CN108888875A - 一种全身放疗组织补偿装置及其制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全身放疗组织补偿装置及其制作方法，用于全身放疗技术领域，补偿装置采用非金属材料利用3D打印技术成型，补偿装置具有与人体表轮廓匹配的内表面，补偿装置中具有等效组织补偿物。制作方法：进行全身CT扫描；基于患者CT图像，生成患者体表轮廓；依据患者体表轮廓，生成补偿装置的补偿装置图纸，利用工具软件生成3D打印文件，打印出补偿装置。补偿装置用于够吸收剂量建成区照射剂量，通过采用本发明创造，结合先进的放疗设备，可以在对全身浅表恶性病变(如皮肤蕈样霉菌病)患者进行全身放疗时，易于实现全身从体表到皮下一定深度皮下组织受到均匀、准确剂量照射的目标。

Description

一种全身放疗组织补偿装置及其制作方法

技术领域

本发明用于全身放疗技术领域，特别是涉及一种全身放疗组织补偿装置及其制作方法。

背景技术

全身放疗技术是治疗某些全身浅表恶性病变(如皮肤蕈样霉菌病)的一种非常有效的技术，根据采用的射线种类不同，全身放疗包括全身电子线和全身X线放疗技术。对于皮肤蕈样霉菌病，通常采用加速器产生的较低能量(如6MeV、9MeV)的高能电子射线进行远距离(3-4m)、多角度和双机架角照射，其具体实施方法是：患者站在按60°等分的圆盘中心，通过技师摆位，患者面向射束，依次转动不同的角度(0°、60°、120°、180°、240°和300°)，将不同方位的皮肤暴露于射线内，从而使患者全身皮肤得到相对均匀的照射。由于加速器射线照射范围有限，通常需要两个机架角(双机架角)的照射野才能覆盖患者的全身；同时，因每次治疗需要摆位12次，反复摆位耗费时间多，加上长距离照射，剂量率低，每天放疗照射时间长达45-60分钟，甚至更多，并且难以保证每次摆位的重复性，影响剂量的均匀性。另一方面，由于电子射线束射野本身的不均匀性和人体表面的高度复性，如曲面、肢体的自身遮挡屏蔽效应等，导致难以实现全身从体表到皮下一定深度受到均匀、准确剂量照射的目标。

因此，随着放疗技术的发展，特别是新型放疗设备(如Tomotherapy)的广泛应用，临床上开始采用高能X线(如6MV X射线)来进行全身浅表恶性病变(如皮肤蕈样霉菌病)的治疗，以提高效率和疗效。

但由于高能X射线(如6MV X射线)照射到组织中时，从表面到一定深度，组织吸收的剂量随着深度的增加而增加直到最大值，临床上把这一深度定义为最大剂量深度(dmax)，超过这一深度后，受照剂量随着深度的增加而减少(如图1所示)。高能X射线(如6MVX射线)照射时，组织中受照剂随着深度的变化而变化，特别是从体表到最大剂量深度这一区域，其变化最为显著，临床上称这一区域为剂量建成区。正是因为高能X射线的剂量建成特性，全身放疗时，很难实现全身从体表到皮下一定深度皮下组织受到均匀、准确剂量照射的目标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全身放疗组织补偿装置及其制作方法，其内表面与患者体表形态一致，避免了非体化设计时组织补偿装置与患者体表不匹配，消除了补偿装置与体表间的过大间隙而造成的不利影响，能够实现全身从体表到皮下一定深度皮下组织受到均匀、准确剂量照射的目标。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种全身放疗组织补偿装置，包括补偿装置，补偿装置基于人全部体表轮廓的三维形态采用非金属材料利用3D打印技术成型，补偿装置具有与所述人体表轮廓匹配的内表面，补偿装置中具有能够吸收剂量建成区照射剂量的等效组织补偿物。

进一步作为本发明技术方案的改进，补偿装置包括软质的非金属材料制作的等效组织补偿胶体。

进一步作为本发明技术方案的改进，还包括硬质的支撑结构，支撑结构采用发泡材料制作，支撑结构具有基于人全部体表轮廓的仿形内腔，等效组织补偿胶体以内衬的方式设置于仿形内腔中。

