中)可能表示光子污染。处理设备140A可以指定与光子污染对应的能量(例如，图9中点905表示的能量)作为测量的平均能量。处理设备140A可基于计算的平均能量和测量的平均能量确定光子的权重。光子的权重可以等于测量的平均能量和计算的平均能量之间的比率。在一些实施例中，处理设备140A可以基于不同能量的权重和光子的权重进一步确定能谱。能谱可以指示辐射中不同能量的分布。能量的权重越大，该能量在能谱中的比例或百分比就可能越高。参照参考电子限光筒确定的辐射源在特定能量设置下的辐射能谱可用于确定辐射源在该特定能量设置下针对不同电子限光筒的目标多源模型。根据本公开的一些实施例，没有必要针对不同的电子限光筒分析辐射源在特定能量设置下的能谱。

步骤630，处理设备140A(例如，获取模块501、计算模块502和确定模块503)可以基于模拟OAR(离轴比)曲线和与穿过体模的能谱辐射对应的测量OAR曲线，确定初始多源模型的主虚拟源的参数。

在一些实施例中，处理设备140A可以获得与穿过体模的能谱辐射相对应的测量OAR曲线。处理设备140A可以基于主虚拟源和初始相空间文件的初始参数，计算(或模拟)模拟OAR曲线。处理设备140A可以基于模拟OAR曲线和测量OAR曲线，调整主虚拟源的初始参数，从而确定主虚拟源的参数。在一些实施例中，模拟OAR曲线和测量OAR曲线可以对应于相同的电子限光筒(例如，10×10cm²的参考电子限光筒)和相同的SSD(例如，100cm)。关于主虚拟源的参数的确定的更多描述可以在本公开的其他地方找到(例如，图10及其描述)。

步骤640，处理设备140A(例如，获取模块501、计算模块502和确定模块503)可以确定与主源耦合的电子限光筒的校正系数。电子限光筒可以是参考电子限光筒以外的多个电子限光筒之一。

在一些实施例中，处理设备140A可以基于参考电子限光筒获得与电子限光筒对应的输出因子。与电子限光筒相对应的输出因子可以指示与电子限光筒相对应的最大剂量与参考电子限光筒相对应的最大剂量之间的比率。电子限光筒对应的输出因子可以大于1或小于1。参考电子限光筒的输出因子可以等于1。处理设备140A可根据电子限光筒的结构参数和能谱，确定与电子限光筒对应的模拟输出因子。

处理设备140A可基于电子限光筒对应的输出因子和电子限光筒对应的模拟输出因子进一步确定电子限光筒的校正系数。关于电子限光筒校正系数的确定的更多描述可以在本公开的其他地方找到(例如，图11及其描述)。

步骤650，处理设备140A(例如，确定模块503)可以至少部分基于初始多源模型、权重、主虚拟源的参数和校正系数，确定与能谱对应的辐射源的目标多源模型。

在一些实施例中，目标多源模型可以包括目标相空间文件。处理设备140A可以通过至少部分基于主虚拟源的权重、参数和校正系数更新初始多源模型的初始相空间文件来确定目标空间文件。例如，目标相空间文件可以进一步包括基于权重确定的能谱。作为另一示例，初始相空间文件中主虚拟源的初始参数可以通过合并主虚拟源的参数来更新。作为进一步示例，目标相空间文件可以进一步包括与多个电子限光筒对应的多个校正系数。在应用目标多源模型时，可根据特定的电子限光筒从多个校正系数中选择特定的校正系数。

在传统的建模过程中，可能需要考虑多个虚拟源，并对每个虚拟源的参数进行调整，较为复杂；可能需要分别就多个电子限光筒确定多个能谱，这是耗时的；初始相空间文件中可能包含大量指示多个模拟粒子的位置和方向的散射核数据，其需要预先计算和存储，占用存储空间和计算资源。根据本公开的一些实施例，对应于特定能量的辐射源的目标多源模型可以包括比传统多源模型更少的虚拟源。在构建目标多源模型的过程中，处理设备140A可以基于辐射源的结构参数确定虚拟源的初始参数；基于直接采样确定初始相空间文件；只调整主虚拟源的初始参数；并基于多个电子限光筒的参考电子限光筒，仅确定与辐射源特定能量设置对应的一个能谱，使建模过程更加高效和准确。

应该注意的是，上述关于流程600的描述仅仅是为了说明的目的而提供的，而不是为了限制本公开的范围。对于具有本领域普通技能的人，可以根据本公开的教导进行多种变化或修改。然而，这些变化和修改并不脱离本公开的范围。在一些实施例中，可以省略一个或多个步骤和/或添加一个或多个附加步骤。例如，流程600可以进一步包括用于存储在建模过程中生成的信息和/数据(例如，目标多源模型)的步骤。另外或可选地，流程600还可以包括用于确定光子的权重的步骤。在一些实施例中，初始多源模型可以包括额外的虚拟源。例如，初始多源模型可包括次级电子的第三虚拟源，该第三虚拟源对应于由撞击于准直组件406上的初级电子的第二部分产生的，用于模拟准直组件406。第三虚拟源可以是线源。多个模拟粒子可包括第四部分，该第四部分对应于撞击在准直组件406上的初级电子的第二部分所产生的次级电子。在一些实施例中，模拟粒子的第四部分的位置和方向可以基于直接采样(例如，基于某种均匀分布)确定。

图7根据本公开的一些实施例的辐射源的初始多源模型的示例性虚拟源的示意图。如图7所示，治疗头113的辐射源的初始多源模型可以包括主虚拟源和次级虚拟源。主虚拟源可以是点源(也称为主虚拟源702)。主虚拟源702可包括与辐射源的轴412重合的轴。次级虚拟源可以对应于辐射源的参考电子限光筒(例如，电子限光筒408)。次级虚拟源可以包括第二点源704和面源706。在一些实施例中，主虚拟源702或第二点源704可以包括任何形状。例如，主虚拟源702或第二点源704可以是圆形点源、方形点源等。以下描述是参考主虚拟源702和第二点源704为圆形点源而提供的。应当理解，这是为了说明目的而不是为了限制。

主虚拟源702可包括初始参数，包括例如主虚拟源702的大小、主虚拟源702沿主虚拟源702的轴的垂直位置(也称为主虚拟源702的高度位置)、主虚拟源702的粒子通量分布等，或其任意组合。仅作为示例，圆形主虚拟源702的尺寸指的是主虚拟源702的直径(例如，2mm，1.5mm等)。主虚拟源702的粒子通量是指与主虚拟源702的轴垂直的第四平面的单位面积上模拟粒子的数量(或计数)。为简洁起见，垂直于主虚拟源702的轴的第四平面也可称为水平面。水平面可以以主虚拟源702的轴与水平面相交的位置为中心。相应的，主虚拟源702的粒子通量分布是指主虚拟源702的多个粒子通量在水平面上的分布，其为距水平面中心的距离的函数。与步骤610中第一平面上模拟粒子的第一部分的粒子通量分布类似，主虚拟源702的粒子通量分布可以假定符合第四分布函数(例如，第三高斯函数)。也就是说，模拟粒子在靠近水平面中心的位置(例如，主虚拟源702的轴与水平面相交的交点)穿过水平面的概率可以大于模拟粒子在远离水平面中心的位置穿过水平面的概率。在一些实施例中，主虚拟源702的初始参数可以基于发生器402和散射箔404的结构参数来确定。仅作为示例，主虚拟源702的高度位置可设置在发生器402的高度位置和散射箔404的高度位置之间。作为另一示例，主虚拟源702的高度位置可以设置为与发生器402的高度位置重合。

