CN115120891B - 一种剂量透射评估装置、计算机可读存储介质及系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种剂量透射评估装置、计算机可读存储介质及系统。所述剂量透射评估装置包括数据获取单元、透射测量单元以及计算映射单元。通过获取待测量对象的各个待测点的透射剂量信号的第一测量值，计算所述第一测量值和预设的参考测量值组之间的点对点相对差异值，将所述点对点相对差异值映射到所述计划剂量分布矩阵中以获取三维差异矩阵，并根据所述计划剂量分布矩阵以及所述三维差异矩阵，评估获取所述待测量对象的剂量分布空间信息，该剂量透射评估装置、计算机可读存储介质以及系统提升了剂量透射评估的效率和便利性。

Description

一种剂量透射评估装置、计算机可读存储介质及系统
技术领域
本发明涉及剂量透射评估技术领域，尤其涉及一种剂量透射评估装置、计算机可读存储介质及系统。
背景技术
剂量评价是指对接受照射或可能受照的个人或人群所进行的剂量测量和估算的过程和结果。临床上常用的验证方法为治疗前进行模拟验证，但是，由于模拟验证难以完全仿真实际治疗过程，因此，治疗过程前的模拟验证的精确性终归存在难以突破的瓶颈。为了解决精确性不足的问题、发展精准放疗，在治疗过程中进行剂量监测成为相关领域发展的必然趋势。
在现有技术中，通常通过以下三种方法进行剂量监测：(1)通过探测器直接进行治疗中剂量的测量方法，通过把探测单元，例如：热释光探测器(thermoluminescentdetectors，TLDs)，剂量胶片等，黏附在人体关键位置(主要是患者靠近肿瘤的皮肤上)，测量治疗过程剂量；(2)基于穿透式平面探测矩阵的测量方法，例如穿透式电离室矩阵，悬挂在直线加速器的机头上，在治疗中实时监测加速器的出射线通量分布，并基于所测得的通量进行三维剂量验证；(3)基于穿透人体后的透射信号的测量方法，例如电子射野影像系统(Electronic Portal Imaging Devices，EPIDs)，结合影像反推加速器出束通量，重建人体的三维剂量分布。
但是，现有技术仍存在如下缺陷：通过探测器直接测量只能测量附在人体表面测量表面的点剂量或者小区域的面剂量，难以反映体内的剂量差异，实用性不高；基于穿透式平面探测矩阵的测量方法和基于穿透人体后的透射信号的测量方法虽然可以通过重建可以提供三维剂量分布方式，提供临床所关注的解剖结构剂量变化信息，但是都需要进行复杂的建模过程以及模型测试过程。
因此，当前需要一种剂量透射评估装置、计算机可读存储介质以及系统，从而克服现有技术中存在的上述缺陷。
发明内容
本发明实施例提供一种剂量透射评估装置、计算机可读存储介质以及系统，从而提升剂量透射评估的效率。
本发明一实施例提供一种剂量透射评估装置，所述剂量透射评估装置包括数据获取单元、透射测量单元以及计算映射单元，其中，所述数据获取单元用于获取预设的计划剂量分布矩阵以及预设的参考测量值组；所述透射测量单元用于测量待测量对象的各个待测点的透射剂量信号的第一测量值；所述计算映射单元用于根据所述参考测量值组以及所述第一测量值，计算所述待测量对象的各个待测点的点对点相对差异值，将所述点对点相对差异值映射到所述计划剂量分布矩阵中以获取三维差异矩阵，并根据所述计划剂量分布矩阵以及所述三维差异矩阵，评估获取所述待测量对象的剂量分布空间信息。
作为上述方案的改进，所述计算映射单元用于根据所述参考测量值组以及所述第一测量值，计算所述待测量对象的各个待测点的点对点相对差异值，具体包括：获取待计算的第二测量值以及对应的第一参考测量值；所述第一测量值中包括多个第二测量值，所述参考测量值组中包括多个第一参考测量值，所述第二测量值和所述第一参考测量值之间一一对应；根据预设的差异值计算公式，计算所述第二测量值与对应的第一参考测量值之间的点对点相对差异值。