进一步作为本发明技术方案的改进，等效组织补偿胶体和支撑结构均分为两半，支撑结构包括底座和面罩，底座和面罩之间设有定位结构和/或锁紧结构，支撑结构上设有放疗激光标记。

进一步作为本发明技术方案的改进，等效组织补偿胶体与人体的接触面上设有衬层。

进一步作为本发明技术方案的改进，等效组织补偿胶体的厚度为5mm-15mm。

进一步作为本发明技术方案的改进，等效组织补偿胶体上设有眼鼻开口和能够安放剂量测试元件的安装位，所述安装位在等效组织补偿胶体成型时预制而成，

进一步作为本发明技术方案的改进，所述安装位包括孔或槽，等效组织补偿胶体在安装位所在部位设置等厚补偿材料，所述剂量测试元件包括热释光剂量计、半导体实时多道剂量探测器、电离室、剂量胶片中的一种或多种。

全身放疗组织补偿装置的制作方法，包括以下步骤：

S10.对患者进行体位固定后，进行全身CT扫描；

S20.利用工具软件，基于患者CT图像，生成患者体表轮廓；

S30.利用工具软件，依据患者体表轮廓，外扩0.5-1.0mm，生成补偿装置的内轮廓；在内轮廓基础上，外扩5-10mm，生成补偿装置外轮廓；

S40.补偿装置图纸设计完成后，利用工具软件生成3D打印文件，通过3D打印机，打印出补偿装置，补偿装置中具有能够吸收剂量建成区照射剂量的等效组织补偿物。

进一步作为本发明技术方案的改进，

步骤S10中对患者进行体位固定后，在需要监测的器官、组织表面的适当位置，放置剂量测试元件，然后进行全身CT扫描；步骤S30中同时生成安放剂量测试元件的安装位；步骤S40中在补偿装置内表面上设有衬层；

还包括S50.打印出与补偿装置相同形状的硬质人形内模，并将补偿装置、硬质人形内模剖分为两半，将两硬质人形内模分别置入对应的外模，外模和硬质人形内模之间形成模腔，采用发泡材料在模腔中形成支撑结构的底座和面罩，补偿装置以内衬的方式设置于仿形内腔中。

本发明的有益效果：补偿装置用于够吸收剂量建成区照射剂量，而且其内表面与患者体表形态一致，避免了非体化设计时组织补偿装置与患者体表不匹配，消除了补偿装置与体表间的过大间隙而造成的不利影响。通过采用本发明创造，结合先进的放疗设备，可以在对全身浅表恶性病变(如皮肤蕈样霉菌病)患者进行全身放疗时，易于实现全身从体表到皮下一定深度皮下组织受到均匀、准确剂量照射的目标。

附图说明

下面结合附图对本发明作进一步说明：

图1是高能X射线(6MV)照射到软组织中，组织受照射剂量随深度变化曲线、最大剂量深度、剂量建成区示意图；

图2是本发明实施例头颈部位置局部结构示意图。

具体实施方式

参照图1、图2，其显示出了本发明之较佳实施例的具体结构。以下将详细说明本发明各部件的结构特点。

参照图1，由于高能X射线(如6MV X射线)照射到组织中时，从表面到一定深度，组织吸收的剂量随着深度的增加而增加直到最大值，临床上把这一深度定义为最大剂量深度(dmax)，超过这一深度后，受照剂量随着深度的增加而减少。高能X射线(如6MV X射线)照射时，组织中受照剂随着深度的变化而变化，特别是从体表到最大剂量深度这一区域，其变化最为显著，临床上称这一区域为剂量建成区。为了实现全身从体表到皮下一定深度受到均匀、准确剂量照射的目标，需要在人体表面附加一定厚度的组织等效材料。

