CN109432612A - 一种基于3d打印的乳腺癌俯卧式治疗用定位装置及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于3D打印的乳腺癌俯卧式治疗用定位装置，包括定位罩以及分别对称设于定位罩底部两侧的支架体；所述定位罩包括罩体、硅胶垫层以及贴附在罩体和硅胶垫层之间的多个薄膜压力传感器；所述罩体为基于个人医学影像数据通过3D打印而成；还包括压力测试仪，其用于分别与多个薄膜压力传感器的接线端子电连接。本发明提供了一种基于3D打印的乳腺癌俯卧式治疗用定位装置及其制备方法，其完全拟合个人乳腺外形之特点，结合压力传感器以保证乳腺组织不受压力变形的影响；实现乳腺与定位装置之间的无缝接触，提高了皮肤表面散射剂量；同时易实现每次摆位的重复性，进而保证治疗靶区的准确，达到精准放疗，从而提高放疗的治疗效果。

Description

一种基于3D打印的乳腺癌俯卧式治疗用定位装置及其制备 方法

技术领域

本发明涉及放疗固定装置技术领域，特别是涉及一种基于3D打印的乳腺癌俯卧式治疗用定位装置及其制备方法。

背景技术

乳腺癌作为一种严重威胁女性身体健康，世界各国的乳腺癌发病率都呈逐年上升的趋势，并且开始趋向年轻化，我国也不例外。随着诊断和治疗技术的发展，乳腺癌的死亡率有一定的下降趋势，放射治疗在其中占据很重要的位置，结合手术、放疗、化疗、内分泌和靶向治疗的综合治疗，使乳腺癌成为癌症存活者中最常见的恶性肿瘤。乳腺癌保乳术后的患者大都需要放疗。

目前，都是在俯卧床板上设置有一个固定尺寸的圆孔来固定乳腺，此种方式的缺陷主要包括如下几点：

1、每个病人的乳腺大小均不相同且个体差异巨大，尤其是行乳腺癌局部切除术的患者，乳腺形状、体积更小；传统的圆孔不能根据不同患者的乳腺大小而变化；

2、乳腺在放疗中，最理想状态为保证乳腺为自然下垂状态；然后在传统的治疗床上，无法判断是否为无挤压状态的自然下垂，若出现挤压，则可能会使得乳腺组织内部病灶位移，造成靶区不准确，大大减弱放疗的效果；

3、患者俯卧时，乳腺外形近似一个圆锥体，一般的圆孔只能固定圆锥底面位置，不可固定圆锥底面的圆心到乳头顶点的轴线位置，故不能固定乳腺的位置；位置准确是放疗的关键，位置不准确，严重影响放疗疗效，并造成正常组织受到辐射，增加并发症。

4、由于建成效应的存在，对于表浅肿瘤如乳腺癌，为了提高皮肤表面剂量，现代肿瘤放疗采用组织补偿胶(也称作皮肤填充物，组织等效膜)增加皮肤剂量，最大限度提高皮肤及皮下组织剂量，减少深部组织如肺剂量等。目前在放疗的准备工作中，医护人员会为待放疗患者贴附组织补偿胶或者不作处理，对于俯卧位下垂乳腺，贴附组织补偿胶很困难，每次贴附也较为麻烦，且贴附不当同样影响放疗的效果。

综上所述，故现亟需设计一种克服上述缺点的一种基于3D打印的乳腺癌俯卧式治疗用定位装置。

发明内容

本发明提供了一种基于3D打印的乳腺癌俯卧式治疗用定位装置及其制备方法，其完全拟合个人乳腺外形之特点，结合压力传感器以保证乳腺组织不受压力变形的影响；实现乳腺与定位装置之间的无缝接触，提高了皮肤表面散射剂量；同时易实现每次摆位的重复性，进而保证治疗靶区的准确，达到精准放疗，从而提高放疗的治疗效果。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案是：一种基于3D打印的乳腺癌俯卧式治疗用定位装置，

