CN104407374A - 剂量分布的确定方法及装置 - Google Patents

Abstract

一种剂量分布的确定方法及剂量分布的确定装置，所述方法包括：建立目标几何模型；在目标几何模型中确定第一区域，基于蒙特卡罗输运模拟方法获取第一区域的剂量分布；根据第二方法获取目标几何模型的第二区域的剂量分布，所述第二区域为目标几何模型中除第一区域外的区域；根据第一区域的剂量分布和第二区域的剂量分布，确定目标几何模型在放疗过程中的剂量分布。该方法在第一区域采用精度很高的蒙特卡罗方法获取剂量分布，在第二区域采用现有技术中快速的剂量分布方法获取剂量分布，有效提高在第一区域的剂量分布的准确度；同时有效保证整个目标几何模型的剂量分布的获取速度，实现快速、准确获取患者被照射部分的剂量分布。

Description

剂量分布的确定方法及装置

技术领域

本发明涉及放疗剂量测量技术领域，尤其涉及一种剂量分布的确定方法及剂量分布的确定装置。

背景技术

随着放射治疗技术的发展，很多肿瘤患者需要采用放射治疗的方式进行治疗，精确放射治疗是放射治疗肿瘤始终追求的目标，其中，准确计算并确定患者被照射部位的剂量分布对放射治疗起着决定性的作用。

蒙特卡罗计算方法可以精确确定患者被照射部分的剂量分布。蒙特卡罗方法又称统计模拟法或随机抽样技术，是一种随机模拟方法，以概率和统计理论方法为基础的一种计算方法，可以通过使用随机数(或更常见的伪随机数)来计算照射部分的剂量分布的方法，所述蒙特卡罗方法通过对粒子与物质相互作用进行随机模拟来获得粒子在人体组织中沉积能量的分布。蒙特卡罗剂量计算方法是当前所有剂量计算方法中精确度很高的方法，在均匀和非均匀介质中都能满足临床剂量计算精度的要求，但是计算方法收敛速度慢、计算时间长。

目前蒙特卡罗方法已在医学剂量计算及验证方面得到广泛应用，并被公认为是当前所有剂量计算方法中最精确的一种，可以准确获得均匀与非均匀区域的剂量分布，但蒙特卡罗计算方法存在收敛速度慢、计算时间长的致命弱点，难以为临床放射治疗所接受。现有技术中，在对患者的剂量分布计算面临的主要问题是如何解决计算精度和计算速度之间的矛盾，以在临床应用中快速、准确的获取到患者被照射部位的剂量分布的结果。

发明内容

本发明解决的问题是如何快速、准确的获取患者被照射部位的剂量分布。

为解决上述问题，本发明提供一种剂量分布的确定方法，用于对放疗过程中的剂量分布进行确定；所述方法包括：

建立目标几何模型；

在所述目标几何模型中确定第一区域，所述第一区域根据感兴趣区域进行确定；

基于蒙特卡罗输运模拟方法获取所述第一区域的剂量分布；

根据第二方法获取所述目标几何模型的第二区域的剂量分布，所述第二区域为目标几何模型中除所述第一区域外的区域；

根据所述第一区域的剂量分布和第二区域的剂量分布，确定目标几何模型在放疗过程中的剂量分布。

可选的，所述第二方法为笔形束方法或卷积叠加方法。

可选的，所述第一区域包括内层部分和外层部分。

可选的，所述第一区域的内层部分和外层部分通过如下方式进行确定：

所述第一区域的内层部分为所述感兴趣区域，所述第一区域的外层部分为从所述第一区域的内层部分的边界向外扩充L宽度所确定的区域，所述L的值大于或等于电子的平均自由程。

可选的，所述第一区域的内层部分和外层部分通过如下方式进行确定：

对于所述密度变化明显的区域通过公式：dD(r)/dr＝c0确定第一边界，其中，D(r)为密度分布函数，c0密度梯度的阈值；

所述第一区域的内层部分为从所述第一边界向外扩充M宽度得到的区域，所述第一区域的外层部分为从所述第一区域的内层部分的边界向外扩充N宽度所确定的区域，所述M和N的值均大于或等于电子的平均自由程。

