一种基于蒙特卡罗光子模拟的卷积叠加剂量计算方法

摘要

本发明公开了一种基于蒙特卡罗光子模拟的卷积叠加剂量计算方法，在传统的光子剂量计算模型的基础上，使用蒙特卡罗光子输运替代原有的解析光子通量计算；而相对于全空间蒙特卡罗光子‑电子耦合输运，使用预先计算的能量沉积核替代电子输运，可以极大的减少模拟计算的时间。为了进一步加快计算速度，可以根据不同的计算区域，分别采用不同的计算策略：对于感兴趣区域的计算点，逐点进行卷积叠加计算，对于其他区域计算点，只计算一部分特定的点，通过插值的方法，得到任意点的剂量信息，保证用户关心区域计算精度的同时，减少计算时间。

主权项

一种基于蒙特卡罗光子模拟的卷积叠加剂量计算方法，其特征在于包括以下步骤：(1)获得计算参数，计算参数包括：a)放射源的能谱信息；b)射野信息；c)放射源的位置信息；d)射线经过加速器附件在等中心平面形成的形状，由用户勾画给出；e)计算模型栅元划分信息；f)计算模型栅元物理密度信息；g)计算模型中感兴趣区域标示信息，由用户勾画给出；h)通过蒙特卡罗程序获得的能量沉积点核Π，Π是一系列单能或一定能谱的光子入射到某一均匀介质中对应于三维坐标(x，y，z)的辐射能量值矩阵；(2)对全部计算区域进行蒙特卡罗光子输运模拟；根据用户制定的辐照方案，将步骤(1)中的放射源的能谱信息、射野信息、放射源的位置信息、射线经过加速器附件在等中心平面形成的形状转换为蒙特卡罗光子输运模拟的源信息，将计算模型栅元划分信息和计算模型栅元物理密度信息转换为蒙特卡罗光子输运模拟的几何信息、材料信息和计数信息，进行全部计算区域的蒙特卡罗光子输运模拟，得到全部计算区域每个栅元的光子通量Φ；(3)卷积叠加剂量计算；利用下列卷积叠加公式进行分区域的计算点计算：$D\left(r\right)={\int }_E\underset{V}{\int \int \int }\Phi (E,r^{,})\Pi (E,(\overrightarrow{r}-\overrightarrow{r^{,}}\left)\right)d^3{r}^{,}dE---\left(1\right)$其中：D(r)为沉积点r处的剂量，Φ为光子通量，Π为预先计算好的能量沉积点核，在不同的作用点r’和不同的沉积点r处能量沉积点核应该是不同的，为了计算方便，公式(1)中常用空间不变的能量沉积点核进行计算，考虑到计算模型材料的不均匀性，采用作用点和沉积点之间相对水的等效路径长度替代物理路径长度，物理路径长度即是作用点和沉积点连线的长度，用于点核的调用。