电子直线加速器的源模型建立方法及装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及医疗器械领域，尤其涉及一种电子直线加速器的源模型建立方法及装置。
【背景技术】
[0002]医用直线加速器是生物医学上的一种用来对肿瘤进行放射治疗的粒子加速器装置。目前国际上，在放射治疗中使用最多的是电子直线加速器。
[0003]蒙特卡罗剂量计算方法是一种精确计算剂量的方法，由于每台电子直线加速器的输出参数不会完全相同，因此需要对每一台电子直线加速器进行建模，通过不断修改模型中的参数，使得计算得出的剂量值与实际测量得到的剂量值相等。
[0004]上述蒙特卡罗计算方法在能够获取电子直线加速器模型的情况下适用。在无法获取电子直线加速器模型的情况下，只能通过建立虚拟的加速器模型进行剂量计算。现有技术中，多采用蒙特卡罗方法建立虚源模型，通过正向模拟多个高斯源叠加产生放射源。但是现有的蒙特卡罗虚源模型计算出的剂量存在较大的误差。
【发明内容】
[0005]本发明实施例解决的问题是在无法获取电子直线加速器模型的情况下，提供一种高精度的源模型建立方法。
[0006]为解决上述问题，本发明实施例提供了一种电子直线加速器的源模型建立方法，包括:获取初始虚拟相空间源的物理参数，采用所述物理参数进行三维剂量曲线模拟，将模拟得到的三维剂量曲线与所述电子直线加速器测量得到的三维剂量曲线进行比较；
[0007]当二者存在差异时，调整所述初始虚拟相空间源的物理参数，直至所述模拟得到的三维剂量曲线与所述测量得到的三维剂量曲线的误差处于预设的范围之内；
[0008]其中，所述初始虚拟相空间源为:预先计算不同单能、不同束斑大小的电子束经过模拟参考加速器机头模型，生成的对应的相空间文件，将测得的三维剂量分布和所述相空间文件线性叠加得到的三维剂量分布进行比较，得到不同单能、不同束斑大小的电子束产生的相空间文件对应的权重，根据获取的权重，叠加所述相空间文件得到的。
[0009]可选的，所述参考加速器机头模型包括以下至少一种:移动靶、初级准直器、电离室、散射箔、次级准直器、多叶准直器以及限光筒。
[0010]可选的，所述物理参数包括:粒子的能量、通量、速度、方向、位置、权重、类型、电荷以及粒子的来源。
[0011]可选的，所述粒子的来源包括散射粒子和非散射粒子，所述散射粒子包括与预设的标记部件发生碰撞的粒子，所述非散射粒子为从移动靶直接产生的粒子。
[0012]可选的，所述采用所述物理参数进行三维剂量曲线模拟，包括:采用所述粒子的能量、通量、速度、方向、位置、权重、类型、电荷以及粒子的来源进行模拟，得到三维剂量曲线。
[0013]可选的，所述调整所述初始虚拟相空间源的物理参数，包括:对所述散射粒子的能量、通量和位置，所述非散射粒子的能量、通量和位置以及所述散射粒子的运动方向进行调M
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[0014]可选的，所述对所述散射粒子的运动方向进行调整，包括:对预设的相空间文件中散射粒子对应的标记部件的位置进行调整。
[0015]可选的，所述预设的标记部件包括以下至少一种:均整器、次级散射箔、次级准直器、多叶准直器以及限光筒。
[0016]可选的，所述移动靶包括以下至少一种:适于产生电子源的空靶或散射箔，适于产生用于治疗的光子的高原子序数靶，以及适于产生用于成像的光子的低原子序数靶。
[0017]为解决上述问题，本发明实施例还提供了一种电子直线加速器的源模型建立装置，包括:
[0018]比较单元，用于获取初始虚拟相空间源的物理参数，采用所述物理参数进行三维剂量曲线模拟，将模拟得到的三维剂量曲线与所述电子直线加速器测量得到的三维剂量曲线进行比较；
[0019]调整单元，用于当二者存在差异时，调整所述初始虚拟相空间源的物理参数，直至所述模拟得到的三维剂量曲线与所述测量得到的三维剂量曲线的误差处于预设的范围之内；
[0020]其中，所述初始虚拟相空间源为:预先计算不同单能、不同束斑大小的电子束经过模拟参考加速器机头模型，生成的对应的相空间文件，通过不断比较测得的三维剂量分布和所述相空间文件线性叠加得到的三维剂量分布，得到不同单能、不同束斑大小的电子束产生的相空间文件对应的权重，通过计算得到的权重，叠加所述相空间文件得到的。
[0021]与现有技术相比，本发明实施例的技术方案具有以下优点:
[0022]通过采用不同单能、不同束斑大小的电子束经过模拟参考加速器机头模型生成对应的相空间文件，获取不同相空间文件对应的权重，通过权重，叠加相空间文件生成初始虚拟相空间源。通过调整初始虚拟相空间源中的物理参数进行三维剂量曲线模拟，直至模拟得到的三维剂量曲线与测量得到的三维剂量曲线的误差处于预设的范围之内。由于在初始虚拟相空间源的生成过程中，采用大量的不同单能、不同束斑大小的电子束生成不同的相空间文件，并根据测量得到的三维剂量分布得到不同相空间文件的权重，在生成初始虚拟相空间源的过程中，已经充分考虑了射线的半影效应、硬化效应以及散射效应，因此可以提供一种高精度的源模型建立方法。
