CN109499014A - 一种妇科肿瘤后装手术辅助装置的制作方法 - Google Patents

一种妇科肿瘤后装手术辅助装置的制作方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及医疗设备的制作技术领域，具体公开一种妇科肿瘤后装手术辅助装置的制作方法，具体包括以下步骤：a、在放射治疗计划系统中根据肿瘤治疗靶区的解剖位置数据模拟插植针针道，进行放射源逆向剂量计算，得到放射源的驻留时间和位置数据；b、根据放射源的驻留位置数据调整模拟插植针针道的位置和方向，将获得的模拟插植针针道设置在阴道模型上，得到妇科肿瘤后装手术辅助装置。本发明基于解剖结构采用三维重建和逆向计量计算技术，获得妇科肿瘤后装手术辅助装置，降低了手术风险，减轻患者痛苦；基于剂量学模拟的针道设计保证了插植针插植的精准性，可以获得极佳的剂量分布，得到比较好的临床效果。

Description

一种妇科肿瘤后装手术辅助装置的制作方法
技术领域
本发明涉及医疗设备的制作技术领域，尤其涉及一种妇科肿瘤后装手术辅助装置的制作方法。
背景技术
在妇科肿瘤放射治疗中，后装手术治疗是及其关键的一个环节，直接关乎对病人的治疗疗效。
后装手术治疗的步骤为：1、由医生根据肿瘤影像及三合诊大概估计肿瘤位置，患者处于膀胱截石位，医生根据肿瘤影像和肿瘤的大概位置徒手进行插植针的术中植入；2、将患者进行CT扫描并将影像传入放射治疗计划系统，由放疗物理师根据插植针的位置和肿瘤位置进行放射剂量的计算，使放射源通过插植针进入体内后的剂量学分布满足处方需求。
由于放射源的放射剂量与距离的平方成反比，所以插植位置的精度极为重要，徒手插植的插植误差较大，即使医学经验再高的医生也难以保证达到理想的插植效果。
发明内容
针对现有的妇科肿瘤后装手术过程中，插植针的位置难把握、插植针到肿瘤的距离难以把握，放射源通过插植针后的剂量学分布无法满足处方要求而影响质量效果等问题，本发明提供一种妇科肿瘤后装手术辅助装置的制作方法。
为达到上述发明目的，本发明实施例采用了如下的技术方案：
一种妇科肿瘤后装手术辅助装置的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、在放射治疗计划系统中根据肿瘤治疗靶区的解剖位置数据模拟插植针针道，利用放射源逆向剂量计算方法，得到放射源的驻留时间和位置数据；
b、根据放射源的驻留位置数据调整模拟插植针针道的位置和方向，将获得的模拟插植针针道设置在阴道模型上，得到妇科肿瘤后装手术辅助装置。
相对于现有技术，本发明提供的妇科肿瘤后装手术辅助装置的制作方法通过数学建模得到精确的肿瘤治疗靶区的解剖位置数据和模拟插植针针道，该解剖位置数据包括肿瘤的最大轮廓面积以及肿瘤与危机器官、临近血管之间的邻接关系，根据解剖位置数据设置得到模拟插植针针道，使模拟插植针针道的布局范围与肿瘤的大小一致，增加放射源照射的精准度。根据数学建模得到的肿瘤治疗靶区的解剖位置数据和模拟插植针针道与肿瘤治疗靶区的间距，再利用放射源的Hipo逆向剂量计算法，得到放射源的驻留时间和位置数据，根据剂量计算数据对模拟针道进行优化，实现对模拟针道的限制调整和消除剂量热点，使得放射源通过针道后，精准的穿刺至肿瘤内部，同时根据Hipo逆向剂量计算得到的放射源的最佳驻留时间获得放射源的极佳剂量分布。本发明利用对肿瘤治疗靶区的数学建模与Hipo逆向剂量计算法两者结合得到的妇科肿瘤后装手术辅助装置上的针道引导的放射源的照射剂量与肿瘤范围完全一致，放射源剂量分布完全满足肿瘤不同部位的剂量需求，使肿瘤达到高剂量照射的同时，又能完全避免膀胱和直肠等其它器官受到放射源的影响，避免伤及其他器官，降低治疗过程中的副作用，同时，大大降低了对手术者穿刺技术和定位水平的要求，不同的医生达到的穿刺结果一样，提高可重复性，提高肿瘤的治疗疗效，降低了手术难度风险，减轻患者痛苦。
