CN110237438B - 一种矩形射野输出因子计算方法、设备和存储介质 - Google Patents

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Abstract

本发明属于放疗领域，涉及一种矩形射野输出因子计算方法、设备和存储介质。该方法包括以下步骤：测量相同条件下不同钨门尺寸的矩形射野输出因子；将输出因子及相应上下钨门开口尺寸数据输入到公式
Figure DDA0001592309360000011
中进行拟合，确定a、b、c、d的数值；其中，rof为输出因子，a,b,c,d分别为待拟合参数，x为上钨门的开口大小，y为下钨门的开口大小；最后可以计算出相同测量条件下不同钨门开口形成的矩形射野输出因子。本发明提出的输出因子计算方法所需的测量数据少，仅需要测量上下钨门的开口大小和输出因子；拟合准确度高；能充分考虑上下钨门对输出因子影响，且无需限定加速器几何结构。

Description

一种矩形射野输出因子计算方法、设备和存储介质
技术领域
本发明属于放疗领域，涉及一种矩形射野输出因子计算方法、设备和存储介质。
背景技术
计算加速器的放疗剂量时，往往需要使用输出因子来修正计算结果，使得计算结果与实际水箱测量结果一致，从而保证在治疗计划过程中剂量计算结果的准确性。而在实际应用中，不可能对每个尺寸的矩形射野进行实际测量，而治疗病人所需各矩形射野的尺寸并不确定，通常实际接受放疗照射时的射野设置与已有的测量输出因子所用到的射野不同。因此需要计算非实验直接测量计算得到矩形射野的输出因子。
传统的矩形射野输出因子是通过将矩形射野近似等效方野来确定的，而等效方野的确定是通过实验或经验确定的。由于仅仅通过实验或经验来确定操作繁琐且误差较大，在实验基础上，采用数学方法进行计算，即特定射野的输出因子计算往往通过插值或者拟合来实现；然而插值方法受到局部数据的影响较大。常见的拟合方法存在的问题有：1、拟合结果与测量结果偏差较大，2、不能充分考虑上下钨门(即XJAW和YJAW)对输出因子的影响，例如上下钨门分别为5cm、 10cm的矩形射野与上下钨门分别为10cm、5cm的矩形射野的散射因子实际并不相同，3、拟合需要测量数据过多等问题。从参考文献1可以看出，由于上下钨门距离放射源的距离不相同，因此上下钨门对输出因子的影响并不同，如果想要拟合得到较好的结果则需要足够多的测量数据。同样，参考文献2也需要较多的测量数据。从参考文献3可以看到采用参考文献4的矩形野等效方野的方法需要预先知道加速器的几何设置。
现有技术中有多种矩形射野等效方野的平均方法(调和平均，几何评卷，算术平均)，最常见的是采用调和平均，即：
Figure BDA0001592309340000011
然而这种计算矩形射野等效方野的方法同样并不能考虑将上下钨门的开口尺寸互换后对于射野输出因子的影响，因此计算结果误差较大。
发明内容
本发明的目的在于为克服上述现有技术的缺陷而提供一种矩形射野输出因子计算方法、设备和存储介质。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明技术方案中的射野输出因子是定义为某个射野下的辐射剂量输出量与参考射野下的辐射剂量输出量的比值，是一个相对量，本发明的射野输出因子包含相对输出因子、模体散射因子和加速器头部散射因子。其中，相对输出因子定义为某个射野下某个深度时，射束中心轴上模体的点剂量与参考射野下相同深度射束中心轴上模体的点剂量之比。
一种矩形射野输出因子计算方法，适于在计算设备中执行包括如下步骤：
(1)测量相同条件下不同钨门尺寸的矩形射野输出因子，其中矩形射野的范围是由上钨门和下钨门共同确定的；
(2)将步骤(1)中测量的输出因子及相应上下钨门的开口尺寸数据输入到输出因子拟合公式(1)中进行拟合，确定公式中参数a、b、c、d的数值；
Figure BDA0001592309340000021
其中，rof为输出因子，
a、b、c、d分别为待拟合参数，
x为上钨门(xjaw)的开口尺寸，
y为下钨门(yjaw)的开口尺寸；
(3)根据公式(1)和a、b、c、d数值，计算与步骤(1)中相同测量条件下不同钨门尺寸的矩形射野输出因子。
本发明优选地，所述的射野输出因子包含相对输出因子、模体散射因子和加速器头部散射因子。
所述的拟合为二维非线性最小二乘法拟合。
优选地，所述的矩形射野为方野。
本发明还提供一种计算设备，包括：
一个或多个处理器；
存储器；以及
一个或多个程序，其中所述一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由一个或多个处理器执行，所述的一个或多个程序包括用于上述矩形射野输出因子计算方法的指令。
本发明还提供一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述的一个或多个程序包括指令，所述指令适于由存储器加载并执行上述矩形射野输出因子计算方法。
本发明具有以下有益效果：
利用本发明提供的输出因子计算方法的准确度高；
拟合所需的测量数据种类少，仅需要测量上下钨门的开口尺寸和输出因子；并且无需在计算过程中确定加速器几何结构；
计算过程中，能充分考虑上下钨门对散射因子(包括模体散射因子和加速器头部散射因子)的影响，克服现有技术中将上下钨门尺寸互换而计算过程中没有考虑上下钨门与放射源距离不同而造成对输出因子影响不同的缺陷。
附图说明
图1为本发明一个优选的实施例中测试数据与拟合曲线效果图。
图2为本发明另一个优选的实施例中测试数据与拟合曲线效果图。
图3为本发明实施例中矩形射野输出因子计算方法流程图。
具体实施方式
以下结合附图和实施例进一步说明本发明。
实施例1
一种矩形射野输出因子计算方法，包括如下步骤(如图3所示)：
(1)测量相同条件下若干不同钨门尺寸的矩形射野输出因子101(如表1 所示)，其中矩形射野的范围是由上钨门和下钨门共同确定的；本实施例中水中输出因子的测量条件为：6MV开放射野，立方水模体，射野尺寸为10cm x 10cm，测量深度为5cm；
(2)将步骤(1)中测量的输出因子及相应上下钨门的开口尺寸数据输入到输出因子的拟合公式
Figure BDA0001592309340000041
