專利名稱：一種基于概率安全分析的放療精確性數(shù)據(jù)處理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及概率安全分析的技術領域，具體涉及一種基于概率安全分析的放療精 確性數(shù)據(jù)分析方法，其將概率安全分析中的數(shù)據(jù)分析方法應用于精確放療中復雜系統(tǒng)的分 析，利用故障樹的建模方式分析精確性失敗的事故序列，生成的數(shù)據(jù)可以應用于放療計劃 系統(tǒng)，用來分析和評估放治療精確射性。
背景技術：
隨著醫(yī)學物理和計算機科學的發(fā)展，放射治療精確性要求越來越高，但總有一些 因素制約著劑量或靶區(qū)適形的精確性，如靶區(qū)定位、治療擺位、不同的調強技術和不同的操 作者等，這就造成了放射治療的不確定性，即精確性可能失敗?，F(xiàn)在對于結果精確性的研究 僅限于對單個因素的分析，對單個因素造成的不同誤差百分率進行對比，從而分析并擇優(yōu) 利用。然而放射治療過程是多因素的綜合，多個因素協(xié)同作用下精確度大小尚無可以應用 的評估方法。目前有人用概率安全分析方法來分析高劑量率后裝放療中劑量錯誤所發(fā)生的 事故，僅是內照射治療中的一個關于機械安全性的事件，不適用于外照射，更不能反映放療 精確性。
目前在核電站有多年運行經(jīng)驗的概率安全分析方法可以為上述多因素協(xié)同評價 提供借鑒，利用類似于故障樹的分析推理方法將每一步驟和最后的事故發(fā)生的可能性間接 相關聯(lián)。放射治療中是可以建立原因和結果的對應關系的，并利用長期積累的數(shù)據(jù)，為分析 做好基礎準備。核電站普遍應用的概率安全評價系統(tǒng)不能直接應用于放射治療精確性的分 析，放射治療必須建立自己的數(shù)據(jù)分析模式。本專利應用概率安全分析方法來分析精確放 療結果中違背精確性的事件發(fā)生概率，以及在此概率下放療過程中各系統(tǒng)對事故的貢獻大 小，是針對精確放療系統(tǒng)照射區(qū)適形度和吸收劑量精確性的分析，是各個因素綜合作用的 結果，可以作為精確放療系統(tǒng)綜合評價指標。發(fā)明內容
本研究方法拓寬了概率安全分析方法的應用范圍，提供了放射治療精確性研究的 系統(tǒng)分析途徑，其前瞻性如下
1、概率安全分析方法作為一種成熟的系統(tǒng)評價方法，目前主要應用于核電站、航 天領域等涉及重大安全的事件分析。對于復雜系統(tǒng)共同作用的結果，不一定和安全相關，只 要合乎此種方法的分析原理以及可以實現(xiàn)分析路徑，就可以應用概率安全分析方法進行分 析，本專利演示了具體實施過程，提供了可行性路徑，拓寬了概率安全分析這種數(shù)據(jù)分析方 法的應用范圍，將在更多領域發(fā)揮作用。
2、將生成的數(shù)據(jù)和治療計劃系統(tǒng)集成，可以實時反映精確度和事后評價，為評價 精確度和放療方案優(yōu)劣提供了量化標準。數(shù)據(jù)可以單獨用于評價，也可以與放射治療計劃 系統(tǒng)聯(lián)合，將概率安全分析軟件以及經(jīng)驗性數(shù)據(jù)設計作為放射治療計劃系統(tǒng)的一個輔助性 的子系統(tǒng)，可以自動識別當前操作的初始事件，對每一個重要計劃設計步驟顯示經(jīng)驗錯誤概率和該系統(tǒng)的重要性大小，可以實時監(jiān)測和驗證放射治療實施過程精確性。
本發(fā)明采用的技術方案為一種基于概率安全分析的放療精確性數(shù)據(jù)處理方法， 將放射治療過程各步驟對應于復雜系統(tǒng)的事件發(fā)生過程，建立故障樹模型，利用概率安全 分析軟件處理概率數(shù)據(jù)，從而得出精確性失敗的概率及各步驟重要性大小，其步驟如下
步驟(I)、利用現(xiàn)有的放射治療技術收集初始數(shù)據(jù)，作為概率安全分析方法中的源 數(shù)據(jù)，包括基本事件概率及概率的誤差數(shù)據(jù)、人因失誤相關的數(shù)據(jù)、共因相關的數(shù)據(jù)；
步驟(2)、將放射治療精確性失敗作為頂事件，對放射治療過程進行故障樹建模， 將所有對放射治療有關鍵影響的因素分為劑量錯誤、擺位錯誤、靶區(qū)勾畫錯誤、輸出錯誤4 大類，對每一類分別展開，分析直接導致其發(fā)生的所有因素，直到初始事件為止；將頂事件、 中間結果、初始事件統(tǒng)稱為事件，將單獨發(fā)生就導致上一層事件發(fā)生的事件用或門連接，聯(lián) 合發(fā)生才導致上一層事件發(fā)生的事件用與門連接，從而可將所有事件鏈接成一棵故障樹；
