CN106039598A - 放射治疗组织等效补偿物及其制备方法 - Google Patents

放射治疗组织等效补偿物及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及放射治疗组织等效补偿物及其制备方法，制备方法包括如下步骤：医生根据病人需要放射性治疗的范围，确定需要定制组织等效补偿物的皮肤部位；医生通过CT扫描仪对皮肤部位进行扫描，获取CT影像，将该CT影像传输到工作站；工作站根据CT影像，构建所述皮肤部位三维轮廓模型并生成数据文件，将数据文件发送3D打印机；医生根据病人放射性治疗的剂量要求确定组织等效补偿物厚度，将该厚度数值输入3D打印机；3D打印机接收到所述数据文件和组织等效补偿物厚度数值，选定材料打印制备得到组织等效补偿物。本发明所述方法能根据个体定制，使组织等效补偿物和人体皮肤间无空隙，减少放射治疗时高能射线在空隙中产生的二次建成效应对皮肤造成的损伤。

Description

放射治疗组织等效补偿物及其制备方法
技术领域
本发明涉及放射治疗组织等效补偿物的制备，具体涉及一种基于3D打印技术放射治疗组织等效补偿物及其制备方法。
背景技术
现代放射治疗技术快速发展，已被临床广泛应用。放射治疗采用高能X射线，而高能射线在进入人体后存在一个剂量建成区，建成区后的剂量才是作用于人体的实际剂量。由于不同能量射线的深度剂量分布特性之一就是随射线能量增加而表面剂量下降，最大剂量点深度和百分深度剂量(最大剂量点)增加，从表面到最大剂量点深度为剂量建成区，由于这个特性导致浅表肿瘤调强放射时，浅表靶区剂量达不到预期剂量。为此临床放射治疗时常用补偿膜来增加肿瘤浅表区剂量，但一般计划系统里默认的补偿膜是紧贴皮肤，而实际治疗时所使用的补偿膜因有一定硬度，所以不能紧贴皮肤甚至有的地方还有空隙，从而导致实际治疗时浅表肿瘤靶区实际受剂量与计划系统中肿瘤受量存在不确定性。
目前，常规的补偿物以腊块或者成型的补偿膜为主，这两种补偿物覆盖于人体后，等效厚度不一，有厚有薄，不能很好的根据人体体表曲面贴服，并且补偿物和人体皮肤之间有空隙，高能射线在空隙中产生二次建成效应，加重皮肤损伤。
3D打印近年来获得了较快的发展，它是一种以数字模型文件为基础，运用粉末状金属或塑料等可粘合材料，通过逐层打印的方式来构造物体的技术，常在模具制造、工业设计等领域被用于制造模型，后来逐渐用于一些产品的直接制造。3D打印可以用于打印许多复杂形状的物品，且制造复杂物品与传统制造相比可以节约大量时间和成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种放射治疗组织等效补偿物及其制备方法，制得的组织等效补偿物等效厚度均一，且密度与人体皮肤等效，在外照射放射治疗时可以有效提高靶区及皮肤表面剂量，提高治愈率；可以根据病人病变部位的差异个体化定制组织等效补偿物，能够与胸壁完全帖服，组织等效补偿物与人体皮肤之间无空隙接触，从而减少高能射线在空隙中产生的二次建成效益对皮肤造成的损伤。
本发明提供的一种放射治疗组织等效补偿物的方法，包括如下步骤：
步骤一：医生根据病人需要放射性治疗的范围，确定需要定制组织等效补偿物的皮肤部位；
步骤二：医生通过CT扫描仪对所述皮肤部位进行扫描，获取皮肤部位的CT影像，并将该CT影像传输到工作站；
步骤三：所述工作站根据接收的CT影像，构建出所述皮肤部位的三维轮廓模型并生成三维轮廓模型的数据文件，并将该数据文件发送到3D打印机；
步骤四：医生根据病人需要放射性治疗的剂量要求确定打印的组织等效补偿物的厚度，并将该厚度数值输入到3D打印机；