中进行拟合(其中拟合为二维非线性最小二乘法拟合)，确定公式中参数a、b、c、d的数值102，
其中，rof为输出因子，
a,b,c,d分别为待拟合参数，
x为上钨门(xjaw)的开口尺寸，
y为下钨门(yjaw)的开口尺寸；
本实施例中，参数a、b、c、d的数值分别为：
a＝1.169，
b＝3.059，
c＝7.768，
d＝0.5574；
拟合优度参数R2＝0.996，可见拟合效果很好。图1为本实施例中测试数据与拟合曲线的拟合效果图，从拟合效果图中也可以发现测试点基本落在拟合曲线上。
(3)根据公式(1)和a、b、c、d数值，可以确定在与步骤(1)中相同测量条件下不同钨门尺寸的矩形射野输出因子103。
表1
Figure BDA0001592309340000042
Figure BDA0001592309340000051
实施例2
一种矩形射野输出因子计算方法，包括如下步骤(如图3所示)：
(1)测量相同条件下若干不同钨门尺寸的矩形射野输出因子101(如表2 所示)，其中矩形射野的范围是由上钨门和下钨门共同确定的；本实施例中空气输出因子的测量条件为：6MV开放射野,圆柱形有机玻璃迷你体模(体模直径3 cm)，射野大小为10cm x 10cm,测量深度为5cm；
(2)将步骤(1)中测量的输出因子及相应上下钨门的开口尺寸数据输入到输出因子拟合公式
Figure BDA0001592309340000052
中进行拟合(其中拟合为二维非线性最小二乘法拟合)，确定拟合公式中参数a、b、c、d的数值102，
其中，rof为输出因子，
a,b,c,d分别为待拟合参数，
x为上钨门(xjaw)的开口尺寸，
y为下钨门(yjaw)的开口尺寸；
本实施例确定a、b、c、d的数值分别为：
a＝1.058，
b＝0.999，
c＝6.618，
d＝0.6143；
拟合优度参数R2＝0.985，可见拟合效果很好；图2为本实施例中测试数据与拟合曲线的拟合效果图，从拟合效果图中也可以发现测试点基本落在拟合曲线上；
(3)根据公式(1)和a、b、c、d数值，可以确定在与步骤(1)中相同测量条件下不同钨门尺寸的矩形射野输出因子103。
表2
Figure BDA0001592309340000061
实施例3
一种计算设备，包括：
一个或多个处理器；
存储器；以及
一个或多个程序，其中一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为由一个或多个处理器执行，一个或多个程序包括用于矩形射野输出因子计算方法的指令，该方法包括步骤：
(1)测量相同条件下若干不同钨门尺寸的矩形射野输出因子，其中矩形射野的范围是由上钨门和下钨门共同确定的；
(2)将步骤(1)中测量的输出因子及相应的上下钨门的开口尺寸数据输入到输出因子的拟合公式
Figure BDA0001592309340000041
中进行拟合，确定参数a、b、c、d的数值，
其中，rof为输出因子，
a,b,c,d分别为待拟合参数，
x为上钨门(xjaw)的开口尺寸，
y为下钨门(yjaw)的开口尺寸；
(3)根据公式(1)和a、b、c、d数值，可以计算出与步骤(1)中相同测量条件下不同钨门尺寸的矩形射野输出因子。
实施例4
一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，其中一个或多个程序包括指令，所述指令适于由存储器加载并执行矩形射野输出因子计算方法，该方法包括步骤：
(1)测量相同条件下若干不同钨门尺寸的矩形射野输出因子，其中矩形射野的范围是由上钨门和下钨门共同确定的；
(2)将步骤(1)中测量的输出因子及相应的上下钨门的开口尺寸数据输入到输出因子的拟合公式
Figure BDA0001592309340000041
中进行拟合，确定 a、b、c、d的数值，
其中，rof为输出因子，
a、b、c、d分别为待拟合参数，
x为上钨门(xjaw)的开口尺寸，
y为下钨门(yjaw)的开口尺寸；
(3)根据公式(1)和a、b、c、d数值，可以计算出与步骤(1)中相同测量条件下不同钨门尺寸的矩形射野输出因子。
通过本发明上述实施例可以发现，利用本发明提出的输出因子计算方法的准确度高；所需的测量数据少，仅需要测量上下钨门的开口尺寸和输出因子；能充分考虑XJAW和YJAW对输出因子影响；无需在计算过程中确定加速器的几何结构。
本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的的替代特征来代替。
如在此所使用的那样，除非另行规定，使用序数词“第一”、“第二”、“第三”等等来描述普通对象仅仅表示涉及类似对象的不同实例，并且并不意图暗示这样被描述的对象必须具有时间上、空间上、排序方面或者以任意其它方式的给定顺序。
此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本发明的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在下面的权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。
应当理解，这里描述的各种技术可结合硬件或软件，或者它们的组合一起实现。从而，本发明的方法和设备，或者本发明的方法和设备的某些方面或部分可采取嵌入有形媒介，例如软盘、CD-ROM、硬盘驱动器或者其它任意机器可读的存储介质中的程序代码(即指令)的形式，其中当程序被载入诸如计算机之类的机器，并被该机器执行时，该机器变成实践本发明的设备。
以示例而非限制的方式，计算机可读介质包括计算机存储介质和通信介质。计算机存储介质存储诸如计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据等信息。通信介质一般以诸如载波或其它传输机制等已调制数据信号来体现计算机可读指令、数据结构、程序模块或其它数据，并且包括任何信息传递介质。以上的任一种的组合也包括在计算机可读介质的范围之内。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
参考文献
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Claims (6)