第二点源704可对应于电子限光筒408的上部408-1和中部408-2。第二点源704可包括初始参数，包括第二点源704的大小、第二点源704沿次级虚拟源的轴的垂直位置(也称为第二点源704的高度位置)、第二点源704的粒子通量分布等，或其任意组合。仅作为示例，圆形第二点源704的尺寸是指第二点源704的直径(例如，2mm、1.5mm等)。第二点源704的粒子通量是指与次级虚拟源的轴垂直的第五平面的单位面积上模拟粒子的数量(或计数)。为简洁起见，垂直于次级虚拟源的轴的第五平面也可称为第二水平面。第二水平面可以以主虚拟源的轴与第二水平面相交的位置为中心。相应地，第二点源704的粒子通量分布是指第二点源704的多个粒子通量在第二水平面上的分布，其为距第二水平面中心的距离的函数。与步骤610中的第二平面上模拟粒子的第一子部分的粒子通量分布类似，可以假设第二点源704的粒子通量分布符合第五分布函数(例如，第四高斯函数)。也就是说，模拟粒子在靠近第二水平面中心的位置(例如，主虚拟源的轴与第二水平面相交的交点)穿过第二水平面的概率可以大于模拟粒子在远离第二水平面中心的位置穿过第二水平面的概率。在一些实施例中，第二点源704的初始参数可以基于电子限光筒408的结构参数来确定。仅作为示例，第二点源704的高度位置可以指定为与上部408-1和中部408-2之间的某个高度位置(例如，中心位置)重合。

面源706可对应于电子限光筒408的下部408-3。面源706可包括初始参数，包括面源706的大小、面源706沿主虚拟源的轴的垂直位置(也称为面源706的高度位置)、面源706的粒子通量分布等，或其任意组合。仅作为示例，面源706的大小指的是面源706的面积和形状。面源706的粒子通量是指与主虚拟源的轴垂直的第六平面的单位面积上模拟粒子的数量(或计数)。为了简洁起见，垂直于主虚拟源的轴的第六平面也可以称为第三水平面。相应地，面源706的粒子通量分布是指面源706的多个粒子通量在第三水平面上的分布，其为距第三水平面中心的距离的函数。与步骤610中的模拟粒子的第二子部分的粒子通量分布类似，可以假定面源706的粒子通量分布符合第六分布函数(例如，第二均匀函数)。也就是说，模拟粒子在第三水平面上的第一位置穿过第三水平面的概率可以等于模拟粒子在第三水平面上的第二位置穿过第三水平面的概率。在一些实施例中，面源706的初始参数可以基于电子限光筒408的结构参数来确定。仅作为示例，面源706的大小可以与电子限光筒408的末端开口的大小相同。作为另一示例，面源706的高度位置可以指定为与下部408-3的高度位置重合。

应该注意的是，上述描述仅仅是为了说明的目的而提供的，而不是为了限制本公开的范围。对于具有本领域普通技能的人，可以根据本公开的教学进行多种变化或修改。然而，这些变化和修改并不脱离本公开的范围。在一些实施例中，治疗头113的辐射源还可以包括块(例如，如图4所示的块410)。处理设备140可以进一步基于块的结构参数确定面源706的初始参数。例如，面源706的大小可能与块的开口大小相同。

图8是根据本公开的一些实施例的用于从辐射源的能谱的不同能量中的每一个能量确定权重的示例性过程的流程图。在一些实施例中，流程800可以实现为存储在存储设备150、存储器220或存储器390中的一组指令(例如，应用程序)。处理设备140A、处理器210和/或CPU340可以执行指令，并且当执行指令时，处理设备140A、处理器210和/或CPU340可以被配置为执行流程800。下面所示流程的步骤仅用于说明。在一些实施例中，流程800可以通过一个或多个未描述的附加步骤和/或无需讨论的一个或多个步骤来完成。此外，图8所示和下面描述的流程800的步骤顺序不是限制性的。在一些实施例中，可以根据流程800获得本公开的其他地方描述的能谱(例如，图6所示的步骤620)。

步骤810，处理设备140A(例如，计算模块502)可以基于初始多源模型的初始相空间文件，计算体模中的不同能量PDD曲线对应于能谱的不同能量。能谱可与提供平均能量(如6MeV、12MeV、18MeV等)的辐射源的能量设置对应。每个PDD曲线可以对应一个能量。例如，当能谱的平均能量为12MeV时，多个能量可以分别包括1MeV、2MeV、…、12MeV、13MeV、…的能量。不同能量的平均能量可以是12MeV。

初始相空间文件可以对应于某个SSD(例如，100cm)。也就是说，初始相空间文件是在当从模拟辐射源到体模表面(例如，水体模)的距离等于某个SSD时确定的。初始相空间文件可以包括多个模拟粒子(例如，电子和光子)的信息，包括每个模拟粒子的能量、位置和速度矢量。多个模拟粒子可用于确定不同能量PDD曲线。例如，处理设备140A可通过将初始相空间文件(或多个模拟粒子的信息)输入到如DOSXYZnrc软件、MCSIM软件等软件中来计算不同能量PDD曲线。该软件可以输出不同能量PDD曲线。

步骤820，处理设备140A(例如，获取模块501)可以获取体模中与穿过体模的能谱的辐射相对应的测量PDD曲线。测量PDD曲线可与辐射源的轴有关。

当体模(例如，水体模)受到辐射源的能谱辐射时，可以对测量PDD曲线进行物理测量。具体地说，PDD是使用恒定SSD(例如，100cm)时体模任何深度处的辐射剂量(或称为剂量)与固定参考深度处的剂量的比率。在一些实施例中，固定参考深度可以是最大剂量对应的深度。当SSD固定时，可以测量多个剂量，每个剂量对应于辐射源的轴线上的某个深度(例如，0cm至25cm的深度)。在一些实施例中，辐射源可以包括电子限光筒。辐射源的辐射场可由电子限光筒确定。电子限光筒可以是任何尺寸(例如，6×6cm²、10×10cm²、15×15cm²、20×20cm²、25×25cm²等)。例如，电子限光筒的尺寸为10×10cm²。处理设备140A可以基于在沿轴的多个点在不同深度处所测得的多个剂量和参考点(例如，最大剂量点)的剂量来确定多个测量PDD。在一些实施例中，剂量可从PDD的测量剂量中计算(例如，通过线性插值)得到。处理设备140A可以基于测量PDD在有或没有计算PDD的情况下，确定测量PDD曲线。

