一种基于点核卷积叠加剂量计算模型的剂量偏差消除方法与流程

本发明涉及医疗数据处理技术，具体涉及放疗系统中剂量计算方法。

背景技术：

尽管剂量计算可以达到较高的精度，但对于放疗系统的精度是一个系统误差，不仅包含计划系统带来的误差，加速器带来的误差，还包含定位误差等等。这其中，由于治疗床引起的剂量误差在临床上一直未得到很好的解决，目前还没有一家放疗厂商可以提供相对精确的解决方案。

而临床上更多的做法是，在计划设计布野过程，尽量避免使用照射到治疗床的射野，但此做法有时无法得到更好的剂量分布，影响治疗效果。所以，为了设计一个更好的计划，计划师可能会基于临床经验进行剂量补偿，但这种补偿无法精确的体现到DVH等剂量评估工具中，而且误差一般都比较大。

再者，用于计划的患者影像数据中包含的是CT等影像设备的床，而在实际治疗过程用的是加速器治疗设备的床。这就造成在计划模拟过程中，对于那些经过治疗床的照射野剂量计算过程未引入加速器治疗床对X射线束实际的衰减作用，造成靶区实际接受的剂量比预期的要少。

技术实现要素：

针对现有放疗系统中X射线由于治疗床衰减引起的剂量偏差的问题，需要一种提高剂量精度的方案。

由此，本发明所要解决的技术问题是提供一种基于点核卷积叠加剂量计算模型的剂量偏差消除方法，以有效消除剂量偏差，提高放疗系统中剂量精度。

为解决上述技术问题，本发明提供的基于点核卷积叠加剂量计算模型的剂量偏差消除方法，所述消除方法通过将治疗床CT影像引入到计划系统患者CT影像，并参与剂量计算。

在本消除方法中，所述消除方法包括：

将治疗床面板预先进行CT扫描；

将患者影像对应治疗床位置的象素CT值替换为预先扫描得到的治疗床面板的象素CT值；

基于点核卷积叠加剂量计算模型，将治疗床面板看作是患者CT影像数据的一部分进行剂量计算。

在本消除方法中，通过将治疗床CT影像中治疗床部分对应的象素相关信息存入相应的存储文件中，并记录象素位置、CT值及象素实际尺寸等信息(，根据存储文件中CT影像治疗床部分对应的象素位置信息，替换患者CT影像相应位置的像素。

在本消除方法中，将包含治疗床影像信息的患者CT影像作为整体参与基于点核卷积叠加剂量计算。

本发明提供的方法，只是将治疗床CT影像引入到计划系统患者CT影像，并参与剂量计算，在不影响计划系统其他任何功能的前提下，提高剂量精度。继而实现，可以在计划布野过程无需考虑治疗床带来的误差，可以制定出更加合理的计划，从而进一步提高治疗效果，在临床上具有实际应用价值。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本发明实例中加速器床板CT断层图像；

图2为本发明实例中加上加速器床板的患者CT断层图像；

图3为本发明实例中患者与治疗床位置关系。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

治疗床引起剂量偏差的本质原因是由于治疗床对于的X射线的衰减在计划系统中没有考虑。据此本方案基于放射治疗主流解决方案，结合点核卷积叠加剂量计算模型，通过引入治疗床板CT影像及床板与患者影像动态定位方法，从而将治疗床引入计划系统的剂量计算，以此来消除X射线由于治疗床衰减引起的剂量偏差。

据此原理，本方案首先将治疗床面板预先进行CT扫描，获得治疗床面板象素CT值；然后将患者影像数据中对应治疗床位置的象素CT值替换为预先扫描得到的治疗床面板象素CT值；接着基于点核卷积叠加剂量计算模型，将治疗床面板作为患者CT影像数据的一部分进行剂量计算，得到的剂量计算结果就可以消除治疗床带来的剂量误差。

本方案在替换患者影像数据中对应治疗床位置的象素CT值时，通过将治疗床CT影像中治疗床部分对应的象素相关信息存入文件，该文件为用于保存CT影像中治疗床部分对应的象素相关信息的文件，并在该文件中记录象素位置、CT值及象素实际尺寸等信息。

再根据文件中记录的CT影像治疗床部分对应的象素位置信息，可替换患者CT影像相应位置的像素。

本方案在将治疗床引入计划系统的剂量计算时，首先，根据相应的存储文件中记录的CT影像治疗床部分对应的象素位置信息，替换患者CT影像相应位置的像素，使得患者CT影像中就包含了加速器治疗床的影像信息；接着以此作为整体参与基于点核卷积叠加剂量计算。

以下通过一具体实例来进一步的说明上述方案。

对于放疗整体解决方案提供商，由于加速器与放射治疗计划系统是同一厂家，治疗床面板是可以进行拆卸的，考虑到实际照射治疗只有伸出去的治疗床面板会对X线产生衰减，本实例通过如下步骤来消除治疗床带来的剂量误差。

第一步，将治疗床面板预先进行CT扫描，获得治疗床面板象素CT值。

参见图1，其所示是治疗床CT断层图像，中间矩形区域为治疗床。

第二步，将患者影像对应治疗床位置的象素CT值替换为预先扫描得到的治疗床面板象素CT值。

具体替换方法如下，将治疗床CT影像中治疗床部分对应的象素相关信息存入文件，并记录象素位置、CT值及象素实际尺寸等信息。参见图2，其所示为加入图1中治疗床后的患者CT影像。

参见图3，其示出患者与治疗床的位置关系。作为举例，图中圆圈圆心即十字定位线交叉点为参考点r(x₀,y₀)；图像左上角点p(x_p,y_p)，治疗床矩形左上角点c(x_c,y_c)，其中坐标系定义如图，参考点坐标x₀＝0,y₀＝0。

在此情况下，在患者CT断层图像加入治疗床，则变为求图3治疗床区域的象素P_p[i,j]在图1中对应象素P_c[m,n]的CT值。基于图3坐标系定义，求m,n对应c++代码如下：

int m＝(i*fPSX+fPx-fCx)/fCouchPSX；

int n＝(j*fPSY+fPy-fCy)/fCouchPSY；

其中i，j是患者CT图像象素P_p的行列索引下标，m,n定是存入文件中的治疗床矩形区域象素P_c的行列索引下标，且i、m沿x轴正方向递增，j、n沿y轴正方向递增。fPx等于x_p，fPy等于y_p，fCx等于x_c，fCy等于y_c。fPSX为患者CT图像行方向象素大小，fPSY为患者CT图像列方向象素大小，fCouchPSX为治疗床区域行方向象素大小，fCouchPSY为治疗床区域列方向象素大小。

这里需要注意的是，考虑到治疗床z轴方向材料同性，在摆位时只考虑x轴方向即可。具体依据治疗床刻度保证患者身上参考点与床的位置与计划系统c(x_c,y_c)坐标保持一致，对于图3头先进仰卧，参考点与患者右侧床边距离为-x_c。考虑到患者背部应与治疗床接触，有

y_c＝j_maxy_pixelsize+y_p (1)

这里j_max为计划系统患者CT图像躯干部分象素列下标j的最大值，y_pixelsize为患者CT图像列方向象素大小。

第三步，基于点核卷积叠加剂量计算模型原理，即可将治疗床面板看作是患者CT影像数据的一部分进行剂量计算，得到的剂量计算结果就可以消除治疗床带来的剂量误差。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。