作为上述方案的改进，所述计算映射单元用于将所述点对点相对差异值映射到所述计划剂量分布矩阵中以获取三维差异矩阵，具体包括：根据第一待测点的臂架角度、所述计划剂量分布矩阵的网格点集合以及直线加速器源，分别确定所述第一待测点对应的第一映射直线；所述待测点包括多个不同的第一待测点；通过剂量测量设备，根据所述第一映射直线以及所述网格点集合，确定第一映射点，并根据预设的差异矩阵公式，计算所述第一待测点与所述第一映射点之间的相对差异矩阵；重复上述步骤直至获得所有第一待测点的相对差异矩阵，将所有相对差异矩阵进行叠加，获得三维差异矩阵。
作为上述方案的改进，所述计算映射单元用于根据所述计划剂量分布矩阵以及所述三维差异矩阵，评估获取所述待测量对象的剂量分布空间信息，具体包括：根据预设的剂量分布计算公式、所述计划剂量分布矩阵以及所述三维差异矩阵，计算所述待测量对象的三维剂量分布矩阵；根据所述三维剂量分布矩阵以及待测量对象的预设的解剖结构几何信息，获取所述待测量对象的剂量分布空间信息。
作为上述方案的改进，所述透射测量单元还用于：通过剂量测量设备，测量射线穿透所述待测量对象后的各个待测点的透射剂量信号的第一测量值。
作为上述方案的改进，所述数据获取单元还用于：获取所述待测量对象的历史透射数据组；根据剂量测量设备的体模以及所述历史透射数据组，通过放射治疗计划系统，计算参考测量值组。
作为上述方案的改进，所述差异值计算公式具体为：Mdiff＝(Meva-Mref)/Mref。
作为上述方案的改进，所述差异矩阵公式具体为：
Figure BDA0003690604390000031
Figure BDA0003690604390000032
本发明另一实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时通过所述计算机可读存储介质控制如前所述的剂量透射评估装置进行剂量透射评估。
本发明另一实施例提供了一种剂量透射评估系统，所述剂量透射评估系统包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时控制如前所述的剂量透射评估装置进行剂量透射评估。
与现有技术相比，本技术方案存在如下有益效果：
本发明提供了一种剂量透射评估装置、计算机可读存储介质以及系统，通过获取待测量对象的各个待测点的透射剂量信号的第一测量值，计算所述第一测量值和预设的参考测量值组之间的点对点相对差异值，将所述点对点相对差异值映射到所述计划剂量分布矩阵中以获取三维差异矩阵，并根据所述计划剂量分布矩阵以及所述三维差异矩阵，评估获取所述待测量对象的剂量分布空间信息，该剂量透射评估装置、计算机可读存储介质以及系统提升了剂量透射评估的效率和便利性。
附图说明
图1是本发明一实施例提供的一种剂量透射评估装置的结构示意图；
图2是本发明一实施例提供的一种剂量透射评估装置的使用流程示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
具体实施例一
本发明实施例还公开了一种剂量透射评估装置。图1是本发明一实施例提供的一种剂量透射评估装置的结构示意图。
现有技术中主要通过前述三种方法进行剂量透射得到评估，然而，三种现有技术各有缺点，从而使得当前对剂量的监控无法兼顾准确性和便利性。基于穿透式平面探测矩阵的测量方法由于探测器悬挂在机头，仅能监测加速器的出束状况，对于探测器下方的待测量对象的具体信息无法获取，且额外附加的探测器对加速器输出的射线有一定的吸收与衰减；而基于穿透人体后的透射信号的测量方法获取的透射剂量因为包含了加速器出束的原射线以及人体的散射线，逆向反推通量计算困难复杂，增加最后重建三维剂量的不确定性，难以对评估结果的准确性进行保证。
对此，本发明实施例基于在治疗过程中，穿透人体后的透射剂量信号，在避免复杂的通量反推以及构建三维剂量重建模型，提供一种简单便捷的方法让测量结果与基准值比较，从而获得临床所关注解剖结构内的剂量参数变化信息。具体描述如下：
如图1所示，所述剂量透射评估装置包括数据获取单元11、透射测量单元12以及计算映射单元13。
