CN116134434B 辐射源建模系统和方法 （上海联影医疗科技股份有限公司）

2023.02.03PCT/CN2020/1090052020.08.13WO2022/032591EN2022.02.17本公开提供用于确定与能谱对应的辐射源可以获取与能谱的辐射相对应的测量PDD曲线。对于每个能量，系统可以基于不同能量PDD曲线2存储设备，用于存储对辐射源进行建模的一组指令，所述辐射源被述不同能量PDD曲线中的每个对应于所述不同能量获取所述体模中与穿过所述体模的所述能谱的所述辐射相对对于所述不同能量中的每个能量，基于所述不同能量PD基于所述不同能量PDD曲线，通过调整一组初始权重中的至少一基于调整后的权重，确定所述不同能量中的每个能量的所述至少部分基于所述初始多源模型和所述权重，确定所述初始相空间文件包括所述一组初始权重，其中，每个所述初始权重所述辐射包括初级电子和次级电子，所述初级电子由所述主源产次级电子由所述初级电子的所述第二部分撞击在所述所述第一部分的位置和所述模拟粒子的所述第一部分3子的所述第一部分在垂直于所述主虚拟源的轴的平面上的粒子通量分布符合所述第一分所述辐射源的所述初始多源模型包括用于模拟所述电子限光筒的次所述模拟粒子的所述第三部分包括与所述第二点源对应的所述模拟粒子的第一子部所述模拟粒子的所述第一子部分的位置或所述模拟粒子的所述第一子部分的方向是所述模拟粒子的所述第二子部分的位置或所述模拟粒子的所述第二子部分的方向是于所述主虚拟源的轴的第三平面上的粒子通量分布符合所基于所述初始多源模型的主虚拟源参数和所述初始相空间文件，确调整所述主虚拟源参数，直到所述模拟OAR曲线的半影区4基于所述第二电子限光筒的结构参数，确定与所述第二电子限光筒21.根据权利要求5所述的系统，其特征在所述辐射源的所述初始多源模型还包括对应于所述准直组件的第三25.一种用于对辐射源进行建模的方法，所述辐射源被配置为发射包括不同能量的能述不同能量PDD曲线中的每个对应于所述不同能获取所述体模中与穿过所述体模的所述能谱的所述辐射相对对于所述不同能量中的每个能量，基于所述不同能量PD基于所述不同能量PDD曲线，通过调整一组初始权重中的至少一基于调整后的权重，确定所述不同能量中的每个能量的所述至少部分基于所述初始多源模型和所述权重，确定26.一种用于对辐射源进行建模的系统，所述辐射源被配置为发射包括不同能量的能体模中与穿过所述体模的所述能谱的所述辐射5基于所述不同能量PDD曲线，通过调整一组初始权重中的至少一基于调整后的权重，确定所述不同能量中的每个能量的所述述不同能量PDD曲线中的每个对应于所述不同能量在所述体模中获取与穿过所述体模的所述能谱的所述辐射相对于所述不同能量中的每个能量，基于所述不同能量PD基于所述不同能量PDD曲线，通过调整一组初始权重中的至少一基于调整后的权重，确定所述不同能量中的每个能量的所述至少部分基于所述初始多源模型和所述权重，确定67的第二子部分在垂直于主虚拟源的轴的第三平面上的粒子通量分布对应于穿过体模的能谱的辐射的测量离轴比(OAR)曲线；基于初始多源模型的主虚拟源参半影区域与测量OAR曲线的半影区域之间的第二差值低于第二阈值；以及进一步在调整主[0021]在一些实施例中，主源被配置为可操作地耦合到多个第89与辐射对应的多个模拟粒子的信息的相空间文件；获取穿过对象的能谱的辐射的传输模[0054]图2是根据本公开的一些实施例的计算设备的示例性硬件和/或软件组件的示例[0055]图3是根据本公开的一些实施例的移动设备的示例性硬件和/或软件组件的示例[0060]图7根据本公开的一些实施例的辐射源的初始多源模型的示例性虚拟源的示意[0061]图8是根据本公开的一些实施例的用于从辐射源的能谱的不同能量中的每一个能[0062]图9是根据本公开的一些实施例的示例性测量PDD曲线和相应的复合PDD曲线的示[0063]图10是根据本公开的一些实施例示出的用于确定目标多源模型的主虚拟源的参[0064]图11是根据本公开的一些实施例用于确定对应于电子限光筒的校正系数的示例[0066]图13是根据本公开的一些实施例确定目标多源模型的相空间文件的示例性过程示例或说明。