CN110882490A - 一种个体化补偿膜制备方法及其应用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种个体化补偿膜制备方法及其应用方法，属于医疗辅助器械领域，针对现有的补偿膜存在的对体表曲面的贴合差的问题，本发明通过首先固定可重复操作的患者体位，然后标注完全包含靶区的标识圈，然后以采集标识圈内的体表轮廓数据作为补偿膜底面数据，根据射线有效剂量范围、患者靶区深度范围及受保护组织深度确定补偿膜上表面的轮廓数据；通过3D建模，生成补偿膜的3D数据；通过本发明制备的厚度非均匀补偿膜能进一步保障患者在有效杀灭残存肿瘤组织的同时，尽可能保护重要器官和正常组织少受损伤，且有利于缩短患者术后恢复时间。
Description
技术领域
本发明属于医疗辅助器械领域，特别涉及一种适用于人体浅表肿瘤放疗的个体化组织补偿膜的制备技术。
背景技术
放射治疗中，射线要穿过一定厚度的组织后才能达到最大百分剂量，临床上将这一现象称为建成效应。对于浅表层肿瘤，直接暴露于射线下其受照剂量较低，无法满足治疗要求，为提高皮肤等浅表层组织受照剂量，临床上通过采用将电子密度与水接近的材料(又称为组织补偿物、皮肤填充物、组织等效物)贴合于皮肤上，让建成区从补偿物表面开始。此外，射线强度在组织中达到最大值之后，又会随着深入而衰减，因此，补偿膜也能起到一定的深层正常器官防护功能。射线强度不同，其建成区深度也不一样，临床常用射线的建成深度在3-20mm，因此，通常补偿膜厚度也在3-20mm之间。
临床常规使用补偿物的优缺点十分明显：补偿胶的材料、厚度均匀性高，柔韧性好，平面贴合性不错，但对体表曲面的贴合差，故补偿胶仅适用于平坦光滑的体表部位补偿；米袋、水袋、油砂、石蜡等补偿物可通过手工塑形与患者体表轮廓相适应，故贴合性优于补偿胶，但其成膜厚度无法精确控制，材料的柔韧性、均匀性差，大曲面的体表位置还是会存在间隙，而且对体表的垂直部位不适用。
应用3D打印技术制作个体化补偿膜是理想的解决方案：既能与患者体表完全适形，又具备材料均匀性好的特点；目前3D打印技术制作个体化补偿膜的报道及专利申请很多，却都没有制定规范的数据获取及临床使用的相关操作方法，仅局限于如何制备与体表轮廓一致、厚度均匀的补偿膜。而3D个体化补偿膜按传统补偿膜使用方式去使用是不正确的：补偿胶、米袋、水袋、油砂、石蜡等传统补偿物属于安放后适形产品，是可以在患者体表随意安放的，只要能覆盖治疗区域就行；而通过3D打印制作的个体化补偿膜的适形性源于患者的体表轮廓数据，故其摆放位置是唯一的，所以必需在获取患者体表轮廓数据前于患者身上对拟做补偿膜边界进行标记(肉眼及影像均可见且一致)才能准确安放；同时，因患者身体姿态的差异及呼吸运动均可能会导致体表轮廓发生变化，所以采集患者体表轮廓数据前还需对患者的体位、姿态选择一个易重复、易保持、靶区受呼吸运动影响最小的方式进行固定，否则都会影响个体化补偿膜在治疗过程中的贴合性，进而影响补偿效果及放疗剂量精确度。因此，现有的3D打印技术制作个体化补偿膜技术由于采集到的数据的有效性没有保障，产品的安装准确性也得不到保证，故无法取得理想的临床结果。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出一种个体化补偿膜制备方法及其应用方法，采用3D打印技术根据患者靶区部位、状况个体化制作厚度非均匀的补偿膜，以达到提高浅表层肿瘤的放疗受照剂量精度并降低患者重要器官的放射损伤的效果。
本发明采用的技术方案之一为：一种个体化补偿膜制备方法，包括：
S1、固定患者体位；
S2、于患者体表标注完全包含靶区的标识圈，并用铅丝对齐标识圈固定；
S3、采集标识圈处影像数据；
S4、从采集的影像数据中提取患者标识圈内的体表轮廓数据作为接触体表面的补偿膜底面数据；
S5、根据射线有效剂量范围、患者靶区深度范围及受保护组织深度确定补偿膜上表面的轮廓数据；
S6、根据步骤S4得到的补偿膜底面数据与步骤S5得到的补偿膜上表面轮廓数据进行3D建模，生成补偿膜的3D数据；
S7、根据步骤S6生成的补偿膜的3D数据制备补偿膜。
进一步地，步骤S5所述补偿膜上表面的轮廓数据的确定过程为：
补偿膜上表面各点到靶区的距离在射线有效剂量范围内，补偿膜上表面各点到保护组织的距离在射线有效剂量范围外；从而得到补偿膜上表面轮廓数据。
进一步地，步骤S1所述固定患者体位采用真空垫或发泡胶垫进行体位固定。
进一步地，步骤S3所述的采集方式包括：CT扫描成像、核磁共振成像。
更进一步地，所述CT扫描成像还包括对扫描数据进行重建。
本发明采用的方案之二为：一种补偿膜应用方法，包括：
A1、沿患者体表标识圈摆放补偿膜，调整补偿膜边界与标识圈吻合；
