CN104888355A - 一种保证调强放射治疗精确进行的验证方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种保证调强放射治疗精确进行的验证方法，包括以下步骤：计划设计、用3D打印技术打印出病人的模体、将模体以相同的摆位条件和扫描条件进行扫描并传到TPS、调用待验证的IMRT治疗计划，并将该计划的相关治疗数据完全拷贝到模体上和将模体摆放在加速器治疗床上，借助激光线将模体测量点调整到等中心位置，进行绝对剂量验证和相对剂量验证。本发明的有益效果是：采用3D打印技术制备验证模体，模体与该病人在尺寸大小、物理密度、电子密度完全一致，提高绝对剂量验证和相对剂量验证的精度和准确性。
Description
技术领域
本发明涉及一种保证调强放射治疗精确进行的验证方法。
背景技术
调强放射治疗(IMRT)是在各辐射野与靶区外形一致的条件下，将每一个辐射野分割成多个细小的子野，使辐射野内的剂量强度按一定要求进行调节，最大限度地将束流集中到靶区，而使周围的危及器官或组织少受或免受不必要的照射。IMRT是利用MLC的运动来实现的，每一个辐射野内通过MLC的运动会产生一定数量的子野，而每一个子野的形状、跳数各不相同，它们之间存在着复杂的关系，所有这些子野合成以后的剂量分布是无法去想象和预见的，这一点与辐射野均匀的三维适形放疗完全不同。因此，临床上为了保证调强射野输出剂量的准确性，必须对IMRT计划进行精心的设计与准确的剂量学验证。目前，以模体内剂量实测为基础的验证，仍然是当前最为常用的个体化IMRT计划的剂量学验证技术。验证模体常用固体水，这个验证模体很难与该病人在尺寸大小、物理密度、电子密度完全一致，这也影响了绝对剂量验证和相对剂量验证的精度和准确性。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：基于上述问题，本发明提供一种保证调强放射治疗精确进行的验证方法。
本发明解决其技术问题所采用的一个技术方案是：一种保证调强放射治疗精确进行的验证方法，包括以下步骤：
(1)计划设计
用热塑模或真空垫固定病人，并作好定位标记，进行CT模拟定位。将CT扫描图像传到TPS系统进行靶区和危及器官的勾画，设定靶区处方剂量和危及器官限量，用TPS设计计划。计划产生后，放疗医师和放疗物理师通过各层面的剂量分布及剂量体积直方图评估计划。
(2)用3D打印技术打印出病人的模体
完成病人计划后，因为无法直接在病人身体中进行剂量测量，因此必须把该计划移植到验证模体上，在模体中进行绝对剂量和相对剂量的验证。
将扫描的CT图像进行三维重建，通过计算机建模软件建模，常通过计算机辅助设计或计算机动画建模软件建模，再将建成的三维模型分区成逐层的截面，即切片，从而指导打印机逐层打印。
通过CT数据生成机械可加工的数据模型(如STL、iges等)，这些数据模型是设计软件和打印机之间协作的标准文件格式。常使用三角面来近似模拟物体的表面，三角面越小其生成的表面分辨率越高。
打印机通过读取文件中的横截面信息，用液体状、粉状或片状的材料将这些截面逐层地打印出来，再将各层截面以各种方式粘合起来从而制造出一个实体，这个实体即为验证模体。
这个验证模体与该病人在尺寸大小、物理密度、电子密度完全一致。
在加工过程中可以在任何位置(冠状位、矢状位、横断位)对该模型进行分割，可以方便插入胶片、薄型的片状剂量仪等，进行相对剂量或绝对剂量的分析。同时，在加工过程中可以对模体内部进行加工，形成可以放入电离室的空腔，以方便插入电离室，从而更方便直接读出绝对剂量值。
(3)将模体以相同的摆位条件和扫描条件进行扫描并传到TPS上。
(4)调用待验证的IMRT治疗计划，并将该计划的多叶光栅叶片位置文件以及机架角度、准直器角度、射野跳数等相关治疗数据完全拷贝到模体上。
(5)将模体摆放在加速器治疗床上，借助激光线将模体测量点调整到等中心位置。将指形电离室插入测量孔中，连接剂量仪(如PTW UNIDOS E型剂量仪)，输入气压、温度及校准因子修正，依次执行各野照射，记录最终的测量值，此为绝对剂量的验证，如在等中心截面放置一张胶片或薄型的片状剂量仪，执行各野照射，通过胶片记录仪对比实际照射的与TPS上所得的剂量分布，此为相对剂量验证。
本发明的有益效果是：采用3D打印技术制备验证模体，模体与该病人在尺寸大小、物理密度、电子密度完全一致，提高绝对剂量验证和相对剂量验证的精度和准确性。
附图说明
下面结合附图对本发明进一步说明。
图1是CT扫描图像传到治疗计划系统进行靶区和危及器官的勾画图；
图2是设定靶区处方剂量和危及器官限量的TPS设计计划图；
图3是3D打印模体扫描的CT图像；
图4是平面剂量验证的相对应的通量图；
图5是放置模体内的胶片实际照射所得图像。
具体实施方式
现在结合具体实施例对本发明作进一步说明，以下实施例旨在说明本发明而不是对本发明的进一步限定。
实施例
(一)计划设计
用热塑模或真空垫固定病人，并作好定位标记，进行CT模拟定位，将CT扫描图像传到治疗计划系统进行靶区和危及器官的勾画，如图1示。设定靶区处方剂量和危及器官限量，用TPS设计计划，如图2示。计划产生后，放疗医师和放疗物理师通过各层面的剂量分布及剂量体积直方图评估计划。