可选的，所述基于蒙特卡罗输运模拟方法获取所述第一区域的剂量分布的过程包括：

对所述第一区域划分栅元；

基于蒙特卡罗输运模拟方法获取第一区域的各栅元的剂量分布；

根据所述第一区域的各栅元的剂量分布确定所述第一区域的剂量分布。

可选的，所述第一区域的各栅元的剂量分布的获取过程包括：

将进入所述第一区域的放射粒子分裂为N个第二粒子，N≥2；

根据所述第二粒子通过蒙特卡罗输运过程所得到的所述第二粒子经过第一区域的各栅元的物理量，获取所述第一区域的各栅元的剂量分布；

对蒙特卡罗输运中从所述第一区域输出的第二粒子进行俄罗斯轮盘赌。

可选的，所述第二粒子经过第一区域的各栅元的物理量包括所述第二粒子经过栅元时的杈重、速度方向和能量值物理量。

可选的，所述对蒙特卡罗输运中从所述第一区域输出的第二粒子进行俄罗斯轮盘赌的过程包括：

若所述第二粒子的杈重低于杈重阈值，则对所述第二粒子进行俄罗斯轮盘赌；

在所述第二粒子赌输时将所述粒子杀死，否则增加所述第二粒子的杈重。

可选的，所述根据第二方法获取所述目标几何模型的第二区域的剂量分布的过程包括：

对所述第二区域划分栅元；

根据所述第二方法获取所述第二区域的各栅元的剂量分布；

根据所述第二区域的各栅元的剂量分布确定所述第二区域的剂量分布。

可选的，所述第一区域的栅元和第二区域的栅元的规格相同。

为解决上述问题，本发明技术方案还提供一种剂量分布的确定装置，所述装置包括：

模型建立单元，用于建立目标几何模型；

区域确定单元，用于在所述目标几何模型中确定第一区域，所述第一区域根据感兴趣区域进行确定；

第一获取单元，用于基于蒙特卡罗输运模拟方法获取所述第一区域的剂量分布；

第二获取单元，用于根据第二方法获取所述目标几何模型的第二区域的剂量分布，所述第二区域为目标几何模型中除所述第一区域外的区域；

剂量分布确定单元，用于根据所述第一区域的剂量分布和第二区域的剂量分布，确定目标几何模型在放疗过程中的剂量分布。

可选的，所述第一获取单元包括：

第一划分单元，用于对所述第一区域划分栅元；

第一栅元剂量确定单元，用于基于蒙特卡罗输运模拟方法获取第一区域的各栅元的剂量分布；

第一区域剂量确定单元，用于根据所述第一区域的各栅元的剂量分布确定所述第一区域的剂量分布。

可选的，所述装置还包括：粒子分裂单元，用于将进入所述第一区域的放射粒子分裂为N个第二粒子，N≥2。

可选的，所述装置还包括：判决单元，用于对蒙特卡罗输运中从所述第一区域输出的第二粒子进行俄罗斯轮盘赌。

可选的，所述第二获取单元包括：

第二划分单元，用于对所述第二区域划分栅元；

第二栅元剂量确定单元，用于根据所述第二方法获取所述第二区域的各栅元的剂量分布；

第二区域剂量确定单元，用于根据所述第二区域的各栅元的剂量分布确定所述第二区域的剂量分布。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

在所建立的目标几何模型中，分别确定第一区域和第二区域，所述第一区域为根据感兴趣区域所确定的区域，所述第二区域为目标几何模型中除所述第一区域外的区域；第一区域的剂量分布采用蒙特卡罗输运模拟方法进行获取，第二区域的剂量分布根据不同于蒙特卡罗方法的第二方法进行获取；根据所述第一区域的剂量分布和第二区域的剂量分布，确定目标几何模型在放疗过程中的剂量分布。该方法在第一区域采用精度很高的蒙特卡罗方法获取剂量分布，而在第二区域可以采用现有技术中比较快速的剂量分布方法获取剂量分布，可以有效提高在第一区域的剂量分布的准确度；同时由于目标几何模型中，第一区域的比例比较小，而对于大面积的第二区域，采用获取速度较快的第二方法获取剂量分布，可以有效保证整个目标几何模型的获取速度，从而根据所得到的目标几何模型的剂量分布结果，实现快速、准确获取患者被照射部分的剂量分布。

进一步，在采用蒙特卡罗输运模拟方法确定第一区域的剂量分布的过程中，对于每一个入射到第一区域的粒子均使其分裂为N个第二粒子，根据第二粒子通过蒙特卡罗输运过程获取第一区域中各栅元的剂量分布，该方法在第一区域的入射粒子数较少的情况下，可以保证参与到蒙特卡罗输运过程的粒子数，可以有效提高第一区域的剂量分布的准确性。

