专利名称：一种基于概率安全分析的放疗精确性数据处理方法
技术领域：
本发明涉及概率安全分析的技术领域，具体涉及一种基于概率安全分析的放疗精 确性数据分析方法，其将概率安全分析中的数据分析方法应用于精确放疗中复杂系统的分 析，利用故障树的建模方式分析精确性失败的事故序列，生成的数据可以应用于放疗计划 系统，用来分析和评估放治疗精确射性。
背景技术：
随着医学物理和计算机科学的发展，放射治疗精确性要求越来越高，但总有一些 因素制约着剂量或靶区适形的精确性，如靶区定位、治疗摆位、不同的调强技术和不同的操 作者等，这就造成了放射治疗的不确定性，即精确性可能失败。现在对于结果精确性的研究 仅限于对单个因素的分析，对单个因素造成的不同误差百分率进行对比，从而分析并择优 利用。然而放射治疗过程是多因素的综合，多个因素协同作用下精确度大小尚无可以应用 的评估方法。目前有人用概率安全分析方法来分析高剂量率后装放疗中剂量错误所发生的 事故，仅是内照射治疗中的一个关于机械安全性的事件，不适用于外照射，更不能反映放疗 精确性。
目前在核电站有多年运行经验的概率安全分析方法可以为上述多因素协同评价 提供借鉴，利用类似于故障树的分析推理方法将每一步骤和最后的事故发生的可能性间接 相关联。放射治疗中是可以建立原因和结果的对应关系的，并利用长期积累的数据，为分析 做好基础准备。核电站普遍应用的概率安全评价系统不能直接应用于放射治疗精确性的分 析，放射治疗必须建立自己的数据分析模式。本专利应用概率安全分析方法来分析精确放 疗结果中违背精确性的事件发生概率，以及在此概率下放疗过程中各系统对事故的贡献大 小，是针对精确放疗系统照射区适形度和吸收剂量精确性的分析，是各个因素综合作用的 结果，可以作为精确放疗系统综合评价指标。发明内容
本研究方法拓宽了概率安全分析方法的应用范围，提供了放射治疗精确性研究的 系统分析途径，其前瞻性如下
1、概率安全分析方法作为一种成熟的系统评价方法，目前主要应用于核电站、航 天领域等涉及重大安全的事件分析。对于复杂系统共同作用的结果，不一定和安全相关，只 要合乎此种方法的分析原理以及可以实现分析路径，就可以应用概率安全分析方法进行分 析，本专利演示了具体实施过程，提供了可行性路径，拓宽了概率安全分析这种数据分析方 法的应用范围，将在更多领域发挥作用。
2、将生成的数据和治疗计划系统集成，可以实时反映精确度和事后评价，为评价 精确度和放疗方案优劣提供了量化标准。数据可以单独用于评价，也可以与放射治疗计划 系统联合，将概率安全分析软件以及经验性数据设计作为放射治疗计划系统的一个辅助性 的子系统，可以自动识别当前操作的初始事件，对每一个重要计划设计步骤显示经验错误概率和该系统的重要性大小，可以实时监测和验证放射治疗实施过程精确性。
本发明采用的技术方案为一种基于概率安全分析的放疗精确性数据处理方法， 将放射治疗过程各步骤对应于复杂系统的事件发生过程，建立故障树模型，利用概率安全 分析软件处理概率数据，从而得出精确性失败的概率及各步骤重要性大小，其步骤如下
步骤(I)、利用现有的放射治疗技术收集初始数据，作为概率安全分析方法中的源 数据，包括基本事件概率及概率的误差数据、人因失误相关的数据、共因相关的数据；
步骤(2)、将放射治疗精确性失败作为顶事件，对放射治疗过程进行故障树建模， 将所有对放射治疗有关键影响的因素分为剂量错误、摆位错误、靶区勾画错误、输出错误4 大类，对每一类分别展开，分析直接导致其发生的所有因素，直到初始事件为止；将顶事件、 中间结果、初始事件统称为事件，将单独发生就导致上一层事件发生的事件用或门连接，联 合发生才导致上一层事件发生的事件用与门连接，从而可将所有事件链接成一棵故障树；
