本发明涉及后装放射治疗技术领域，具体涉及一种快速后装放疗剂量的计算、验证方法。
背景技术：
后装放射治疗是一种有效的癌症治疗方法，评估剂量计算的准确性对保证精确的后装放射治疗至关重要；放射治疗的流程是在治疗计划批准后，实施开始之前对治疗计划进行剂量验证。
国外物理师或剂量师通过治疗计划系统(treatmentplanningsystem，tps)(该治疗计划系统是物理师或剂量师用于设计患者放射治疗计划的现有软件)完成治疗计划设计后，通常会有另外一位经验丰富的物理师进行治疗计划的剂量验证，但是我国物理师的临床任务较重，依靠另外一位物理师对治疗计划进行剂量验证很难实现。欧洲放射治疗协会早在2004年就推荐每个后装放射治疗中心都应有一套独立于治疗计划系统以外的剂量验证方法，但是我国还未见后装放射治疗剂量验证方法的研究。
技术实现要素：
基于此，针对上述问题，有必要提出一种简化后装放射治疗流程，提高剂量计算、验证速度，以及保证后装放射治疗精确性的快速后装放疗剂量的计算、验证方法。
本发明的技术方案是：
一种快速后装放疗剂量的计算、验证方法，包括以下步骤：
a、从治疗计划系统中导出患者对应的dicom文件，保存到一个固定文件夹中；
b、扫描该固定文件夹，从dicom文件中读取所需的剂量计算信息；
c、获取放射源参数，建立剂量率分布表；
d、确定放射源方向，并根据剂量计算信息进行剂量计算，获取剂量计算结果；
e、将获取的剂量计算结果和治疗计划系统中的剂量结果进行比对，得到偏差值dev和γ验证结果；
f、比对完成后，将偏差值dev和γ验证结果保存至固定文件夹中，并自动删除固定文件夹中的dicom文件。
在本技术方案中，从物理师或剂量师的角度考虑，尽可能的自动化处理，减少了人工的干预，节省时间；通过治疗计划系统(treatmentplanningsystem，tps)的计算结果与本技术方案的相对独立计算结果进行比对获取偏差值dev和γ验证结果，然后根据偏差值dev和γ验证结果判断剂量是否合理，避免发生医疗事故；本技术方案在导入治疗计划系统中放射源的驻留位置和时间后，能自动计算三维的剂量分布，通过对比治疗计划系统中读取的剂量分布和本技术方案计算出的剂量分布能检测到通常不太容易被发现的错误，比如放射源参数数据库的意外改变或损坏，放射源更换后校准日期和活度输入错误等，进而保证安全性；而且，比对完成后，本技术方案会自动把结果输出到用户命名的文件中，以备将来核查，并自动删除固定文件夹中的dicom(digitalimagingandcommunicationsinmedicine)文件(即医学图像的标准格式文件)，避免数据冗余造成内存负担大以及数据出错。
优选的，所述步骤c中根据aapm和estro推荐的数据获取放射源参数。为了保证该软件剂量计算的独立性，放射源参数不从放射治疗计划系统中获取，而采用aapm(americanassociationofphysicistsinmedicine)和estro(europeansocietyforradiotherapyandoncology)推荐的数据。
优选的，所述步骤c中建立剂量率分布表包括以下步骤：
计算某一剂量计算点处的剂量率
根据放射源周围剂量分布的对称性，计算出沿放射源长轴v方向和垂直于放射源长轴u方向的二维的剂量率分布表t(m，n)，并存放于计算机内存中。
在本技术方案中，根据aapmtg-43(taskgroup43)报告推荐的公式计算某一剂量计算点处的剂量率
优选的，所述步骤d中确定放射源方向包括以下步骤：
设定放射源的第i个驻留位置为si(xi，yi，zi)，并通过该驻留位置si(xi，yi，zi)和下一个驻留位置si+1(xi+1，yi+1，zi+1)组成的向量
优选的，在所述步骤d中进行剂量计算前，设定剂量计算点为p(x，y，z)，施源器管道总数为na，每根施源器管道中放射源驻留位置总数为ns，第j根施源器管道中的第i个驻留位置对p(x，y，z)处的剂量率贡献为dj，i，第j根施源器管道中的第i个驻留位置的驻留时间为tj，i。进行剂量计算的准备，根据从导出的dicom文件中读取的剂量计算信息，使得与治疗计划系统的数据相同，计算相同剂量计算点的剂量结果，使计算的精确度更高，便于后续进行比对。
优选的，在所述步骤d中对p(x，y，z)处的剂量计算包括以下步骤：