包括定位罩以及分别对称设于定位罩底部两侧的支架体；

所述定位罩包括罩体、硅胶垫层以及贴附在罩体和硅胶垫层之间的多个薄膜压力传感器；

所述罩体为基于个人医学影像数据通过3D打印而成；

所述罩体包括用于容纳乳房的类圆锥状的乳腺罩以及与乳腺罩一体连接的罩托；

两侧的支架体的顶端与罩托的底端活动连接；

还包括压力测试仪，其用于分别与多个薄膜压力传感器的接线端子电连接。

如上所述的一种基于3D打印的乳腺癌俯卧式治疗用定位装置，其中，所述支架体通过3D打印而成；其为门状，由横臂和两侧的竖臂构成；

所述支架体的顶端的横臂根据个人的罩体形态相互变化，底端的竖臂规格统一。

如上所述的一种基于3D打印的乳腺癌俯卧式治疗用定位装置，其中，所述横臂的顶端上开设有两个开孔，该开孔用于与罩托底端的凸柱通过卡接连接；

还包括分别设于竖臂靠近底端的凸台，该凸台用于卡入治疗床上的卡槽内。

如上所述的一种基于3D打印的乳腺癌俯卧式治疗用定位装置，其中，所述凸柱为圆锥台形的锥台体，其侧壁上设有多级卡环；所述开孔的内壁上设有与所述卡环配合卡接的开槽。

如上所述的一种基于3D打印的乳腺癌俯卧式治疗用定位装置，其中，所述乳腺罩的底端开设有一圆孔，用于供乳头穿过；

所述圆孔的直径为1.5-2.5cm。

如上所述的一种基于3D打印的乳腺癌俯卧式治疗用定位装置，其中，所述薄膜压力传感器的数量为3-5个。

如上所述的一种基于3D打印的乳腺癌俯卧式治疗用定位装置，其中，所述薄膜压力传感器的数量为3个，其分别沿着乳腺罩的下端三分之一处沿内壁周向均匀分布。

如上所述的一种基于3D打印的乳腺癌俯卧式治疗用定位装置，其中，所述硅胶垫层的厚度为3mm。

如上所述的一种基于3D打印的乳腺癌俯卧式治疗用定位装置，其中，所述压力测试仪为RFP数据采集仪；

所述薄膜压力传感器采用型号为RFP-611的单点式薄膜压力传感器。

一种基于3D打印的乳腺癌俯卧式治疗用定位装置的制备方法，其包括以下步骤：

1、获取医学影像数据

根据胸部CT或者磁共振获得患者的医学影像数据；

2、建立三维的罩体模型

根据步骤1中所得到的医学影像数据建立三维的罩体模型，同时根据罩体模型绘制支架体的模型；

3、3D打印和组装

根据步骤2中的模型进行3D打印,得到与患者乳腺部位的外部轮廓对应的罩体模型和与之配合使用的支架体；将二者组装即可。

与现有技术相比，本发明产生的有益效果主要体现在：

本发明的一种基于3D打印的乳腺癌俯卧式治疗用定位装置，该罩体完全基于个人医学影像数据通过3D打印而成，符合个人乳腺形态；在放疗过程中，可完全无缝贴合于患者乳腺；提高了患者的放疗疗效。

本发明的一种基于3D打印的乳腺癌俯卧式治疗用定位装置，乳腺罩内置薄膜压力传感器，薄膜压力传感器外接压力测试仪；通过分析压力分布情况来进行纠偏，以保证柔软的乳腺不受压力变形的影响；进一步保证摆位重复性，保证靶区准确，保证治疗精准性。

