CN106097434A - 一种宫颈癌实体模型制作方法 - Google Patents

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傅志超
王凤玫
胡真忠
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Abstract

本发明涉及一种宫颈癌实体模型制作方法，包括以下依序进行的步骤：S1、MRI扫描，获得医学影像数据；S2、在3DDOCTOR软件中对步骤S1中的医学影像数据进行处理，获得OBJ格式文件；S3、将步骤S2中获得的OBJ格式文件导入3D打印机，肿瘤及周边正常器官组织分别用不同颜色分别进行逐层打印，获得单个3D模型；S4、将步骤S3中打印出来的单个3D模型进行粘合固定，重塑出整体3D模型。本发明要解决的技术问题在于提供一种直接在实体模型上进行规划近距离放射治疗方案、为实现高度的个体化近距离放射治疗提供有利条件的宫颈癌实体模型制作方法。

Description

一种宫颈癌实体模型制作方法
技术领域
本发明涉及模型成型技术领域，尤其涉及一种宫颈癌实体模型制作方法。
背景技术
近距离放射治疗是宫颈癌放射治疗的重要组成部分，在明显提高实验对象局控率的前提下大大降低了正常组织的放射损伤，但对于偏心性巨大肿瘤，宫旁组织严重受侵及盆壁、阴道复发等难治性病例，常规近距离放疗难以取得理想的靶区覆盖度及局控率。
临床目前宫颈癌的常规插植近距离放射治疗，是在CT定位引导的治疗方式，能够初步对宫颈癌的肿瘤进行插植治疗，但其缺点亦很明显，1、CT引导下对肿瘤的分辨率不高，造成对肿瘤插植的准确性有所欠缺；2、对于肿瘤的立体结构和具体位置只能通过医师现场的空间思维来进行简单的判断；3、对于周围正常组织与肿瘤的空间位置仍很难把握，对正常组织的损伤的可能性明显增加。
综上所述，盆腔组织及宫颈癌组织大小位置变化多样，临床常规开展的近距离放射治疗及插植治疗很困难达到真正的个体化。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于提供一种直接在实体模型上进行规划近距离放射治疗方案、为实现高度的个体化近距离放射治疗提供便利条件的宫颈癌实体模型制作方法。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种宫颈癌实体模型制作方法，包括以下依序进行的步骤：
S1、MRI扫描，获得医学影像数据；
S2、使用三维医学影像数据处理平台3DDOCTOR对步骤S1获得的医学影像数据进行处理，获得宫颈癌肿瘤及周边正常器官组织的OBJ格式文件；
S3、将步骤S2中获得的OBJ格式文件导入3D打印机，进行逐层打印，宫颈癌肿瘤及周边正常器官组织分别用不同颜色打印，分别获得宫颈癌肿瘤及周边正常器官组织的单个3D模型；
S4、将步骤S3中打印出来的单个3D模型进行粘合固定，重塑出宫颈癌肿瘤及周边正常器官组织的整体3D模型。
步骤S2包括以下依序进行的子步骤：
S2-1、提取数据：将步骤S1获得的医学影像数据以DICOM格式文件导入3DDOCTOR软件中；
S2-2、重建3D图像：在3DDOCTOR软件中，在子步骤S2-1中导入的DICOM格式文件中找出从肾上极至耻骨联合之间的整个图形数据，分别用不同颜色定义宫颈癌肿瘤及周边正常器官组织子宫、阴道、膀胱和直肠，然后逐层勾画出宫颈癌肿瘤及周边正常器官组织，重建出宫颈癌肿瘤及周边正常器官组织的3D图像；
S2-3、优化图像：在3DDOCTOR软件中对子步骤S2-2中获得的3D图像进行表面光滑优化处理；
S2-4、获得宫颈癌肿瘤及周边正常器官组织的OBJ格式文件。
步骤S1所述的MRI扫描是在肾上极至耻骨联合之间的范围内，由头侧向足侧方向进行扫描，在相同屏气状态下进行多次重复扫描，扫描层厚3mm-8mm，层间距0.2mm-0.5mm，横断面采用LR方向，矢状面采用LR方向或HF方向，冠状面采用LR方向进行扫描。