附图说明

图1是本发明技术方案提供的剂量分布的确定方法的流程示意图；

图2是本发明实施例提供的剂量分布的确定方法的流程示意图；

图3是本发明实施例提供的剂量分布的确定装置的结构示意图。

具体实施方式

现有技术中，在治疗计划中，可能需要进行成千上万次的剂量计算，蒙特卡罗剂量计算方法是精确度很高的方法，但是计算方法收敛速度慢、计算时间长，难以为临床放射治疗所接受。在对患者的剂量分布计算存在难以解决计算精度和计算速度之间的矛盾，难以在临床应用中快速、准确的获取到患者被照射部位的剂量分布的结果。

为解决上述问题，本发明技术方案提供一种剂量分布的确定方法。

图1是本发明技术方案提供的剂量分布的确定方法，用于对放疗过程中的剂量分布进行确定。

如图1所示，执行步骤S1，建立目标几何模型。

根据所模拟的对象的几何信息、以及模型的材料信息等，建立目标几何模型。所述目标几何模型可以为采用栅元描述的栅元模型、采用面描述的面元模型、采用几何体描述的体模型以及所述栅元模型、面元模型和体模型等模型的组合。本领域技术人员可以采用多种方法建立目标几何模型，具体方法在此不作限定。

执行步骤S2，在所述目标几何模型中确定第一区域，所述第一区域根据感兴趣区域或密度变化明显的区域进行确定。

根据目标几何模型中用户所感兴趣的区域或者是密度变化明显的区域确定第一区域，例如，可以将所确定的感兴趣区域或者密度变化明显的区域外扩一定范围的区域的作为所述第一区域，所外扩的距离的大小可以根据电子的平均自由程进行确定。

执行步骤S3，基于蒙特卡罗输运模拟方法获取所述第一区域的剂量分布。

由于第一区域是目标几何模型中的感兴趣区域或者密度变化明显的区域，是需要对剂量分布进行精确计算的区域，所以在此，对于第一区域，采用蒙特卡罗输运模型方法对剂量分布进行获取。所述剂量分布是指光子或带电粒子等放射粒子照射到人体或几何模型中能量沉积的空间分布。

执行步骤S4，根据第二方法获取所述目标几何模型的第二区域的剂量分布，所述第二区域为目标几何模型中除所述第一区域外的区域。

对于目标几何模型中除所述第一区域外的剩余区域，即第二区域，可以采用现有技术中其它速度较快的剂量分布计算方法确定所述第二区域的剂量分布，例如，本领域技术人员所经常的采用的笔形束方法、卷积叠加方法等，在本申请文件中，将所述笔形束方法、卷积叠加方法等非蒙特卡罗方法称为第二方法。

执行步骤S5，根据所述第一区域的剂量分布和第二区域的剂量分布，确定目标几何模型在放疗过程中的剂量分布。

在分别获取到目标几何模型中的第一区域和第二区域的剂量分布后，就可以确定整个目标几何模型在放疗过程中的剂量分布。

该方法在第一区域采用精度很高的蒙特卡罗方法获取剂量分布，而在第二区域可以采用现有技术中比较快速的剂量分布方法获取剂量分布，可以有效提高在第一区域的剂量分布的准确度；同时由于目标几何模型中，第一区域的比例比较小，而对于大面积的第二区域，采用获取速度较快的第二方法获取剂量分布，可以有效保证整个目标几何模型的获取速度，从而根据所得到的目标几何模型的剂量分布结果，实现快速、准确获取患者被照射部分的剂量分布

为使本发明的上述目的、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。

图2是本实施例提供的剂量分布的确定方法的流程示意图。

如图2所示，执行步骤S201，确定目标几何模型。

根据所模拟的对象的几何信息、以及模型的材料信息等，建立目标几何模型。

执行步骤S202，根据感兴趣区域确定所述目标几何模型中的第一区域和第二区域。

所述感兴趣区域是指医生在诊断过程中所关注的区域，例如肿瘤靶区、患者需要进行治疗的病变器官、以及在放疗过程中需要避免接收过多辐射剂量的危及器官(例如眼球、脊髓、肺、心脏、胃等)等，所述感兴趣区域本领域技术人员可以采用多种方法进行确定，在此不做限定。