d101、计算p(x，y，z)距放射源第i个驻留位置si(xi，yi，zi)的距离r′，则
d102、根据向量
d103、分别计算p(x，y，z)距放射源第i个驻留位置si(xi，yi，zi)在v方向的距离v和u方向的距离u，其中，v＝r′cosθ，
d104、查看剂量率分布表t(m，n)，若m×0.1cm≤u＜(m+1)×0.1cm且n×0.1cm≤v＜(n+1)×0.1cm，则对dj，i(u，v)对应的剂量率分布进行双线性插值计算，得出dj，i(u，v)＝w1t(m，n)+w2t(m，n+1)+w3t(m+1，n)+w4t(m+1，n+1)
，其中，w1、w2、w3和w4分别为剂量率分布表中t(m，n)、t(m，n+1)、t(m+1，n)和t(m+1，n+1)处的权重；
d105、计算p(x，y，z)处的剂量d(x，y，z)，
在本技术方案中，每个放射源对p(x，y，z)处的剂量率贡献dj，i(u，v)都依靠内存中提取的数据简单插值后得到，而不需采用aapmtg-43(taskgroup43)报告推荐的公式进行重复计算；本方案剂量计算网格大小与治疗计划系统的一致，都为0.1×0.1×0.1cm3，考虑到放射源周围0.5cm范围的剂量都非常高，这部分区域也不是临床剂量关注的焦点，所以假定距放射源0.5cm内的剂量都等于距放射源0.5cm处的剂量；进而在保证计算精确度的同时，提高了计算速度。
优选的，所述步骤e中计算偏差值dev包括以下步骤：
e101、从治疗计划系统的rtdose中获取剂量学参数dtps；
e102、剂量计算后获取剂量学参数dqa；
e103、根据剂量学参数dtps和剂量学参数dqa计算偏差值dev，得出
在本技术方案中，治疗计划系统计算的剂量分布从rtdose中读取，将其与本方案计算的剂量分布进行对比，我们定义dx％为器官x％的体积受到的照射剂量，dycc为器官ycm3体积受到的照射剂量，按照estro推荐，统计靶区d100％，d90％，正常器官d0.1cc、d1cc和d2cc；从而，分别统计出剂量学参数dqa和剂量学参数dqa，然后根据比对计算出偏差值dev；该方式能快速评估后装剂量计算的准确性，保证后装放射治疗的精确性。
优选的，所述步骤e中γ验证包括以下步骤：：
e101、从治疗计划系统的rtdose中读取剂量；
e102、以剂量计算后的剂量为标准，计算γ值；
e103、若γ值大于1，则不通过剂量验证，若γ值小于等于1，则通过剂量验证。
该γ验证为另一种验证方法，为常规的验证方法，其中γ值的计算方法见文献(lowda,harmswb,mutics,etal.atechniqueforthequantitativeevaluationofdosedistributions[j].medicalphysics,1998,25(5):656-661.)，主要就是以本方案计算出的剂量为标准，来与治疗计划系统rtdose(dicom文件中存放剂量的文件)中读取的剂量进行比较，判断是否验证通过；可以既根据偏差值dev，又根据γ验证来判断剂量的准确性，保证后装放射治疗的精确性，进一步提高安全性，避免发生医疗事故。
本发明的有益效果是：
本发明提供了一种简单快速、能在治疗前进行剂量验证的后装剂量验证工具，提高了验证精确性和效率，整个验证过程只需几分钟，减少了患者的等待时间，不需要太多的人机交互，节约了时间和人工成本，且可用于各种后装放射治疗计划系统，对于后装放射治疗的质量控制和质量保证起到了加强、促进的作用，大大降低了医疗事故发生率，适宜推广，非常有价值。
附图说明
图1是本发明实施例所述快速后装放疗剂量的计算、验证方法的流程图；
图2是本发明实施例所述剂量计算坐标系示意图；
图3是本发明实施例所述对于ctv在d100％情况下治疗计划系统和本方案的剂量学参数差异示意图；
图4是本发明实施例所述对于ctv在d90％情况下治疗计划系统和本方案的剂量学参数差异示意图；
图5是本发明实施例所述对于膀胱在d0.1cc情况下治疗计划系统和本方案的剂量学参数差异示意图；
图6是本发明实施例所述对于膀胱在d1cc情况下治疗计划系统和本方案的剂量学参数差异示意图；
图7是本发明实施例所述对于膀胱在d2cc情况下治疗计划系统和本方案的剂量学参数差异示意图；
