CN115721876A - 一种照射剂量确定系统及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种照射剂量确定系统及方法，该系统包括：剂量仿真模块、控制模块及照射模块，所述剂量仿真模块及照射模块电性连接所述控制模块，所述剂量仿真模块用于实现照射剂量的仿真确定，所述照射模块用于进行射线照射，所述剂量仿真模块包括人体模型建立模块及照射模拟模块，所述照射模块包括照射嘴、剂量监视器及剂量控制器。本发明提供的照射剂量确定系统及方法，能够保证照射剂量与计划剂量精确吻合，提高了照射精度，降低了医疗事故发生的风险。
Description
技术领域
本发明涉及医疗设备技术领域，特别是涉及一种照射剂量确定系统及方法。
背景技术
随着介入手术室的普及程度越来越高，以及射线应用于医疗行业的范围越来越大，在现有的放射治疗相关系统的设备中，缺乏对放射治疗的实时在线的检测及验证，从而导致目前的设备难以保证照射剂量与计划剂量精确吻合，在照射过程中可能因精度问题发生医疗事故。因此，设计一种照射剂量确定系统及方法是十分有必要的。
发明内容
本发明的目的是提供一种照射剂量确定系统及方法，能够保证照射剂量与计划剂量精确吻合，提高了照射精度，降低了医疗事故发生的风险。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种照射剂量确定系统，包括：剂量仿真模块、控制模块及照射模块，所述剂量仿真模块及照射模块电性连接所述控制模块，所述剂量仿真模块用于实现照射剂量的仿真确定，所述照射模块用于进行射线照射。
可选的，所述剂量仿真模块包括人体模型建立模块及照射模拟模块，所述人体模型建立模块用于建立虚拟人体模型，所述照射模拟模块用于对虚拟人体模型进行照射，所述人体模型建立模块及照射模拟模块电性连接所述控制模块。
可选的，所述照射模块包括照射嘴、剂量监视器及剂量控制器，所述照射嘴用于向目标发射照射射线，所述剂量监视器用于检测从照射嘴中照射出的射线的剂量，所述照射嘴、剂量监视器及剂量控制器电性连接所述控制模块，所述剂量控制器包括能量设定控制器、射线扫描控制器及照射剂量控制器，所述能量设定控制器用于对射线的能量进行设定，所述射线扫描控制器用于对照射嘴进行控制，所述照射剂量确定控制器用于根据剂量监视器的测定值与照射剂量设定值对照射嘴及线束的能量进行调整。
本发明还提供了一种照射剂量确定方法，应用于上述的照射剂量确定系统，包括如下步骤：
步骤1：基于剂量仿真模块进行仿真，得到照射剂量输入值；
步骤2：根据照射剂量输入值得到照射剂量设定值，基于照射剂量设定值，通过照射摸块进行照射剂量的调整照射。
可选的，步骤1中，基于剂量仿真模块进行仿真，具体包括如下步骤：
步骤101：通过3dsMax软件建立具有骨骼动画的虚拟人体模型，根据虚拟人体模型的人体结构及骨骼结构，建立人体体素模型；
步骤102：定义人体体素模型的各个模块的权重及人体有效剂量计算公式；
步骤103：利用插值方法计算虚拟人体模型的瞬时受照剂量率及累积剂量，并计算基于骨骼动画的人体受照剂量计算。
可选的，步骤101中，通过3dsMax软件建立具有骨骼动画的虚拟人体模型，根据虚拟人体模型的人体结构及骨骼结构，建立人体体素模型，具体为：
通过3dsMax软件建立具有骨骼动画的虚拟人体模型，根据虚拟人体模型的人体结构及骨骼结构，将人体模型划分为头部模块、胸部模块、臀部模块、两个上臂部模块、两个小臂部模块、两个大腿部模块及两个小腿部模块，将各个模块分别体素化，建立人体体素模型。
可选的，步骤102中，定义人体体素模型的各个模块的权重及人体有效剂量计算公式，具体为：
根据人体体素模型中各个模块所在的位置及人体骨骼肌肉在各个模块中的质量分布，定义各个模块的权重因子大小；
根据虚拟人体模型，定义虚拟人体模型的有效剂量计算公式为：
XB＝∑HRAB
O＝∑HBXB
式中，XB为虚拟人体模型的当量剂量，O为虚拟人体模型的有效剂量，AB为模块的吸收剂量，HR为辐射权重因子，HB为虚拟人体模型的各个模块的权重因子。
可选的，步骤103中，利用插值方法计算虚拟人体模型的瞬时受照剂量率及累积剂量，并计算基于骨骼动画的人体受照剂量计算，具体为：
基于反距离权重法计算单个体素单元的瞬时剂量率，其中，将每个模块中所有体素的平均值作为该模块的受照剂量，将所有模块的瞬时剂量率加权之和作为人体的瞬时受照剂量率，将每个时刻人体的瞬时剂量率的累积作为人体的累积剂量，其中，单个体素单元的瞬时剂量率为：