感兴趣区域通常由医生根据经验来划定，所划定的肿瘤靶区或者危及器官有时也是组织中密度变化明显的区域，这种密度变化明显的区域还可以根据预先设置的密度变化的阈值，由计算机程序自动计算获得。

具体地，在本实施例中，在根据所述感兴趣区域确定第一区域的过程中，将所述第一区域分为内层部分和外层部分进行说明。

将所述感兴趣区域确定为第一区域的内层部分，然后根据区域的相似性理论，将所述内层部分自动外扩一定比例形成所述第一区域中的外层部分。例如，将所述第一区域的内层部分的边界向外扩充L宽度的区域确定为所述第一区域的外层部分，即将从所述第一区域的内层区域开始的L宽度的区域称为所述第一区域的外层部分。所述L的值应该大于或等于电子的平均自由程，所述L的区域本领域技术人员可以根据目标几何模型的材料特征以及实际的实验数据等进行相应的设定。

在确定所述第一区域后，将所述目标几何模型中除所述第一区域外的其它区域确定为所述目标几何区域中的第二区域。

执行步骤S203，对所述第一区域划分栅元，基于蒙特卡罗输运模拟方法获取第一区域的各栅元的剂量分布。

对目标几何模型划分栅元，并获取每个栅元的剂量分布。

具体地，在获取每个栅元的剂量分布的过程中，可以将进入所述第一区域的放射粒子分裂为N个第二粒子，根据分裂后的粒子个数，为各第二粒子平均分配杈重，所述N的取值大于或等于2。在本实施例中，以N＝2为例进行说明。

在具体实施中，可以预先定义放射源模型，将放射源模型应用到蒙特卡罗输运模拟方法中，以获取放射粒子。所述放射源模型可以为点源、线源、面源、体源模型中的任意一种，也可以是由上述放射源模型组合而成的模型。

放射源模型发射放射粒子，在蒙特卡罗输运过程中，首先将进入第一区域的放射粒子分裂为两个粒子，在此将分裂后的粒子称为第二粒子，即每一个进入第一区域的粒子均会分裂为两个第二粒子。每一个第二粒子通过蒙特卡罗输运过程得到该第二粒子经过第一区域的栅元的物理量，对于第一区域的每一个栅元均可以相应得到穿过该区域的所有的第二粒子沉积在此栅元的能量，由此也就可以得到该栅元的剂量。

所述栅元的剂量的获取可以根据第二粒子经过第一区域的各栅元的物理量进行获取，所述物理量包括第二粒子经过栅元时的杈重、速度方向和能量值等物理量。记录每个栅元中每个第二粒子经过该栅元的剂量、杈重、能量、速度方向、反应类型相关物理量，直到模拟完成放射源模型所发射的所有的粒子。

本领域技术人员可以根据上述方法可以获得第一区域的每一个栅元的剂量分布。

执行步骤S204，对蒙特卡罗输运中从所述第一区域输出的第二粒子进行俄罗斯轮盘赌。

在根据进入第一栅元的各栅元的粒子，通过蒙特卡罗模拟输运的方法得到各栅元的剂量分布后，对蒙特卡罗输运中从所述第一区域输出的第二粒子进行俄罗斯轮盘赌。

对所述第二粒子进行俄罗斯轮盘赌时，若第二粒子在俄罗斯轮盘赌的过程中赌输，则将该第二粒子杀死；若第二粒子在俄罗斯轮盘赌的过程中赌赢，则增加该第二粒子的杈重。

还可以采用杈截断方法加快计算速度，即预先设定用于描述第二粒子杈重的杈重阈值，对杈重值低于所述杈重阈值的第二粒子进行俄罗斯轮盘赌，若赌输则被杀死，增加残存的第二粒子的杈重。

在此进行俄罗斯轮盘赌，是为了保证进入第一区域的粒子数和从第一区域出来后的粒子数的均衡，保证总的粒子数不变。

在对第一区域均匀采样计算剂量分布时，由于第一区域内的粒子通常数目过少且较分散，为了减少其造成的计算不准确，增加第一区域内可供计算的粒子数目，对于在第一区域外发生碰撞的粒子，将其人为分裂为两个粒子：粒子1和粒子2。且规定粒子1确定性无碰撞的输运到第一区域表面，粒子1的杈重由人为设定，粒子2是正常碰撞过程产生的粒子，将粒子2的杈重增加为和分裂前的粒子杈重相同，为了保持第一区域内外粒子数平衡，粒子2一旦试图进入第一区域则会被杀死。