其中，所述数据获取单元11用于获取预设的计划剂量分布矩阵以及预设的参考测量值组。其中，计划剂量分布矩阵可通过导出放射治疗计划系统(Treatment PlanningSystem，TPS)所设计治疗计划中所计算的待测量对象体内三维剂量分布矩阵以获得。
在一个实施例中，所述数据获取单元11还用于：获取所述待测量对象的历史透射数据组；根据剂量测量设备的体模以及所述历史透射数据组，通过放射治疗计划系统，计算参考测量值组。在一个实施例中，剂量测量设备包括电子射野影像系统、半导体矩阵、电离室矩阵以及剂量胶片等。
所述透射测量单元12用于测量待测量对象的各个待测点的透射剂量信号的第一测量值。
在一个实施例中，所述透射测量单元12还用于：通过剂量测量设备，测量射线穿透所述待测量对象后的各个待测点的透射剂量信号的第一测量值。
所述计算映射单元13用于根据所述参考测量值组以及所述第一测量值，计算所述待测量对象的各个待测点的点对点相对差异值，将所述点对点相对差异值映射到所述计划剂量分布矩阵中以获取三维差异矩阵，并根据所述计划剂量分布矩阵以及所述三维差异矩阵，评估获取所述待测量对象的剂量分布空间信息。
在一个实施例中，所述计算映射单元13用于根据所述参考测量值组以及所述第一测量值，计算所述待测量对象的各个待测点的点对点相对差异值，具体包括：获取待计算的第二测量值以及对应的第一参考测量值；所述第一测量值中包括多个第二测量值，所述参考测量值组中包括多个第一参考测量值，所述第二测量值和所述第一参考测量值之间一一对应；根据预设的差异值计算公式，计算所述第二测量值与对应的第一参考测量值之间的点对点相对差异值。
在一个实施例中，所述差异值计算公式具体为：
Mdiff＝(Meva-Mref)/Mref；
其中，Mdiff为点对点相对差异值；Meva为第二测量值；Mref为第一参考测量值。
在一个实施例中，所述计算映射单元13用于将所述点对点相对差异值映射到所述计划剂量分布矩阵中以获取三维差异矩阵，具体包括：根据第一待测点的臂架角度、所述计划剂量分布矩阵的网格点集合以及直线加速器源，分别确定所述第一待测点对应的第一映射直线；所述待测点包括多个不同的第一待测点；通过剂量测量设备，根据所述第一映射直线以及所述网格点集合，确定第一映射点，并根据预设的差异矩阵公式，计算所述第一待测点与所述第一映射点之间的相对差异矩阵；重复上述步骤直至获得所有第一待测点的相对差异矩阵，将所有相对差异矩阵进行叠加，获得三维差异矩阵。
在一个实施例中，所述差异矩阵公式具体为：
Figure BDA0003690604390000061
其中，PMp为第p个第一待测点出束的跳数(Monitor Unit，MU)占总MU的比例；E为加速器出束能谱的能量区间的中值能量，EN为能量区间总数，wE为能量区间E所对应能谱的权重；μE为能量E对应质量衰减系数(mass attenuation coefficent)，r是射线进入人体外轮廓后，到达(x,y,z)的有效经迹，Δr是穿过(x,y,z)网格中的有效经迹，R是射线穿过人体外轮廓的总有效经迹；变量脚标eva对应采用被评估测量结果所对应的当次治疗影像，变量脚标ref对应采用参考测量结果所对应的影像。
其中，叠加过程根据预设的叠加公式进行，该叠加公式为：
Figure BDA0003690604390000071
其中，Ddiff,P为相对差异矩阵，PN为待测点所包含第一待测点总数量。
在一个实施例中，所述计算映射单元13用于根据所述计划剂量分布矩阵以及所述三维差异矩阵，评估获取所述待测量对象的剂量分布空间信息，具体包括：根据预设的剂量分布计算公式、所述计划剂量分布矩阵以及所述三维差异矩阵，计算所述待测量对象的三维剂量分布矩阵；根据所述三维剂量分布矩阵以及待测量对象的预设的解剖结构几何信息，获取所述待测量对象的剂量分布空间信息。
在一个实施例中，预设的剂量分布计算公式为：
Dfraction＝Dplan*(1+Ddiff)；
其中，Dfraction为三维剂量分布矩阵；Dplan为计划剂量分布矩阵；Ddiff为三维差异矩阵。
