一种源压缩和解压缩的方法及装置的制造方法_2

文档序号:9360230阅读:来源:国知局
可存储其全部信息,因此可不统计正电子和负电子在源平面的分布;
[0036]参数提取子模块306,根据源分析子模块305所分析得出的粒子所占的比例和/或源内粒子的分布,采用不同的方法提取粒子分布信息。例如,若某类型的粒子在源平面中呈规则分布,并且粒子数所占比例较大,则该类型粒子称之为适合提取参数的粒子类型;若某类型的粒子在源平面中的分布无规律可循,无法提取该类型的粒子分布参数,或者若某类型的粒子数较少,即使将该类型的粒子信息全部保存,也只占用很小的存储空间,则属于这两种情况的粒子统称为不适合提取参数的粒子类型。对于适合提取参数的粒子类型,提取粒子分布的参数,否则保留粒子的全部信息;
[0037]源压缩存储子模块307,对不同类型的粒子采用不同的压缩存储方式,例如,对于适合提取参数的粒子类型存储该类型粒子的粒子分布参数,即,存储参数提取子模块306提取的粒子分布的参数,而对于不适合提取参数的粒子类型直接存储该类型粒子的全部信息。
[0038]解压缩模块303用于对压缩源解压缩。例如,读取压缩后的源,重新生成源中的粒子。
[0039]在一些实施例中,解压缩模块303包括:
[0040]压缩源读取子模块308,从压缩模块302中的源压缩存储模块307读取所存储的压缩源信息;以及
[0041]源生成子模块309,按照不同类型粒子所占比例随机生成粒子。具体而言,可根据压缩源中的粒子分布参数经过计算随机生成至少一种类型的粒子。可任选地,还可以根据压缩源中存储的粒子的全部信息,随机选取至少一种类型的粒子
[0042]可任选地,该源处理系统还可包括蒙特卡罗模拟模块,其通过蒙特卡罗方法模拟所生成粒子经过次级准直器等器件,最后在模体内的剂量沉积的过程,并输出最终的剂量分布O
[0043]图4是根据本发明的源处理方法的流程图。参照图4,该源处理的方法包括以下步骤:
[0044]步骤401:构造源。如前所述,源是电子线撞击靶之后产生的射线经过初级准直器和电离室等器件在紧邻次级准直器且在平行于等中心面的平面上形成的一个粒子空间分布,其包含粒子的位置、能量、方向、类型和权重等。
[0045]步骤402:压缩源。具体而言,对源进行分析,并根据分析结果对源中不同类型的粒子,采用不同的方法进行压缩存储。例如,对于适合提取参数的粒子类型可提取并存储该类型粒子的粒子分布参数,而对于不适合提取参数的粒子类型可直接存储该类型粒子的全部信息。
[0046]步骤403:解压缩源。具体而言,读取压缩后的源,重新生成源中的粒子。
[0047]步骤404:使用蒙特卡罗方法模拟这些粒子在模体内的剂量沉积,以及输出最终的剂量分布结果。
[0048]其中步骤401可由图3中示出的源模块301实现,步骤402可由图3中示出的压缩模块302实现,步骤403可由图3中示出的解压缩模块303实现。
[0049]图5和图6进一步分别对图4中的压缩操作和解压缩操作详细解说。
[0050]图5是源压缩操作的流程图。参照图5,用于源压缩的方法包括以下步骤:
[0051]步骤501:读取源。
[0052]步骤502:对源进行分析,统计源中的粒子类型以及每种类型所占比例和/或在源平面的分布。例如,针对每种类型的粒子,可分析其在源平面的粒子数分布、能谱分布以及粒子前进方向的分布。
[0053]步骤503:选择一种粒子类型。
[0054]步骤504:针对所选择的粒子类型,判断是否可提取粒子分布参数。具体而言,判断该类型的粒子是否呈规则分布,根据射线源的特性,只需判断该类型的粒子是否呈圆对称分布并且粒子数所占比例是否大于一阈值(本文中称为第一阈值),若该类型的粒子呈圆对称分布,并且粒子数所占比例大于第一阈值,则可提取粒子分布参数,否则,不提取粒子分布参数。
[0055]粒子的类型例如光子,正电子,负电子、质子等等。
[0056]其中判断粒子是否呈圆对称分布包括在源平面中相同半径位置处随机选取多个区段,每个区段中可包括一个或多个粒子。先计算这些区段处的粒子数的均值,再求每个区段处粒子数与该均值的差值。如果所有的差值都小于某特定阈值(本文中称为第二阈值),则说明这种类型的粒子呈圆对称分布。第二阈值可根据实际需要选取。