式中，Ki为体素i的剂量率，j为体素i相邻的第j个剂量点，yi,j为体素i到相邻剂量点j的距离，K′i,j为体素i的相邻剂量点j的剂量率；
通过照射模拟模块对虚拟人体模型进行照射，以0.1s的时间间隔计算虚拟人体模型的瞬时受照剂量率和累积剂量，根据瞬时受照剂量率和累积剂量，确定照射模拟模块的照射剂量输入值，并进行保存。
可选的，步骤2中，根据照射剂量输入值得到照射剂量设定值，基于照射剂量设定值，通过照射摸块进行照射剂量的调整照射，具体为：
根据得到的照射剂量输入值设定照射剂量设定值，通过能量设定控制器对线束的能量进行设定，通过射线扫描控制器对照射嘴进行控制，开启照射嘴，通过剂量监视器对照射嘴中照射出的射线的剂量进行检测，根据剂量监视器的测定值与照射剂量设定值对照射嘴及线束的能量进行调整，调整完毕后向目标进行射线照射。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：本发明提供的照射剂量确定系统及方法，该系统包括剂量仿真模块、控制模块及照射模块，通过剂量仿真模块用于实现照射剂量的仿真确定，其中，剂量仿真模块包括人体模型建立模块及照射模拟模块，通过人体模型建立模块建立虚拟人体模型，通过照射模拟模块对虚拟人体模型进行照射，能够显示剂量仿真，得到照射剂量输入值，照射模块包括照射嘴、剂量监视器及剂量控制器，通过剂量监视器检测从照射嘴中照射出的射线的剂量，通过照射嘴向目标发射照射射线，剂量控制器包括能量设定控制器、射线扫描控制器及照射剂量控制器，通过能量设定控制器对射线的能量进行设定，通过射线扫描控制器对照射嘴进行控制，通过照射剂量确定控制器根据剂量监视器的测定值与照射剂量设定值对照射嘴及线束的能量进行调整；该方法包括基于剂量仿真模块进行仿真，得到照射剂量输入值，根据照射剂量输入值得到照射剂量设定值，基于照射剂量设定值，通过照射摸块进行照射剂量的调整照射，提高了照射精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例照射剂量确定系统结构示意图；
图2为本发明实施例照射剂量确定方法流程示意图；
图3为基于剂量仿真模块进行仿真流程示意图。
附图标记：1、配电监测模块；2、节能优化模块；3、控制模块；4、报警模块。
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做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。
本发明的目的是提供一种照射剂量确定系统及方法，能够保证照射剂量与计划剂量精确吻合，提高了照射精度，降低了医疗事故发生的风险。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1所示，本发明实施例提供的照射剂量确定系统，包括：剂量仿真模块、控制模块及照射模块，所述剂量仿真模块及照射模块电性连接所述控制模块，所述剂量仿真模块用于实现照射剂量的仿真确定，所述照射模块用于进行射线照射。
所述剂量仿真模块包括人体模型建立模块及照射模拟模块，所述人体模型建立模块用于建立虚拟人体模型，所述照射模拟模块用于对虚拟人体模型进行照射，所述人体模型建立模块及照射模拟模块电性连接所述控制模块。
所述照射模块包括照射嘴、剂量监视器及剂量控制器，所述照射嘴用于向目标发射照射射线，所述剂量监视器用于检测从照射嘴中照射出的射线的剂量，所述照射嘴、剂量监视器及剂量控制器电性连接所述控制模块，所述剂量控制器包括能量设定控制器、射线扫描控制器及照射剂量控制器，所述能量设定控制器用于对射线的能量进行设定，所述射线扫描控制器用于对照射嘴进行控制，所述照射剂量确定控制器用于根据剂量监视器的测定值与照射剂量设定值对照射嘴及线束的能量进行调整，所述照射嘴、剂量监视器及剂量控制器均采用现有技术中国的常规装置即可。
如图2所示，本发明还提供了一种照射剂量确定方法，应用于上述的照射剂量确定系统，包括如下步骤：
步骤1：基于剂量仿真模块进行仿真，得到照射剂量输入值；
步骤2：根据照射剂量输入值得到照射剂量设定值，基于照射剂量设定值，通过照射摸块进行照射剂量的调整照射。
如图3所示，步骤1中，基于剂量仿真模块进行仿真，具体包括如下步骤：
