专利名称：一种快速得到凹形肿瘤靶区剂量分布的方法
技术领域：
本发明涉及放射治疗技术领域，尤其涉及一种采用图形划分手段快速得到肿瘤靶区剂量分布的方法。
背景技术：
放射治疗是癌症治疗的重要手段，对于难以手术的部位或不易手术的病人具有治疗效果直接、有效、能延长病人生命的优点，因而被广泛采用。放射剂量分布计算是实现放射治疗计划制定的关键。现有的放射剂量计算方法主要有模拟退火算法、遗传算法、梯度算法等。梯度算 法属于确定性的方法，该方法的收敛速度很快，但容易陷入局部极值点，难以得到全局最优解；而模拟退火、遗传算法这类的随机搜索算法，理论上说可以摆脱局部极值的困扰，得到全局最优解，但这类的方法通常收敛速度较慢，不能满足临床的要求。至今还没有一种快速、有效的剂量计算方法能够直接解决肿瘤目标形状为凹形的剂量分布。因此，有必要提供一种快速得到凹形肿瘤靶区剂量分布的方法以克服上述问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种快速、简便、有效得到凹形肿瘤靶区剂量的方法。相应地，本发明的一种快速得到凹形肿瘤靶区剂量分布的方法，包括以下步骤 SI，读取患者CT图像；
S2，画出肿瘤轮廓；
S3，画出分隔辅助线，从而得到子靶区；
S4，计算并优化各子靶区的剂量分布；
S5，调整子靶区的权重，叠加得到肿瘤靶区整体剂量分布。
作为本发明的进一步改进，S3具体包括确定一条直线将肿瘤分为两部分，直线与轮廓交于两点，计算两交点的中点，若中点位于肿瘤内部，则最终剂量分布为两部分剂量分布相加；若中点位于肿瘤外部，则最终剂量分布为两部分剂量分布相减。作为本发明的进一步改进，S3步骤后，判断子靶区是否为凸形，若不是凸形则重复S3步骤。作为本发明的进一步改进，S5中调整子靶区的权重即对子靶区的子射野进行权重优化。作为本发明的进一步改进，S5中进一步输出有射野个数，每个射野的形状和强度。本发明的有益效果是该方法采用凹形图形划分为凸形图形的方法，将凹形的肿瘤靶区分解为若干个凸形的子靶区，分别进行笔形束剂量叠加计算，最后将各个凸物体的剂量分布进行叠加或者相减，最终得到凹形肿瘤靶区的剂量分布曲线。计算机模拟结果与实际测试结果吻合。整个过程计算简便快捷，为IMRT治疗计划提供了新的快速的解决方法。
图I为本发明一实施方式一种快速得到凹形肿瘤靶区剂量分布的方法的流程图； 图2A为辅助线与轮廓交点的中点在肿瘤靶区外的情况，最终剂量分布为子靶区剂量
分布相减；
图2B为辅助线与轮廓交点的中点在肿瘤靶区内的情况，最终剂量分布为子靶区剂量分布相加；
图3为剂量分布测试示意图。
具体实施例方式以下将结合附图所示的各实施方式对本发明进行详细描述。但这些实施方式并不限制本发明，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变·换均包含在本发明的保护范围内。如图I所示，本发明一实施方式一种快速得到凹形肿瘤靶区剂量分布的方法，包括以下步骤
SI，读取患者CT图像；
S2，画出肿瘤轮廓；
S3，画出分隔辅助线，从而得到子靶区；
S4，计算并优化各子靶区的剂量分布；
S5，调整子靶区的权重，叠加得到肿瘤靶区整体剂量分布。具体地，如图I、图2A、图2B所示，患者的CT图像从医院获取后，使用MicrosoftVisual Studio软件，米用C++语言进行编程。程序能够读取患者的CT图像,操作者在图中画出肿瘤凹形轮廓1，在剂量线显示的情况下，手动或自动添加辅助线2将凹形靶区划分为若干个子靶区3，进一步地，确定一条直线将肿瘤靶区分为两部分。直线与轮廓交于两点，计算两交点的中点，若中点位于肿瘤内部，则最终剂量分布为两部分剂量分布相加；若中点位于肿瘤外部，则最终剂量分布为两部分剂量分布相减。