优选地，所述步骤b中的阴道模型包括用于插入阴道内的固定柱以及与所述固定柱连接的与阴道外体表相贴合的固定板，阴道模型作为所设计针道的载体，与患者的身体结构相贴合，保证针道位置固定不变。
优选地，所述步骤a中通过数学建模获得肿瘤治疗靶区的解剖位置数据和模拟插植针针道。通过数学建模的方法，获得高精准的解剖位置数据和模拟插植针针道，利于进行下一步插植针针道的布局。
优选地，所述数学建模的过程为：三维重建获得到肿瘤靶区与危及器官、周围血管的解剖位置关系数据；根据解剖位置关系数据，通过自动布置导管程序，得到模拟插植针针道；对模拟插植针针道进行针道的虚拟仿真模拟。
优选地，所述步骤a中使用HipoHipo逆向剂量计算法对放射源进行逆向剂量计算，通过对肿瘤位置和体积大小的相关数据，来计算肿瘤治疗过程中放射源的照射位置及照射时间，通过计算得到放射源的最佳驻留时间和位置数据。
优选地，所述步骤b中将放射源的最佳驻留位置数据导入mimics软件中，精准仿真模拟针道的位置和方向，并进行实体化处理，通过精准调整模拟针道的位置和方向，可将针道的布局范围完全包围肿瘤，使通过针道的插植针避开肿瘤周围器官，精准穿刺到肿瘤内部。
优选地，所述步骤b中将实体化处理的模拟插植针针道，通过3D打印技术，获得设有针道的阴道模型。
优选地，所述阴道模型上的针道与实体化处理的模拟针道中的各针道之间的位置和方向完全一致。
附图说明
图1是实施例2中使用的妇科肿瘤后装手术辅助装置的结构示意图；
其中，1、固定板，2、固定柱，3、针道。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
下面通过一例实际手术治疗过程，来对本发明进行进一步详细介绍。
一种妇科肿瘤后装手术辅助装置的制作方法，包括以下步骤：
a、术前定位，患者处于膀胱截石位，保证患者术前定位时的体位与术中一致，阴道内塞入阴道模型，阴道模型的固定板1与患者体表贴合，固定柱2插入阴道内，对肿瘤区体表皮肤贴上标记点，进行CT扫描。将CT扫描图传入放射治疗计划系统，根据要求勾画肿瘤治疗靶区及危机器官和血管，其中肿瘤治疗靶区包括影像上肉眼可见的肿瘤和潜在的亚临床病灶，对肿瘤治疗靶区和危及器官进行数学建模，对其几何形状和解剖位置关系进行数学分析，获得精准的解剖位置数据。其中数学建模的具体过程为：(1)将病人的CT影像资料进行三维重建，得到肿瘤靶区、周围血管和危及器官的解剖位置关系数据和详细的肿瘤轮廓数据；(2)将得到的解剖位置关系数据和详细的肿瘤轮廓数据输入假体重建软件中，网格化处理后自动布置插植针，初步得到可以覆盖肿瘤轮廓范围的模拟插植针针道，设置模拟插植针针道间的间距为1cm，得到规则均匀分布的模拟插植针针道；(3)在放射治疗计划系统里按照模拟插植针针道进行针道的虚拟仿真模拟。
在治疗计划系统中，根据数学建模过程得到的肿瘤解剖肿瘤靶区、血管和危及器官的解剖位置关系数据以及仿真虚拟模拟插植针针道与肿瘤靶区之间的位置关系，用Hipo逆向剂量计算方法进行放射源逆向剂量计算，剂量计算结果如表1和表2所示：
表1
CTV 剂量(cGY)
D<sub>2</sub> 3986
D<sub>50</sub> 1046
D<sub>90</sub> 758
D<sub>95</sub> 700
D<sub>98</sub> 625
D<sub>min</sub> 480
D<sub>max</sub> 5600
D<sub>ave</sub> 1259
表2
百分剂量 百分体积
V<sub>90</sub> 97.82％
V<sub>95</sub> 96.42％
V<sub>100</sub> 95％
V<sub>105</sub> 92.05％
V<sub>110</sub> 89％
V<sub>150</sub> 49.43％