步骤五：3D打印机接收到所述数据文件和所述组织等效补偿物的厚度数值，当组织等效补偿物为单层结构时，选定材料打印出组织等效补偿物的模具，将硅胶灌入模具，等待固化，固化完成后去除模具，得到等效组织补偿物；
当组织等效补偿物为双层结构时，选用树脂打印得到组织等效补偿物中的树脂层，同时3D打印机打印出组织等效补偿物中另一层的模具，将硅胶灌入模具，等硅胶固化完成去除模具，得到硅胶层，然后将树脂层和硅胶层粘结得到组织等效补偿物。
进一步的，所述组织等效补偿物的厚度在2～20mm之间。
进一步的，所述组织等效补偿物的厚度根据临床的需要进行个体定制。
进一步的，所述组织等效补偿物，与皮肤接触的为硅胶。
进一步的，所述组织等效补偿物，不与皮肤接触的为树脂层，用于提供组织等效补偿物的形状支撑。
进一步的，所述打印材料的密度为0.97～1.03g/cm3。
本发明结合3D打印，通过CT扫描获得定制部位影像，进而处理获得定制部位打印数据文件，打印制得的放射治疗组织等效补偿物覆盖于人体后等效厚度均一；本发明所提供的方法能够根据个体定制，可以与人体皮肤曲面完全帖服，组织等效补偿物和人体皮肤间无空隙，从而降低放射治疗时高能射线在空隙中产生的二次建成效应对皮肤造成的损伤。
附图说明
图1是本发明制得的放射治疗组织等效补偿物双层的结构示意图。
图2是本发明制得的放射治疗组织等效补偿物单层的结构示意图。
图中，1、树脂层，2、硅胶层。
具体实施方式
为了让本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合具体实施方式对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施方式仅仅用以解释本发明，但并不用于限定本发明。
放射治疗组织等效补偿物的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：医生根据病人需要放射性治疗的范围，确定需要定制组织等效补偿物的皮肤部位；
步骤二：医生通过CT扫描仪对所述皮肤部位进行扫描，获取皮肤部位的CT影像，并将该CT影像传输到工作站；
步骤三：所述工作站根据接收的CT影像，构建出所述皮肤部位的三维轮廓模型并生成三维轮廓模型的数据文件，并将该数据文件发送到3D打印机；
步骤四：医生根据病人需要放射性治疗的剂量要求确定打印的组织等效补偿物的厚度当病人需要放射治疗的部位在皮下5mm处，射线剂量建成深度为15mm时,添加组织等效补偿物使得最大剂量深度向表面移动，此时射线最大剂量深度需要向表面移动10mm，使得最大剂量在病人需要放射治疗的部位，也就是在皮下5mm处，确定组织等效补偿物厚度为10mm,将确定好的组织等效补偿物的厚度数值10mm输入到3D打印机；
步骤五：3D打印机接收到所述数据文件和所述组织等效补偿物的厚度数值，选定密度均为1g/cm3的树脂和硅胶两种材料，进行打印，如图1所示，打印厚度为7mm的树脂层2，厚度为3mm的硅胶层1，然后将树脂层1和硅胶层2粘合，得到厚度为10mm的组织等效补偿物，其中树脂层硅胶2与人体皮肤直接接触。
步骤五：3D打印机接收到所述数据文件和所述组织等效补偿物的厚度数值，当组织等效补偿物为单层结构时，选定材料打印出组织等效补偿物的模具，将硅胶灌入模具，等待固化，固化完成后去除模具，得到材质为硅胶厚度为10mm的等效组织补偿物；
当组织等效补偿物为双层结构时，选用树脂打印厚度为5mm的组织等效补偿物中的树脂层，同时3D打印机打印出组织等效补偿物中另一层的模具，将硅胶灌入模具，等硅胶固化完成去除模具，得到厚度为5mm的硅胶层，然后将树脂层和硅胶层粘结得到厚度为10mm的组织等效补偿物，如图1所示，其中硅胶层1与人体皮肤接触。
实施例1
