CN108607164A - 一种用于超声引导粒子植入布源分布状况检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于超声引导粒子植入布源分布状况检测方法，提供一种全新的、无二次辐射的、便捷的、高效的、经济的用于超声引导粒子植入布源分布状况评价方法，替代目前常规的CT布源成像方法，既能够监测浅表组织恶性肿瘤治疗效果，又能方便开辟新的可植入粒子。所述方法利用便携式碲锌镉探测器对布源粒子进行快速成像，监测植入粒子的分布状况，评价粒子布源优劣，进而可以修正或改进粒子布源，能够对粒子分布情况进行观察与检测，方便对治疗恶性肿瘤的时效性进行评价且方便开辟新的可植入粒子。

Description

一种用于超声引导粒子植入布源分布状况检测方法
技术领域
本发明属于超声介入领域，尤其是涉及一种用于超声引导粒子植入布源分布状况检测方法。
背景技术
放射性粒子组织间近距离治疗肿瘤已有百余年历史。时至今日，临床仍普遍采用超声引导方式对胸腹壁转移癌进行粒子植入。超声引导I-125粒子植入技术属于介入性超声领域的一部分，是在超声引导下将穿刺针插入器官或肿瘤组织内部合理布源治疗肿瘤，具有操作方便、图像清晰、实时显像、安全性高、设备费用低、手术者术中受辐射少、易于学习和掌握等优势。但超声对粒子精确分布的显示尚不能令人满意，所以存在着粒子插植中分布欠均匀的问题，术后多需要X线拍片或CT扫描进行验证。目前迫切需要探索一种能够实时监测粒子分布的方法，解决超声导向下粒子植入分布的均匀性问题，使治疗达到预期的最佳效果。
因此，开展用于超声引导粒子植入布源分布状况评价方法的研究对于提高粒子植入治疗效率、提高安全性、降低治疗成本等方面具有重要的研究价值与社会效益，更为重要的是，相关研究可以为超声引导粒子植入提供一种全新的布源评价方法，这对当前治疗恶性肿瘤的时效性(尤其是治疗胸腹壁转移癌的时效性)及开辟新的可植入粒子至关重要。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种非治疗目的的用于超声引导粒子植入布源分布状况检测方法，以解决现有的粒子布源检测方法较复杂、难以掌握粒子在器官或组织内的分布情况，不便于对粒子分布情况进行观察与检测，不方便对治疗恶性肿瘤的时效性进行评价，也不方便开辟新的可植入粒子。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
一种用于超声引导粒子植入布源分布状况检测方法，利用碲锌镉探测器对植入浅表组织内的粒子进行快速成像，监测植入粒子的分布状况。
进一步的，监测植入粒子的分布状况包括粒子数目、粒子相对位置、粒子间距计算。
进一步的，监测植入粒子的分布状况还包括粒子重叠鉴别。
进一步的，采用被动辐射成像，避免CT或X线摄片所采用外源性X线投射。
进一步的，根据植入粒子的分布状况评价粒子布源优劣。
进一步的，评价粒子布源优劣包括查看有无粒子稀疏区及粒子有无遗失；有粒子稀疏区和/或有粒子遗失则粒子布源劣，无粒子稀疏区且无粒子遗失则粒子布源优。
进一步的，评价粒子布源为劣，修正或改进粒子布源。
进一步的，所述粒子为I-125粒子。
进一步的，所述超声为超声扫描图像装置。
进一步的，粒子为植入胸腹壁内的粒子。
相对于现有技术，本发明所述的用于超声引导粒子植入布源分布状况检测方法具有以下优势：
(1)本发明所述的用于超声引导粒子植入布源分布状况检测方法采用平面成像方法，抛弃了利用粒子金属外壁外部射线照射成像的传统，原创性地提出基于粒子本身的放射性进行布源成像的新型超声介入粒子辐射成像集成治疗方法，可以在具体临床实践中摸索优化、完善粒子植入评价方法、术后评价方法等一系列监测与评价方法；
(2)本发明所述的用于超声引导粒子植入布源分布状况检测方法采用平面成像方法，采用便携式碲锌镉粒子辐射成像装置可以替代当前CT辅助超声引导粒子植入治疗胸腹壁转移癌布源分布状况的评价体系，提供一种新的评价方法，优化评价流程；采用被动辐射成像，避免CT或X线摄片所采用外源性X线投射，减少患者放射性暴露剂量，克服二次辐射等安全性问题；
(3)本发明所述的用于超声引导粒子植入布源分布状况检测方法采用平面成像方法，可以实现粒子植入区域一次性整体成像，图像分辨率高，避免CT因容积效应或金属伪像导致粒子数目分辨不清，避免X线摄片时粒子前后交错重叠而导致评估不准；避免超声切面扫查而无法实现粒子整体成像；
(4)本发明所述的用于超声引导粒子植入布源分布状况检测方法采用平面成像方法，采用的碲锌镉探测器体积小，重量轻，成像装置集成化、小型化、人性化，应用简便、快捷，可在医院不同区域(如超声介入室、手术室、重症监护室等)使用，可在实验室中使用，同时可在术中或术后随时使用，弥补大型设备不易搬动、使用不便的缺点，克服当前CT辅助超声引导粒子植入所存在的严苛的场地需求和安全性问题。