在上述剂量透射评估装置的基础上，本发明实施例还提出一种该剂量透射评估的使用方法。为清晰地描述该使用方法，参考图2以进行描述。
图2示出了本发明一实施例提供的一种剂量透射评估装置的使用流程示意图。参考图2，当使用该剂量透射评估装置对待测量对象进行评估时，首先，获取预设的计划剂量分布矩阵以及预设的参考测量值组；随后，测量待测量对象的各个待测点的透射剂量信号的第一测量值；最后，根据所述参考测量值组以及所述第一测量值，计算所述待测量对象的各个待测点的点对点相对差异值，将所述点对点相对差异值映射到所述计划剂量分布矩阵中以获取三维差异矩阵，并根据所述计划剂量分布矩阵以及所述三维差异矩阵，评估获取所述待测量对象的剂量分布空间信息。
其中，所述剂量透射评估装置集成的单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。相应地，本发明另一实施例提供了一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时通过所述计算机可读存储介质控制如前所述的剂量透射评估装置进行剂量透射评估。
其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random AccessMemory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括电载波信号和电信信号。
需说明的是，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。另外，本发明提供的装置实施例附图中，单元之间的连接关系表示它们之间具有通信连接，具体可以实现为一条或多条通信总线或信号线。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
本发明实施例描述了一种剂量透射评估装置、剂量透射评估装置的使用方法及计算机可读存储介质，通过获取待测量对象的各个待测点的透射剂量信号的第一测量值，计算所述第一测量值和预设的参考测量值组之间的点对点相对差异值，将所述点对点相对差异值映射到所述计划剂量分布矩阵中以获取三维差异矩阵，并根据所述计划剂量分布矩阵以及所述三维差异矩阵，评估获取所述待测量对象的剂量分布空间信息，该剂量透射评估装置、剂量透射评估装置的使用方法及计算机可读存储介质提升了剂量透射评估的效率和便利性。
具体实施例二
除上述装置、装置的使用方法以及计算机可读存储介质外，本发明实施例还描述了一种剂量透射评估系统。
剂量透射评估系统包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时控制如前所述的剂量透射评估装置进行剂量透射评估。
所称处理器可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现成可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等，所述处理器是所述装置的控制中心，利用各种接口和线路连接整个装置的各个部分。
所述存储器可用于存储所述计算机程序和/或模块，所述处理器通过运行或执行存储在所述存储器内的计算机程序和/或模块，以及调用存储在存储器内的数据，实现所述装置的各种功能。所述存储器可主要包括存储程序区和存储数据区，其中，存储程序区可存储操作系统、至少一个功能所需的应用程序(比如声音播放功能、图像播放功能等)等；存储数据区可存储根据手机的使用所创建的数据(比如音频数据、电话本等)等。此外，存储器可以包括高速随机存取存储器，还可以包括非易失性存储器，例如硬盘、内存、插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(FlashCard)、至少一个磁盘存储器件、闪存器件、或其他易失性固态存储器件。
