[发明专利]一种用于实现放疗逆向优化方法的计算设备和存储介质

说明书

本发明属于放疗剂量计算技术领域，涉及一种用于实现放疗逆向优化方法的计算设备和存储介质。包括如下步骤：(1)输入患者数据和放射源参数；(2)在解析算法中加入蒙特卡罗计算模型进行混合剂量计算：2a.首先计算出初始射野参数；2b.将初始射野参数作为优化计算的输入值，采用解析算法不断进行迭代优化，在迭代优化的解析算法过程中插入蒙特卡罗计算模型进行剂量计算；2c.当剂量计算结果满足预设阈值时完成计算；(3)输出结果并显示。本发明提供的混合蒙特卡罗的放疗逆向优化方法结合蒙特卡罗算法和解析算法的优点，在保证计算速度的同时兼顾计算精度；同时也避免了使用解析算法得到的“假收敛”造成的计算误差。

技术领域

本发明属于放疗剂量计算技术领域，涉及一种用于实现放疗逆向优化方法的计算设备和存储介质。

背景技术

放射治疗的根本目的是努力提高放疗的增益比，即最大限度地将放射线的剂量聚集在靶区内杀死肿瘤，使病灶周围正常组织或器官少受或免受射线的照射。要实现这一目的，放疗前必须准确地计算出靶区的剂量分布。

现有技术中，常用的剂量计算方法主要有解析算法和蒙特卡罗(Monte Carlo)算法，其中解析算法包括笔形束算法(pencil beam model，PBM)、卷积算法等，PBM剂量计算方法可以用于非均匀模体的剂量计算，且计算速度快，是目前应用最广的技术方法，但其对射束进行了相应的简化，其在计算精度上存在一定程度的误差。蒙特卡罗剂量计算方法几乎完全模拟了射束在靶区的物理过程，是目前国际上普遍承认的计算精度最高的剂量计算方法，也适应性最强的三维剂量计算方法，可以用来计算各种复杂条件下的剂量分布，被称为剂量计算的“金标准”。但其计算过程复杂，且在CPU计算平台上非常耗时，目前较少在临床上使用，还处于广泛的研究和继续发展阶段。

发明内容

本发明的目的在于为克服现有技术的缺陷而提供一种用于实现放疗逆向优化方法的计算设备和存储介质。

为实现上述目的，本发明采用以下计算方案：

一种用于实现放疗逆向优化方法的计算设备，包括：

一个或多个处理器；

存储器；以及

一个或多个程序，其中所述一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由一个或多个处理器执行，所述的一个或多个程序包括用于实现混合蒙特卡罗的放疗逆向优化方法的指令；其中，

所述混合蒙特卡罗的放疗逆向优化方法，包括如下步骤：

(1)输入患者数据和放射源参数、或者导入历史放疗计划；其中导入历史放疗计划包括患者数据、放射源参数以及射野参数；

(2)在解析算法中加入蒙特卡罗计算模型进行混合剂量计算：

2a.首先计算出初始射野参数，或者从导入历史放疗计划中获取初始射野参数；

2b.将初始射野参数作为优化计算的输入值，采用解析算法不断进行迭代优化，在迭代优化的解析算法过程中插入蒙特卡罗计算模型进行剂量计算；其中与插入的蒙特卡罗计算模型最近的解析算法结果作为蒙特卡罗优化计算的输入量，基于蒙特卡罗的优化计算输出量作为后续解析算法的输入量。

2c.当逆向优化计算结果满足预设阈值时完成计算；

(3)输出结果并显示。

所述的患者数据包括患者影像、勾画的器官组织、医嘱数据中的一种或组合；

所述的患者影像包括CT影像、核磁影像中的一种或者组合；勾画的器官包括正常器官组织、靶区形状与位置。

所述的医嘱数据包括目标放疗剂量，DVH曲线(剂量统计直方图)、各器官放疗剂量约束值中一种或组合。