备上执行的软件模块/单元/块(例如，图2所示的处理器210)可以在计算机可读介质上提息。该方法还可以包括基于体模中的对应于不同能量的多个计算的百分深度剂量(PDD)曲线和体模中与穿过体模的能谱的辐射相对应的测量PDD曲线来确定不同能量中的每个能量的权重。该方法还可以包括基于模拟离轴比(OAR)曲线和与穿过体模的能谱的辐射相对应[0079]图1是根据本公开的一些实施例的医疗系统的示例性示意图。医疗系统可利用放射线成像_MRI(X_ray_MRI)系统、SPECT_MRI系统、CT_正电子发射断层扫描(CT_PET)系统[0082]网络120可以包括任何可促进医疗系统100的信息和/或数据交换的合适网络。在备140可以通过网络120从终端130获取用户指令。网络120可以是或包括公共网络(例如，络、内联网、无线局域网(WLAN)、城域网[0083]终端130可以与医疗设备110、处理设备140和/或存储设备150连接和/或与之通现用户与医疗系统100的交互。在一些实施例中，终端130可包括移动设备131、平板电脑接收的输入信息可以通过例如总线传输到处理设备140以进行进一步处理。其他类型的输储设备150可以存储处理设备140可以执行或用于执行本公开中描述的示例性方法的数据随机存取存储器(DDRSDRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、晶闸管随机存取存储器(T_程只读存储器(PROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM)、电可擦除可编程只读存储器[0086]在一些实施例中，存储设备150可以连接到网络120以与医疗系统100的一个或多[0089]图2是根据本公开的一些实施例的计算设备的示例性硬件和/或软件组件的示例开中的计算设备200还可以包括多个处理器，因此本公开中描述的由一个处理器执行的步同的处理器联合或分别在计算设备200中执行(例如，第一处理器执行步骤A而第二个处理射源进行建模和/或确定经受来自辐射源的能谱辐射影响的对象中[0095]图3是根据本公开的一些实施例的移动设备的示例性硬件和/或软件组件的示例[0096]如图3所示，移动设备300可包括通信平台310、显示器320、图形处理单元(GPU)信息流的用户交互，并经由网络120将其提供给处理设备140和/或医疗系统100的其他组[0098]图4是根据本公开的一些实施例的治疗头113的示例性辐射源的示意图。治疗头[0099]发生器402可被配置为生成加速电子束(也称为辐射束)，用于对对象进行辐射性速产生的电子来产生辐射束。辐射束可以从位于发生器402底部的出口窗从发生器402射[0102]多个电子限光筒408中的每一个都可以被配置成减少辐射束的电子泄漏并重塑辐第二部分所产生的次级电子可以在穿过对象的辐射中占相对较低的百分比，可以被忽略。象)的辐射可以包括由撞击在块410上的初级电子的第二部分所产生的次设备140A和140B可以分别实现在处理单元上(例如，图2所示的处理器210或图3所示的获取模块501可获取具有特定能量设置的辐射源的初始多源模型。辐射源可以对应于包含数据可以包括体模中对应于穿过体模的能谱辐射的测量PDD曲线和/或测量OAR曲线、对应例，计算模块502可以基于初级虚拟源的初始参数和初始相空间文件，确定体模中的模拟[0114]获取模块504可被配置为获取与对象的剂量分布确定过程相关的信息/数据。例存储在一个或多个存储介质和/或硬件电路与一个或多个存储介质的任意组合中的一组指[0118]图6是根据本公开的一些实施例的对辐射源进行建模的示例性过程的流程图。