在一些实施例中，可通过剂量计测量体模中某点的剂量。例如，剂量计可以放置在辐射源的辐射场中以执行测量。在一些实施例中，剂量计可以包括薄膜剂量计、离子室剂量计、二极管剂量计等或其任意组合。

步骤830，处理设备140A(例如，确定模块503)可以基于不同能量PDD曲线，通过调整至少一个初始权重直至复合PDD曲线与测量PDD曲线之间的第一差值低于第一阈值来确定复合PDD曲线。每个初始权重可以对应一个能量。

在一些实施例中，处理设备140A可以确定对应于复合PDD曲线的最大绝对剂量与对应于测量PDD曲线的最大绝对剂量之间的差值作为第一差值。在一些实施例中，处理设备140A可以确定每个模拟PDD与相应的测量PDD的最大偏差作为第一差值。然后，处理设备140A可以确定该差值是否低于第一阈值(例如，5％、4％、3％、2％、1％等)。在一些实施例中，第一阈值可以根据医疗***100的默认设置或由用户或操作员通过终端130设置。

在一些实施例中，处理设备140A可以基于能谱进一步计算辐射源的辐射中包含的光子的平均能量。处理设备140A可基于不同能量PDD曲线和光子的平均能量确定复合PDD曲线。初始权重可以包括用于不同能量PDD曲线的多个权重和用于光子的一个权重。在一些实施例中，处理设备140A可以基于测量PDD曲线确定测量光子的平均能量。处理设备140A可基于计算的平均能量和测量的平均能量确定光子的权重。

步骤840，处理设备140A(例如，确定模块503)可以基于调整后的权重，确定不同能量中的每个能量的权重。处理设备140A可将多个PDD曲线中的每一条的权重指定为对应能量的权重。处理设备140A可将与辐射源的能谱相关联的具有相应权重(和/或光子的权重)的不同能量存储在存储设备(例如，存储设备150)中。在一些实施例中，处理设备140A可以检索不同能量和/或光子的权重以确定目标多源模型。

应该注意的是，上述关于流程800的描述仅仅是为了说明的目的而提供的，而不是为了限制本公开的范围。对于具有本领域普通技能的人，可以根据本公开的教导进行多种变化或修改。然而，这些变化和修改并不脱离本公开的范围。在一些实施例中，可以省略一个或多个步骤和/或添加一个或多个附加步骤。例如，流程800还可以包括基于初始多源模型生成初始相空间文件的步骤。另外或可选地，流程800还可以包括将第一差值发送到用户的终端设备(例如，终端130)。用户可通过终端设备调整各组分PDD曲线的权重。

图9是根据本公开的一些实施例的示例性测量PDD曲线和相应的复合PDD曲线的示意图900。如图9所示，曲线901表示辐射源的能谱对应的测量PDD曲线，曲线902表示不同能量PDD曲线与能谱对应的光子的平均能量的复合PDD曲线。根据图9，虚线框903中的部分可以与辐射源辐射中的光子的平均能量相关联，表明光子污染。虚线框907中彼此不对齐的部分表示测量PDD曲线和复合PDD曲线之间的第一差值。当第一差值低于第一阈值(例如，5％、4％、3％、2％、1％)时，处理设备140A可以确定复合PDD曲线中反映的组分PDD曲线对应的权重是可接受的。这样确定的组分PDD曲线对应的权重可以分配到相应的能量，从而确定能谱。

图10是根据本公开的一些实施例示出的用于确定目标多源模型的主虚拟源的参数的示例性流程图。在一些实施例中，流程1000可以作为存储在存储设备150、存储器220或存储器390中的一组指令(例如，应用程序)来实现。处理设备140A、处理器210和/或CPU340可以执行指令集，并且当执行指令时，处理设备140A、处理器210和/或CPU340可以被配置为执行流程1000。下面所示流程的步骤仅用于说明。在一些实施例中，流程1000可以通过一个或多个未描述的附加步骤和/或无需所讨论的一个或多个步骤来完成。此外，图10所示和下面描述的流程1000的步骤顺序不是限制性的。在一些实施例中，可以根据流程1000获得在本公开的其他地方描述的主虚拟源的参数(例如，图6所示的步骤630)。

步骤1010，处理设备140A(例如，获取模块501)可以获取对应于穿过体模的能谱的辐射的测量离轴比(OAR)曲线。能谱可对应于在能量设置下产生辐射的辐射源的平均能量(例如，12MeV)。

OAR是在辐射场内体模(例如，水箱)的同一深度处离轴剂量与轴剂量(即辐射源的轴上某点的剂量，例如，治疗头113的轴412)的比率。辐射场可以在能量设置下由辐射源的辐射产生。对于在相同能量设置下来自辐射源的辐射，辐射场可取决于辐射源的电子限光筒和/或可操作地耦合于电子限光筒的块(例如，铅块)的存在和配置(例如，结构参数)。在一些实施例中，类似于图8步骤820描述的获取测量PDD曲线，位于同一深度(例如，发生最大剂量的深度)多个离轴位置的多个OAR值(或简称为OAR)可以基于位于同一深度的多个离轴位置的剂量和轴点的剂量来确定。如本文所使用的，相同体模深度(或简称为深度)的不同离轴位置是指在垂直于沿着体模的深度(与辐射源的轴重合)的轴的同一平面上且距沿着体模的深度的轴不同距离的位置。处理设备140A可基于多个OAR来确定测量OAR曲线。在一些实施例中，可以从测量OAR计算(例如，通过线性插值)OAR值。处理设备140A可基于具有或不具有计算OAR的测量OAR来确定测量OAR曲线。

步骤1020，处理设备140A(例如，计算模块502)可以基于初始多源模型的主虚拟源的初始/更新参数和初始多源模型的初始/更新相空间文件，确定/更新体模中的模拟OAR曲线。

辐射源可以包括主源和电子限光筒。初始多源模型的主虚拟源可以被配置为模拟主源。初始相空间文件可以包括多个模拟粒子的信息，用于模拟主源的辐射。在一些实施例中，主虚拟源的初始(或更新)参数可以包括主虚拟源的大小、位置、粒子通量分布等。主虚拟源的大小可以指主虚拟源的直径(例如，在0到2mm的范围内)。主虚拟源的位置可以指垂直于辐射源的轴的平面的位置(例如，图1中沿Z方向的位置)。主虚拟源的粒子通量分布可以符合高斯分布。在一些实施例中，主虚拟源的初始参数可以基于例如辐射源的主源的结构尺寸和/或结构位置来确定。

在一些实施例中，初始多源模型可以进一步包括次级虚拟源，被配置为模拟可操作地耦合到主源的电子限光筒。电子限光筒可以是任何尺寸(例如，6×6cm2、10×10cm²、15×15cm²、20×20cm²、25×25cm²等)。例如，电子限光筒的尺寸为10×10cm²。模拟OAR曲线可以与电子限光筒的尺寸无关。

在一些实施例中，类似于图8步骤810中所描述的模拟组分PDD曲线的确定，可以通过将初始相空间文件(或初始空间文件中多个模拟粒子的信息)输入到如DOSXYZnrc软件、MCSIM软件等软件中来确定模拟OAR曲线。软件可以输出模拟OAR曲线。