步骤S1所述的MRI扫描的最佳扫描层厚和层间距采用迭代算法确定，按照扫描层厚逐次递减1mm和层间距逐次递减0.05mm，当第N+1次与第N次扫描得出的宫颈癌直径差小于阈值0.1cm时，即可得出第N+1次选取的扫描层厚和层间距为最佳扫描层厚和层间距。
步骤S3所述逐层打印的打印层厚为0.2mm。
本发明具有如下有益效果：
1）MRI具有较高的密度分辨率及多角度、层次、序列、参数成像的技术优势，对软组织的成像效果较好。
2）能获得个体化的宫颈癌的3D模型，从而为实现高度的个体化近距离放射治疗提供了有利条件。
附图说明
图1为本发明的宫颈癌实体模型制作方法的流程示意图。
具体实施方式
以下结合具体实施例和附图对本发明做进一步详细说明：
如图1所示，本发明的具体步骤如下：
S1、磁共振成像（MRI）扫描：采用3.0MR进行扫描，获得医学影像数据；
实验对象空腹，扫描前饮水200ml以充盈肠道，减少气体伪影；
在肾上极至耻骨联合之间的范围内，由头侧向足侧方向进行扫描，在相同屏气状态下进行多次重复扫描，扫描层厚3mm-8mm，层间距0.2mm-0.5mm，横断面采用LR方向，矢状面采用LR方向或HF方向，冠状面采用LR方向进行扫描，获得肾上极至耻骨联合之间的医学影像数据；
采用迭代算法确定最佳扫描层厚及层间距；
第1次扫描层厚选取8mm和层间距选取0.5mm，得出本次扫描的宫颈癌肿瘤的直径，然后扫描层厚逐次递减1mm和层间距逐次递减0.05mm，得出第2次扫描的宫颈癌肿瘤的直径，然后得出两次扫描的宫颈癌肿瘤的直径差；当第N+1次与第N次扫描得出的宫颈癌直径差小于阈值0.1cm时，即可得出第N+1次选取的扫描层厚为最佳扫描层厚和层间距。
MRI具有较高的密度分辨率及多角度、层次、序列、参数成像的技术优势，对软组织的成像效果较好，可获得清楚的扫描部位的医学影像数据；
S2、影像处理：使用三维医学影像数据处理平台3DDOCTOR对S1获得的医学影像数据进行处理，获得宫颈癌肿瘤及周边正常器官组织子宫、阴道、膀胱和直肠的OBJ格式文件；
S2-1、提取数据：将S1获得的医学影像数据以DICOM格式文件导入3DDOCTOR软件中；
S2-2、重建3D图像：在3DDOCTOR软件中，在S2-1中导入的DICOM格式文件中找出从肾上极至耻骨联合之间的整个图形数据，通过窗宽窗位将图像调整至合适状态，分别用不同颜色定义宫颈癌肿瘤及周边正常器官组织子宫、阴道、膀胱和直肠，然后利用boundaryeditor按键逐层勾画出宫颈癌肿瘤及周边正常器官组织子宫、阴道、膀胱和直肠，重建出宫颈癌肿瘤及周边正常器官组织子宫、阴道、膀胱和直肠的3D图像；
S2-3、优化图像：利用3DDOCTOR软件中的smooth surface按键对子S2-2中获得的3D图像进行表面光滑优化处理；
S2-4、获得宫颈癌肿瘤及周边正常器官组织子宫、阴道、膀胱和直肠的OBJ格式文件。
S3、打印3D模型：将S2中获得的OBJ格式文件导入3D打印机，使用热塑性塑料、按照0.2mm进行逐层打印，宫颈癌肿瘤及周边正常器官组织子宫、阴道、膀胱和直肠分别用不同颜色打印，分别获得宫颈癌肿瘤及周边正常器官组织子宫、阴道、膀胱和直肠的单个3D模型。
S4、将S3中打印出来的单个3D模型进行粘合固定，重塑出宫颈癌肿瘤及周边正常器官组织子宫、阴道、膀胱和直肠的整体3D模型。
这样医学专业人员就可以直观地根据整体3D模型对放疗方案进行评估。评估主要内容：①对宫旁肿瘤插植位置及深度的选择；②对肿瘤及周围正常关系位置呈现；③对腔内施源器角度及深度的选择；④作为个体化近距离放射治疗整体方案的科学性。
确定放疗方案，施源器布置到位后，通过三维近距离放射治疗计划系统进行计划优化，保证靶区剂量分布的合理性和治疗的安全性，从而为实现高度的个体化近距离放射治疗提供了有利的条件。
实施例1
实验对象空腹，扫描前饮水200ml以充盈肠道，减少气体伪影；
第1次扫描层厚选取6mm，层间距选取0.3mm，得出本次扫描的宫颈癌肿瘤的直径为3.50cm，第2次扫描层厚选取5mm，层间距选取0.25mm，得出该次扫描的宫颈癌肿瘤的直径为3.55cm，然后得出两次扫描的宫颈癌肿瘤的直径差为0.05cm，两次扫描得出的宫颈癌直径差小于阈值0.1cm，得出最佳扫描层厚为5mm，层间距为0.25mm。
