CN105148390A - 施源器的设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了施源器的设计方法，其包括以下步骤：获取患者放射治疗时靶区的断层图像；根据断层图像生成靶区的三维图像；计算所述靶区三维轮廓的空间坐标；选取施源器的放射源在放射治疗靶区中的分布坐标；基于放射治疗靶区外轮廓处放射剂量相等原则，计算施源器管壁的厚度；根据管壁厚度，采用3D打印机打印施源器。采用该方法设计的施源器进行放射治疗时，能够使靶区边缘实现等剂量照射，使靶区得到高剂量放疗的同时正常组织及器官得到最小的照射。
Description
技术领域
本发明涉及医疗领域中放射装置的制备方法，具体涉及一种施源器的设计方法。
背景技术
目前对靶区进行放射治疗时，通过排列规则地插入肿瘤或者靠近肿瘤靶区的一根或多根施源器中，调整驻留位置，数量和驻留时间的方式，在三维放射治疗计划系统中计算一个比较理想的高剂量分布区域，并与勾画的靶区三维形状上适形。剂量适形达到的目的是使得靶区得到高剂量的同时，正常组织及器官得到最小的照射，但是，当肿瘤被肋骨等覆盖，或其他情况，不能对插值针或者施源器规则排列时，不论如何调整调驻留位置，数量和驻留时间，在剂量的分布上都不能达到施源器规则排列时的理想状态分布。
发明内容
针对现有技术中的上述不足，本发明提供了一种肿瘤边缘轮廓处放射剂量相等的施源器的设计方法。
为了达到上述发明目的，本发明提供了一种施源器的设计方法，其包括以下步骤：
获取患者放射治疗时靶区的断层图像；
根据断层图像生成靶区的三维图像；
计算所述靶区三维轮廓的空间坐标；
选取施源器的放射源在放射治疗靶区中的位置和分布坐标；
基于放射治疗靶区边缘轮廓处放射剂量相等原则，计算施源器管壁的厚度；
根据管壁厚度，采用3D打印机打印施源器。
本发明的有益效果为：根据扫描靶区的具体图像，并选取施源器能够插入的位置作为施源器的放射点，根据靶区和施源器衰减后的射线在靶区边缘处剂量相等的原则计算施源器各处的壁厚；采用该方法设计的施源器进行放射治疗时，能够使靶区边缘实现等剂量照射，使靶区得到高剂量放疗的同时正常组织及器官得到最小的照射。
附图说明
图1为施源器的设计方法一个实施例的流程图。
图2为根据靶区设计的施源器一个实施例的示意图。
具体实施方式
下面对本的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本，但应该清楚，本不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本构思的发明创造均在保护之列。
参考图1，图1示出了施源器的设计方法一个实施例的流程图100；参考图1，该方法100包括步骤101至步骤106：
在步骤101中，获取患者放射治疗时靶区（肿瘤）的断层图像；此处，在设计时优选选用CT机扫描获取患者肿瘤部位处的断层图像，不过也可以采用其他临床上选用的获取人体图像的采集装置。
在步骤102中，根据所述断层图像生成所述靶区的三维图像；将CT扫描装置采集的多张二维的肿瘤断层图像合成多张能体现肿瘤整体轮廓的三维图像。
在步骤103中，计算靶区三维轮廓的空间坐标。
在步骤104中，选取施源器的放射源在放射治疗靶区中的位置和分布坐标；该分布坐标实则为放射源在放射治疗靶区中的插入位置和插入深度；在满足施源器的最大壁厚小于放射源到靶区边缘最小距离的情况下，可以选取靶区的任一位置作为放射源的放置位置。
在步骤105中，基于放射治疗靶区边缘轮廓处放射剂量相等原则，计算施源器管壁的厚度。
在本发明的一个实施例中，计算施源器管壁的厚度的具体步骤可以进一步包括：