本发明的一种基于3D打印的乳腺癌俯卧式治疗用定位装置，在乳腺罩上覆一层硅胶垫层，能够有效的减小射线建成效应，提高皮肤照射剂量；

附图说明

图1是本发明的一种基于3D打印的乳腺癌俯卧式治疗用定位装置的结构示意图；

图2是定位罩和支架体的结构示意图；

图3是薄膜压力传感器的结构示意图；

图4是定位装置和压力测试仪的连接使用结构示意图；

图5是压力测试仪的结构示意图；

附图标记说明：

1、定位罩 2、支架体 3、罩体

4、硅胶垫层 5、薄膜压力传感器 6、乳腺罩

7、罩托 8、压力测试仪 9、接线端子

10、横臂 11、竖臂 12、开孔

13、凸柱 14、凸台 15、圆孔

16、传输导线 17、串口数据线 18、PC电脑端

具体实施方式

为了便于理解本发明的目的、技术方案及其效果，现将结合实施例对本发明做进一步详细阐述。

如图1、图2和图5所示，本发明的一种基于3D打印的乳腺癌俯卧式治疗用定位装置，包括定位罩1以及分别对称设于定位罩1底部两侧的支架体2；所述定位罩1包括罩体3、硅胶垫层4以及贴附在罩体3和硅胶垫层4之间的多个薄膜压力传感器5；所述罩体3为基于个人医学影像数据通过3D打印而成；所述罩体3包括用于容纳乳房的类圆锥状的乳腺罩6以及与乳腺罩6一体连接的罩托7；两侧的支架体2的顶端与罩托7的底端活动连接；还包括压力测试仪8，其用于分别与多个薄膜压力传感器5的接线端子9电连接。

本发明的一种基于3D打印的乳腺癌俯卧式治疗用定位装置，其在使用的过程中：

首先根据患者的医学影像数据制造符合患者乳腺的模型并将该模型通过3D打印出来；再将支架体2上的开孔12与罩体3的罩托7底部的凸柱13通过卡接连接；医护人员将该支架体2插在治疗床上预留的插槽位置后；再将各个薄膜压力传感器5的接线端子9与压力测试仪8的传输导线16相互连接；传输导线16的另一端的插头插入压力测试仪8上的接口内；压力测试仪8的串口数据线17与PC电脑端18相互连通即可完成各个部件之间的连通；

待患者呈俯卧位躺在治疗床上后，其乳腺容纳在乳腺罩6内；医护人员根据观察PC电脑端18上显示的图表即可读出各个点的压力数值从而来判断患者的体位。

具体操作为：若左侧的压力数值较大，则告知患者身体略倾斜于右侧；反复上述操作，直至多个点上的压力竖直相差数值在一个预设范围值内即可；

待体位调整好后，即可开始放疗操作。

本发明的一种基于3D打印的乳腺癌俯卧式治疗用定位装置，此处的定位罩1包括罩体3以及支架体2，二者均为根据各个患者的医学影像资料由3D打印而取得；其中，在打印取得乳腺罩6后，根据乳腺罩6的体积大小选择合适数量的薄膜压力传感器5贴附于乳腺罩6的内壁上；此处的支架体2，其顶端的横臂10的外形与罩体3的罩托7底部相互配合使用，底部的结构统一，需与治疗床上的卡槽配合使用。

如图1和图2所示，本发明的一种基于3D打印的乳腺癌俯卧式治疗用定位装置，所述支架体2通过3D打印而成；其为门状，由横臂10和两侧的竖臂11构成；所述支架体2的顶端的横臂10根据个人的罩体3形态相互变化，底端的竖臂11规格统一。

如图1和图2所示，本发明的一种基于3D打印的乳腺癌俯卧式治疗用定位装置，所述横臂10的顶端上开设有两个开孔12，该开孔12用于与罩托7底端的凸柱13通过卡接连接；还包括分别设于竖臂11靠近底端的凸台14，该凸台14用于卡入治疗床上的卡槽内。

如图1和图2所示，本发明的一种基于3D打印的乳腺癌俯卧式治疗用定位装置，所述凸柱13为圆锥台形的锥台体，其侧壁上设有多级卡环；所述开孔12的内壁上设有与所述卡环配合卡接的开槽。