在肾上极至耻骨联合之间的范围内，由头侧向足侧方向进行扫描，在相同屏气状态下进行多次重复扫描，扫描层厚5mm，层间距0.25mm，横断面采用LR方向，矢状面采用LR方向或HF方向，冠状面采用LR方向进行扫描，获得肾上极至耻骨联合之间的医学影像数据；
将获得的医学影像数据以DICOM格式文件导入3DDOCTOR软件中；
在3DDOCTOR软件中，在导入的DICOM格式文件中找出从肾上极至耻骨联合之间的整个图形数据，通过窗宽窗位将图像调整至合适状态，分别用不同颜色定义宫颈癌肿瘤及周边正常器官组织，宫颈癌肿瘤、子宫、阴道、膀胱和直肠的颜色分别为红色、黄色、蓝色、绿色和白色，然后利用boundary editor按键逐层勾画出宫颈癌肿瘤及周边正常器官组织子宫、阴道、膀胱和直肠，重建出宫颈癌肿瘤及周边正常器官组织子宫、阴道、膀胱和直肠的3D图像；
利用3DDOCTOR软件中的smooth surface按键3D图像进行表面光滑优化处理；
获得宫颈癌肿瘤及周边正常器官组织的OBJ格式文件。
将OBJ格式文件导入3D打印机，使用热塑性塑料、按照0.2mm进行逐层打印宫颈癌肿瘤及周边正常器官组织，宫颈癌肿瘤、子宫、阴道、膀胱和直肠分别用红色、黄色、蓝色、绿色和白色进行打印，分别获得宫颈癌肿瘤及周边正常器官组织子宫、阴道、膀胱和直肠的单个3D模型。
将打印出来的单个3D模型使用3M双面胶进行粘合固定，重塑出宫颈癌肿瘤及周边正常器官组织子宫、阴道、膀胱和直肠的整体3D模型。
以上所述仅为本发明的具体实施方式，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种宫颈癌实体模型制作方法，其特征在于，包括以下依序进行的步骤：
S1、MRI扫描，获得医学影像数据；
S2、使用三维医学影像数据处理平台3DDOCTOR对步骤S1获得的医学影像数据进行处理，获得宫颈癌肿瘤及周边正常器官组织的OBJ格式文件；
S3、将步骤S2中获得的OBJ格式文件导入3D打印机，进行逐层打印，宫颈癌肿瘤及周边正常器官组织分别用不同颜色打印，分别获得宫颈癌肿瘤及周边正常器官组织的单个3D模型；
S4、将步骤S3中打印出来的单个3D模型进行粘合固定，重塑出宫颈癌肿瘤及周边正常器官组织的整体3D模型。
2.根据权利要求1所述的宫颈癌实体模型制作方法，其特征在于：步骤S2包括以下依序进行的子步骤：
S2-1、提取数据：将步骤S1获得的医学影像数据以DICOM格式文件导入3DDOCTOR软件中；
S2-2、重建3D图像：在3DDOCTOR软件中，在子步骤S2-1中导入的DICOM格式文件中找出从肾上极至耻骨联合之间的整个图形数据，分别用不同颜色定义宫颈癌肿瘤及周边正常器官组织子宫、阴道、膀胱和直肠，然后逐层勾画出宫颈癌肿瘤及周边正常器官组织，重建出宫颈癌肿瘤及周边正常器官组织的3D图像；
S2-3、优化图像：在3DDOCTOR软件中对子步骤S2-2中获得的3D图像进行表面光滑优化处理；
S2-4、获得宫颈癌肿瘤及周边正常器官组织的OBJ格式文件。
3.根据权利要求2所述的宫颈癌实体模型制作方法，其特征在于：步骤S1所述的MRI扫描是在肾上极至耻骨联合之间的范围内，由头侧向足侧方向进行扫描，在相同屏气状态下进行多次重复扫描，扫描层厚3mm-8mm，层间距0.2mm-0.5mm，横断面采用LR方向，矢状面采用LR方向或HF方向，冠状面采用LR方向进行扫描。
4.根据权利要求3的宫颈癌实体模型制作方法，其特征在于：步骤S1所述的MRI扫描的最佳扫描层厚和层间距采用迭代算法确定，按照扫描层厚逐次递减1mm和层间距逐次递减0.05mm，当第N+1次与第N次扫描得出的宫颈癌直径差小于阈值0.1cm时，即可得出第N+1次选取的扫描层厚和层间距为最佳扫描层厚和层间距。
5.根据权利要求1至4任一权利要求所述的宫颈癌实体模型制作方法，其特征在于：步骤S3所述的逐层打印的打印层厚为0.2mm。
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