步骤1030，处理设备140A(例如，计算模块502)可以确定模拟OAR曲线的半影区域和测量OAR曲线的半影区域之间的第二差值。

如本文所述，OAR曲线的半影区域是指OAR在阈值范围内的宽度范围(例如，80％至20％，90％至10％等)。处理设备140A可确定模拟OAR曲线的半影区域与测量OAR曲线的半影区域之间的相似度。处理设备140A可根据相似度确定第二差值。在一些实施例中，处理设备140A可以确定每个模拟OAR与对应的测量OAR的最大偏差作为第二差值。

步骤1040，处理设备140A(例如，计算模块502)可以确定第二差值是否低于第二阈值。响应于确定第二差值不低于第二阈值，处理设备140A可以继续执行步骤1050。响应于确定第二差值低于第二阈值，处理设备140A可以继续执行步骤1060。

在一些实施例中，第二阈值可以根据医疗***100的默认设置或由用户或操作员通过终端130设置。

步骤1050，处理设备140A(例如，计算模块502)可以调整主虚拟源的至少一个初始/更新参数。

在一些实施例中，处理设备140A可以通过终端130接收与主虚拟源的初始参数相关联的用户输入。处理设备140A可以根据用户输入调整主虚拟源的初始参数。在一些实施例中，处理设备140A可以自动调整主虚拟源的初始参数。然后，处理设备140A可以重复步骤1020以基于主虚拟源的更新参数确定更新的模拟OAR，直到第二差值低于第二阈值。

步骤1060，处理设备140A(例如，确定模块503)可以基于调整后的初始参数确定主虚拟源的参数。处理设备140A可以将调整后的初始参数指定为主虚拟源的参数。

在一些实施例中，处理设备140A可以在存储设备(例如，存储设备150)中存储与辐射源的能谱相关的主虚拟源的参数。处理设备140A可以基于主虚拟源的参数确定目标多源模型。

应该注意的是，上述关于流程1000的描述仅仅是为了说明的目的而提供的，而不是为了限制本公开的范围。对于具有本领域普通技能的人，可以根据本公开的教导进行多种变化或修改。然而，这些变化和修改并不脱离本公开的范围。在一些实施例中，可以省略一个或多个步骤和/或添加一个或多个附加步骤。例如，流程1000还可以包括获取辐射源的结构参数的步骤。另外或可选地，流程1000还可以包括用于基于初始多源模型生成初始相空间文件的步骤。

图11是根据本公开的一些实施例用于确定对应于电子限光筒的校正系数的示例性过程的流程图。在一些实施例中，流程1100可以实现为存储在存储设备150、存储器220或存储器390中的一组指令(例如，应用程序)。处理设备140A、处理器210和/或CPU340可以执行指令，并且当执行指令时，处理设备140A、处理器210和/或CPU340可以被配置为执行流程1100。下面所示流程的步骤仅用于说明。在一些实施例中，流程1100可以通过一个或多个未描述的附加步骤和/或无需所讨论的一个或多个步骤来完成。此外，图11所示和下面描述的流程1100的步骤顺序不是限制性的。在一些实施例中，可以根据流程1100获得本公开的其他地方描述的电子限光筒的校正系数的参数(例如，图6所示的步骤640)。

步骤1110，处理设备140A(例如，获取模块501)可以获取对应于多个电子限光筒中的每一个的输出因子。如本文所使用的，与特定电子限光筒对应的特定输出因子是指在特定电子限光筒下测量的最大剂量点上的剂量与在参考电子限光筒下测量的最大剂量点上的剂量的比值。例如，当参考电子限光筒为10×10cm²时，参考电子限光筒所对应的最大剂量点的剂量为x，15×15cm²的电子限光筒所对应的最大剂量点的剂量为y，则可以确定15×15cm²的电子限光筒输出因子为

再例如，当参考电子限光筒为10×10cm²时，可以确定10×10cm²的电子限光筒的输出因子为1。

在一些实施例中，不同的电子限光筒可以对应于不同的输出因子。每个电子限光筒可操作地耦合到产生与能量设置(例如，12MeV)相对应的辐射的辐射源的相同主源。辐射源的能量设置可以对应于能谱。然后，可以在SSD(例如，100cm)下确定电子限光筒对应的输出因子。

步骤1120，处理设备140A(例如，确定模块503)可以基于电子限光筒的结构参数，确定多个电子限光筒中每个电子限光筒对应的模拟输出因子。

电子限光筒的结构参数可以包括尺寸、位置等或其组合。通过电子限光筒末端开口的大小来估计的电子限光筒的尺寸(例如，6×6cm²、10×10cm²、15×15cm²等)可以与辐射源的辐射场有关。在一些实施例中，电子限光筒可操作地与块(例如，如图4所示的块410)耦合。辐射源的辐射场可与块的形状和大小相关。在这种情况下，电子限光筒的结构参数可以进一步包括块的形状和大小。

处理设备140A可以从存储设备(例如，存储设备150)获得特定的多源模型。具体的多源模型可能类似于图8或10中描述的初始多源模型。例如，特定多源模型可包括用于模拟主源的特定主虚拟源和用于模拟辐射源的电子限光筒的特定次级虚拟源。特定主虚拟源的参数(例如，尺寸、大小、位置)可以根据图10中的流程1000来确定。处理设备140A可基于特定多源模型生成对应于特定电子限光筒的特定相空间文件。在一些实施例中，类似于图8步骤810中描述的模拟组分PDD曲线的确定，对应于电子限光筒的模拟输出因子可以基于特定相空间文件(或特定相空间文件中多个模拟粒子的信息)确定。例如，可以通过将特定相空间文件(或特定相空间文件中多个模拟粒子的信息)输入到如DOSXYZnrc软件、MCSIM软件等软件中来确定对应于电子限光筒的模拟输出因子。该软件可输出与特定电子限光筒相对应的输出因子。

在1130中，处理设备140A(例如，确定模块503)可以基于输出因子和模拟输出因子，确定多个电子限光筒的每个校正系数。

如本文所使用的，电子限光筒的校正系数可用于校正与第二电子限光筒相对应的输出因子。例如，当特定电子限光筒的模拟输出因子为m，特定电子限光筒对应的输出因子为n时，处理设备140A可将特定电子限光筒的校正系数确定为

处理设备140A可存储用于多个电子限光筒中的每一个的校正系数，以供进一步使用，例如，用于在使用辐射源与特定电子限光筒进行治疗期间校正特定电子限光筒的输出因子。

应该注意的是，上述关于流程1100的描述仅仅是为了说明的目的而提供的，而不是为了限制本公开的范围。对于具有本领域普通技能的人，可以根据本公开的教导进行多种变化或修改。然而，这些变化和修改并不脱离本公开的范围。在一些实施例中，可以省略一个或多个步骤和/或添加一个或多个附加步骤。例如，流程1100还可以包括用于在存储设备150中存储信息和/或数据(例如，每个第二电子限光筒的校正系数)的步骤。