上述理论中粒子数在第一区域内外保持平衡，可以通过计算粒子杈重的期望得到证明。设分裂前的粒子杈重为w，粒子进入第一区域的概率为p1，粒子不会进入第一区域的概率为p2，由于粒子必然发生上述两种情况的其中一种，所以p1+p2＝1，不会进入第一区域的粒子杈重w2＝w*p2。若人为将粒子碰撞后产生两个粒子，粒子1往第一区域运行，对应的杈重是人为设定的，如设定为w1，并将粒子2杈重增加为w，由于粒子2一旦进入第一区域就被杀死(杈重变为0)，而粒子2进入第一区域的概率为p1(粒子2为正常碰撞过程产生的粒子，和不人为进行分裂的情况相同)，可以计算出第一区域外粒子2的杈重期望为：p2*w+p1*0＝w2，和未人为进行分裂的情况相同，第一区域内外粒子数保持平衡。

执行步骤S205，根据所述第一区域的各栅元的剂量分布确定所述第一区域的剂量分布。

在采用蒙特卡罗输运模拟完成放射源模型所发射的所有的粒子后，可以得到第一区域的每个栅元的剂量分布，进而可以得到由各栅元所组成的第一区域的剂量分布。

执行步骤S206，对第二区域划分栅元，根据所述第二方法获取所述第二区域的各栅元的剂量分布，根据所述第二区域的各栅元的剂量分布确定所述第二区域的剂量分布。

对目标几何模型中的第二区域划分栅元，为了保证第一区域和第二区域的剂量分布的计算结果可以方便、准确进行融合，所述第二区域和第一区域可以采用相同规格的栅元。

采用和第一区域相同规格的栅元对第二区域进行划分，对于第二区域中的每个栅元采用第二方法获取栅元的剂量分布，例如采用快速的剂量算法笔形束算法或者卷积叠加算法等获取剂量分布。

在获取到第二区域的每个栅元的剂量分布后，就可以确定整个第二区域的剂量分布。

执行步骤S207，根据所述第一区域的剂量分布和第二区域的剂量分布，确定目标几何模型在放疗过程中的剂量分布。

在第一区域的剂量分布和第二区域的剂量分布确定后，就可以根据第一区域和第二区域的剂量分布确定整个目标几何模型的剂量的分布。

根据如上方法即可实现对目标几何模型的剂量分布的确定。

需要说明的是，在本实施例中，在确定第一区域的内层部分和外层部分中，是根据感兴趣区域进行确定的，在其它实施例中，所述目标几何模型中的第一区域和第二区域也可以根据目标集合模型中的密度变化明显的区域进行确定，例如，通过公式(1)确定第一区域的边界。

dD(r)/dr＝c0    (1)

其中，D(r)为密度分布函数，r为密度D(r)的坐标点。

将根据公式(1)所确定的边界称为第一边界，将所述第一边界向外扩充M宽度得到的区域作为第一区域的内层部分，即所述第一区域的内层部分为包含所述第一边界所包围的区域并且包括从所述第一边界向外扩充M宽度的区域；将所述第一区域的内层部分继续向外扩充N宽度所得到的区域确定为所述第一区域的外层部分，即所述第一区域的外层部分为从所述第一区域的内层部分开始的N宽度的区域称为所述第一区域的外层部分。所述M和N的取值均大于或等于电子的平均自由程，M和N的具体取值可以结合实际情况进行相应的设定。

根据密度变化确定第一区域后，相应地，所述第二区域即为目标几何模型中除所述第一区域外的其它区域。

在根据目标集合模型的密度变化明显区域确定第一区域和第二区域后，可以采用如上实施例中所描述的对第一区域和第二区域的剂量计算的方法，获取第一区域和第二区域的剂量，进而得到目标几何模型的剂量分布，在此不再赘述。