一种放射治疗组织等效补偿物的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：当病人放射治疗部位位于颈部时，医生根据病人需要放射性治疗的范围，确定需要定制组织等效补偿物的皮肤部位；
步骤二：医生通过CT扫描仪对所述胸壁部位进行扫描，获取CT影像，并将该CT影像传输到工作站；
步骤三：所述工作站根据接收的CT影像，构建出所述皮肤部位的三维轮廓模型并生成三维轮廓模型的数据文件，并将该数据文件发送到3D打印机；
步骤四：医生根据病人需要放射性治疗的剂量要求确定打印的组织等效补偿物的厚度为5mm，将厚度5mm输入到3D打印机；
步骤五：3D打印机接收到数据文件和组织等效补偿物的厚度5mm，颈部部位组织硬度较大，单独的硅胶可与皮表接触良好，选择材料打印组织等效补偿物的模具，然后选择密度为1g/cm3的硅胶灌入模具,等硅胶固化完成后去除模具，得到材质为硅胶厚度为5mm的组织等效补偿物，如图2所示。
实施例2
一种放射治疗组织等效补偿物的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：当病人放射治疗部位位于胸壁时，医生根据病人需要放射性治疗的范围，确定需要定制组织等效补偿物的皮肤部位；
步骤二：医生通过CT扫描仪对所述胸壁部位进行扫描，获取CT影像，并将该CT影像传输到工作站；
步骤三：所述工作站根据接收的CT影像，构建出所述皮肤部位的三维轮廓模型并生成三维轮廓模型的数据文件，并将该数据文件发送到3D打印机；
步骤四：医生根据病人需要放射性治疗的剂量要求确定打印的组织等效补偿物的厚度为7.5mm，将厚度7.5mm输入到3D打印机；
步骤五：胸壁部位皮表较为柔软，单独的硅胶与胸壁部位皮表接触性不良，可能会与皮表之间产生空隙，因此此时选择硅胶与硬度较大的树脂两种材质制备组织等效补偿物，树脂材料可以为组织等效补偿物提供形状支撑，3D打印机接收到数据文件和组织等效补偿物厚度7.5mm，胸壁部位皮表较为柔软，单独的硅胶与胸壁部位皮表接触性不良，可能会与皮表之间产生空隙，因此此时选择硅胶与硬度较大的树脂两种材质制备组织等效补偿物，树脂材料可以为组织等效补偿物提供形状支撑。3D打印机首先选择密度为0.98g/cm3树脂材料打印厚度为2.5mm的树脂层，并选择材料打印硅胶层所需模具，将密度为0.98g/cm3的硅胶灌入模具，得到厚度为5mm的硅胶层，将硅胶层和树脂层粘结，得到厚度为7.5mm组织等效补偿物，如图1所示，硅胶层1与皮肤直接接触，树脂层2为组织等效补偿物提供形状支撑。
实施例3
放射治疗组织等效补偿物的制备方法，包括如下步骤：
步骤一：当病人放射治疗部位位于头部时，医生根据病人需要放射性治疗的范围，确定需要定制组织等效补偿物的皮肤部位；
步骤二：医生通过CT扫描仪对所述胸壁部位进行扫描，获取CT影像，并将该CT影像传输到工作站；
步骤三：所述工作站根据接收的CT影像，构建出所述皮肤部位的三维轮廓模型并生成三维轮廓模型的数据文件，并将该数据文件发送到3D打印机；
步骤四：医生根据病人需要放射性治疗的剂量要求确定打印的组织等效补偿物的厚度为10mm,将厚度10mm输入到3D打印机；
步骤五：3D打印机接收到数据文件和组织等效补偿物的厚度10mm，颈部部位组织硬度较大，单独的硅胶可与皮表接触良好，选择材料打印组织等效补偿物的模具，然后选择密度为1g/cm3的硅胶灌入模具,等硅胶固化完成后去除模具，得到材质为硅胶厚度为10mm的组织等效补偿物。