图12是根据本公开的一些实施例确定对象中的剂量分布的示例性过程的流程图。在一些实施例中，流程1200可以作为存储在存储设备150、存储器220或存储器390中的一组指令(例如，应用程序)来实现。处理设备140B、处理器210和/或CPU340可以执行指令，并且当执行指令时，处理设备140B、处理器210和/或CPU340可以被配置为执行流程1200。下面所示流程的步骤仅用于说明。在一些实施例中，流程1200可以通过一个或多个未描述的附加步骤和/或无需所讨论的一个或多个步骤来完成。此外，图12所示和下面描述的流程1200的步骤顺序不是限制性的。

步骤1210，处理设备140B(例如，获取模块504)可以获得辐射源的电子限光筒的结构参数。

辐射源可以具有垂直于辐射源出口的轴。辐射源还可以包括主源。关于辐射源的更多描述可在本公开的其他地方找到(例如，图4和6及其描述)。

在一些实施例中，电子限光筒的结构参数可以包括尺寸、位置等或其任意组合。在一些实施例中，电子限光筒的位置可以指电子限光筒的中心点沿辐射源出口方向的位置。电子限光筒的末端开口的尺寸(例如，6×6cm²、10×10cm²、15×15cm²等)可以与辐射源的辐射场有关。在一些实施例中，电子限光筒可操作地与块(例如，如图4所示的块410)耦合。辐射源的辐射场可与块的形状和大小相关。在这种情况下，电子限光筒的结构参数可以进一步包括块的形状和大小。

步骤1220，处理设备140B(例如，获取模块504)可以获取对应于能谱的辐射源的目标多源模型。

辐射源的能谱可对应于特定的能量设置，如6MeV、12MeV、18MeV等。辐射源可以包括与多个权重相对应的多个能量。多个能量的权重可以对应于特定的能量设置。

目标多源模型可包括至少与主源对应的主虚拟源以及与电子限光筒相对应的次级虚拟源。主虚拟源可以是第一点源，次级虚拟源可以包括第二点源和面源。例如，电子限光筒包括上部、中部和下部，第二点源可对应于电子限光筒的上部和中部。面源可对应于电子限光筒的下部。关于辐射源的目标多源模型的更多描述可以在本公开的其他地方找到(例如，图6和7及其相关描述)。

步骤1230，处理设备140B(例如，确定模块505)可以基于目标多源模型和电子限光筒的结构参数，确定包含与辐射对应的多个模拟粒子的信息的相空间文件。

如本文所用，辐射源的辐射是指从电子限光筒的端部开口穿过对象的电子和/或光子。在一些实施例中，辐射源的辐射可以包括初级电子、光子和次级电子。初级电子和光子可以由主源产生。初级电子可包括离开辐射源而在辐射源中不被散射的第一部分和第二部分。次级电子可由初级电子的第二部分撞击电子限光筒而产生。模拟粒子的第一部分可对应于初级电子的第一部分，模拟粒子的第二部分可对应于光子，模拟粒子的第三部分可对应于次级电子。

在一些实施例中，包含在相空间文件中的多个模拟粒子的信息可以包括多个模拟粒子中的每个的位置、方向、能量等。在一些实施例中，处理设备140B可以将电子限光筒的结构参数输入到目标多源模型中。相空间文件中的模拟粒子可以基于直接抽样(例如，随机直接抽样)确定。关于确定对应于辐射源的相空间文件的更多描述可以在本公开的其他地方找到(例如，图13及其相关描述)。

步骤1240，处理设备140B(例如，获取模块504)可以获取穿过对象的能谱辐射的传输模型。

传输模型可被配置为模拟多个模拟粒子的粒子传输。在一些实施例中，传输模型可以包括蒙特卡罗(MC)算法、体素蒙特卡罗(VMC)算法、宏蒙特卡罗(MMC)算法或类似的，或其任意组合。

步骤1250，处理设备140B(例如，确定模块505)可以基于相空间文件和传输模型，确定对象中的剂量分布。

在一些实施例中，处理设备140B可以将相空间文件(或多个模拟粒子的信息)输入传输模型。在一些实施例中，可以将辐射源的能谱、辐射源辐射场中模拟粒子的空间分布、角度分布等输入传输模型。根据输入的信息，可以基于传输模型模拟多个模拟粒子的传输。然后，传输模型可输出与电子限光筒对应的对象(例如，患者)中多个位置的多个剂量。处理设备140B可以基于多个剂量确定对象中的剂量分布(例如，3D剂量分布)。在一些实施例中，处理设备140B可以基于与电子限光筒对应的校正系数来确定对象中多个位置中的每个的校正剂量。与电子限光筒相对应的校正系数的确定可以结合图11来描述。然后，处理设备140B可以基于校正的剂量确定在对象中的更新剂量分布。处理设备140B可将更新的剂量分布确定为对象的剂量分布。在一些实施例中，对象中的剂量分布可以用多个剂量分布曲线表示(例如，图14所示的剂量分布曲线)。

应该注意的是，上述关于流程1200的描述仅仅是为了说明的目的而提供的，而不是为了限制本公开的范围。对于具有本领域普通技能的人，可以根据本公开的教导进行多种变化或修改。然而，这些变化和修改并不脱离本公开的范围。在一些实施例中，可以省略一个或多个步骤和/或添加一个或多个附加步骤。例如，流程1200还可以包括用于获取对象(例如，患者)的CT图像以确定感兴趣区域(ROI)的形状的步骤。另外或可选地，流程1200还可以包括将该对象的剂量分布传输到用户的终端设备(例如，终端130)。用户可以通过终端设备查看剂量分布以进行进一步治疗。

图13是根据本公开的一些实施例确定目标多源模型的相空间文件的示例性过程的流程图。在一些实施例中，流程1300可以实现为存储在存储设备150、存储器220或存储器390中的一组指令(例如，应用程序)。处理设备140B、处理器210和/或CPU340可以执行指令，并且当执行指令时，处理设备140B、处理器210和/或CPU340可以被配置为执行流程1300。下面所示流程的步骤仅用于说明。在一些实施例中，流程1300可以通过一个或多个未描述的附加步骤和/或无需所讨论的一个或多个步骤来完成。此外，图13所示和下面描述的流程1300的步骤顺序不是限制性的。流程1200中的步骤1230可以通过执行流程1300的一个或多个步骤来实现。

结合图6所述，辐射源的目标多源模型可以包括目标相空间文件。由于目标多源模型是基于参考电子限光筒确定的，目标相空间文件可以与参考电子限光筒相关联。如果可操作地耦合到辐射源的主源的电子限光筒与参考电子限光筒相同，则处理设备140B可以将目标相空间文件指定为相空间文件，以确定对象中的剂量分布。或者，如果电子限光筒不同于参考电子限光筒，则处理设备140B可根据目标相空间文件和根据流程1300的电子限光筒的结构参数，确定相空间文件，特别是相空间文件的多个模拟粒子的信息。