依据靶区三维轮廓的空间坐标和放射源的分布坐标，计算放射源到靶区轮廓边缘的距离。
通过搜索上述计算出的放射源到靶区轮廓边缘的所有距离，从中挑选出放射源到靶区轮廓边缘所有距离中的最大距离；由于肿瘤到放射源点处的距离越大，肿瘤对放射源的衰减就越大，而放射源产生的剂量为统一值，那么要达到肿瘤轮廓处的剂量相等，则施源器的壁厚对放射源的衰减就必须尽可能的小，也即最大距离处的施源器的壁厚必须最小。
分配最小距离处的施源器管壁一个厚度设定值；此处给施源器管壁分配一个最小厚度的最要原因是：为了保证放疗过程的安全性以及施源器的顺利成型，施源器必须要满足一定的厚度才方便生产，若是给予施源器一个最大壁厚进行计算，则到施源器的最小壁厚时极易可能出现负值，而施源器正常生产必须要有一定壁厚，故在计算施源器的壁厚时首先需要给其分配一个最小壁厚。
根据施源器和靶区组织的衰减系数及放射源到靶区轮廓边缘的距离，计算出施源器管壁每处的厚度。
下面结合附图2以一个具体的实例对施源器壁厚的计算进行说明：
参考图2，图2中的S为施源器，R为放射源，Lx1+Lt1为施源器到肿瘤轮廓处的最大距离D1，Lx2+Lt2为施源器到肿瘤轮廓任一处的距离D2；其中，Lx1和Lx2为施源器的厚度。计算施源器的厚度之前根据上面提到的方法，分配Lx1一个厚度值，获取肿瘤的衰减系数μt和施源器的衰减系数μx，那么根据肿瘤轮廓边缘等剂量可以建立以下等式：
（1-Lx1μx）（1-Lt1μt）=（1-Lx2μx）（1-Lt2μt）
Lx1+Lt1=D1，Lx2+Lt2=D2
其中，μt为肿瘤的衰减系数，μx为施源器的衰减系数，其中的μt、μx、Lx1、Lt1、D1和D2已知，这样可以由上面几个公式获得Lx2和Lt2的厚度。
基于肿瘤轮廓边缘等剂量的原则，以此类推可以计算得出施源器每一次的壁厚。
在步骤106中，根据管壁厚度，采用3D打印机打印施源器。具体为，将计算得到的施源器每处管壁发送给3D打印机，3D打印机根据获取的数据打印出施源器。
在进行施源器设计之前，首先需要选定生产施源器的材质，这样才能够确定施源器壁厚的衰减系数，施源器的材料选取时可以遵循以下原则：
当所选用的扫描靶区断层图像的设备能够消除金属产生的伪影时，施源器选用金属材质；
当所选用的扫描靶区断层图像的设备不能消除金属产生的伪影时，施源器选用绝缘材质。
综上所述，采用该方法设计的施源器进行放射治疗时，能够使靶区边缘实现等剂量照射，使靶区得到高剂量放疗的同时正常组织及器官得到最小的照射。
Claims (3)
1.施源器的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：
获取患者放射治疗时靶区的断层图像；
根据所述断层图像生成所述靶区的三维图像；
计算所述靶区三维轮廓的空间坐标；
选取施源器的放射源在放射治疗靶区中的位置及分布坐标；
基于放射治疗靶区外轮廓处放射剂量相等原则，计算施源器管壁的厚度；
根据管壁厚度，采用3D打印机打印施源器。
2.根据权利要求1所述的施源器的设计方法，其特征在于，采用CT机扫描获取患者肿瘤部位处的断层图像。
3.根据权利要求1所述的施源器的设计方法，其特征在于，所述基于肿瘤外轮廓处放射剂量相等原则，计算施源器管壁的厚度进一步包括：
依据靶区三维轮廓的空间坐标和放射源的坐标，计算放射源到靶区轮廓边缘的距离；
提取放射源到靶区轮廓边缘所有距离中的最大距离；
分配最大距离处的施源器管壁一个厚度设定值；
根据施源器和放射治疗靶区的衰减系数及放射源到靶区轮廓边缘的距离，计算出施源器管壁每处的厚度。
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