用于BNCT的中子源适用性评估方法和装置、电子设备与流程

本技术涉及bnct，特别是涉及一种用于bnct的中子源适用性评估方法和装置、电子设备。

背景技术：

1、硼中子俘获治疗（boron neutron capture therapy，bnct）是一种癌症治疗技术。具体利用硼药集中在目标对象的肿瘤细胞中，配合中子源照射使得硼院子俘获中子发生10b(n,α)7li反应从而产生重离子。重离子的射程与细胞尺度相当，能够在细胞尺度上精准、高效地杀死癌细胞。

2、目前，用于bnct的中子源主要包括基于反应堆的中子源和基于加速器的中子源。图1是三种不同中子源的中子能量和中子通量的对应关系图。结合图1可知，不同的中子源，例如不同中子源类型、或者不同能量加速器，均会影响中子束流的能量和通量。因此，即便采用相同类型的中子源，中子束流的表现也不同。而中子流束的差异会直接影响到bnct的治疗效果。并且，不同类型的肿瘤在组织内分布深度不同，不同深度处的肿瘤需要配合不同能量的中子流束。针对深层的肿瘤需要配合高能量中子流束，针对浅表层的肿瘤需要配合低能量中子流束。可见，不同的中子源的适用性不同。

3、但是，目前对于不同类型中子源的适用性缺少评价体系。基于此，有必要提供一种用于bnct的中子源适用性评估方法，以为制定合理的治疗方案提供有效参考。

技术实现思路

1、本技术实施例提供了一种用于bnct的中子源适用性评估方法和装置、电子设备，以至少解决相关技术中无法评价不同中子源适用性的问题。

2、第一方面，本技术实施例提供了一种用于bnct的中子源适用性评估方法，包括：

3、根据目标对象ct图像构建三维模型，在所述三维模型中确定目标区域；

4、获取所述三维模型中每个体素网格的材料组类和硼浓度，并结合所述体素网格的分布情况确定蒙卡模拟数据；

5、根据所述蒙卡模拟数据和中子源的模拟参数进行蒙卡模拟，通过模拟结果获取所述目标区域中每个体素网格的当量剂量；

6、基于所述体素网格的当量剂量确定所述目标区域中所有危及器官的平均吸收剂量和肿瘤均匀性指数，根据所述平均吸收剂量和所述肿瘤均匀性指数获取适用性评估指数。

7、可选地，所述根据所述平均吸收剂量和所述均匀性指数获取适用性评估指数，按照以下方式进行：

8、

9、其中，ec为评估指数，为平均吸收剂量的权重系数，为平均吸收剂量，为肿瘤均匀性指数的权重系数，为肿瘤均匀性指数。

10、可选地，所述基于所述体素网格的当量剂量确定所述目标区域中所有危及器官的平均吸收剂量和肿瘤均匀性指数，包括：

11、根据所述目标区域中每个体素网格的当量剂量得到剂量体积直方图；

12、根据所述剂量体积直方图，确定所述目标区域中各个危及器官以及肿瘤的剂量吸收数据；

13、基于所述各个危及器官的剂量吸收数据和所述危及器官中体素网格的当量剂量确定所述平均吸收剂量，根据所述肿瘤的剂量吸收数据确定所述肿瘤均匀性指数。

14、可选地，所述各个危及器官的剂量吸收数据包括各个所述危及器官的最大吸收剂量；所述根据所述各个危及器官的剂量吸收数据确定所述平均吸收剂量，包括：

15、响应于所有所述危及器官的最大吸收剂量均小于对应器官的预设限值，根据任一所述危及器官中体素网格的当量剂量获取所述危及器官的吸收剂量，根据所有所述危及器官的吸收剂量获取所述平均吸收剂量。

16、可选地，所述肿瘤的剂量吸收数据包括低位体积分数、中位体积分数以及高位体积分数多对应的剂量值，所述根据所述肿瘤的剂量吸收数据确定所述肿瘤均匀性指数，包括：

17、获取所述低位体积分数和所述高位体积分数对应的剂量值差值；

18、根据所述剂量值差值和所述中位体积分数对应的剂量值之比，作为所述肿瘤均匀性指数。

19、可选地，所述模拟结果包括任一体素网格中目标组分的剂量率，所述目标组分包括硼、氮、氢和光子；所述通过模拟结果获取所述目标区域中每个体素网格的当量剂量，包括：

20、对所述目标组分的剂量率进行当量剂量处理，得到所述体素网格的总剂量率；

21、根据处方剂量和目标区域中肿瘤区域内体素网格的总剂量率获取辐射时长；

22、根据所述辐射时长与所述总剂量率获取每个所述体素网格的所述当量剂量。

23、可选地，所述对所述目标组分的剂量率进行当量剂量处理，得到所述体素网格的总剂量率，按照以下公式进行：

24、其中，d为总剂量率，db,ppm为硼剂量率，dn为氮剂量率，dh为氢剂量率，dγ为光子剂量率；

25、cbe为复合生物效应因子，rben为根据氮吸收剂量率确定的相对生物效应因子，rbeh为根据氢吸收剂量率确定的相对生物效应因子，rbeγ为根据光子吸收剂量率确定的相对生物效应因子；

26、表示组织中随时间变化的硼浓度。

27、可选地，获取所述三维模型中每个体素网格的材料组类和硼浓度，包括：

28、判断当前体素网格是否在所述目标区域内；

29、若在所述目标区域内，则根据所述当前体素网格在所述目标区域中的位置获取对应的材料组类，并根据所述目标对象硼药的药代动力学特征，确定所述所述材料组类对应的硼浓度；