本发明提供了一种全身放疗组织补偿装置，包括补偿装置，补偿装置基于人全部体表轮廓的三维形态采用非金属材料利用3D打印技术成型，补偿装置具有与所述人体表轮廓匹配的内表面，补偿装置其内表面与患者体表形态一致，避免了非体化设计时组织补偿装置与患者体表不匹配，消除了组织补偿胶体与体表间的过大间隙而造成的不利影响。补偿装置中具有能够吸收剂量建成区照射剂量的等效组织补偿物。补偿装置用于够吸收剂量建成区照射剂量，即通过补偿装置将剂量建成区的照射剂量过渡、吸收，保证从体表到皮下一定深度受到均匀、准确剂量照射。通过采用本发明创造，结合先进的放疗设备，可以在对全身浅表恶性病变(如皮肤蕈样霉菌病)患者进行全身放疗时，易于实现全身从体表到皮下一定深度皮下组织受到均匀、准确剂量照射的目标。

参照图2，补偿装置可以采用外壳内填充等效组织补偿物成型，或者直接采用等效组织补偿物形成等效组织补偿胶体1，即补偿装置包括软质的非金属材料制作的等效组织补偿胶体1。等效组织补偿胶体1可以直接敷在患者体表，或者通过其他结构进行辅助固定，作为优选，本发明还包括硬质的支撑结构2，支撑结构2采用发泡材料制作，由密度低发泡材料制成，对射线的作用几乎可忽略，支撑结构2具有基于人全部体表轮廓的仿形内腔，等效组织补偿胶体1以内衬的方式设置于仿形内腔中。使用前，先将等效组织补偿胶体1以内衬的方式设置于仿形内腔中，然后再将支撑结构2设置于患者体表。

为了方便支撑结构2在患者体表的定位安装，等效组织补偿胶体1和支撑结构2可设计为可拼接的多个部分，作为优选，等效组织补偿胶体1和支撑结构2均分为两半，例如但不限于以平躺时水平体中面切分为两半，即支撑结构2包括底座21和底座22，底板、底座22相互吻合，底座21和底座22之间设有定位结构和/或锁紧结构，定位结构和/或锁紧结构可采用销、卡扣等结构，便于精确重复使用，支撑结构2上设有放疗激光标记，便于放疗时重位摆位操作。支撑结构2外形为近似长方体，底面须平整，便于平稳放置在治疗床，确保患者安全，并方便使用。

等效组织补偿胶体1与人体的接触面上设有衬层，例如软质衬布，以便吸收体液和增患者舒适感。

等效组织补偿胶体1厚度均匀，其可根据所用材质、射线能量、照射目的等改变厚度。作为优选，等效组织补偿胶体1的厚度为5mm-15mm。

等效组织补偿胶体1上设有眼鼻开口，便于保护患者眼球和呼吸，同时，便患者查看周围环境状态，确保安全。等效组织补偿胶体1上设有能够安放剂量测试元件的安装位，所述安装位在等效组织补偿胶体1成型时预制而成，所述安装位包括孔或槽，等效组织补偿胶体1在安装位所在部位设置等厚补偿材料，使这些部位的剂量建成效果不因设置剂量测试元件而改变，所述剂量测试元件包括热释光剂量计、半导体实时多道剂量探测器、电离室、剂量胶片中的一种或多种。以便进行全身放疗时的剂量均匀性、准确性、重复性等监测、评估。

全身放疗组织补偿装置的制作方法，包括以下步骤：

S10.按照放疗体位要求(如患者平躺、双手倾斜下垂或上举)，利用发泡材料技术，对患者进行体位固定后，进行全身CT扫描；

S20.利用工具软件，基于患者CT图像，生成患者体表轮廓；

S30.利用工具软件，依据患者体表轮廓，外扩0.5-1.0mm，生成补偿装置的内轮廓；在内轮廓基础上，外扩5-10mm，生成补偿装置外轮廓；进一步根据放疗需要，对患者眼睛、口鼻等部位进行开口、修剪，以便放疗过程中不影响患者呼吸，并方便患者查看四周环境；

S40.补偿装置图纸设计完成后，利用工具软件生成3D打印文件，通过3D打印机，打印出补偿装置，补偿装置中具有能够吸收剂量建成区照射剂量的等效组织补偿物，例如等效组织补偿胶体1。