步骤1310，处理设备140B(例如，确定模块505)可以基于电子限光筒的结构参数确定多个模拟粒子的位置和方向。

与步骤610描述的初始相空间文件类似，相空间文件中的多个模拟粒子可以包括与在辐射源中未被散射的初级电子对应的第一部分、与光子对应的第二部分以及与电子限光筒对应的次级电子对应的第三部分。模拟粒子的第二部分可包括对应于目标多源模型的第二点源的模拟粒子的第一子部分和对应于目标多源模型的面源的模拟粒子的第二子部分。

与步骤610描述的初始相空间文件的确定类似，对于模拟粒子的第一部分中的每个，处理设备140B可以以与步骤610类似的方式，通过基于第七分布函数(例如，第五高斯函数)的第四直接采样来确定模拟粒子的位置和方向。对于模拟粒子的第一子部分中的每个，处理设备140B可以通过基于第八分布函数(例如，第六高斯函数)的第五直接采样确定模拟粒子的位置和方向。对于模拟粒子的第二子部分中的每个，处理设备140B可以通过基于第九分布函数(例如，第三均匀分布函数)的第六分布函数确定模拟粒子的位置和方向。在一些实施例中，处理设备140B可以将目标相空间文件中模拟粒子的第一部分的位置和方向指定为相空间文件中的位置和方向，其类似于步骤610中初始相空间文件的确定。

步骤1320，处理设备140B(例如，确定模块505)可以基于目标多源模型确定多个模拟粒子的粒子能量。

在一些实施例中，处理设备140B可以从目标多源模型的目标相空间文件获得能谱。处理设备140B可以基于不同能量的权重从能谱中通过第十直接采样来确定多个模拟粒子中的一个的粒子能量。也就是说，一个能量的权值越高，该能量被采样的概率就越高。例如，处理设备140B可以基于权重对能谱进行采样，并基于采样确定多个模拟粒子之一的粒子能量。

步骤1330，处理设备140B(例如，确定模块505)可以基于位置、方向和能量确定相空间文件。

在一些实施例中，处理设备140B可以基于位置、方向和粒子能量更新目标相空间文件。处理设备140B可以将更新的目标相空间文件指定为相空间文件。

应该注意的是，上述关于流程600的描述仅仅是为了说明的目的而提供的，而不是为了限制本公开的范围。对于具有本领域普通技能的人，可以根据本公开的教导进行多种变化或修改。然而，这些变化和修改并不脱离本公开的范围。在一些实施例中，流程1300可以包括一个或多个附加步骤。例如，可以在流程1300的步骤1330之前添加用于更新目标多源模型的目标相空间文件中的次级虚拟源的参数的步骤。次级虚拟源的参数可以根据电子限光筒的结构参数进行更新。处理设备140B可进一步基于次级虚拟源的更新参数确定相空间文件。在一些实施例中，流程1300的一个步骤可以通过执行两个子步骤来实现。例如，处理设备140B可以分别确定多个模拟粒子的位置和多个模拟粒子的方向。

图14是根据本公开的一些实施例的体模中的示例剂量分布曲线的示意图。如图14所示，曲线1401、1402、1403、1404、1405、1406、1407、1408、1409分别代表不同的剂量分布曲线，每个剂量分布曲线对应于体模的一个深度。根据图14，通过不同剂量分布曲线的中心轴的线可以与剂量分布曲线具有多个交点。处理设备140B可基于多个交点的相应剂量确定PDD曲线。

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，本申请的各方面可以完全以硬件，完全以软件(包括固件、常驻软件、微代码等)或通过组合软件和硬件的实现方式来实现，这些实现方式在本文中通常都统称为“单元”、“模块”或“***”。此外，本申请的各方面可以采取体现在其上体现有计算机可读程序代码的一个或多个计算机可读介质中体现的计算机程序产品的形式。

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。

可以以一种或多种编程语言的任何组合来编写用于执行本申请的各方面的操作的计算机程序代码，所述编程语言包括诸如Java、Scala、Smalltalk、Eiffel、JADE、Emerald、C、C的面向对象的编程语言。程序代码可以完全在用户计算机上执行，部分在用户计算机上作为独立软件包执行，部分在用户计算机上并且部分在远程计算机上执行，或者完全在远程计算机或服务器上执行。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)或在云计算环境中提供服务，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、或其它名称的使用，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。

Claims (48)

1.一种***，包括：

存储设备，用于存储对辐射源进行建模的一组指令，所述辐射源被配置为发射包括不同能量的能谱的辐射；以及

与所述存储设备通信的至少一个处理器，其中，当执行所述指令时，所述至少一个处理器被配置为使所述***执行操作，包括：

获取所述辐射源的初始多源模型，其中，所述初始多源模型包括初始相空间文件，所述初始相空间文件包括所述不同能量的多个模拟粒子的信息；

基于所述初始相空间文件，计算体模中的不同能量百分深度剂量(PDD)曲线，其中，所述不同能量PDD曲线中的每个对应于所述不同能量中的一个能量；

获取所述体模中与穿过所述体模的所述能谱的辐射相对应的测量PDD曲线；

对于所述不同能量中的每个能量，基于所述不同能量PDD曲线和所述测量PDD曲线，确定所述每个能量的权重，所述权重表示所述辐射中存在的所述多个模拟粒子中所述每个能量的所述模拟粒子的百分比；以及

至少部分基于所述初始多源模型和所述权重，确定对应于所述能谱的所述辐射源的目标多源模型。

2.根据权利要求1所述的***，其特征在于，

所述初始相空间文件包括一组初始权重，其中，所述每个初始权重对应于所述不同能量中的一个，以及

所述确定所述不同能量中的每个能量的权重，包括：

基于所述不同能量PDD曲线，通过调整所述初始权重中的至少一个，直至复合PDD曲线与所述测量PDD曲线之间的第一差值低于第一阈值，确定所述复合PDD曲线；以及

基于调整后的权重，确定所述不同能量中的每个能量的所述权重。

3.根据权利要求1或2所述的***，其特征在于，

所述辐射源包括主源和电子限光筒，以及

所述辐射包括初级电子和次级电子，所述初级电子由所述主源产生，所述初级电子包括第一部分和第二部分，所述初级电子的所述第一部分未被散射而离开所述辐射源，所述次级电子由所述初级电子的所述第二部分撞击在所述电子限光筒上产生。

4.根据权利要求3所述的***，其特征在于，所述模拟粒子的第一部分对应于所述初级电子的所述第一部分。

5.根据权利要求4所述的***，其特征在于，

所述辐射还包括光子，以及

所述模拟粒子的第二部分与所述光子对应。

6.根据权利要求5所述的***，其特征在于，所述光子由所述主源产生。

7.根据权利要求4-6中任一所述的***，其特征在于，所述辐射源的所述初始多源模型包括用于模拟所述主源的主虚拟源，所述主虚拟源对应于所述模拟粒子的所述第一部分和所述模拟粒子的所述第二部分。

8.根据权利要求7所述的***，其特征在于，所述主虚拟源是点源。

9.根据权利要求4-8中任一所述的***，其特征在于，所述初始相空间文件包括所述模拟粒子的所述第一部分的位置和所述模拟粒子的所述第一部分的方向。

10.根据权利要求9所述的***，其特征在于，所述模拟粒子的所述第一部分的位置或所述模拟粒子的所述第一部分的方向是基于第一分布函数的直接采样确定的，所述模拟粒子的所述第一部分在垂直于所述主虚拟源的轴的平面上的粒子通量分布符合所述第一分布函数。