在拟源702)。主虚拟源可以具有与辐射源的轴重合的轴[0124]在一些实施例中，初始相空间可以包括初始多源模型的多个虚拟源的初始参二点源和/或次级虚拟源的面源的初始参数可以基于参考电子限光筒的结构参数确定。关垂直于主虚拟源的轴的第一平面上的位置(第一部分中的一个模拟粒子的方向是指模拟粒子从主虚拟源射出时相对于主虚拟源的轴主虚拟源的概率大于模拟粒子的第一部分以与主虚拟源的轴呈第二角度的方向离开主虚置穿过与第一平面平行的平面的概率可以大于模拟粒子在远离与第一平面平行的平面的自第一平面上的某位置穿过第一平面的模拟粒子的数量(或计数)取决于第一平面上该位置的粒子通量。第一平面上某位置的粒子通量子在平行于第一平面的平面上的位置进一步确定模拟粒子704所在的坐标系160的XY平面的平面)上的位置。第二平面可以以次级虚拟源的轴与第二部分中的一个的方向是指模拟粒子从次级虚拟源的第二点源出射时相对于主虚拟源的轴子在第二平面上的位置和模拟粒子在平行于第二平面的平面上的位置进一步确定模拟粒与第二面相交的交点)的距离或距平行于第二平面的平面中心的距离的函数，可以假设符二点源射出的概率可以大于模拟粒子以与主虚拟源的轴呈第四角度的方向从第二点源出置穿过与第二平面平行的平面的概率可以大于模拟粒子在远离与第二平面平行的平面的于第二分布函数的第二直接采样来确定模拟粒子的第一子部分的位置或模拟粒子的第一离开的模拟粒子的数量(或计数)取决于该角度；该方向与主虚拟源的轴之间的夹角越小(即，该方向与主虚拟源的轴对得越齐)，模拟粒子的第二子部分中的任何一个自第三平面上的第一位置从面源离开的概率可以等任何一个沿与主虚拟源的轴呈第五角度的方向从面源射出的概率可以等于模拟粒子沿与在靠近与第三平面平行的平面中心的位置穿过与第三平面平行的平面的概率可以等于模第三平面的任何位置从面源射出的模拟粒子的数量(或计数)可以是相同的。作为另一示每个，处理设备140A可通过第三采样的第一子采样来确定模拟粒子在第三平面上的位置，模拟粒子在平行于第三平面的平面上的位置进一步确定模拟粒子的于体模中的对应于不同能量的计算PDD曲线和体模中对应于穿过体模的能谱辐射的测量模)中的不同能量百分深度剂量(PDD)曲线。不同能量PDD曲线中的每一个都可以对应于一以对应于相同的电子限光筒(例如，10×10cm2的参考电子限光筒)和相同的源皮距(SSD)[0135]在一些实施例中，处理设备140A可以基于能计算光子(例如，初级光子的第三部PDD曲线901的一部分(在虚线框903中)可能表示光子污染。处理设备140A可以指定与光子量设置下的辐射能谱可用于确定辐射源在该特定能量设置下针对不同电子限光筒的目标[0137]在一些实施例中，处理设备140A可以获得与穿过体模的能谱辐射相对应的测量拟OAR曲线。处理设备140A可以基于模拟OAR曲线和测量OAR曲线，调整主虚拟源的初始参参考电子限光筒相对应的最大剂量之间的比率。电子限光筒对应的输出因子可以大于1或[0140]处理设备140A可基于电子限光筒对应的输出因子和电子限光筒对应的模拟输出件中可能包含大量指示多个模拟粒子的位置和方向的散射核数据，其需要预先计算和存多个模拟粒子可包括第四部分，该第四部分对应于撞击在准直组件406上的初级电子的第[0145]图7根据本公开的一些实施例的辐射源的初始多源模型的示例性虚拟源的示意拟源702的轴的垂直位置(也称为主虚拟源702的高度位置)、主虚拟源702的粒子通量分布的粒子通量分布是指主虚拟源702的多个粒子通量在水平面上的分布，其为距水平面中心粒子在靠近水平面中心的位置(例如，主虚拟源70的概率可以大于模拟粒子在远离水平面中心的位置穿过水平面的概率。在一些实施例中，主虚拟源702的高度位置可设置在发生器402的高度位置和散射箔404的高度位置之间。