步驟(3)、將故障樹模型中各初始事件概率數(shù)據(jù)及其它源數(shù)據(jù)輸入概率分析軟件， 系統(tǒng)自動計算最小割集并進行定量分析，結果用于精確性評估及重要性分析。
本發(fā)明在放療精確度領域具有很高的指導意義和應用價值，其具體應用價值如 下
①、本發(fā)明能夠評價不同的設計選擇方案；
②、本發(fā)明能夠識別設計中的缺點；
③、本發(fā)明能夠在誤差預防和改善精確度之間建立綜合平衡；
④、本發(fā)明能夠從概率安全分析角度識別治療過程中某個步驟重要性；
⑤、本發(fā)明能夠找出人因錯誤相關的一些問題。


圖1是本發(fā)明具體實施流程圖2是建模示例。
具體實施方式
如圖1所示，一種基于概率安全分析的放療精確性數(shù)據(jù)分析方法，其實施步驟如 下
( I)利用現(xiàn)有的放射治療經(jīng)驗數(shù)據(jù)，或者模擬實驗數(shù)據(jù)來收集初始數(shù)據(jù)，作為概率 安全分析方法中的源數(shù)據(jù)，包括基本事件概率及概率的誤差數(shù)據(jù)、人因失誤相關的數(shù)據(jù)、 共因相關的數(shù)據(jù)；
(2)將放射治療精確性失敗作為頂事件，對放射治療過程進行故障樹建模，將所有 對放射治療有關鍵影響的因素分為劑量錯誤、擺位錯誤、靶區(qū)勾畫錯誤、輸出錯誤4大類， 對每一類分別展開，分析直接導致其發(fā)生的所有因素，直到初始事件為止，從而可將所有事 件鏈接成一棵故障樹；
(3)將故障樹模型中各初始事件概率數(shù)據(jù)及其它源數(shù)據(jù)輸入概率分析軟件，系統(tǒng) 自動計算最小割集并進行定量分析，結果用于精確性評估及重要性分析。
計算過程由概率安全分析軟件實現(xiàn)，求頂事件發(fā)生概率計算公式如下
權利要求
1.一種基于概率安全分析的放療精確性數(shù)據(jù)處理方法，其特征是將放射治療過程各步驟對應于復雜系統(tǒng)的事件發(fā)生過程，建立故障樹模型，利用概率安全分析軟件分析放療治療技術的精確性及各步驟重要性大小，其步驟如下步驟(I)、利用現(xiàn)有的放射治療技術收集初始數(shù)據(jù)，作為概率安全分析方法中的源數(shù)據(jù)，包括基本事件概率及概率的誤差數(shù)據(jù)、人因失誤相關的數(shù)據(jù)、共因相關的數(shù)據(jù)；步驟(2)、將放射治療精確性失敗作為頂事件，對放射治療過程進行故障樹建模，將所有對放射治療有關鍵影響的因素分為劑量錯誤、擺位錯誤、靶區(qū)勾畫錯誤、輸出錯誤4大類，對每一類分別展開，分析直接導致其發(fā)生的所有因素，直到初始事件為止；將頂事件、中間結果、初始事件統(tǒng)稱為事件，將單獨發(fā)生就導致上一層事件發(fā)生的事件用或門連接，聯(lián)合發(fā)生才導致上一層事件發(fā)生的事件用與門連接，從而可將所有事件鏈接成一棵故障樹； 步驟(3)、將故障樹模型中各初始事件概率數(shù)據(jù)及其它源數(shù)據(jù)輸入概率分析軟件，系統(tǒng)自動計算最小割集并進行定量分析，結果用于精確性評估及重要性分析。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種基于概率安全分析的放療精確性數(shù)據(jù)處理方法,其特征是所述的對放射治療過程進行故障樹建模，將頂事件定義為精確性失敗，即最終適形度或吸收劑量誤差率>±5%為失去了精確的意義，故障樹主干為主要的導致不精確的因素，追蹤到整個放療系統(tǒng)的初始事件，對于存在誤差的初始事件，就用誤差率>±5%表示錯誤，小于此誤差為正確，并使用邏輯門表達事件之間的邏輯關系，最終完成建模。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于概率安全分析的放療精確性數(shù)據(jù)處理方法，是概率安全分析方法在精確放療系統(tǒng)中的實現(xiàn)途徑，其特征是利用概率安全分析中的數(shù)據(jù)分析方法來分析精確放射治療中對精確度有關鍵影響的各個參數(shù)的因果聯(lián)系，通過建模處理數(shù)據(jù)分析精確性失效概率，評價各個系統(tǒng)以及人為因素對精確性的影響，找出關鍵問題，糾正關鍵偏差，從而提高精確放療的質量。
文檔編號G06F19/00GK103065054SQ20131001355
公開日2013年4月24日 申請日期2013年1月14日 優(yōu)先權日2013年1月14日
發(fā)明者李文藝, 汪進, 曹瑞芬, 吳宜燦 申請人:中國科學院合肥物質科學研究院