本实施例所提供的剂量分布的确定方法，在第一区域采用精度很高的蒙特卡罗方法获取剂量分布，而在第二区域可以采用现有技术中比较快速的剂量分布方法获取剂量分布，可以有效提高在第一区域的剂量分布的准确度；而且由于目标几何模型中通常含有的第一区域的面积会比较小，所以及时采用蒙特卡罗方法也对于整个计算过程而言，耗时不会太长，属于临床可以容忍的范围之内，而对于大面积的第二区域，采用获取速度较快的第二方法获取剂量分布，从而在保证医生所关注的第一区域的剂量分布的准确度的基础上，还可以有效保证整个目标几何模型的获取速度，实现快速、准确获取患者被照射部分的剂量分布。

进一步，在采用蒙特卡罗输运模拟方法确定第一区域的剂量分布的过程中，对于每一个入射到第一区域的粒子均使其分裂为N个第二粒子，根据第二粒子通过蒙特卡罗输运过程获取第一区域中各栅元的剂量分布，该方法在第一区域的入射粒子数较少的情况下，可以保证参与到蒙特卡罗输运过程的粒子数，可以有效提高第一区域的剂量分布的准确性。

对应上述剂量分布的确定方法，本发明实施例还提供一种剂量分布的确定装置，用于对放疗过程中的剂量分布进行确定。

图3是本实施例提供的剂量分布的确定装置的结构示意图，如图3所示，所述装置包括：模型建立单元U11、区域确定单元U12、第一获取单元U13、第二获取单元U14和剂量分布确定单元U15。

所述模型建立单元U11，用于建立目标几何模型。

所述区域确定单元U12，用于在所述目标几何模型中确定第一区域，所述第一区域根据感兴趣区域或密度变化明显的区域进行确定。

所述第一获取单元U13，用于基于蒙特卡罗输运模拟方法获取所述第一区域的剂量分布。

所述第二获取单元U14，用于根据第二方法获取所述目标几何模型的第二区域的剂量分布，所第二区域为目标几何模型中除所述第一区域外的区域；

所述剂量分布确定单元U15，用于根据所述第一区域的剂量分布和第二区域的剂量分布，确定目标几何模型在放疗过程中的剂量分布。

所述装置还包括：粒子分裂单元U16，用于将进入所述第一区域的放射粒子分裂为N个第二粒子，N≥2。

所述装置还包括：判决单元U17，用于对蒙特卡罗输运中从所述第一区域输出的第二粒子进行俄罗斯轮盘赌。

所述第一获取单元U13包括第一划分单元U131、第一栅元剂量确定单元U132和第一区域剂量确定单元U133。

所述第一划分单元U131，用于对所述第一区域划分栅元。

所述第一栅元剂量确定单元U132，用于基于蒙特卡罗输运模拟方法获取第一区域的各栅元的剂量分布。

所述第一区域剂量确定单元U133，用于根据所述第一区域的各栅元的剂量分布确定所述第一区域的剂量分布。

所述第二获取单元U14包括第二划分单元U141、第二栅元剂量确定单元U142和第二区域剂量确定单元U143。

所述第二划分单元U141，用于对所述第二区域划分栅元。

所述第二栅元剂量确定单元U142，用于根据所述第二方法获取所述第二区域的各栅元的剂量分布。

所述第二区域剂量确定单元U143，用于根据所述第二区域的各栅元的剂量分布确定所述第二区域的剂量分布。

虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (16)

1.一种剂量分布的确定方法，用于对放疗过程中的剂量分布进行确定；其特征在于，包括：

建立目标几何模型；

在所述目标几何模型中确定第一区域，所述第一区域根据感兴趣区域进行确定；

基于蒙特卡罗输运模拟方法获取所述第一区域的剂量分布；

根据第二方法获取所述目标几何模型的第二区域的剂量分布，所述第二区域为目标几何模型中除所述第一区域外的区域；

根据所述第一区域的剂量分布和第二区域的剂量分布，确定目标几何模型在放疗过程中的剂量分布。

2.如权利要求1所述的剂量分布的确定方法，其特征在于，所述第二方法为笔形束方法或卷积叠加方法。

3.如权利要求1所述的剂量分布的确定方法，其特征在于，所述第一区域包括内层部分和外层部分。

4.如权利要求3所述的剂量分布的确定方法，其特征在于，所述第一区域的内层部分和外层部分通过如下方式进行确定：

所述第一区域的内层部分为所述感兴趣区域，所述第一区域的外层部分为从所述第一区域的内层部分的边界向外扩充L宽度所确定的区域，所述L的值大于或等于电子的平均自由程。

5.如权利要求3所述的剂量分布的确定方法，其特征在于，所述第一区域的内层部分和外层部分通过如下方式进行确定：

对于所述密度变化明显的区域通过公式：dD(r)/dr＝c0确定第一边界，其中，D(r)为密度分布函数，c0密度梯度的阈值；

所述第一区域的内层部分为从所述第一边界向外扩充M宽度得到的区域，所述第一区域的外层部分为从所述第一区域的内层部分的边界向外扩充N宽度所确定的区域，所述M和N的值均大于或等于电子的平均自由程。