作[0147]第二点源704可对应于电子限光筒408的上部408_1和中部408_2。第二点源704可与步骤610中的第二平面上模拟粒子的第一子部分的粒子通量分布类似，可以假设第二点第二点源704的高度位置可以指定为与上部408_1和中部408_2之间的某个高度位置(例如，状。面源706的粒子通量是指与主虚拟源的轴垂直的第六平面的单位面积上模拟粒子的数第三水平面中心的距离的函数。与步骤610中的模拟粒子的第二子部分的粒子通量分布类模拟粒子在第三水平面上的第一位置穿过第三水平面的概率可以等于模拟粒子在第三水包括块(例如，如图4所示的块410)。处理[0150]图8是根据本公开的一些实施例的用于从辐射源的能谱的不同能量中的每一个能间文件，计算体模中的不同能量PDD曲线对应于能谱的不同能量。能谱可与提供平均能量整至少一个初始权重直至复合PDD曲线与测量PDD曲线之间的第一差值低于第一阈值来确[0157]在一些实施例中，处理设备140A可以确定对应于复合PDD曲线的最大绝对剂量与140A可以确定每个模拟PDD与相应的测量PDD的最大偏差作为第一差值。然后，处理设备量中的每个能量的权重。处理设备140A可将多个PDD曲线中的每一条的权重指定为对应能量的权重。处理设备140A可将与辐射源的能谱相关联的具有相应权重(和/或光子的权重)[0161]图9是根据本公开的一些实施例的示例性测量PDD曲线和相应的复合PDD曲线的示重是可接受的。这样确定的组分PDD曲线对应的权重可以分配到相应的能量，从而确定能[0162]图10是根据本公开的一些实施例示出的用于确定目标多源模型的主虚拟源的参辐射的测量离轴比(OAR)曲线。能谱可对应于在能量设置下产生辐射的辐射源的平均能量剂量的深度)多个离轴位置的多个OAR值(或简称为OAR)可以基于位于同一深度的多个离轴离轴位置是指在垂直于沿着体模的深度(与辐射源的轴重合)的轴的同一平面上且距沿着过将初始相空间文件(或初始空间文件中多个模拟粒子的信息)输入到如DOSXYZnrc软件、140A可以确定每个模拟OAR与对应的测量[0172]在一些实施例中，第二阈值可以根据医疗系统100的默认设置或由用户或操作员[0173]步骤1050，处理设备140A(例如，计算模块502)可以调整主虚拟源的至少一个初[0174]在一些实施例中，处理设备140A可以通过终端130接收与主虚拟源的初始参数相[0178]图11是根据本公开的一些实施例用于确定对应于电子限光筒的校正系数的示例定电子限光筒下测量的最大剂量点上的剂量与在参考电子限光筒下测量的最大剂量点上确定多个电子限光筒中每个电子限光筒对应的[0184]在1130中，处理设备140A(例如，确定模块503)可以基于输出因子和模拟输出因电子限光筒进行治疗期间校正特定电子限光筒的[0187]图12是根据本公开的一些实施例确定对象中的剂量分布的示例性过程的流程一些实施例中，电子限光筒的位置可以指电子限光筒的中心点沿辐射源出口方向的位置。[0193]目标多源模型可包括至少与主源对应的主虚拟源以及与电子限光筒相对应的次子限光筒的下部。关于辐射源的目标多源模型的更多描述可以在本公开的其他地方找到[0195]如本文所用，辐射源的辐射是指从电子限光筒的端部开口穿过对象的电子和/或直接抽样)确定。关于确定对应于辐射源的相空间文件的更多描述可以在本公开的其他地处理设备140B可以基于与电子限光筒对应的校正系数来确定对象中多个位置中的每个的[0202]图13是根据本公开的一些实施例确定目标多源模型的相空间文件的示例性过程附加步骤和/或无需所讨论的一个或多个步骤来完成。此外，图13所示和下面描述的流程[0205]与步骤610描述的初始相空间文件类似，相空间文件中的多个模拟粒子可以包括第二点源的模拟粒子的第一子部分和对应于目标多源模型的面源的模拟粒子的第二子部[0206]与步骤610描述的初始相空间文件的确定类似，对于模拟粒子的第一部分中的每