图8是本发明实施例所述对于直肠在d0.1cc情况下治疗计划系统和本方案的剂量学参数差异示意图；
图9是本发明实施例所述对于直肠在d1cc情况下治疗计划系统和本方案的剂量学参数差异示意图；
图10是本发明实施例所述对于直肠在d2cc情况下治疗计划系统和本方案的剂量学参数差异示意图；
图11是本发明实施例所述对于小肠在d0.1cc情况下治疗计划系统和本方案的剂量学参数差异示意图；
图12是本发明实施例所述对于小肠在d1cc情况下治疗计划系统和本方案的剂量学参数差异示意图；
图13是本发明实施例所述对于小肠在d2cc情况下治疗计划系统和本方案的剂量学参数差异示意图；
图14是本发明实施例所述进行γ验证的流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。
实施例1
如图1所示，一种快速后装放疗剂量的计算、验证方法，包括以下步骤：
a、从治疗计划系统中导出患者对应的dicom文件，保存到一个固定文件夹中；
b、扫描该固定文件夹，从dicom文件中读取所需的剂量计算信息；
c、获取放射源参数，建立剂量率分布表；
d、确定放射源方向，并根据剂量计算信息进行剂量计算，获取剂量计算结果；
e、将获取的剂量计算结果和治疗计划系统中的剂量结果进行比对，得到偏差值dev和γ验证结果；
f、比对完成后，将偏差值dev和γ验证结果保存至固定文件夹中，并自动删除固定文件夹中的dicom文件。
在本实施例中，从物理师或剂量师的角度考虑，尽可能的自动化处理，减少了人工的干预，节省时间；通过治疗计划系统(treatmentplanningsystem，tps)的计算结果与本技术方案的相对独立计算结果进行比对获取偏差值dev和γ验证结果，然后根据偏差值dev和γ验证结果判断剂量是否合理，避免发生医疗事故；本实施例在导入治疗计划系统中放射源的驻留位置和时间后，能自动计算三维的剂量分布，通过对比治疗计划系统中读取的剂量分布和本技术方案计算出的剂量分布能检测到通常不太容易被发现的错误，比如放射源参数数据库的意外改变或损坏，放射源更换后校准日期和活度输入错误等，进而保证安全性；而且，比对完成后，本实施例会自动把结果输出到用户命名的文件中，以备将来核查，并自动删除固定文件夹中的dicom(digitalimagingandcommunicationsinmedicine)文件，避免数据冗余造成内存负担大以及数据出错。
实施例2
本实施例在实施例1的基础上，所述步骤c中根据aapm和estro推荐的数据获取放射源参数。为了保证该软件剂量计算的独立性，放射源参数不从放射治疗计划系统中获取，而采用aapm(americanassociationofphysicistsinmedicine)和estro(europeansocietyforradiotherapyandoncology)推荐的数据。
实施例3
本实施例在实施例2的基础上，所述步骤c中建立剂量率分布表包括以下步骤：
计算某一剂量计算点处的剂量率
根据放射源周围剂量分布的对称性，计算出沿放射源长轴v方向和垂直于放射源长轴u方向的二维的剂量率分布表t(m，n)，并存放于计算机内存中。
在本实施例中，根据aapmtg-43(taskgroup43)报告推荐的公式计算某一剂量计算点处的剂量率
实施例4
本实施例在实施例2的基础上，如图2所示，所述步骤d中确定放射源方向包括以下步骤：
设定放射源的第i个驻留位置为si(xi，yi，zi)，并通过该驻留位置si(xi，yi，zi)和下一个驻留位置si+1(xi+1，yi+1，zi+1)组成的向量
实施例5
本实施例在实施例1的基础上，在所述步骤d中进行剂量计算前，设定剂量计算点p(x，y，z)，施源器管道总数为na，每根施源器管道中放射源驻留位置总数为ns，第j根施源器管道中的第i个驻留位置对p(x，y，z)处的剂量率贡献为dj，i，第j根施源器管道中的第i个驻留位置的驻留时间为tj，i。
实施例6
本实施例在实施例4的基础上，在所述步骤d中进行剂量计算前，设定剂量计算点p(x，y，z)，施源器管道总数为na，每根施源器管道中放射源驻留位置总数为ns，第j根施源器管道中的第i个驻留位置对p(x，y，z)处的剂量率贡献为dj，i，第j根施源器管道中的第i个驻留位置的驻留时间为tj，i。
