模拟粒子输运的方法、放射治疗系统及相关装置制造方法及图纸

本申请提供了模拟粒子输运的方法、电子设备、计算机可读存储介质、计算机程序产品及放射治疗系统，用于模拟粒子在目标调能器中的输运过程，所述目标调能器包括多个调能片，所述方法包括：获取所述目标调能器的中心位置；根据所述目标调能器的中心位置，创建一个虚拟调能器；所述虚拟调能器采用无缝隙结构，并且所述虚拟调能器的中心位置与所述目标调能器的中心位置对齐、所述虚拟调能器的厚度与所述目标调能器的总厚度相匹配；其中，所述总厚度是所有调能片的厚度之和；通过模拟粒子在所述虚拟调能器中的输运过程，以模拟粒子在所述目标调能器中的输运过程。本申请通过创建虚拟调能器来简化和加速粒子在目标调能器中输运的模拟仿真计算过程。拟仿真计算过程。拟仿真计算过程。

【技术实现步骤摘要】
模拟粒子输运的方法、放射治疗系统及相关装置


[0001]本申请涉及放射治疗的
，尤其涉及模拟粒子输运的方法、电子设备、计算机可读存储介质、计算机程序产品及放射治疗系统。

技术介绍

[0002]为了在使用调能器的质子治疗系统中计算质子的剂量分布，需要模拟质子穿过不同组合的调能器后的能量、位置和次级粒子分布。然而，由于调能器存在多种组合和调能器位置的变化，无法使用预先运算的结果进行模拟仿真计算。此外，调能器的片间存在缝隙，粒子经过这些缝隙时其运动偏转和射程衰减与在调能器物质中不同，因此在输运过程中需要在每个缝隙边界进行处理，使整个输运过程的模拟仿真变得复杂且耗时。
[0003]基于此，本申请提供了模拟粒子输运的方法、电子设备、计算机可读存储介质、计算机程序产品及放射治疗系统，以改进相关技术。