步骤(3)、将故障树模型中各初始事件概率数据及其它源数据输入概率分析软件， 系统自动计算最小割集并进行定量分析，结果用于精确性评估及重要性分析。
本发明在放疗精确度领域具有很高的指导意义和应用价值，其具体应用价值如 下
①、本发明能够评价不同的设计选择方案；
②、本发明能够识别设计中的缺点；
③、本发明能够在误差预防和改善精确度之间建立综合平衡；
④、本发明能够从概率安全分析角度识别治疗过程中某个步骤重要性；
⑤、本发明能够找出人因错误相关的一些问题。
图1是本发明具体实施流程图2是建模示例。
具体实施方式
如图1所示，一种基于概率安全分析的放疗精确性数据分析方法，其实施步骤如 下
( I)利用现有的放射治疗经验数据，或者模拟实验数据来收集初始数据，作为概率 安全分析方法中的源数据，包括基本事件概率及概率的误差数据、人因失误相关的数据、 共因相关的数据；
(2)将放射治疗精确性失败作为顶事件，对放射治疗过程进行故障树建模，将所有 对放射治疗有关键影响的因素分为剂量错误、摆位错误、靶区勾画错误、输出错误4大类， 对每一类分别展开，分析直接导致其发生的所有因素，直到初始事件为止，从而可将所有事 件链接成一棵故障树；
(3)将故障树模型中各初始事件概率数据及其它源数据输入概率分析软件，系统 自动计算最小割集并进行定量分析，结果用于精确性评估及重要性分析。
计算过程由概率安全分析软件实现，求顶事件发生概率计算公式如下
权利要求
1.一种基于概率安全分析的放疗精确性数据处理方法，其特征是将放射治疗过程各步骤对应于复杂系统的事件发生过程，建立故障树模型，利用概率安全分析软件分析放疗治疗技术的精确性及各步骤重要性大小，其步骤如下步骤(I)、利用现有的放射治疗技术收集初始数据，作为概率安全分析方法中的源数据，包括基本事件概率及概率的误差数据、人因失误相关的数据、共因相关的数据；步骤(2)、将放射治疗精确性失败作为顶事件，对放射治疗过程进行故障树建模，将所有对放射治疗有关键影响的因素分为剂量错误、摆位错误、靶区勾画错误、输出错误4大类，对每一类分别展开，分析直接导致其发生的所有因素，直到初始事件为止；将顶事件、中间结果、初始事件统称为事件，将单独发生就导致上一层事件发生的事件用或门连接，联合发生才导致上一层事件发生的事件用与门连接，从而可将所有事件链接成一棵故障树； 步骤(3)、将故障树模型中各初始事件概率数据及其它源数据输入概率分析软件，系统自动计算最小割集并进行定量分析，结果用于精确性评估及重要性分析。
2.根据权利要求1所述的一种基于概率安全分析的放疗精确性数据处理方法,其特征是所述的对放射治疗过程进行故障树建模，将顶事件定义为精确性失败，即最终适形度或吸收剂量误差率>±5%为失去了精确的意义，故障树主干为主要的导致不精确的因素，追踪到整个放疗系统的初始事件，对于存在误差的初始事件，就用误差率>±5%表示错误，小于此误差为正确，并使用逻辑门表达事件之间的逻辑关系，最终完成建模。
全文摘要
本发明涉及一种基于概率安全分析的放疗精确性数据处理方法，是概率安全分析方法在精确放疗系统中的实现途径，其特征是利用概率安全分析中的数据分析方法来分析精确放射治疗中对精确度有关键影响的各个参数的因果联系，通过建模处理数据分析精确性失效概率，评价各个系统以及人为因素对精确性的影响，找出关键问题，纠正关键偏差，从而提高精确放疗的质量。
文档编号G06F19/00GK103065054SQ20131001355
公开日2013年4月24日 申请日期2013年1月14日 优先权日2013年1月14日
发明者李文艺, 汪进, 曹瑞芬, 吴宜灿 申请人:中国科学院合肥物质科学研究院