[发明专利]一种蒙特卡罗网格并行剂量计算方法、设备和存储介质

权利要求书

1.一种蒙特卡罗网格并行剂量计算方法，适于在计算设备中执行，其特征在于：包括如下步骤：

(1)将患者或体模的三维影像进行3D网格化，其中每个网格为一个体素；

(2)选取3D网格化中的感兴趣区域，根据感兴趣区域确定蒙特卡罗计算区域；其中，所述感兴趣区域的确定方法为：通过用户自定义或通过采用基于物理因子、生物医学因子中的一种或者组合计算获得；

(3)将射束入射截面划分2D网格，每个2D网格对应一个子射束；

(4)输入蒙特卡罗剂量计算参数和/或体模参数；

(5)基于蒙特卡罗粒子输运原理计算每个体素中粒子辐射剂量，并将计算结果归一化；

(6)将计算区域内归一化的各网格剂量计算结果叠加，得到总辐射剂量。

2.根据权利要求1所述的蒙特卡罗网格并行剂量计算方法，其特征在于：步骤(1)所述的患者或体模的三维影像是通过将病人或模体二维影像重建为三维模型获得；

或所述的体素为均匀网格或非均匀网格。

3.根据权利要求1所述的蒙特卡罗网格并行剂量计算方法，其特征在于：所述的物理因子为反映病人或者模体的材料构成以及照射物理条件；其中病人或者模体的材料构成包括：模体的密度、CT值、质量数、原子数；照射物理条件包括：射野分布、源分布；

所述的生物医学因子包括：器官组织照射阈值，生物敏感性，二次癌症发生概率分布，肿瘤杀死概率分布，损伤概率。

4.根据权利要求1所述的蒙特卡罗网格并行剂量计算方法，其特征在于：步骤(2)中，根据感兴趣区域确定计算区域是将感兴趣区域周围一个有效电子射程内的网格及感兴趣区域所在的网格设置为计算区域；

或所述的2D网格为均匀网格或非均匀网格。

5.根据权利要求1所述的蒙特卡罗网格并行剂量计算方法，其特征在于：步骤(4)中，所述的蒙特卡罗剂量计算参数包括病人影像、勾画信息、射野大小、照射方向、源参数、跟踪粒子总数、入射粒子类型、电子截止能量、光子截止能量、韧致辐射分割、射程排除、电子分割中的一种或组合；

所述的源参数包括源的能量、位置、方向、粒子类型；

所述的体模参数包括模体尺寸、模体材料。

6.根据权利要求1所述的蒙特卡罗网格并行剂量计算方法，其特征在于：步骤(5)中，每个体素的粒子辐射剂量是通过调用蒙特卡罗数据库计算每个子射束下单个体素内粒子的剂量和得到的。

7.根据权利要求6所述的蒙特卡罗网格并行剂量计算方法，其特征在于：所述的粒子包括光子、电子、质子、重离子或中子中的一种或多种；

或所述的蒙特卡罗数据库包括截面库、材料库。

8.根据权利要求1所述的蒙特卡罗网格并行剂量计算方法，其特征在于：步骤(6)中，当归一化的单个网格内粒子的剂量计算结果低于设定阈值时，将该网格删除，删除的网格不再参与后续的计算；

步骤(6)中，所述的网格剂量计算结果叠加过程中各网格的权重相同或不同。

9.一种计算设备，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上述权利要求1-8中任一所述的蒙特卡罗网格并行剂量计算方法的指令。

10.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述的一个或多个程序包括指令，所述指令适于由存储器加载并执行上述权利要求1-8中任一所述的蒙特卡罗网格并行剂量计算方法。