施源器的設(shè)計(jì)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及醫(yī)療領(lǐng)域中放射裝置的制備方法，具體涉及一種施源器的設(shè)計(jì)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前對靶區(qū)進(jìn)行放射治療時(shí)，通過排列規(guī)則地插入腫瘤或者靠近腫瘤靶區(qū)的一根或多根施源器中，調(diào)整駐留位置，數(shù)量和駐留時(shí)間的方式，在三維放射治療計(jì)劃系統(tǒng)中計(jì)算一個(gè)比較理想的高劑量分布區(qū)域，并與勾畫的靶區(qū)三維形狀上適形。劑量適形達(dá)到的目的是使得靶區(qū)得到高劑量的同時(shí)，正常組織及器官得到最小的照射，但是，當(dāng)腫瘤被肋骨等覆蓋，或其他情況，不能對插值針或者施源器規(guī)則排列時(shí)，不論如何調(diào)整調(diào)駐留位置，數(shù)量和駐留時(shí)間，在劑量的分布上都不能達(dá)到施源器規(guī)則排列時(shí)的理想狀態(tài)分布。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述不足，本發(fā)明提供了一種腫瘤邊緣輪廓處放射劑量相等的施源器的設(shè)計(jì)方法。
[0004]為了達(dá)到上述發(fā)明目的，本發(fā)明提供了一種施源器的設(shè)計(jì)方法，其包括以下步驟:
獲取患者放射治療時(shí)靶區(qū)的斷層圖像；
根據(jù)斷層圖像生成靶區(qū)的三維圖像；
計(jì)算所述靶區(qū)三維輪廓的空間坐標(biāo)；
選取施源器的放射源在放射治療靶區(qū)中的位置和分布坐標(biāo)；
基于放射治療靶區(qū)邊緣輪廓處放射劑量相等原則，計(jì)算施源器管壁的厚度；
根據(jù)管壁厚度，采用3D打印機(jī)打印施源器。
[0005]本發(fā)明的有益效果為:根據(jù)掃描靶區(qū)的具體圖像，并選取施源器能夠插入的位置作為施源器的放射點(diǎn)，根據(jù)靶區(qū)和施源器衰減后的射線在靶區(qū)邊緣處劑量相等的原則計(jì)算施源器各處的壁厚；采用該方法設(shè)計(jì)的施源器進(jìn)行放射治療時(shí)，能夠使靶區(qū)邊緣實(shí)現(xiàn)等劑量照射，使靶區(qū)得到高劑量放療的同時(shí)正常組織及器官得到最小的照射。
【附圖說明】
[0006]圖1為施源器的設(shè)計(jì)方法一個(gè)實(shí)施例的流程圖。
[0007]圖2為根據(jù)靶區(qū)設(shè)計(jì)的施源器一個(gè)實(shí)施例的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0008]下面對本的【具體實(shí)施方式】進(jìn)行描述，以便于本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員理解本，但應(yīng)該清楚，本不限于【具體實(shí)施方式】的范圍，對本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來講，只要各種變化在所附的權(quán)利要求限定和確定的本的精神和范圍內(nèi)，這些變化是顯而易見的，一切利用本構(gòu)思的發(fā)明創(chuàng)造均在保護(hù)之列。
[0009]參考圖1，圖1示出了施源器的設(shè)計(jì)方法一個(gè)實(shí)施例的流程圖100 ;參考圖1，該方法100包括步驟101至步驟106:
在步驟101中，獲取患者放射治療時(shí)靶區(qū)(腫瘤)的斷層圖像；此處，在設(shè)計(jì)時(shí)優(yōu)選選用CT機(jī)掃描獲取患者腫瘤部位處的斷層圖像，不過也可以采用其他臨床上選用的獲取人體圖像的采集裝置。
[0010]在步驟102中，根據(jù)所述斷層圖像生成所述靶區(qū)的三維圖像；將CT掃描裝置采集的多張二維的腫瘤斷層圖像合成多張能體現(xiàn)腫瘤整體輪廓的三維圖像。
[0011]在步驟103中，計(jì)算靶區(qū)三維輪廓的空間坐標(biāo)。
[0012]在步驟104中，選取施源器的放射源在放射治療靶區(qū)中的位置和分布坐標(biāo)；該分布坐標(biāo)實(shí)則為放射源在放射治療靶區(qū)中的插入位置和插入深度；在滿足施源器的最大壁厚小于放射源到靶區(qū)邊緣最小距離的情況下，可以選取靶區(qū)的任一位置作為放射源的放置位置。
[0013]在步驟105中，基于放射治療靶區(qū)邊緣輪廓處放射劑量相等原則，計(jì)算施源器管壁的厚度。
[0014]在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，計(jì)算施源器管壁的厚度的具體步驟可以進(jìn)一步包括: 依據(jù)靶區(qū)三維輪廓的空間坐標(biāo)和放射源的分布坐標(biāo)，計(jì)算放射源到靶區(qū)輪廓邊緣的距離。
[0015]通過搜索上述計(jì)算出的放射源到靶區(qū)輪廓邊緣的所有距離，從中挑選出放射源到靶區(qū)輪廓邊緣所有距離中的最大距離；由于腫瘤到放射源點(diǎn)處的距離越大，腫瘤對放射源的衰減就越大，而放射源產(chǎn)生的劑量為統(tǒng)一值，那么要達(dá)到腫瘤輪廓處的劑量相等，則施源器的壁厚對放射源的衰減就必須盡可能的小，也即最大距離處的施源器的壁厚必須最小。