【附图说明】
[0023]图1是本发明实施例中的一种电子直线加速器的源模型建立方法的流程图；
[0024]图2是本发明实施例中的一种初始虚拟相空间源生成方法的流程图；
[0025]图3是本发明实施例中的一种电子直线加速器的源模型建立装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0026]蒙特卡罗剂量计算方法是一种精确计算剂量的方法，由于每台电子直线加速器的输出参数不会完全相同，因此需要对每一台电子直线加速器进行建模，通过不断修改模型中的参数，使得计算得出的剂量值与实际测量得到的剂量值相等。在无法获取电子直线加速器模型的情况下，只能通过建立虚拟的加速器模型进行剂量计算。
[0027]现有技术中，多采用蒙特卡罗方法建立虚源模型，通过正向模拟多个高斯源叠加产生放射源。但是现有的蒙特卡罗虚源模型计算出的剂量存在较大的误差。
[0028]本发明实施例中，通过采用不同单能、不同束斑大小的电子束经过模拟参考加速器机头模型生成对应的相空间文件，获取不同相空间文件对应的权重，通过权重，叠加相空间文件生成初始虚拟相空间源。通过调整初始虚拟相空间源中的物理参数进行三维剂量曲线模拟，直至模拟得到的三维剂量曲线与测量得到的三维剂量曲线的误差处于预设的范围之内。由于在初始虚拟相空间源的生成过程中，采用大量的不同单能、不同束斑大小的电子束生成不同的相空间文件，并根据测量得到的三维剂量分布得到不同相空间文件的权重，在生成初始虚拟相空间源的过程中，已经充分考虑了射线的半影效应、硬化效应以及散射效应，因此可以提供一种高精度的源模型建立方法。
[0029]为使本发明实施例的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
[0030]本发明实施例提供了一种电子直线加速器的源模型建立方法，参照图1，以下通过具体步骤进行详细说明。
[0031]步骤S101，获取初始虚拟相空间源的物理参数，采用所述物理参数进行三维剂量模拟，将模拟得到的三维剂量曲线与所述电子直线加速器测量得到的三维剂量曲线进行比较。
[0032]在本发明实施例中，初始虚拟相空间源可以是预先生成的。初始相空间源中的物理参数可以包括:粒子的能量、粒子的速度、粒子的通量、粒子的位置、粒子的权重、粒子的类型、粒子的电荷以及粒子的来源等，粒子的信息还可以包括粒子的方向或粒子的其他信息，此处不做一一赘述。
[0033]在本发明一实施例中，采用物理参数进行三维剂量模拟，可以是采用粒子的能量、通量、速度、方向、位置、权重、类型、电荷以及粒子的来源进行三维剂量模拟。
[0034]在本发明实施例中，粒子的来源可以包括散射粒子和非散射粒子两种。其中，散射粒子可以是与部件发生碰撞之后方向改变的粒子，非散射粒子是指未与部件发生碰撞的粒子。
[0035]在本发明一实施例中，散射粒子是指与预设的标记部件发生碰撞的粒子。在本发明另一实施例中，散射粒子是指与标记部件发生碰撞的粒子以及与其他部件发生碰撞的粒子。
[0036]预设的标记部件可以为次级散射箔、均整器、次级准直器、多叶准直器、限光筒中的一种或多种，例如，在本发明一实施例中，预设的标记部件包括次级散射箔、均整器和次级准直器，则与次级散射箔或次级准直器发生碰撞的粒子均为散射粒子。又如，在本发明另一实施例中，预设的标记部件包括次级散射箔、次级准直器、多叶准直器以及限光筒。在本发明实施例中，用户也可以根据实际需要，自行设定标记部件。
[0037]在本发明一实施例中，移动靶具有多个档位，具体可以为空靶或散射箔、高原子序数靶、低原子序数靶中的一种或多种。当移动靶处于空靶或散射箔档位时，电子束以垂直于散射箔的平面入射，产生电子源。当移动靶处于高原子序数靶档位时，电子束以垂直于高原子序数靶的平面入射，产生治疗用的光子。当移动靶处于低原子序数靶档位时，电子束以垂直于低原子序数靶的平面入射，产生成像用的光子。
[0038]在本发明一实施例中，参照图2，可以通过下列步骤生成初始虚拟相空间源:
[0039]步骤S201，预先计算不同单能、不同束斑大小的电子束经过模拟参考加速器机头模型生成的对应的相空间文件。
[0040]在本发明实施例中，参考加速器机头模型可以是预先设置的，包括以下部件中的至少一种:移动靶、电离室、散射箔、移动盘、初级准直器、次级准直器、多叶准直器以及限光筒等。在本发明一实施例中，参考加速器机头模型中的部件包括移动靶、电离室、散射箔、移动盘、初级准直器、次级准直器、多叶准直器以及限光筒等部件。
[0041]分别采用不同单能、不同束斑大小的电子束，经过预先设置的参考加速器机头模型，生成对应的相空间文件。相空间文件中可以记录所有经过预设的相空间平面的粒子信肩、Ο