由表1和表2计算出HI＝(D2-D98)/D50＝3.21；CI＝Vt,ref/Vt×Vt,ref/Vref＝0.817。根据上述Hipo逆向剂量计算数据调整模拟插植针针道的位置、数量和方向，用最少的针道，满足放射源的剂量分布需要，通过调整后的模拟插植针针道的位置和方向得到放射源的最佳剂量分布和最佳驻留时间。
b、将模拟插植针针道的位置数据导入mimics软件中进行三维重建，得到精准的针道立体信息，生成3D打印文件，进行3D打打印，进而将获得的模拟针道设置在阴道模型上，实体化模拟针道，实体化的各针道之间的位置和方向与设计的模拟针道完全一致，得到妇科肿瘤后装手术辅助装置。
实施例2
下面通过一例病患的一次(一个病人大概治疗3-5次为一疗程)手术治疗过程，来对本发明实施例1制作出的妇科肿瘤后装手术辅助装置的使用方法进行进一步详细介绍。
根据患者的具体情况，利用实施例1的方法设计符合患者的妇科肿瘤后装手术辅助装置，得到的妇科肿瘤后装手术辅助装置的模型如图1所示，使患者体位与术前一致，将妇科肿瘤后装手术辅助装置的固定柱2插入阴道进行固定，根据体表标记点与固定板1的重合度确认辅助装置的位置，确认辅助装置位置无误后开始进行插植针的穿刺；先通过针道3穿刺两排插植针，CT扫描再次确认插植针的位置，与计划针道位置进行对比，确定针道3位置无误后，通过针道3一次性穿刺所有的插植针；进行CT三维重建，再次观察插植针的位置；放射源通过插植针到达肿瘤部位，通过妇科肿瘤后装手术辅助装置制作过程中Hipo逆向剂量计算获得的放射源在体内不同位点驻留时间来控制剂量分布，使放射源剂量完全包绕靶区。
该患者治疗前肿瘤体积为5.8×3.3cm，通过使用实施例1的方法制作的妇科肿瘤后装手术辅助装置进行一次放射治疗后，肿瘤体积变为2.3×1.5cm，达到较高的治疗疗效。
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、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种妇科肿瘤后装手术辅助装置的制作方法，其特征在于：包括以下步骤：
a、在放射治疗计划系统中根据肿瘤治疗靶区的解剖位置数据模拟插植针针道，利用放射源逆向剂量计算方法，得到放射源的驻留时间和位置数据；
b、根据放射源的驻留位置数据调整模拟插植针针道的位置和方向，将获得的模拟插植针针道设置在阴道模型上，得到妇科肿瘤后装手术辅助装置。
2.如权利要求1所述的一种妇科肿瘤后装手术辅助装置的制作方法，其特征在于：所述步骤b中的阴道模型包括用于插入阴道内的固定柱以及与所述固定柱连接的与阴道外体表相贴合的固定板。
3.如权利要求1所述的一种妇科肿瘤后装手术辅助装置的制作方法，其特征在于：所述步骤a中通过数学建模获得肿瘤治疗靶区的解剖位置数据和模拟插植针针道。
4.如权利要求3所述的一种妇科肿瘤后装手术辅助装置的制作方法，其特征在于：所述数学建模的过程为：三维重建获得肿瘤治疗靶区与危及器官、周围血管的解剖位置关系数据；根据解剖位置关系数据，通过自动布置导管程序，得到模拟插植针针道；对模拟插植针针道进行针道的虚拟仿真模拟。
5.如权利要求1所述的一种妇科肿瘤后装手术辅助装置的制作方法，其特征在于：所述步骤a中使用Hipo逆向剂量计算法对放射源进行逆向剂量计算。
6.如权利要求1所述的一种妇科肿瘤后装手术辅助装置的制作方法，其特征在于：所述步骤b中将放射源的驻留位置数据导入mimics软件中，仿真模拟插植针针道的位置和方向，并进行实体化处理。
7.如权利要求1所述的一种妇科肿瘤后装手术辅助装置的制作方法，其特征在于：所述步骤b中将实体化处理的模拟插植针针道，通过3D打印技术，获得设有针道的阴道模型。
8.如权利要求7所述的一种妇科肿瘤后装手术辅助装置的制作方法，其特征在于：所述阴道模型上的针道与实体化处理的模拟插植针针道中的各针道之间的位置和方向完全一致。
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