[发明专利]一种基于任务驱动的蒙特卡洛散射光子模拟方法

说明书

一种基于任务驱动的蒙特卡洛散射光子模拟方法，具体步骤如下，对光子散射参数进行预设和初始化，生成一条原始光子路径，采用均匀抽样算法和随机游走抽样算法对散射点进行位置抽样，产生一条模拟光子路径，比对原始光子路径和模拟光子路径的概率，应用路径抽样算法对模拟光子路径进行自动抽样，并判断沉积的光子路径数量是否满足预设的光子路径数量，若是，则结束操作，否则返回第二步。该方法从抽样原理的层面提升光子散射模拟效率，主动把模拟任务需求纳入可控制的路径变异空间中，通过自动抽样模型对光子路径进行变异抽样，然后比较前后抽样路径的重要性，选择对模拟任务相对重要的路径作为当前能量沉积路径，从而实现光子路径的自动重要性采样。

技术领域

本发明涉及散射光子模拟技术领域，特别是涉及一种基于任 务驱动的蒙特卡洛散射光子模拟方法。

背景技术

锥形束计算机断层扫描(Cone-beam Computed Tomography, CBCT)系统由于其体积小，重量轻，扫描速度快在医院众多临床 科室里有广泛应用，特别是在牙科CT，乳腺CT和图像引导放疗 中。由于CBCT系统采用的探测器为平板探测器，无法采用准直 器技术遮挡散射线，所以重建的CBCT图像中存在严重的散射伪 影。

为使CBCT图像在临床中深入应用，国内外研究人员对散射伪 影的校正开展了大量的研究。Boone J M将其归纳为基于硬件和软 件的两种散射校正技术类型。其中基于硬件的散射校正方法会带 来其他各种相关难题和缺陷，最后得不偿失。另一类方法是基于软件的散射校正方法，通过计算实现散射分布的估计进而实现散 射校正。其中以设计散射核函数进行反卷积的方法为代表。该方 法计算速度快，具有良好的临床应用价值，但散射核设计难度导 致散射估计不够精确，目前只能利用骨组织形态和轮廓进行摆位 确认和校正(Sun M,Star-Lack J:Improved scatter correction using adaptive scatterkernel superposition.Physics in medicine and biology 2010,55(22):6695-6720.)。