本发明的一种基于3D打印的乳腺癌俯卧式治疗用定位装置，所述支架体2也是3D打印而生成，其顶端的横臂10需与罩托7底端的凸柱13相互卡接，故横臂10的形态需与罩托7底端相互对应，而其底端的竖臂11上的凸柱13则与治疗床上的卡槽相互卡接，故其规格统一适应于治疗床上的卡槽即可。

如图2所示，本发明的一种基于3D打印的乳腺癌俯卧式治疗用定位装置，所述乳腺罩6的底端开设有一圆孔15，用于供乳头穿过；所述圆孔15的直径为1.5-2.5cm。

本发明的一种基于3D打印的乳腺癌俯卧式治疗用定位装置，传统的俯卧床上的孔只可固定乳腺的底端，不可固定圆锥底面的圆心到乳头顶点的轴线位置；而本产品中在乳腺罩6的底端开设有一圆孔15，该圆孔15用于供乳头穿过；实现固定乳腺位置的作用。

需要说明的是，所述圆孔15的直接优选为2cm,其可满足大部分患者使用。

如图3和图4所示，本发明的一种基于3D打印的乳腺癌俯卧式治疗用定位装置，所述薄膜压力传感器5的数量为3-5个。

如图4所示，本发明的一种基于3D打印的乳腺癌俯卧式治疗用定位装置，所述薄膜压力传感器5的数量为3个，其分别沿着乳腺罩6的下端三分之一处沿内壁周向均匀分布。

如图5所示，本发明的一种基于3D打印的乳腺癌俯卧式治疗用定位装置，所述压力测试仪8采用型号为RFP-602的多点式压力测试仪；所述薄膜压力传感器5采用型号为RFP-611的单点式薄膜压力传感器5。

本发明的一种基于3D打印的乳腺癌俯卧式治疗用定位装置，薄膜压力传感器5的数量为3-5个；优选实施例，贴附3个薄膜压力传感器5即可满足一般乳腺的患者；

此处的薄膜压力传感器5采用RFP-611的单点式薄膜压力传感器5，压力测试仪8为RFP数据采集仪；此类产品为现有技术中常见的电子产品，其产品以及其组装使用均为本领域技术人员基本掌握的技能无需付出创造力；但是将该薄膜压力传感器5以及压力测试仪8应用于乳腺放疗固定中属于本设计的创新点。

如图1和图2所示，本发明的一种基于3D打印的乳腺癌俯卧式治疗用定位装置，所述硅胶垫层4的厚度为2mm；此处的硅胶垫层4完全充当组织补偿胶，其区别于现有的特点为：该硅胶垫层4为直接覆于乳腺罩6的内壁上，无需每次使用前贴附；其补偿了表面散射剂量，有效的减小射线建成效应；从而有效提高了放疗疗效。

本发明的一种基于3D打印的乳腺癌俯卧式治疗用定位装置的制备方法，其包括以下步骤：

1、获取医学影像数据

根据胸部CT或者磁共振获得患者的医学影像数据；

2、建立三维的罩体3模型

根据步骤1中所得到的医学影像数据建立三维的罩体3模型，同时根据罩体3模型绘制支架体2的模型；

3、3D打印和组装

根据步骤2中的模型进行3D打印,得到与患者乳腺部位的外部轮廓对应的罩体3模型和与之配合使用的支架体2；将二者组装即可。

	X轴(左右方向)	Y轴(头脚方向)	Z轴(前后方向)
				未用本装置	3.8mm+0.6	4.2mm+0.5	3.2mm+0.6
使用本装置	0.9mm+0.3	1.0mm+0.4	0.5mm+0.2
				P值	0.000	0.000	0.000