技术实现思路

[0004]本申请的目的在于提供模拟粒子输运的方法、电子设备、计算机可读存储介质、计算机程序产品及放射治疗系统，通过创建虚拟调能器来简化和加速粒子在目标调能器中输运的模拟仿真计算过程。
[0005]本申请的目的采用以下技术方案实现：
[0006]本申请提供了一种模拟粒子输运的方法，用于模拟粒子在目标调能器中的输运过程，所述目标调能器包括多个调能片，所述方法包括：
[0007]获取所述目标调能器的中心位置；
[0008]根据所述目标调能器的中心位置，创建一个虚拟调能器；所述虚拟调能器采用无缝隙结构，并且所述虚拟调能器的中心位置与所述目标调能器的中心位置对齐、所述虚拟调能器的厚度与所述目标调能器的总厚度相匹配；其中，所述总厚度是所有调能片的厚度之和；
[0009]通过模拟粒子在所述虚拟调能器中的输运过程，以模拟粒子在所述目标调能器中的输运过程。
[0010]该技术方案的有益效果在于：通过创建虚拟调能器来简化和加速粒子在目标调能器中输运的模拟仿真计算过程。通过创建虚拟调能器并模拟粒子在其中的输运过程，可以有效地模拟粒子在实际的目标调能器中的输运情况，这有助于精确计算粒子在穿过目标调能器后的能量、位置和次级粒子分布，从而提供准确的剂量分布计算结果；虚拟调能器采用无缝隙结构，消除了目标调能器中的缝隙对粒子输运过程的影响，同时，虚拟调能器的厚度与目标调能器的总厚度相匹配，确保了模拟的准确性，通过在虚拟调能器中进行粒子输运模拟，可以避免对每个缝隙边界进行额外处理，从而简化了计算过程并减少了计算时间；通过准确模拟粒子在目标调能器中的输运过程，可以更好地了解粒子的剂量分布情况，这有助于优化粒子治疗方案，提高治疗精度和效果，最大限度地减少对健康组织的损伤。综上所
述，通过模拟粒子在虚拟调能器中的输运过程，实现了对目标调能器中粒子输运过程的准确模拟，简化了计算过程并提高了治疗精度和效果，在对目标调能器输运粒子的过程进行模拟仿真时，能够兼顾计算过程的高效率和高准确性。
[0011]在一些可能的实现方式中，所述获取所述目标调能器的中心位置，包括：
[0012]根据每个调能片的位置和厚度，计算每个调能片的等效位置和厚度比例，所述调能片的厚度比例是所述调能片的厚度在所述总厚度中所占的比例；
[0013]根据每个调能片的等效位置和厚度比例，计算出所述目标调能器的中心位置。
[0014]该技术方案的有益效果在于：通过计算每个调能片的等效位置和厚度比例，可以准确确定每个调能片在总厚度中所占的比例，基于这些比例，可以计算出目标调能器的中心位置，确保准确性和可靠性；该方法考虑了每个调能片的位置和厚度，并根据它们的比例计算出目标调能器的中心位置，这种综合考虑不同调能片的特性，能够更准确地获取整个目标调能器的中心位置；通过精确获取目标调能器的中心位置，可以确保后续的虚拟调能器的创建和粒子输运过程的模拟具有更高的精度和可靠性。
[0015]在一些可能的实现方式中，计算每个调能片的等效位置的过程包括：
[0016]根据每个调能片的位置，计算每个调能片与等中心面的距离；
[0017]根据每个调能片的厚度及其与等中心面的距离，计算出每个调能片的等效位置。
[0018]该技术方案的有益效果在于：通过计算每个调能片与等中心面的距离，考虑了调能片在目标调能器中的具体位置，这使得计算的结果更准确，能够更好地反映实际调能器的结构和布局；结合每个调能片的厚度和其与等中心面的距离，计算出每个调能片的等效位置，这种综合考虑调能片的尺寸和位置，能够更好地反映其对粒子输运过程的影响，从而提高计算的准确性和可靠性；通过考虑调能片的位置、厚度和等效位置，能够更准确地模拟粒子在虚拟调能器中的输运过程，这将有助于准确计算粒子穿过目标调能器后的能量、位置和次级粒子分布，提高模拟的准确性。
[0019]在一些可能的实现方式中，所述获取所述目标调能器的中心位置，包括：
[0020]将所有调能片的位置和厚度输入中心位置模型，以得到所述目标调能器的中心位置；
[0021]其中，所述中心位置模型是使用训练集对预设的深度学习模型进行训练得到的。
[0022]该技术方案的有益效果在于：通过将所有调能片的位置和厚度输入中心位置模型，可以利用预先训练好的深度学习模型(即中心位置模型)来获取目标调能器的中心位置，这种方法结合了大量的训练数据和模型的学习能力，能够准确地预测目标调能器的中心位置；通过采用基于深度学习的模型(即中心位置模型)获取目标调能器的中心位置，可以减少对人工计算或简化模型的依赖，深度学习模型能够从大量的训练数据中学习目标调能器中心位置的复杂关系，因此能够提供更准确、更可靠的结果；由于深度学习模型具有较强的学习能力和适应性，因此可以适应不同类型和复杂结构的调能器，这使得该方法具有广泛的适用性，并能够应对各种调能器设计和组合情况。
[0023]在一些可能的实现方式中，所述通过模拟粒子在所述虚拟调能器中的输运过程，以模拟粒子在所述目标调能器中的输运过程，包括：
[0024]获取粒子进入所述虚拟调能器的入射表面的入射位置；
[0025]模拟粒子从所述虚拟调能器的入射表面的所述入射位置进入并从所述虚拟调能
器的出射表面离开的输运过程，以模拟粒子在所述目标调能器中的输运过程。
[0026]该技术方案的有益效果在于：通过确定粒子进入虚拟调能器入射表面的入射位置，可以准确模拟粒子的初始位置和方向，这有助于精确模拟粒子在虚拟调能器中的输运过程，并为后续的模拟提供准确的起始条件；通过对粒子从虚拟调能器的入射表面入射位置进入并从出射表面离开的输运过程进行模拟，可以模拟粒子在目标调能器中的实际输运过程，这种模拟考虑了虚拟调能器的结构和特性，包括无缝隙结构和与目标调能器的厚度相匹配，从而更准确地预测粒子在穿过目标调能器后的能量、位置和次级粒子分布；通过模拟粒子在虚拟调能器中的输运过程，可以提供准确的剂量分布计算结果，这有助于优化粒子治疗方案，提高剂量分布的精确性和治疗效果，并最大限度地减少对健康组织的损伤。
[0027]在一些可能的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模拟粒子输运的方法，其特征在于，用于模拟粒子在目标调能器中的输运过程，所述目标调能器包括多个调能片，所述方法包括：获取所述目标调能器的中心位置；根据所述目标调能器的中心位置，创建一个虚拟调能器；所述虚拟调能器采用无缝隙结构，并且所述虚拟调能器的中心位置与所述目标调能器的中心位置对齐、所述虚拟调能器的厚度与所述目标调能器的总厚度相匹配；其中，所述总厚度是所有调能片的厚度之和；通过模拟粒子在所述虚拟调能器中的输运过程，以模拟粒子在所述目标调能器中的输运过程。2.根据权利要求1所述的模拟粒子输运的方法，其特征在于，所述获取所述目标调能器的中心位置，包括：根据每个调能片的位置和厚度，计算每个调能片的等效位置和厚度比例，所述调能片的厚度比例是所述调能片的厚度在所述总厚度中所占的比例；根据每个调能片的等效位置和厚度比例，计算出所述目标调能器的中心位置。3.根据权利要求2所述的模拟粒子输运的方法，其特征在于，计算每个调能片的等效位置的过程包括：根据每个调能片的位置，计算每个调能片与等中心面的距离；根据每个调能片的厚度及其与等中心面的距离，计算出每个调能片的等效位置。4.根据权利要求1所述的模拟粒子输运的方法，其特征在于，所述获取所述目标调能器的中心位置，包括：将所有调能片的位置和厚度输入中心位置模型，以得到所述目标调能器的中心位置；其中，所述中心位置模型是使用训练集对预设的深度学习模型进行训练得到的。5.根据权利要求1所述的模拟粒子输运的方法，其特征在于，所述通过模拟粒子在所述虚拟调能器中的输运过程，以模拟粒子在所述目标调能器中的输运过程，包括：获取粒子进入所述虚拟调能器的入射表面的入射位置；模拟粒子从所述虚拟调能器的入射表面的所述入射位置进入并从所述虚拟调能器的出射表面离开的输运过程，以模拟粒子在所述目标调能器中的输运过程。6.根据权利要求5所述的模拟粒子输运的方法，其特征在于，所述获取粒子进入所述虚拟调能器的入射表面的入射位置，包括：根据所述虚拟调能器的中心位置与等中心面的距离、所述虚拟调能器的厚度以及粒子的源模型，确定粒子进入所述虚拟调能器的入射表面的入射位置。7.根据权利要求1所述的模拟粒子输运的方法，其特征在于，所述方法还包括：获取粒子穿过所述虚拟调能器后的模拟信息集...

【专利技术属性】
技术研发人员：万天敏，白雪岷，程勤勤，杨师俨，
申请(专利权)人：迈胜医疗设备有限公司，
类型：发明
国别省市：