[发明专利]基于TPS的三维剂量分布差异分析方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及放疗研究领域，尤其涉及一种基于TPS的三维剂量分布差异分析方法及系统。

背景技术

TPS，放射治疗计划系统。放射治疗是目前癌症的重要治疗手段之一，在采用常用的三维适形、调强放疗和三维立体定向放疗等精确放疗技术对病人进行放疗之前，需要利用放疗计划系统拟订病人的放射治疗计划。在正式实施治疗前，为了验证测试实际实施的照射剂量是否与计划系统计算所得的期望剂量一致，通常采用所谓的“均匀体模计划移植间接类比法”，其步骤如下：

1、按照临床放疗要求，医务人员对患者进行CT扫描，并在TPS中进行病人放疗计划设计；

2、用CT扫描有机玻璃、或固体水制作的均匀模体，获得体模的CT图像。这些模体中可插入电离室进行点剂量测量，或插入二维空气/半导体电离室矩阵、胶片等进行平面剂量分布测量；

3、将体模的CT图像输入放疗计划系统中，进行体模的三维重建，同时获取体模的三维密度信息；

4、利用TPS将病人放疗计划的全部照射参数移植到该体模CT图像中，在体模内再次进行剂量分布计算，得到体模中电离室测量点的剂量值，以及电离室矩阵测量面/胶片所在平面的二维剂量分布；

5、按照计划设计参数，控制医用加速器，对体模中进行模拟照射，在照射过程中，用电离室测量关注点的剂量值，或用电离矩阵/胶片对关注平面进行二维剂量分布测量，再将所测剂量值或二维剂量分布与第4步的体模中计算值进行比较。

显然，上述方法存在以下不足：

上述方法中采用的均匀体模通常只包含一种或几种（2-3种）相对均匀密度材料，与人体中各种各样的肌肉组织、肺组织、骨组织、软骨组织、空腔等在密度、形态及空间分布等方面有显著差异，对射线的影响也不一样，因此，把放疗计划移植到均匀体模进行类比，忽略了不同组织密度及其界面对射线的影响；这种方法在模拟和实测时分别采用不同的剂量计算模型进行计算，其计算结果的差异比较不够准确，而且没有对剂量分布差异进行统计分析，使得研究人员不能清楚了解差异的具体情况以及其所在的空间位置。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供一种能自动对计划设计的三维剂量分布和实际受辐照的三维剂量分布的差异进行计算的基于TPS的三维剂量分布差异分析方法。

本发明的另一个目的是提供一种能自动对计划设计的三维剂量分布和实际受辐照的三维剂量分布的差异进行计算的基于TPS的三维剂量分布差异分析系统。

本发明所采用的技术方案是：

基于TPS的三维剂量分布差异分析方法，包括以下步骤：

A、对人体进行断层扫描，得到人体的CT图像，进而得到人体的三维密度分布信息；

B、根据虚拟辐射参数和预定剂量值，并结合CT图像，计算得到模拟三维剂量分布信息；

C、控制医用加速器进行照射测试得到实测射野通量信息，并根据CT图像，计算得到实测三维剂量分布信息；

D、对模拟三维剂量分布信息和实测三维剂量分布信息进行对比处理，得到分布差异信息并对差异值大于预设阈值的空间位置进行标识，进而生成差异统计表。

作为所述的基于TPS的三维剂量分布差异分析方法的进一步改进，所述的步骤B包括：

B1、根据CT图像，进行人体三维虚拟图像重建；

B2、根据虚拟辐射参数、预定剂量值和人体的三维密度分布信息，按照剂量计算模型进行计算，得到在特定照射方式下每个照射角度的模拟射野通量信息，进而计算出模拟三维剂量分布信息。

作为所述的基于TPS的三维剂量分布差异分析方法的进一步改进，所述步骤C包括：

C1、控制医用加速器进行照射测试，得到每个机架角度的实测射野通量信息；

C2、根据实测射野通量信息、CT图像和人体的三维密度分布信息，按照与步骤B2中相同的剂量计算模型进行计算，得到实测三维剂量分布信息。

作为所述的基于TPS的三维剂量分布差异分析方法的进一步改进，所述的分布差异信息包括点剂量信息、特定层面的二维剂量分布信息和剂量体积直方图。

作为所述的基于TPS的三维剂量分布差异分析方法的进一步改进，所述的特定层面包括横断面、冠状面和矢状面。

本发明所采用的另一技术方案是：

基于TPS的三维剂量分布差异分析系统，包括：

CT图像获取模块，用于对人体进行断层扫描，得到人体的CT图像，进而得到人体的三维密度分布信息；

模拟信息计算模块，用于根据虚拟辐射参数和预定剂量值，并结合CT图像，计算得到模拟三维剂量分布信息；