表一：摆位验证对比表

上述表一为CT定位后离体验证的对比表，从该表可知：

10例患者数据应用SPSS20.0软件进行统计学分析，组间比较采用两独立样本t检验，P＜0.05为差异有统计学意义；

观察上述表中XYZ三个轴位上的差别以及P值分析；有效保证靶区的准确性，定位误差从厘米级降至毫米级，从而有力保证治疗精准性；

使用本申请的定位装置，可将放疗靶区完全固定；再加用传感装置进行自身调节及验证，预测可以免去现在CBCT等实时验证步骤，节约了时间，节约了成本；

本装置因内层敷有硅胶垫层，可同时提高皮肤表面剂量，这是目前的其他装置以及同类型装置无法实现的。

上面结合实例对本发明做了进一步的叙述，但本发明并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (10)

1.一种基于3D打印的乳腺癌俯卧式治疗用定位装置，其特征在于：

包括定位罩以及分别对称设于定位罩底部两侧的支架体；

所述定位罩包括罩体、硅胶垫层以及贴附在罩体和硅胶垫层之间的多个薄膜压力传感器；

所述罩体为基于个人医学影像数据通过3D打印而成；

所述罩体包括用于容纳乳房的类圆锥状的乳腺罩以及与乳腺罩一体连接的罩托；

两侧的支架体的顶端与罩托的底端活动连接；

还包括压力测试仪，其用于分别与多个薄膜压力传感器的接线端子电连接。

2.根据权利要求1所述的一种基于3D打印的乳腺癌俯卧式治疗用定位装置，其特征在于：

所述支架体通过3D打印而成；其为门状，由横臂和两侧的竖臂构成；

所述支架体的顶端的横臂根据个人的罩体形态相互变化，底端的竖臂规格统一。

3.根据权利要求2所述的一种基于3D打印的乳腺癌俯卧式治疗用定位装置，其特征在于：

所述横臂的顶端上开设有两个开孔，该开孔用于与罩托底端的凸柱通过卡接连接；

还包括分别设于竖臂靠近底端的凸台，该凸台用于卡入治疗床上的卡槽内。

4.根据权利要求3所述的一种基于3D打印的乳腺癌俯卧式治疗用定位装置，其特征在于：

所述凸柱为圆锥台形的锥台体，其侧壁上设有多级卡环；所述开孔的内壁上设有与所述卡环配合卡接的开槽。

5.根据权利要求4所述的一种基于3D打印的乳腺癌俯卧式治疗用定位装置，其特征在于：

所述乳腺罩的底端开设有一圆孔，用于供乳头穿过；

所述圆孔的直径为1.5-2.5cm。

6.根据权利要求1-5任一项权利要求所述的一种基于3D打印的乳腺癌俯卧式治疗用定位装置，其特征在于：

所述薄膜压力传感器的数量为3-5个。

7.根据权利要求6所述的一种基于3D打印的乳腺癌俯卧式治疗用定位装置，其特征在于：

所述薄膜压力传感器的数量为3个，其分别沿着乳腺罩的下端三分之一处沿内壁周向均匀分布。

8.根据权利要求6所述的一种基于3D打印的乳腺癌俯卧式治疗用定位装置，其特征在于：

所述硅胶垫层的厚度为3mm。

9.根据权利要求6所述的一种基于3D打印的乳腺癌俯卧式治疗用定位装置，其特征在于：

所述压力测试仪为RFP数据采集仪；

所述薄膜压力传感器采用型号为RFP-611的单点式薄膜压力传感器。

10.一种基于3D打印的乳腺癌俯卧式治疗用定位装置的制备方法，其包括以下步骤：

1、获取医学影像数据

根据胸部CT或者磁共振获得患者的医学影像数据；

2、建立三维的罩体模型

根据步骤1中所得到的医学影像数据建立三维的罩体模型，同时根据罩体模型绘制支架体的模型；

3、3D打印和组装

根据步骤2中的模型进行3D打印,得到与患者乳腺部位的外部轮廓对应的罩体模型和与之配合使用的支架体；将二者组装即可。