进行剂量计算的准备，根据从导出的dicom文件中读取的剂量计算信息，使得与治疗计划系统的数据相同，计算相同剂量计算点的剂量结果，使计算的精确度更高，便于后续进行比对。
实施例7
本实施例在实施例6的基础上，在所述步骤d中对p(x，y，z)处的剂量计算包括以下步骤：
d101、计算p(x，y，z)距放射源第i个驻留位置si(xi，yi，zi)的距离r′，则
d102、根据向量
d103、分别计算p(x，y，z)距放射源第i个驻留位置si(xi，yi，zi)在v方向的距离v和u方向的距离u，其中，v＝r′cosθ，
d104、查看剂量率分布表t(m，n)，若m×0.1cm≤u＜(m+1)×0.1cm且n×0.1cm≤v＜(n+1)×0.1cm，则对dj，i(u，v)对应的剂量分布进行双线性插植计算，得出dj，i(u，v)＝w1t(m，n)+w2t(m，n+1)+w3t(m+1，n)+w4t(m+1，n+1)
，其中，w1、w2、w3和w4分别为剂量率分布表中t(m，n)、t(m，n+1)、t(m+1，n)和t(m+1，n+1)处的权重；
d105、计算p(x，y，z)处的剂量d(x，y，z)，
在本实施例中，每个放射源对p(x，y，z)处的剂量率贡献dj，i(u，v)都依靠内存中提取的数据简单插值后得到，而不需采用治疗计划系统中的公式进行重复计算；本方案剂量计算网格大小与治疗计划系统的一致，都为0.1×0.1×0.1cm3，考虑到放射源周围0.5cm范围的剂量都非常高，这部分区域也不是临床剂量关注的焦点，所以假定距放射源0.5cm内的剂量都等于距放射源0.5cm处的剂量；进而在保证计算精确度的同时，提高了计算速度。
实施例8
本实施例在实施例7的基础上，所述步骤e中计算偏差值dev包括以下步骤：
e101、从治疗计划系统的rtdose中获取剂量学参数dtps；
e102、剂量计算后获取剂量学参数dqa；
e103、根据剂量学参数dtps和剂量学参数dqa计算偏差值dev，得出
在本实施例中，治疗计划系统计算的剂量分布从rtdose中读取，将其与本方案计算的剂量分布进行对比，我们定义dx％为器官x％的体积受到的照射剂量，dycc为器官ycm3体积受到的照射剂量，按照estro推荐，统计靶区d100％，d90％，正常器官d0.1cc、d1cc和d2cc；从而，分别统计出剂量学参数dqa和剂量学参数dqa，然后根据比对计算出偏差值dev；该方式能快速评估后装剂量计算的准确性，保证后装放射治疗的精确性；
对于ctv(肿瘤临床靶区)，治疗计划系统和本发明本方案的剂量学参数差异见图3和图4，图2为d100％的差异值，其中最大值为1.76％，最小值为0.08％，20例患者的差异平均值为0.85％；图3为d90％的差异值，其中最大值为1.37％，最小值为0.15％，20例患者的差异平均值为0.70％；
对于危及器官，治疗计划系统和本发明本方案剂量学参数差异见图5-图13，选取20例患者，其膀胱和小肠d0.1cc的最大偏差均小于1.10％，直肠d0.1cc的最大偏差为1.41％，膀胱、直肠和小肠d1cc的差异平均值分别为0.49％、0.66％和0.52％，d2cc的差异小于d1cc和d0.1cc。
实施例9
本实施例在实施例7的基础上，如图14所示，所述步骤e中γ验证包括以下步骤：：
e101、从治疗计划系统的rtdose中读取剂量；
e102、以剂量计算后的剂量为标准，计算γ值；
e103、若γ值大于1，则不通过剂量验证，若γ值小于等于1，则通过剂量验证。
该γ验证为另一种验证方法，为常规的验证方法，其中γ值的计算方法见文献(lowda,harmswb,mutics,etal.atechniqueforthequantitativeevaluationofdosedistributions[j].medicalphysics,1998,25(5):656-661.)，主要就是以本方案计算出的剂量为标准，来与治疗计划系统rtdose(dicom文件中存放剂量的文件)中读取的剂量进行比较，判断是否验证通过；可以既根据偏差值dev，又根据γ验证来判断剂量的准确性，保证后装放射治疗的精确性，进一步提高安全性，避免发生医疗事故。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。