30、若在所述目标区域外，则根据所述体素网格对应ct图像的ct值确定所述体素网格的材料组类，并基于所述材料类别确定相对的硼浓度。

31、可选地，所述方法还包括：根据硼药数据以及目标对象的个体生理参数进行药代动力学模拟，获取不同材料组类中的药代动力学曲线；

32、根据所述药代动力学曲线获取对应组织类别的所述药代动力学特征。

33、第二方面，本技术实施例提供了一种用于bnct的中子源适用性评估装置，所述装置包括：

34、构建模块，用于根据目标对象ct图像构建三维模型，在所述三维模型中确定目标区域；

35、确定模块，用于获取所述三维模型中每个体素网格的材料组类和硼浓度，并结合所述体素网格的分布情况确定蒙卡模拟数据；

36、获取模块，用于根据所述蒙卡模拟数据和中子源的模拟参数进行蒙卡模拟，通过模拟结果获取所述目标区域中每个体素网格的当量剂量；

37、评估模块，用于基于所述体素网格的当量剂量确定所述目标区域中所有危及器官的平均吸收剂量和肿瘤均匀性指数，根据所述平均吸收剂量和所述肿瘤均匀性指数获取适用性评估指数。

38、可选地，所述评估模块在根据所述平均吸收剂量和所述均匀性指数获取适用性评估指数，按照以下方式进行：

39、

40、其中，ec为评估指数，为平均吸收剂量的权重系数，为平均吸收剂量，为肿瘤均匀性指数的权重系数，为肿瘤均匀性指数。

41、可选地，所述评估模块包括：

42、第一确定单元，用于根据所述目标区域中每个体素网格的当量剂量得到剂量体积直方图；

43、第二确定单元，用于根据所述剂量体积直方图，确定所述目标区域中各个危及器官以及肿瘤的剂量吸收数据；

44、第三确定单元，用于根据所述各个危及器官的剂量吸收数据确定所述平均吸收剂量，根据所述肿瘤的剂量吸收数据确定所述肿瘤均匀性指数。

45、可选地，所述各个危及器官的剂量吸收数据包括各个所述危及器官的最大吸收剂量；所述第三确定单元具体用于：

46、响应于所有所述危及器官的最大吸收剂量小于对应器官的预设限值，根据所有所述危及器官的最大吸收剂量获取所述平均吸收剂量。

47、可选地，所述肿瘤的剂量吸收数据包括低位体积分数、中位体积分数以及高位体积分数多对应的剂量值，所述第三确定单元具体用于：

48、获取所述低位体积分数和所述高位体积分数对应的剂量值差值；

49、根据所述剂量值差值和所述中位体积分数对应的剂量值之比，作为所述肿瘤均匀性指数。

50、可选地，所述模拟结果包括任一体素网格中目标组分的剂量率，所述目标组分包括硼、氮、氢和光子；所述获取模块包括：

51、第五确定单元，用于对所述目标组分的剂量率进行当量剂量处理，得到所述体素网格的总剂量率；

52、第一获取单元，用于根据处方剂量和目标区域中肿瘤区域内体素网格的总剂量率获取辐射时长；

53、第二获取单元，用于根据所述辐射时长与所述总剂量率获取每个所述体素网格的所述当量剂量。

54、可选地，所述第五单元在对所述目标组分的剂量率进行当量剂量处理，得到所述体素网格的总剂量率时，按照以下公式进行：

55、其中，d为总剂量率，db,ppm为硼剂量率，dn为氮剂量率，dh为氢剂量率，dγ为光子剂量率；

56、cbe为复合生物效应因子，rben为根据氮吸收剂量率确定的相对生物效应因子，rbeh为根据氢吸收剂量率确定的相对生物效应因子，rbeγ为根据光子吸收剂量率确定的相对生物效应因子；

57、表示组织中随时间变化的硼浓度。

58、可选地，所述确定模块包括：

59、判断单元，用于判断当前体素网格是否在所述目标区域内；

60、第一确定单元，用于在所述判断单元判断当前体素网格在所述目标区域内，则根据所述当前体素网格在所述目标区域中的位置获取对应的材料组类，并根据所述目标对象硼药的药代动力学特征，确定所述所述材料组类对应的硼浓度；

61、第二确定单元，用于在所述判断单元判断当前体素网格在所述目标区域外，则根据所述体素网格对应ct图像的ct值确定所述体素网格的材料组类，并基于所述材料类别确定相对的硼浓度。

62、可选地，所述装置还包括：

63、获取模块，用于根据硼药数据以及目标对象的个体生理参数进行药代动力学模拟，获取不同材料组类中的药代动力学曲线；

64、根据所述药代动力学曲线获取对应组织类别的所述药代动力学特征。

65、第三方面，本技术实施例提供了一种电子设备，所述电子设备包括：

66、存储器，

67、处理器，以及

68、存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述计算机程序时实现如上述第一方面所提供的用于bnct的中子源适用性评估方法。

69、第四方面，本技术实施例提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，所述程序被处理器执行时实现如上述第一方面所述的用于bnct的中子源适用性评估方法。

70、本技术实施例提供的用于bnct的中子源适用性评估方法和装置、电子设备至少具有以下技术效果。

71、基于根据平均吸收剂量和肿瘤均匀性指数获取适用性评估指数。适用性评估指数兼容了中子源对于危及器官和肿瘤的影响，全面评估中子源方案的治疗效果。其中，适用性评估指数越小，表明危及器官平均吸收剂量以及肿瘤吸收剂量均匀性越佳，该中子源的适用性越佳。以此方式，构建了用于bnct的中子源适用性的评估方法，分析不同中子源在应用时的适用性优势，为制定合理的治疗方案提供理论依据。

72、本技术的一个或多个实施例的细节在以下附图和描述中提出，以使本技术的其他特征、目的和优点更加简明易懂。