11.根据权利要求10所述的***，其特征在于，所述第一分布函数为第一高斯函数。

12.根据权利要求3-11中任一所述的***，其特征在于，

所述模拟粒子的第三部分对应于所述次级电子，以及

所述辐射源的所述初始多源模型包括用于模拟所述电子限光筒的次级虚拟源，所述次级虚拟源对应所述模拟粒子的所述第三部分。

13.根据权利要求12所述的***，其特征在于，所述次级虚拟源包括第二点源或面源中的至少一个。

14.根据权利要求12或13所述的***，其特征在于，所述初始相空间文件包括所述模拟粒子的所述第三部分的位置和所述模拟粒子的所述第三部分的方向。

15.根据权利要求12-14中任一所述的***，其特征在于，

所述模拟粒子的所述第三部分包括与所述第二点源对应的所述模拟粒子的第一子部分和与所述面源对应的所述模拟粒子的第二子部分，

所述模拟粒子所述第一子部分的位置或所述模拟粒子所述第一子部分的方向是基于第二分布函数的第二直接采样确定的，其中，所述模拟粒子的所述第一子部分在垂直于所述主虚拟源的轴的第二平面上的粒子通量分布符合所述第二分布函数，以及

所述模拟粒子所述第二子部分的位置或所述模拟粒子所述第二子部分的方向是基于第三分布函数的第三直接采样确定的，其中，所述模拟粒子的所述第二子部分在垂直于所述主虚拟源的轴的第三平面上的粒子通量分布符合所述第三分布函数。

16.根据权利要求15所述的***，其特征在于，所述第二分布函数为第二高斯函数，所述第三分布函数为均匀分布函数。

17.根据权利要求1-16中任一所述的***，其特征在于，所述至少一个处理器被进一步配置为使所述***执行操作，包括：

获取对应于穿过所述体模的所述能谱的辐射的测量离轴比(OAR)曲线；

基于所述初始多源模型的主虚拟源参数和所述初始相空间文件，确定所述体模中的模拟OAR曲线；

调整所述主虚拟源参数，直到所述模拟OAR曲线的半影区域与所述测量OAR曲线的半影区域之间的第二差值低于第二阈值；以及

进一步在调整所述主虚拟源参数的基础上，确定所述辐射源的所述目标多源模型。

18.根据权利要求17所述***，其特征在于，所述主虚拟源参数包括所述主虚拟源的尺寸、所述主虚拟源沿所述主虚拟源的轴线的垂直位置、或所述主虚拟源的粒子通量分布中的至少一个。

19.根据权利要求1-18中任一所述的***，其特征在于，

所述主源被配置为可操作地耦合到多个第二电子限光筒中的一个，以及

所述至少一个处理器进一步被配置为使所述***执行操作，包括：

对于所述多个第二电子限光筒中的每一个，

获取对应于所述第二电子限光筒的输出因子；

基于所述第二电子限光筒的结构参数，确定与所述第二电子限光筒对应的模拟输出因子；以及

基于所述输出因子和所述模拟输出因子，确定所述第二电子限光筒的校正系数。

20.根据权利要求1-19中任一所述的***，其特征在于，确定所述不同能量中的每个能量的所述权重，包括：

接收与所述能量的所述权重相关的用户输入；以及

至少部分地基于所述用户输入，确定所述能量的所述权重。

21.根据权利要求1-20中任一所述的***，其特征在于，所述辐射源为直线加速器。

22.根据权利要求5-21任一所述的***，其特征在于，所述至少一个处理器被进一步配置为使所述***执行操作，包括：

基于所述能谱计算所述光子的平均能量；

基于所述测量PDD曲线，确定所述光子的测量平均能量；

根据所述计算平均能量和所述测量平均能量，确定所述光子的权重；以及

进一步基于所述光子的所述权重，确定所述目标多源模型。

23.根据权利要求13-22中任一所述的***，其特征在于，

所述电子限光筒至少包括上部、中部和下部，

所述第二点源对应于所述电子限光筒的所述上部和所述中部，以及

所述面源对应于所述电子限光筒的所述下部。

24.根据权利要求1-23中任一所述的***，其特征在于，

所述辐射源包括准直组件，以及

所述辐射源的所述初始多源模型还包括对应于所述准直组件的第三虚拟源。

25.根据权利要求24所述***，其特征在于，所述第三虚拟源为线源。

26.一种用于对辐射源进行建模的方法，所述辐射源被配置为发射包括不同能量的能谱的辐射，所述方法在包括至少一个处理器和至少一个存储设备的计算设备上实现，所述方法包括：

获取所述辐射源的初始多源模型，其中，所述初始多源模型包括初始相空间文件，所述初始相空间文件包括所述不同能量的多个模拟粒子的信息；

基于所述初始相空间文件，计算体模中的不同能量百分深度剂量(PDD)曲线，其中，所述不同能量PDD曲线中的每个对应于所述不同能量中的一个；

获取所述体模中与穿过所述体模的所述能谱的辐射相对应的测量PDD曲线；

对于所述不同能量中的每个能量，基于所述不同能量PDD曲线和所述测量PDD曲线，确定所述每个能量的权重，所述权重表示所述辐射中存在的所述多个模拟粒子中所述每个能量的所述模拟粒子的百分比；以及

至少部分基于所述初始多源模型和所述权重，确定对应于所述能谱的所述辐射源的目标多源模型。

27.一种用于对辐射源进行建模的***，所述辐射源被配置为发射包括不同能量的能谱的辐射，包括：

获取模块，用于获取所述辐射源的初始多源模型，其中，所述初始多源模型包括初始相空间文件，所述初始相空间文件包括所述不同能量的多个模拟粒子的信息，以及用于获取所述体模中与穿过所述体模的所述能谱的辐射相对应的测量PDD曲线；

计算模块，用于基于所述初始相空间文件，计算体模中的不同能量百分深度剂量(PDD)曲线，其中，所述不同能量PDD曲线中的每个对应于所述不同能量中的一个；以及

确定模块，用于对于所述不同能量中的每个能量，基于所述不同能量PDD曲线和所述测量PDD曲线，确定所述每个能量的权重，所述权重表示所述辐射中存在的所述多个模拟粒子中所述每个能量的所述模拟粒子的百分比，以及用于至少部分基于所述初始多源模型和所述权重，确定对应于所述能谱的所述辐射源的目标多源模型。

28.一种非暂时性计算机可读介质，其包含可执行指令，当由至少一个处理器执行时，所述可执行指令指示至少一个处理器执行用于模拟辐射源的方法，所述辐射源被配置为发射包括不同能量的能谱的辐射，所述方法包括：