本发明实施例描述了一种剂量透射评估系统，通过获取待测量对象的各个待测点的透射剂量信号的第一测量值，计算所述第一测量值和预设的参考测量值组之间的点对点相对差异值，将所述点对点相对差异值映射到所述计划剂量分布矩阵中以获取三维差异矩阵，并根据所述计划剂量分布矩阵以及所述三维差异矩阵，评估获取所述待测量对象的剂量分布空间信息，该剂量透射评估系统提升了剂量透射评估的效率和便利性。
以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种剂量透射评估装置，其特征在于，所述剂量透射评估装置包括数据获取单元、透射测量单元以及计算映射单元，其中，
所述数据获取单元用于获取预设的计划剂量分布矩阵以及预设的参考测量值组；
所述透射测量单元用于测量待测量对象的各个待测点的透射剂量信号的第一测量值；
所述计算映射单元用于根据所述参考测量值组以及所述第一测量值，计算所述待测量对象的各个待测点的点对点相对差异值，将所述点对点相对差异值映射到所述计划剂量分布矩阵中以获取三维差异矩阵，并根据所述计划剂量分布矩阵以及所述三维差异矩阵，评估获取所述待测量对象的剂量分布空间信息；所述计算映射单元用于根据所述参考测量值组以及所述第一测量值，计算所述待测量对象的各个待测点的点对点相对差异值，具体包括：获取待计算的第二测量值以及对应的第一参考测量值；所述第一测量值中包括多个第二测量值，所述参考测量值组中包括多个第一参考测量值，所述第二测量值和所述第一参考测量值之间一一对应；根据预设的差异值计算公式，计算所述第二测量值与对应的第一参考测量值之间的点对点相对差异值；所述计算映射单元用于将所述点对点相对差异值映射到所述计划剂量分布矩阵中以获取三维差异矩阵，具体包括：根据第一待测点的臂架角度、所述计划剂量分布矩阵的网格点集合以及直线加速器源，分别确定所述第一待测点对应的第一映射直线；所述待测点包括多个不同的第一待测点；通过剂量测量设备，根据所述第一映射直线以及所述网格点集合，确定第一映射点，并根据预设的差异矩阵公式，计算所述第一待测点与所述第一映射点之间的相对差异矩阵；重复上述步骤直至获得所有第一待测点的相对差异矩阵，将所有相对差异矩阵进行叠加，获得三维差异矩阵；所述计算映射单元用于根据所述计划剂量分布矩阵以及所述三维差异矩阵，评估获取所述待测量对象的剂量分布空间信息，具体包括：根据预设的剂量分布计算公式、所述计划剂量分布矩阵以及所述三维差异矩阵，计算所述待测量对象的三维剂量分布矩阵；根据所述三维剂量分布矩阵以及待测量对象的预设的解剖结构几何信息，获取所述待测量对象的剂量分布空间信息。
2.根据权利要求1所述的剂量透射评估装置，其特征在于，所述透射测量单元还用于：
通过剂量测量设备，测量射线穿透所述待测量对象后的各个待测点的透射剂量信号的第一测量值。
3.根据权利要求2所述的剂量透射评估装置，其特征在于，所述数据获取单元还用于：
获取所述待测量对象的历史透射数据组；
根据剂量测量设备的体模以及所述历史透射数据组，通过放射治疗计划系统，计算参考测量值组。
4.根据权利要求3所述的剂量透射评估装置，其特征在于，所述差异值计算公式具体为：
Mdiff＝(Meva-Mref)/Mref。
5.根据权利要求1-4任一项所述的剂量透射评估装置，其特征在于，所述差异矩阵公式具体为：
Figure FDA0004054810720000021
6.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质包括存储的计算机程序，其中，在所述计算机程序运行时通过所述计算机可读存储介质控制权利要求1至5中任意一项所述的剂量透射评估装置进行剂量透射评估。
7.一种剂量透射评估系统，其特征在于，所述剂量透射评估系统包括处理器、存储器以及存储在所述存储器中且被配置为由所述处理器执行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时控制如权利要求1至5中任意一项所述的剂量透射评估装置进行剂量透射评估。
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