6.如权利要求1所述的剂量分布的确定方法，其特征在于，所述基于蒙特卡罗输运模拟方法获取所述第一区域的剂量分布的过程包括：

对所述第一区域划分栅元；

基于蒙特卡罗输运模拟方法获取第一区域的各栅元的剂量分布；

根据所述第一区域的各栅元的剂量分布确定所述第一区域的剂量分布。

7.如权利要求6所述的剂量分布的确定方法，其特征在于，所述第一区域的各栅元的剂量分布的获取过程包括：

将进入所述第一区域的放射粒子分裂为N个第二粒子，N≥2；

根据所述第二粒子通过蒙特卡罗输运过程所得到的所述第二粒子经过第一区域的各栅元的物理量，获取所述第一区域的各栅元的剂量分布；

对蒙特卡罗输运中从所述第一区域输出的第二粒子进行俄罗斯轮盘赌。

8.如权利要求7所述的剂量分布的确定方法，其特征在于，所述第二粒子经过第一区域的各栅元的物理量包括所述第二粒子经过栅元时的杈重、速度方向和能量值物理量。

9.如权利要求7所述的剂量分布的确定方法，其特征在于，所述对蒙特卡罗输运中从所述第一区域输出的第二粒子进行俄罗斯轮盘赌的过程包括：

若所述第二粒子的杈重低于杈重阈值，则对所述第二粒子进行俄罗斯轮盘赌；

在所述第二粒子赌输时将所述粒子杀死，否则增加所述第二粒子的杈重。

10.如权利要求6所述的剂量分布的确定方法，其特征在于，所述根据第二方法获取所述目标几何模型的第二区域的剂量分布的过程包括：

对所述第二区域划分栅元；

根据所述第二方法获取所述第二区域的各栅元的剂量分布；

根据所述第二区域的各栅元的剂量分布确定所述第二区域的剂量分布。

11.如权利要求10所述的剂量分布的确定方法，其特征在于，包括：所述第一区域的栅元和第二区域的栅元的规格相同。

12.一种剂量分布的确定装置，用于对放疗过程中的剂量分布进行确定；其特征在于，包括：

模型建立单元，用于建立目标几何模型；

区域确定单元，用于在所述目标几何模型中确定第一区域，所述第一区域根据感兴趣区域进行确定；

第一获取单元，用于基于蒙特卡罗输运模拟方法获取所述第一区域的剂量分布；

第二获取单元，用于根据第二方法获取所述目标几何模型的第二区域的剂量分布，所述第二区域为目标几何模型中除所述第一区域外的区域；

剂量分布确定单元，用于根据所述第一区域的剂量分布和第二区域的剂量分布，确定目标几何模型在放疗过程中的剂量分布。

13.如权利要求12所述的剂量分布的确定装置，其特征在于，所述第一获取单元包括：

第一划分单元，用于对所述第一区域划分栅元；

第一栅元剂量确定单元，用于基于蒙特卡罗输运模拟方法获取第一区域的各栅元的剂量分布；

第一区域剂量确定单元，用于根据所述第一区域的各栅元的剂量分布确定所述第一区域的剂量分布。

14.如权利要求12所述的剂量分布的确定装置，其特征在于，还包括：粒子分裂单元，用于将进入所述第一区域的放射粒子分裂为N个第二粒子，N≥2。

15.如权利要求14所述的剂量分布的确定装置，其特征在于，还包括：判决单元，用于对蒙特卡罗输运中从所述第一区域输出的第二粒子进行俄罗斯轮盘赌。

16.如权利要求12所述的剂量分布的确定装置，其特征在于，所述第二获取单元包括：

第二划分单元，用于对所述第二区域划分栅元；

第二栅元剂量确定单元，用于根据所述第二方法获取所述第二区域的各栅元的剂量分布；

第二区域剂量确定单元，用于根据所述第二区域的各栅元的剂量分布确定所述第二区域的剂量分布。