判断两个部分是否为凸形，若不是，则重复以上分割步骤，直到所有部分为凸形为止。图形分割后，形成若干个凸形的子靶区，根据笔形束叠加算法计算各子靶区的剂量分布，对子靶区的子射野进行权重优化，使得剂量分布达到一定要求，最终肿瘤靶区剂量分布为各个子靶区剂量分布的相加或者相减，自动优化各个子靶区的权重比例，使得最终结果达到某一个要求。获得肿瘤靶区的剂量分布以及IMRT治疗计划中射野个数，每个射野的位置、形状以及照射强度。本发明方法采用凹形图形划分为凸形图形的方法，将凹形的肿瘤靶区分解为若干个凸形的子靶区，分别进行笔形束剂量叠加计算，最后将各个凸物体的剂量分布进行叠加或者相减，最终得到凹形肿瘤靶区的剂量分布曲线。计算机模拟结果与实际测试结果吻合。整个过程计算简便快捷，为IMRT治疗计划提供了新的快速的解决方法。如图3所示，在剂量分布测试过程中，在患者的CT图上画出肿瘤区域的凹形轮廓。采用图形分割算法将目标靶区分解为凸形子靶区的叠加，使用现有放疗治疗计划系统程序计算得到每个凸物体的剂量分布以及最终肿瘤靶区的调强结果的剂量分布。测试采用小水槽4，中间放入与人体等厚的有机玻璃固体模体5，中间夹有肿瘤胶片6，具体地，本实施方式中采用自制400*400*400毫米水模体(水箱)以及250*250*150毫米的有机玻璃模体并使用相应KODAK公司肿瘤胶片。根据程序输出结果设置加速器7的角度和强度，进行照射。本实施方式中，加速器采用西门子带内置式MLC X2JAW加速器。胶片上得到实际的剂量线，与程序剂量线分布进行比较。应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体， 各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本发明的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本发明的保护范围，凡未脱离本发明技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种快速得到凹形肿瘤靶区剂量分布的方法，其特征在于，包括以下步骤 SI，读取患者CT图像； S2，画出肿瘤轮廓； S3，画出分隔辅助线，从而得到子靶区； S4，计算并优化各子靶区的剂量分布； S5，调整子靶区的权重，叠加得到肿瘤靶区整体剂量分布。
2.根据权利要求I所述的一种快速得到凹形肿瘤靶区剂量分布的方法，其特征在于S3具体包括确定一条直线将肿瘤分为两部分，直线与轮廓交于两点，计算两交点的中点，若中点位于肿瘤内部，则最终剂量分布为两部分剂量分布相加；若中点位于肿瘤外部，则最 终剂量分布为两部分剂量分布相减。
3.根据权利要求I所述的一种快速得到凹形肿瘤靶区剂量分布的方法，其特征在于S3步骤后，判断子靶区是否为凸形，若不是凸形则重复S3步骤。
4.根据权利要求I所述的一种快速得到凹形肿瘤靶区剂量分布的方法，其特征在于S5中调整子靶区的权重即对子靶区的子射野进行权重优化。
5.根据权利要求I所述的一种快速得到凹形肿瘤靶区剂量分布的方法，其特征在于S5中进一步输出有射野个数，每个射野的形状和强度。
全文摘要
本发明提供一种快速得到凹形肿瘤靶区剂量分布的方法，包括以下步骤读取患者CT图像；画出肿瘤轮廓；画出分隔辅助线，从而得到子靶区；计算并优化各子靶区的剂量分布；调整子靶区的权重，叠加得到肿瘤靶区整体剂量分布。整个过程计算简便快捷，为IMRT治疗计划提供了新的快速的解决方法。
文档编号G06F19/00GK102722641SQ20121016604
公开日2012年10月10日 申请日期2012年5月25日 优先权日2012年5月25日
发明者何滋鱼, 葛云, 黄晓林 申请人:南京大学