S50.打印出与补偿装置相同形状的硬质人形内模，并将补偿装置、硬质人形内模剖分为两半，将两硬质人形内模分别置入对应的外模，外模和硬质人形内模之间形成模腔，采用发泡材料在模腔中形成支撑结构2的底座21和底座22，等发泡材料固定成形后，对其进行修整，使底架和底座22彼此吻合，从外模中取出底座21和底座22，补偿装置以内衬的方式设置于底座21和底座22的仿形内腔中，并在补偿装置与人体表接触面衬一层软布。

此外，作为进一步的优选方案，步骤S10中对患者进行体位固定后，在需要监测的器官、组织表面的适当位置，放置剂量测试元件，然后进行全身CT扫描；步骤S30中同时生成安放剂量测试元件的安装位。

当然，本发明创造并不局限于上述实施方式，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出等同变形或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (10)

1.一种全身放疗组织补偿装置，其特征在于：包括补偿装置，补偿装置基于人全部体表轮廓的三维形态采用非金属材料利用3D打印技术成型，补偿装置具有与所述人体表轮廓匹配的内表面，补偿装置中具有能够吸收剂量建成区照射剂量的等效组织补偿物。

2.根据权利要求1所述的全身放疗组织补偿装置，其特征在于：补偿装置包括软质的非金属材料制作的等效组织补偿胶体。

3.根据权利要求2所述的全身放疗组织补偿装置，其特征在于：还包括硬质的支撑结构，支撑结构采用发泡材料制作，支撑结构具有基于人全部体表轮廓的仿形内腔，等效组织补偿胶体以内衬的方式设置于仿形内腔中。

4.根据权利要求3所述的全身放疗组织补偿装置，其特征在于：等效组织补偿胶体和支撑结构均分为两半，支撑结构包括底座和面罩，底座和面罩之间设有定位结构和/或锁紧结构，支撑结构上设有放疗激光标记。

5.根据权利要求2所述的全身放疗组织补偿装置，其特征在于：等效组织补偿胶体与人体的接触面上设有衬层。

6.根据权利要求2所述的全身放疗组织补偿装置，其特征在于：等效组织补偿胶体的厚度为5mm-15mm。

7.根据权利要求2所述的全身放疗组织补偿装置，其特征在于：等效组织补偿胶体上设有眼鼻开口和能够安放剂量测试元件的安装位，所述安装位在等效组织补偿胶体成型时预制而成。

8.根据权利要求7所述的全身放疗组织补偿装置，其特征在于：所述安装位包括孔或槽，等效组织补偿胶体在安装位所在部位设置等厚补偿材料，所述剂量测试元件包括热释光剂量计、半导体实时多道剂量探测器、电离室、剂量胶片中的一种或多种。

9.全身放疗组织补偿装置的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10.对患者进行体位固定后，进行全身CT扫描；

S20.利用工具软件，基于患者CT图像，生成患者体表轮廓；

S30.利用工具软件，依据患者体表轮廓，外扩0.5-1.0mm，生成补偿装置的内轮廓；在内轮廓基础上，外扩5-10mm，生成补偿装置外轮廓；

S40.补偿装置图纸设计完成后，利用工具软件生成3D打印文件，通过3D打印机，打印出补偿装置，补偿装置中具有能够吸收剂量建成区照射剂量的等效组织补偿物。

10.根据权利要求9所述的全身放疗组织补偿装置的制作方法，其特征在于：

步骤S10中对患者进行体位固定后，在需要监测的器官、组织表面的适当位置，放置剂量测试元件，然后进行全身CT扫描；步骤S30中同时生成安放剂量测试元件的安装位；步骤S40中在补偿装置内表面上设有衬层；

还包括S50.打印出与补偿装置相同形状的硬质人形内模，并将补偿装置、硬质人形内模剖分为两半，将两硬质人形内模分别置入对应的外模，外模和硬质人形内模之间形成模腔，采用发泡材料在模腔中形成支撑结构的底座和面罩，补偿装置以内衬的方式设置于仿形内腔中。