获取所述辐射源的初始多源模型，其中，所述初始多源模型包括初始相空间文件，所述初始相空间文件包括所述不同能量的多个模拟粒子的信息；

基于所述初始相空间文件，计算体模中的不同能量百分深度剂量(PDD)曲线，其中，所述不同能量PDD曲线中的每个对应于所述不同能量中的一个能量；

在所述体模中获取与穿过所述体模的所述能谱的辐射相对应的测量PDD曲线；

对于所述不同能量中的每个能量，基于所述不同能量PDD曲线和所述测量PDD曲线，确定所述每个能量的权重，所述权重表示所述辐射中存在的所述多个模拟粒子中所述每个能量的所述模拟粒子的百分比；以及

至少部分基于所述初始多源模型和所述权重，确定对应于所述能谱的所述辐射源的目标多源模型。

29.一种***，包括：

存储设备，存储用于确定受到来自辐射源的能谱的辐射的对象中的剂量分布的一组指令，所述辐射源包括主源和电子限光筒；以及

与所述存储设备通信的至少一个处理器，其中，当执行所述指令时，所述至少一个处理器配置为使所述***执行操作，包括：

获取所述电子限光筒的结构参数；

获取对应于所述能谱的所述辐射源的目标多源模型；

基于所述目标多源模型和所述电子限光筒的所述结构参数，确定包含与所述辐射对应的多个模拟粒子的信息的相空间文件；

获取穿过所述对象的所述能谱的辐射的传输模型；以及

基于所述相空间文件和所述传输模型，确定所述对象中的所述剂量分布。

30.根据权利要求29所述***，其特征在于，所述目标多源模型包括对应于所述主源的主虚拟源，所述主虚拟源是第一点源。

31.根据权利要求29或30所述的***，其特征在于，所述辐射源的目标多源模型包括与所述电子限光筒对应的次级虚拟源，所述次级虚拟源包括第二点源和面源。

32.根据权利要求29-31中任一所述***，其特征在于，

所述电子限光筒至少包括上部、中部和下部，

所述第二点源对应于所述电子限光筒的所述上部和所述中部，以及

所述面源对应于所述电子限光筒的所述下部。

33.根据权利要求29-32中任一所述的***，其特征在于，所述辐射包括初级电子、光子和次级电子，所述初级电子和所述光子由所述主源产生，所述初级电子包括第一部分和第二部分，所述第一部分未被散射而离开所述辐射源，所述次级电子由所述初级电子的所述第二部分撞击在所述电子限光筒上产生。

34.根据权利要求33所述***，其特征在于，

所述模拟粒子的第一部分对应于所述初级电子的所述第一部分，

所述模拟粒子的第二部分对应于所述光子，以及

所述模拟粒子的第三部分对应于所述次级电子。

35.根据权利要求29-34中任一所述的***，其特征在于，所述相空间文件包括所述多个模拟粒子中每一个的位置、方向或能量中的至少一个。

36.根据权利要求35所述的***，其特征在于，所述多个模拟粒子中的每一个的位置、方向或能量是基于直接采样确定的。

37.根据权利要求36所述的***，其特征在于，对于所述模拟粒子的所述第一部分中的每一个，所述至少一个处理器进一步配置使所述***执行以下操作，包括：

基于第一分布函数，通过第一直接采样，确定所述模拟粒子的位置或方向，其中，所述模拟粒子的第一部分在垂直于所述主虚拟源的轴的平面上的粒子通量分布符合所述第一分布函数；以及

基于所述目标多源模型，通过所述能谱的第二直接采样，确定所述模拟粒子的粒子能量。

38.根据权利要求37所述的***，其特征在于，所述第一分布函数是第一高斯函数。

39.根据权利要求33-38中任一所述的***，其特征在于，所述模拟粒子的所述第二部分包括与所述第二点源对应的所述模拟粒子的第一子部分和与所述面源对应的所述模拟粒子的第二子部分。

40.根据权利要求39所述的***，其特征在于，对于所述模拟粒子的所述第一子部分中的每一个，所述至少一个处理器被进一步配置使所述***执行操作，包括：

基于第二分布函数，通过第三直接采样，确定所述模拟粒子的位置或方向，其中，所述模拟粒子的所述第一子部分在垂直于所述主虚拟源的轴的第二平面上的粒子通量分布符合所述第二分布函数；和

基于所述目标多源模型，通过所述能谱的第四直接采样，确定所述模拟粒子的粒子能量。

41.根据权利要求40所述的***，其特征在于，所述第二分布函数为第二高斯函数。

42.根据权利要求39-41中任一所述的***，其特征在于，对于所述模拟粒子的所述第二子部分中的每一个，所述至少一个处理器进一步配置以使所述***执行包括以下操作：

基于第三分布函数，通过第五直接采样，确定所述模拟粒子的位置或方向，其中，所述模拟粒子的所述第二子部分在垂直于主虚拟源的轴的平面上的粒子通量分布符合所述第三分布函数；和

基于所述目标多源模型，通过所述能谱的第六直接采样，确定所述模拟粒子的粒子能量。

43.根据权利要求42所述的***，其特征在于，所述第三分布函数中至少有一个系均匀分布函数。

44.根据权利要求29-43中任一所述的***，其特征在于，所述辐射源包括准直组件，所述辐射源的所述目标多源模型还包括与所述准直组件对应的第三虚拟源，所述第三虚拟源为线源。

45.根据权利要求29-44中任一所述的***，其特征在于，所述辐射源为直线加速器。

46.一种用于确定受到来自辐射源的能谱的辐射的对象中的剂量分布的方法，所述辐射源包括主源和电子限光筒，所述方法包括：

获取所述电子限光筒的结构参数；

获取对应于所述能谱的所述辐射源的目标多源模型；

基于所述目标多源模型和所述电子限光筒的所述结构参数，确定包含与所述辐射对应的多个模拟粒子的信息的相空间文件；

获取穿过所述对象的所述能谱的辐射的传输模型；以及

基于所述相空间文件和所述传输模型，确定所述对象中的所述剂量分布。

47.一种用于确定受到来自辐射源的能谱的辐射的对象中的剂量分布的***，所述辐射源包括主源和电子限光筒，所述***包括：

获取模块，用于获取所述电子限光筒的结构参数，获取对应于所述能谱的所述辐射源的目标多源模型，和获取穿过所述对象的所述能谱的辐射的传输模型；以及

确定模块，用于基于所述目标多源模型和所述电子限光筒的所述结构参数，确定包含与所述辐射对应的多个模拟粒子信息的相空间文件，和基于所述相空间文件和所述传输模型，确定所述对象中的所述剂量分布。

48.一种非暂时性计算机可读介质，包含可执行指令，当由至少一个处理器执行时，所述可执行指令指示至少一个处理器执行一种用于确定受到来自辐射源的能谱的辐射的对象中的剂量分布的方法，所述辐射源包括主源和电子限光筒，所述方法包括：

获取所述电子限光筒的结构参数；

获取对应于所述能谱的所述辐射源的目标多源模型；

基于所述目标多源模型和所述电子限光筒的所述结构参数，确定包含与所述辐射对应的多个模拟粒子的信息的相空间文件；

获取穿过所述对象的所述能谱的辐射的传输模型；以及

基于所述相空间文件和所述传输模型，确定所述对象中的所述剂量分布。

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