[0057]步骤505:如果该类型粒子可提取粒子分布参数,例如呈圆对称分布且粒子数所占比例较大(例如大于第一阈值),则获得每种粒子类型的粒子在源平面沿半径方向的粒子分布参数并对其进行存储。第一阈值可由用户根据源的大小来设定。
[0058]作为示例而非限定,通常描述粒子的参数有位置、能量、方向、类型和权重。以光子为例,若要提取光子的分布参数,可以统计光子沿半径方向的粒子数分布、能谱分布、前进方向分布及权重的分布。但是对于光子而言,一般默认权重是相同的。因此,只需要统计光子沿半径方向的粒子数分布、能谱分布、前进方向分布。通过发明人的大量实验分析,源中的大部分光子沿半径方向的粒子数分布、能谱分布和粒子前进方向分布都比较平滑,易于提取参数。光子沿半径方向的粒子数分布、能谱分布和粒子前进方向分布的曲线图在图2A-2C中示出,本领域技术人员根据上述三种分布图利用常规方法可以得到光子沿半径方向的三种分布参数。
[0059]本领域技术人员也可根据其他粒子类型的特性提取其他分布参数,只要这些分布参数沿半径方向易于提取即可达到本发明的效果。
[0060]由于源中每种类型粒子的数目有限,统计出的粒子分布存在一些波动,因此可在提取分布参数之前对粒子分布进行滤波,以减少由于随机数不够而引起的误差。可以根据应用需要,选用合适的滤波器对粒子分布参数进行滤波,例如中值滤波器,均值滤波器等。
[0061]步骤506:如果该类型粒子不可提取粒子分布参数,则存储该类型粒子的全部信息。
[0062]步骤507:判断是否每种粒子类型都处理完。若否,则回到步骤503处理下一种粒子类型。
[0063]举例而言,若对图1中的射线源模型进行压缩,则首先读取源平面106位置的粒子信息,然后对粒子进行分析,并统计粒子类型以及每种类型所占比例,在该实施方式中为光子源,对光子源中的粒子类型及所占比例进行统计,得到大部分粒子为光子,少部分粒子为正电子或负电子,分析光子在源平面上的粒子数分布、能谱分布以及粒子前进方向的分布,根据上述分析结果判断光子呈圆对称分布,并且粒子数大于用户设定的第一阈值,则对光子进行沿半径方向的分布参数的提取并存储,对剩余的正电子或负电子,由于数量较少,不满足粒子分布参数的提取条件,则直接存储粒子的全部信息,也不会占用较大的存储空间,因此,对射线源实现了压缩精度高、压缩比大的压缩方式。
[0064]在对压缩精度要求不高的情况下,可以只存储比例较大、分布规律可循的粒子信息,舍弃比例较小的粒子信息,即对于适合提取粒子分布参数的粒子,提取该类型的粒子分布参数,舍弃不适合提取粒子分布参数的粒子信息。
[0065]例如图1中的射线源,光子所占比例为99.9%,其余为少部分的正电子或负电子,若对剂量分布的模拟精度要求不高的情况下,则对压缩精度要求不高,可以只统计光子的分布参数,舍弃比较较小的正电子或负电子。
[0066]该压缩方法可以应用于不同厂商的医疗器械产品。通常,各厂商只给出其医疗器械产品的最终剂量要求,而不会给出其他参数,这就需要根据各厂商对剂量的要求对压缩源进行调整以实现产品的兼容。在本发明的方法中,大部分源中的粒子以分布参数的形式被存储,因此所存储的粒子分布参数可被调整以使得通过经解压缩的粒子所计算的剂量与其他厂商要求的剂量相匹配。
[0067]图6为源解压缩(或即源重新生成)操作的流程图。参照图6,用于源解压缩的方法包括以下步骤:
[0068]步骤601:提供压缩源,包括经压缩粒子类型的分布参数和未经压缩粒子类型的全部粒子信息。
[0069]步骤602:选择一种粒子类型。
[0070]步骤603,判断该类型是否经压缩。
[0071]步骤604:如果该粒子类型为经压缩的粒子类型的分布参数,则读取压缩源中该类型的分布参数,根据该分布参数通过计算随机生成该类型的粒子,并且针对每个生成的粒子,使用蒙特卡罗程序模拟一次该粒子的运输过程。
[0072]根据分布参数通过计算随机生成粒子是本领域的常用技术手段,例如模拟康普顿散射,其根据使用参数来表示的已有分布情况,使用随机数来生成不同状态的粒子。
[0073]步骤605:如果该粒子类型为未经压缩的粒子类型的全部信息,则从存储的所有该类型粒子中随机选取粒子。与步骤604中一样,针对每个随机选取的粒子,使用蒙特卡罗程序模拟一次该粒子的运输过程
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