1.一种矩形射野输出因子计算方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1)测量相同条件下不同钨门开口尺寸的矩形射野输出因子，其中矩形射野的范围是由上钨门和下钨门共同确定的；
(2)将步骤(1)中测量的输出因子及相应的上下钨门开口尺寸数据输入到输出因子拟合公式(1)中进行拟合，确定公式中参数a、b、c、d的数值；
Figure FDA0002966127850000011
其中，rof为输出因子，
a、b、c、d分别为待拟合参数，
x为上钨门的开口大小，
y为下钨门的开口大小；
(3)根据公式(1)和a、b、c、d数值，计算与步骤(1)中相同测量条件下不同钨门开口尺寸的矩形射野输出因子。
2.根据权利要求1所述的矩形射野输出因子计算方法，其特征在于：所述的射野输出因子包含相对输出因子、模体散射因子和加速器头部散射因子。
3.根据权利要求1所述的矩形射野输出因子计算方法，其特征在于：所述的拟合为二维非线性最小二乘法拟合。
4.根据权利要求1所述的矩形射野输出因子计算方法，其特征在于：所述的矩形射野为方野。
5.一种计算设备，包括：
一个或多个处理器；
存储器；以及
一个或多个程序，其中所述一个或多个程序存储在所述存储器中并被配置为
由一个或多个处理器执行，所述的一个或多个程序包括用于上述权利要求1-4中任一所述的矩形射野输出因子计算方法的指令。
6.一种存储一个或多个程序的计算机可读存储介质，所述的一个或多个程序包括指令，所述指令适于由存储器加载并执行上述权利要求1-4中任一所述的矩形射野输出因子计算方法。
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