[0016]分配最小距離處的施源器管壁一個(gè)厚度設(shè)定值；此處給施源器管壁分配一個(gè)最小厚度的最要原因是:為了保證放療過程的安全性以及施源器的順利成型，施源器必須要滿足一定的厚度才方便生產(chǎn)，若是給予施源器一個(gè)最大壁厚進(jìn)行計(jì)算，則到施源器的最小壁厚時(shí)極易可能出現(xiàn)負(fù)值，而施源器正常生產(chǎn)必須要有一定壁厚，故在計(jì)算施源器的壁厚時(shí)首先需要給其分配一個(gè)最小壁厚。
[0017]根據(jù)施源器和靶區(qū)組織的衰減系數(shù)及放射源到靶區(qū)輪廓邊緣的距離，計(jì)算出施源器管壁每處的厚度。
[0018]下面結(jié)合附圖2以一個(gè)具體的實(shí)例對施源器壁厚的計(jì)算進(jìn)行說明:
參考圖2，圖2中的S為施源器，R為放射源，Lxl+Ltl為施源器到腫瘤輪廓處的最大距離Dl，Lx2+Lt2為施源器到腫瘤輪廓任一處的距離D2 ;其中，L xl和Lx2為施源器的厚度。計(jì)算施源器的厚度之前根據(jù)上面提到的方法，分配Lxl —個(gè)厚度值，獲取腫瘤的衰減系數(shù)Pt和施源器的衰減系數(shù)μχ，那么根據(jù)腫瘤輪廓邊緣等劑量可以建立以下等式:
(1- Lxl μ x) ( 1- Ltl μ t) = (1_ Lx2 μ x) (1_ Lt2 μ t)
Lxl+Ltl= Dl? Lx2+Lt2= D2
其中，yt為腫瘤的衰減系數(shù)，μχ為施源器的衰減系數(shù)，其中的yt、yx、Lxl、Ltl、Dl和D2已知，這樣可以由上面幾個(gè)公式獲得Lx2和Lt2的厚度。
[0019]基于腫瘤輪廓邊緣等劑量的原則，以此類推可以計(jì)算得出施源器每一次的壁厚。
[0020]在步驟106中，根據(jù)管壁厚度，采用3D打印機(jī)打印施源器。具體為，將計(jì)算得到的施源器每處管壁發(fā)送給3D打印機(jī)，3D打印機(jī)根據(jù)獲取的數(shù)據(jù)打印出施源器。
[0021]在進(jìn)行施源器設(shè)計(jì)之前，首先需要選定生產(chǎn)施源器的材質(zhì)，這樣才能夠確定施源器壁厚的衰減系數(shù)，施源器的材料選取時(shí)可以遵循以下原則:
當(dāng)所選用的掃描靶區(qū)斷層圖像的設(shè)備能夠消除金屬產(chǎn)生的偽影時(shí)，施源器選用金屬材質(zhì)；
當(dāng)所選用的掃描靶區(qū)斷層圖像的設(shè)備不能消除金屬產(chǎn)生的偽影時(shí)，施源器選用絕緣材質(zhì)。
[0022]綜上所述，采用該方法設(shè)計(jì)的施源器進(jìn)行放射治療時(shí)，能夠使靶區(qū)邊緣實(shí)現(xiàn)等劑量照射，使靶區(qū)得到高劑量放療的同時(shí)正常組織及器官得到最小的照射。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.施源器的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，包括以下步驟: 獲取患者放射治療時(shí)靶區(qū)的斷層圖像； 根據(jù)所述斷層圖像生成所述靶區(qū)的三維圖像； 計(jì)算所述靶區(qū)三維輪廓的空間坐標(biāo)； 選取施源器的放射源在放射治療靶區(qū)中的位置及分布坐標(biāo)； 基于放射治療靶區(qū)外輪廓處放射劑量相等原則，計(jì)算施源器管壁的厚度； 根據(jù)管壁厚度，采用3D打印機(jī)打印施源器。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的施源器的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，采用CT機(jī)掃描獲取患者腫瘤部位處的斷層圖像。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的施源器的設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述基于腫瘤外輪廓處放射劑量相等原則，計(jì)算施源器管壁的厚度進(jìn)一步包括: 依據(jù)靶區(qū)三維輪廓的空間坐標(biāo)和放射源的坐標(biāo)，計(jì)算放射源到靶區(qū)輪廓邊緣的距離； 提取放射源到靶區(qū)輪廓邊緣所有距離中的最大距離； 分配最大距離處的施源器管壁一個(gè)厚度設(shè)定值； 根據(jù)施源器和放射治療靶區(qū)的衰減系數(shù)及放射源到靶區(qū)輪廓邊緣的距離，計(jì)算出施源器管壁每處的厚度。
【專利摘要】本發(fā)明公開了施源器的設(shè)計(jì)方法，其包括以下步驟：獲取患者放射治療時(shí)靶區(qū)的斷層圖像；根據(jù)斷層圖像生成靶區(qū)的三維圖像；計(jì)算所述靶區(qū)三維輪廓的空間坐標(biāo)；選取施源器的放射源在放射治療靶區(qū)中的分布坐標(biāo)；基于放射治療靶區(qū)外輪廓處放射劑量相等原則，計(jì)算施源器管壁的厚度；根據(jù)管壁厚度，采用3D打印機(jī)打印施源器。采用該方法設(shè)計(jì)的施源器進(jìn)行放射治療時(shí)，能夠使靶區(qū)邊緣實(shí)現(xiàn)等劑量照射，使靶區(qū)得到高劑量放療的同時(shí)正常組織及器官得到最小的照射。
【IPC分類】A61M36/04
【公開號】CN105148390
【申請?zhí)枴緾N201510457723
【發(fā)明人】楊波
【申請人】瀘州醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院
【公開日】2015年12月16日
【申請日】2015年7月30日