(二)模体计划设计
完成病人计划后，因为无法直接在病人身体中进行剂量测量，因此必须把该计划移植到验证模体上，在模体中进行绝对剂量和相对剂量的验证。
将扫描的CT图像进行三维重建，通过计算机建模软件建模，常通过计算机辅助设计或计算机动画建模软件建模，再将建成的三维模型分区成逐层的截面，即切片，从而指导打印机逐层打印。
打印机通过读取文件中的横截面信息，用液体状、粉状或片状的材料将这些截面逐层地打印出来，再将各层截面以各种方式粘合起来从而制造出一个实体，这个实体即为验证模体。
(三)用于绝对剂量验证的模体计划设计
把指形电离室插入测量孔中，仿照患者在CT模拟机下以1mm、2mm、3mm及5mm层厚扫描，在计划系统上进行影像重建，勾画模体外轮廓和电离室探头轮廓，如图3示，设定电离室探头中心为坐标原点。此模体即作为所有治疗计划进行绝对剂量验证的模体。
调用待验证的IMRT治疗计划，并将该计划的MLC叶片位置文件以及机架角度、准直器角度、射野跳数等相关治疗数据完全拷贝到模体上，其等中心点自动位于坐标原点处(即电离室中心位置)，然后重新计算模体的剂量分布。由于电离室有一定体积，因此等中心测量点的绝对剂量取电离室探头体积剂量的平均值。
(四)用于相对剂量验证的模体计划设计
三维剂量验证使用打印的验证模体作为验证模体，形成相对应的通量图，如图4示。放置模体内的胶片实际照射所得图像如图5示。
使用TPS生成一个验证用的三维治疗计划，形成相对应的通量图，计划的机架角度、准直器角度和床角度与实际治疗相一致，无需归0°。如果想验证每个野的剂量分布情况，则需要将每个射野生成一个独立验证计划。这些设置在创建验证计划过程中只需要勾选相应的项目即可完成，重新计算各个射野在模体中的剂量分布，并导出各个射野在模体中的剂量分布文件，作比较分析时用。
(五)剂量学验证
在进行剂量学验证之前，先用0.6cc电离室对加速器6MV X线进行剂量校准，保证其出束偏差在1％以内。接下来进行绝对剂量验证和相对剂量验证。
1、绝对剂量验证
完全按照病人治疗方式把3D模体摆放于加速器治疗床上，借助激光线将模体测量点调整到等中心位置。将指形电离室插入测量孔中，连接剂量仪(PTWUNIDOS E型)，输入气压、温度及校准因子修正，依次执行各野照射，记录最终的测量值。
2、相对剂量验证
平面剂量验证
在等中心截面放置一张胶片或薄型的片状剂量仪，执行各野照射。测量完毕后，通过胶片记录仪对比实际照射的与TPS上所得的剂量分布，得出剂量分布的偏差。
三维剂量验证
在3D模体内不同位置放置胶片，执行各野照射，通过胶片记录仪对比实际照射的与TPS上所得的三维剂量分布，得出剂量分布的偏差。
以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。
Claims (5)
1.一种保证调强放射治疗精确进行的验证方法，其特征是：包括以下步骤：
(1)计划设计：固定病人并作好定位标记，进行CT模拟定位，将CT扫描图像传到TPS进行靶区和危及器官的勾画，设定靶区处方剂量和危及器官限量，用TPS设计计划，计划产生后，放疗医师和放疗物理师通过各层面的剂量分布及剂量体积直方图评估计划；
(2)用3D打印技术打印出病人的模体：将扫描的CT图像进行三维重建，通过计算机建模软件建模，将建成的三维模型分区成逐层的截面，指导打印机逐层打印，将各层截面以各种方式粘合起来从而制造出验证模体；
(3)将模体以相同的摆位条件和扫描条件进行扫描并传到TPS；
(4)调用待验证的IMRT治疗计划，并将该计划的相关治疗数据完全拷贝到模体上；
(5)将模体摆放在加速器治疗床上，借助激光线将模体测量点调整到等中心位置，进行绝对剂量验证和相对剂量验证。
2.根据权利要求1所述的一种保证调强放射治疗精确进行的验证方法，其特征是：所述的步骤(2)中验证模体与病人在尺寸大小、物理密度、电子密度完全一致。
3.根据权利要求1所述的一种保证调强放射治疗精确进行的验证方法，其特征是：所述的步骤(2)中加工过程中可以在任何位置对模型进行分割，可以方便插入胶片、薄型的片状剂量仪，进行相对剂量或绝对剂量的分析；同时，在加工过程中可以对模体内部进行加工，形成可以放入电离室的空腔，以方便插入电离室，从而更方便直接读出绝对剂量值。
4.根据权利要求1所述的一种保证调强放射治疗精确进行的验证方法，其特征是：所述的步骤(4)中相关治疗数据为多叶光栅叶片位置文件以及机架角度、准直器角度、射野跳数。
5.根据权利要求1所述的一种保证调强放射治疗精确进行的验证方法，其特征是：所述的步骤(5)中绝对剂量验证为将指形电离室插入测量孔中，连接剂量仪，输入气压、温度及校准因子修正，依次执行各野照射，记录最终的测量值；相对剂量验证为在等中心截面放置一张胶片或薄型的片状剂量仪，执行各野照射，通过胶片记录仪对比实际照射的与TPS上所得的剂量分布。
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