步骤101：通过3dsMax软件建立具有骨骼动画的虚拟人体模型，根据虚拟人体模型的人体结构及骨骼结构，建立人体体素模型；
步骤102：定义人体体素模型的各个模块的权重及人体有效剂量计算公式；
步骤103：利用插值方法计算虚拟人体模型的瞬时受照剂量率及累积剂量，并计算基于骨骼动画的人体受照剂量计算。
步骤101中，通过3dsMax软件建立具有骨骼动画的虚拟人体模型，根据虚拟人体模型的人体结构及骨骼结构，建立人体体素模型，具体为：
通过3dsMax软件建立具有骨骼动画的虚拟人体模型，根据虚拟人体模型的人体结构及骨骼结构，将人体模型划分为头部模块、胸部模块、臀部模块、两个上臂部模块、两个小臂部模块、两个大腿部模块及两个小腿部模块，将各个模块分别体素化，建立人体体素模型，此过程采用现有技术的常规技术手段就行，其中，虚拟人体模型的建立不在详细叙述，对人体体素模型的建立进行简单描述，将各个模块分别体素化，用体素集合表示各个模块，将体素从人体模型中抽离，将人体体素模型数字换，将数字模型存储至控制模块预设的数据库中，提高仿真程序的运行效率。
步骤102中，定义人体体素模型的各个模块的权重及人体有效剂量计算公式，具体为：
根据人体体素模型中各个模块所在的位置及人体骨骼肌肉在各个模块中的质量分布，定义各个模块的权重因子大小，其中，权重因子大小根据具体的需求进行确定；
根据虚拟人体模型，定义虚拟人体模型的有效剂量计算公式为：
XB＝∑HRAB
O＝∑HBXB
式中，XB为虚拟人体模型的当量剂量，O为虚拟人体模型的有效剂量，AB为模块的吸收剂量，HR为辐射权重因子，HB为虚拟人体模型的各个模块的权重因子。
步骤103中，利用插值方法计算虚拟人体模型的瞬时受照剂量率及累积剂量，并计算基于骨骼动画的人体受照剂量计算，具体为：
基于反距离权重法计算单个体素单元的瞬时剂量率，其中，将每个模块中所有体素的平均值作为该模块的受照剂量，将所有模块的瞬时剂量率加权之和作为人体的瞬时受照剂量率，将每个时刻人体的瞬时剂量率的累积作为人体的累积剂量，其中，单个体素单元的瞬时剂量率为：
式中，Ki为体素i的剂量率，j为体素i相邻的第j个剂量点，yi,j为体素i到相邻剂量点j的距离，K′i,j为体素i的相邻剂量点j的剂量率；
通过照射模拟模块对虚拟人体模型进行照射，以0.1s的时间间隔计算虚拟人体模型的瞬时受照剂量率和累积剂量，根据瞬时受照剂量率和累积剂量，确定照射模拟模块的照射剂量输入值，并将其发送至控制模块进行保存。
步骤2中，根据照射剂量输入值得到照射剂量设定值，基于照射剂量设定值，通过照射摸块进行照射剂量的调整照射，具体为：
控制模块根据得到的照射剂量输入值设定照射剂量设定值，并将其发送至剂量控制器，根据照射剂量设定值通过能量设定控制器对线束的能量进行设定，通过射线扫描控制器对照射嘴进行控制，开启照射嘴，通过剂量监视器对照射嘴中照射出的射线的剂量进行检测，根据剂量监视器的测定值与照射剂量设定值对照射嘴及线束的能量进行调整，调整完毕后向目标进行射线照射。
本发明提供的照射剂量确定系统及方法，该系统设置有配电监测模块及节能优化模块，通过配电监测模块不仅能够对配电网单元的信息进行采集，而且能够对配电网单元所处环境的信息进行监测，根据采集的信息能够判断配电网单元是否发生故障，充分考虑到外部环境对配电网单元的影响，提高了配电监测的适用性，通过节能优化模块能够根据优化目标得到更为准确的优化调度方案，能够此过程设计的优化调度模型信息实时的修正，使其更能反应配电运行的实际情况，提高了优化调度方案的准确性；该方法包括配电监测模块实时监测配电网单元的信息，并将其发送至控制模块，控制模块根据配电网单元的信息判断配电网单元是否发生故障，若发生故障，则控制报警模块报警，节能优化模块根据配电优化调度的优化目标规划配电网优化调度方案，并将其发送至控制模块，控制模块控制配电网单元根据配电网优化调度方案实现配电网优化调度，既能够实现配电网单元的故障监测，又能够实现更为准确的配电网优化调度。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (9)
1.一种照射剂量确定系统，其特征在于，包括：剂量仿真模块、控制模块及照射模块，所述剂量仿真模块及照射模块电性连接所述控制模块，所述剂量仿真模块用于实现照射剂量的仿真确定，所述照射模块用于进行射线照射。