附图说明
图1为粒子植入布源流程；
图2为碲锌镉探测器成像原理框图；
图3为碲锌镉探测器成像原理电路图。
具体实施方式
除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的试验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂；所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。
下面结合实施例及附图来详细说明本发明。
碲锌镉探测器(CZT探测器)的成像原理如图2所示：I-125粒子发出的高能射线光子与CZT探测器作用产生电子-空穴对，电子-空穴对在电场作用下作为CZT的输出电荷，读出电子学系统对电荷信号进行电荷转电压、放大、成形、峰值保持、模数转换、数字信号处理等一系列信号处理过程，最终将数字信号送至上位机，由上位机软件对收到的数据进行处理与运算，最终生成图像。读出电子学系统的关键模拟信号处理部分如图3所示。
将本发明提供的一种用于超声引导粒子植入布源分布状况检测方法，用于超声引导粒子植入胸腹壁转移癌布源分布状况的检测。
超声引导I-125粒子植入布源流程，如图1所示，包括如下步骤。
第一步：超声引导对病灶廓边
将超声扫描图像输入治疗计划系统(TPS)系统，进行三维立体数字化重建，勾勒出病灶靶体积，计算出所需粒子的总剂量、数量(均为现有技术)，设计出适形粒子分布图。
第二步：粒子成像确定初始状态
利用粒子辐射成像装置(即碲锌镉探测器)对病灶区进行成像，确保成像背景干净，排除可能存在的干扰。
第三步：超声引导粒子植入
在超声监视下，根据选定(选定方法均采用现有方法)的进针方向和进针深度经胸腹壁表皮将粒子针缓慢插入，针尖达瘤体远端距边缘0.5cm处，植入第一颗粒子。
第四步：粒子成像
利用粒子辐射成像装置即碲锌镉探测器对病灶区进行成像，监测第三步植入粒子的位置是否准确。如果准确，则按照第三步继续植入粒子，植入按单平面多针排布，针间距10～15mm；如果不准确，则在超声监视下调整刚刚植入的粒子的位置。
如此往复，直到粒子全部植入完毕。
本发明提供的用于超声引导粒子植入布源分布状况检测方法，碲锌镉探测器的使用可以完全取代传统的闪烁体+光电倍增管(PMT)的复合探测器。相比半导体探测器，传统的基于PMT的γ射线探测器的体积相当大，而且必有采铅材料屏蔽。因此，集成的半导体探测器在重量和机动性方面有天然的优势。
其次，CZT探测器具有非常好的能量优势，对I-125的能量分辨率可达4％左右，而传统基于PMT的探测器只能实现10％的能量分辨率。而且不需要制冷，非常适用于目标应用中的散射抑制和多粒子辐射成像。
第三，由于X射线光子和γ射线光子在半导体探测器中产生的电子-空穴对云相对很小，而这种探测器由于具有很好的空间分辨率，可以对这种电子空穴对进行位置标定，从而非常适用于目标应用中对布源分布的检测。
对当前治疗恶性肿瘤的时效性及开辟新的可植入粒子至关重要。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于超声引导粒子植入布源分布状况检测方法，其特征在于：利用碲锌镉探测器对植入浅表组织内的粒子进行快速成像，监测植入粒子的分布状况。
2.根据权利要求1所述的用于超声引导粒子植入布源分布状况检测方法，其特征在于：监测植入粒子的分布状况包括粒子数目、粒子相对位置、粒子间距计算。
3.根据权利要求2所述的用于超声引导粒子植入布源分布状况检测方法，其特征在于：监测植入粒子的分布状况还包括粒子重叠鉴别。
4.根据权利要求1所述的用于超声引导粒子植入布源分布状况检测方法，其特征在于：采用被动辐射成像，避免CT或X线摄片所采用外源性X线投射。
5.根据权利要求1-4任一项所述的用于超声引导粒子植入布源分布状况检测方法，其特征在于：根据植入粒子的分布状况评价粒子布源优劣。
6.根据权利要求5所述的用于超声引导粒子植入布源分布状况检测方法，其特征在于：评价粒子布源优劣包括查看有无粒子稀疏区及粒子有无遗失；有粒子稀疏区和/或有粒子遗失则粒子布源劣，无粒子稀疏区且无粒子遗失则粒子布源优。
7.根据权利要求6所述的用于超声引导粒子植入布源分布状况检测方法，其特征在于：评价粒子布源为劣，修正或改进粒子布源。
8.根据权利要求1-4或5-7任一项所述的用于超声引导粒子植入布源分布状况检测方法，其特征在于：所述粒子为I-125粒子。
9.根据权利要求8所述的用于超声引导粒子植入布源分布状况检测方法，其特征在于：所述超声为超声扫描图像装置。
10.根据权利要求9所述的用于超声引导粒子植入布源分布状况检测方法，其特征在于：粒子为植入胸腹壁内的粒子。
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