如图1所示，制备得到的组织等效补偿物，硅胶层2较为柔软，与皮肤直接接触，人体舒适度较好。树脂层1具有一定弹性及硬度较好，可以提供有效的形状支撑。硅胶层可以调节适合的软硬度，并可以选择合适的硬度单层打印出补偿物。组织等效补偿物的厚度根据病人肿瘤位置及放射治疗剂量的需求，由医生进行确定，不同的病人所需组织等效补偿物的厚度有所不同。组织等效补偿物周边利用具有粘结性质的物质固定在进行放疗的部位，提高靶区及皮肤表面剂量，提高治愈率。
效果试验
选择200例浅表肿瘤需放射治疗的患者，随机分为A、B两组，分别用市场上现有的非3D打印制备的组织等效补偿物和本发明所述方法制备得到的组织等效补偿物作为患者放射治疗时剂量的补偿。用4～6MV X射线进行照射。
皮肤反应是术后浅表肿瘤放射治疗最常见的并发症之一，加用组织等效补偿物后可提高皮肤表面剂量，但也不同程度加重了皮肤反应。X射线照射时，组织等效补偿物和皮肤之间如果有空隙，高能射线在空隙中产生二次建成效应，加重皮肤损伤，若皮肤损伤严重，影响治疗进程，导致达不到预期的治疗效果，最终导致癌症复发。
皮肤反应判定标准：
Ⅰ度：皮肤出现红斑，轻度色素沉着、发痒或脱落。
Ⅱ度：干性皮炎，皮肤发黑呈片状脱屑。
Ⅲ度：湿性皮炎，局部浮肿、水泡形成，有渗出液，糜烂，表皮脱落、疼痛。
Ⅳ度：皮肤溃疡、局部溃疡坏死。
表1临床疗效统计结果
如表1所示，B组采用本发明所述方法制备得到的组织等效补偿物进行放射治疗，可以明显降低皮肤损伤程度，效果显著。
发明的描述是为了示例和描述起见而给出的，并不是无遗漏的或者将本发明限于所公开的形式。其中很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好地说明本发明的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本发明从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (6)

1.一种治疗组织等效补偿物的制备方法，其特征在于，该方法包括如下步骤：
步骤一：医生根据病人需要放射性治疗的范围，确定需要定制组织等效补偿物的皮肤部位；
步骤二：医生通过CT扫描仪对所述皮肤部位进行扫描，获取皮肤部位的CT影像，并将该CT影像传输到工作站；
步骤三：所述工作站根据接收的CT影像，构建出所述皮肤部位的三维轮廓模型并生成三维轮廓模型的数据文件，并将该数据文件发送到3D打印机；
步骤四：医生根据病人需要放射性治疗的剂量要求确定打印的组织等效补偿物的厚度，并将该厚度数值输入到3D打印机；
步骤五：3D打印机接收到所述数据文件和所述组织等效补偿物的厚度数值，当组织等效补偿物为单层结构时，选定材料打印出组织等效补偿物的模具，将硅胶灌入模具，等待固化，固化完成后去除模具，得到等效组织补偿物；
当组织等效补偿物为双层结构时，选用树脂打印得到组织等效补偿物中的树脂层，同时3D打印机打印出组织等效补偿物中另一层的模具，将硅胶灌入模具，等硅胶固化完成去除模具，得到硅胶层，然后将树脂层和硅胶层粘结得到组织等效补偿物。
2.一种放射治疗组织等效补偿物其特征在于，所述组织等效补偿物的厚度数值范围为2～20mm。
3.根据权利要求2所述放射治疗补偿物，其特征在于，所述补偿物为层状结构。
4.根据权利要求2所述放射治疗组织等效补偿物，其特征在于，当所述组织等效补偿物为双层结构时，与皮肤接触的为硅胶层。
5.根据权利要求2所述放射治疗组织等效补偿物，其特征在于，当所述组织等效补偿物为双层结构时，不与皮肤接触的为树脂，为组织等效补偿物提供形状支撑。
6.根据权利要求1所述一种基于3D打印制备放射治疗组织等效补偿物的方法，其特征在于，所述硅胶或树脂的密度为0.97～1.03g/cm3。
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