2.根据权利要求1所述的照射剂量确定系统，其特征在于，所述剂量仿真模块包括人体模型建立模块及照射模拟模块，所述人体模型建立模块用于建立虚拟人体模型，所述照射模拟模块用于对虚拟人体模型进行照射，所述人体模型建立模块及照射模拟模块电性连接所述控制模块。
3.根据权利要求1所述的照射剂量确定系统，其特征在于，所述照射模块包括照射嘴、剂量监视器及剂量控制器，所述照射嘴用于向目标发射照射射线，所述剂量监视器用于检测从照射嘴中照射出的射线的剂量，所述照射嘴、剂量监视器及剂量控制器电性连接所述控制模块，所述剂量控制器包括能量设定控制器、射线扫描控制器及照射剂量控制器，所述能量设定控制器用于对射线的能量进行设定，所述射线扫描控制器用于对照射嘴进行控制，所述照射剂量确定控制器用于根据剂量监视器的测定值与照射剂量设定值对照射嘴及线束的能量进行调整。
4.一种照射剂量确定方法，应用于权利要求1-3任一所述的照射剂量确定系统，其特征在于，包括如下步骤：
步骤1：基于剂量仿真模块进行仿真，得到照射剂量输入值；
步骤2：根据照射剂量输入值得到照射剂量设定值，基于照射剂量设定值，通过照射摸块进行照射剂量的调整照射。
5.根据权利要求4所述的照射剂量确定方法，其特征在于，步骤1中，基于剂量仿真模块进行仿真，具体包括如下步骤：
步骤101：通过3dsMax软件建立具有骨骼动画的虚拟人体模型，根据虚拟人体模型的人体结构及骨骼结构，建立人体体素模型；
步骤102：定义人体体素模型的各个模块的权重及人体有效剂量计算公式；
步骤103：利用插值方法计算虚拟人体模型的瞬时受照剂量率及累积剂量，并计算基于骨骼动画的人体受照剂量计算。
6.根据权利要求5所述的照射剂量确定方法，其特征在于，步骤101中，通过3dsMax软件建立具有骨骼动画的虚拟人体模型，根据虚拟人体模型的人体结构及骨骼结构，建立人体体素模型，具体为：
通过3dsMax软件建立具有骨骼动画的虚拟人体模型，根据虚拟人体模型的人体结构及骨骼结构，将人体模型划分为头部模块、胸部模块、臀部模块、两个上臂部模块、两个小臂部模块、两个大腿部模块及两个小腿部模块，将各个模块分别体素化，建立人体体素模型。
7.根据权利要求6所述的照射剂量确定方法，其特征在于，步骤102中，定义人体体素模型的各个模块的权重及人体有效剂量计算公式，具体为：
根据人体体素模型中各个模块所在的位置及人体骨骼肌肉在各个模块中的质量分布，定义各个模块的权重因子大小；
根据虚拟人体模型，定义虚拟人体模型的有效剂量计算公式为：
XB＝∑HRAB
O＝∑HBXB
式中，XB为虚拟人体模型的当量剂量，O为虚拟人体模型的有效剂量，AB为模块的吸收剂量，HR为辐射权重因子，HB为虚拟人体模型的各个模块的权重因子。
8.根据权利要求7所述的照射剂量确定方法，其特征在于，步骤103中，利用插值方法计算虚拟人体模型的瞬时受照剂量率及累积剂量，并计算基于骨骼动画的人体受照剂量计算，具体为：
基于反距离权重法计算单个体素单元的瞬时剂量率，其中，将每个模块中所有体素的平均值作为该模块的受照剂量，将所有模块的瞬时剂量率加权之和作为人体的瞬时受照剂量率，将每个时刻人体的瞬时剂量率的累积作为人体的累积剂量，其中，单个体素单元的瞬时剂量率为：
式中，Ki为体素i的剂量率，j为体素i相邻的第j个剂量点，yi,j为体素i到相邻剂量点j的距离，K′i,j为体素i的相邻剂量点j的剂量率；
通过照射模拟模块对虚拟人体模型进行照射，以0.1s的时间间隔计算虚拟人体模型的瞬时受照剂量率和累积剂量，根据瞬时受照剂量率和累积剂量，确定照射模拟模块的照射剂量输入值，并进行保存。
9.根据权利要求8所述的照射剂量确定方法，其特征在于，步骤2中，根据照射剂量输入值得到照射剂量设定值，基于照射剂量设定值，通过照射摸块进行照射剂量的调整照射，具体为：
根据得到的照射剂量输入值设定照射剂量设定值，通过能量设定控制器对线束的能量进行设定，通过射线扫描控制器对照射嘴进行控制，开启照射嘴，通过剂量监视器对照射嘴中照射出的射线的剂量进行检测，根据剂量监视器的测定值与照射剂量设定值对照射嘴及线束的能量进行调整，调整完毕后向目标进行射线照射。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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