A2、标定激光定位线，贴铅点，进行定位CT扫描；
A3、根据定位CT扫描成像数据确定放疗方案。
本发明的有益效果：本发明采用真空垫固定患者体姿，确保补偿膜与患者定位、治疗时体表轮廓数据一致，根据获取到的患者完全包含靶区体表数据构建补偿膜底面轮廓，并根据射线有效剂量范围确定靶区与正常需要保护组织各自到补偿膜上表面的距离确定补偿膜上表面轮廓，相较于现有技术能获得有效的补偿膜构建数据，当补偿膜边界与标识圈完全吻合，可以实现补偿膜与人体表面的无缝贴合；并且有效提高了浅表层肿瘤放射治疗精准性；通过本发明制备的厚度非均匀补偿膜能进一步保障患者在有效杀灭残存肿瘤组织的同时，尽可能保护重要器官和正常组织少受损伤，有利于缩短患者术后恢复时间。
附图说明
图1为本发明的方案流程图；
图2为本发明实施例提供的补偿膜位置与靶区及保护组织的示意图。
具体实施方式
为便于本领域技术人员理解本发明的技术内容，下面结合附图对本发明内容进一步阐释。
如图1所示为本发明的方法流程图，本发明的一种个体化补偿膜制备方法，包括：
步骤一，患者躺真空垫上，采取放疗部位受呼吸运动影响最小、易重复的姿态，抽真空为患者塑体模，进行固定；
步骤二，CT床上，患者躺真空体模上，重复塑模时体姿，用粗细不超过1mm的记号笔在患者体表勾画一完全包含靶区的标识圈，用与线同粗细的铅丝齐标示线摆放铅丝并固定，扫CT，并将数据重建为层厚1mm数据；本步骤中也可以采用核磁采集患者数据，需要使用核磁显影剂，核磁所采集的患者数据无需重建；
步骤三，从重建后影像数据中提取患者标识圈内的体表轮廓数据作为补偿膜接触皮肤面数据(即补偿膜底面数据)；
步骤四，根据患者靶区深度范围及受保护组织深度确定各位置的补偿膜厚度，在体表轮廓数据相应的位置加上补偿膜厚度数据得到补偿膜表面轮廓数据；如图2所示，肿瘤组织中白色线条勾画出的为靶区，白色圆圈为保护组织，本发明的补偿膜各点位厚度满足以下条件：补偿膜厚度+靶区厚度的深度范围应在射线有效剂量范围内，补偿膜厚度+保护组织深度应在有效剂量范围之外。
步骤五，按补偿膜底面和表面数据进行3D建模，生成补偿膜的3D数据；根据患者放疗部位选择适合的材质，采用直接打印(ABS，PLA等硬质材料，应用于需要补偿膜提供支撑时采用，橡胶、硅胶等柔性材料用于无需支撑的患者)或打印一空腔与补偿膜一致的模具，并在腔中灌注加成型可作为补偿膜的材料制得补偿膜。
步骤S1所固定得患者体姿，与后期补偿膜定位、治疗体位一致；
为了保证补偿膜的安装准确性，本发明还提供一种补偿膜应用方法，包括：
A1、CT床上，患者躺真空体模上，重复塑模体位，沿患者体表标识框摆放补偿膜，如标识圈与补偿膜边界有不吻合，应微调患者体姿或移动补偿膜至二者完全吻合，然后进行标激光定位线，贴铅点，接着进行定位CT扫描。根据定位CT影像确认放疗方案，并传输到放疗设备；
A2、放疗床上，患者躺真空体模上，重复塑模体位，同上步准确摆放好补偿膜，调整激光灯对准患者体表的激光定位线，实施放疗方案。
本领域的普通技术人员将会意识到，这里所述的实施例是为了帮助读者理解本发明的原理，应被理解为本发明的保护范围并不局限于这样的特别陈述和实施例。对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。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权利要求范围之内。
Claims (6)
1.一种个体化补偿膜制备方法，其特征在于，包括：
S1、固定患者体位；
S2、于患者体表标注完全包含靶区的标识圈，并用铅丝对齐标识圈固定；
S3、采集标识圈处影像数据；
S4、从采集的影像数据中提取患者标识圈内的体表轮廓数据作为接触体表面的补偿膜底面数据；
S5、根据射线有效剂量范围、患者靶区深度范围及受保护组织深度确定补偿膜上表面的轮廓数据；
S6、根据步骤S4得到的补偿膜底面数据与步骤S5得到的补偿膜上表面轮廓数据进行3D建模，生成补偿膜的3D数据；
S7、根据步骤S6生成的补偿膜的3D数据制备补偿膜。
2.根据权利要求1所述的一种个体化补偿膜制备方法，其特征在于，步骤S5所述补偿膜上表面的轮廓数据的确定过程为：
补偿膜上表面各点到靶区的距离在射线有效剂量范围内，补偿膜上表面各点到保护组织的距离在射线有效剂量范围外；从而得到补偿膜上表面轮廓数据。
3.根据权利要求1所述的一种个体化补偿膜制备方法，其特征在于，步骤S1所述固定患者体位采用真空垫或发泡胶垫进行体位固定。
4.根据权利要求1所述的一种个体化补偿膜制备方法，其特征在于，步骤S3所述的采集方式包括：CT扫描成像、核磁共振成像。
5.根据权利要求4所述的一种个体化补偿膜制备方法，其特征在于，所述CT扫描成像还包括对扫描数据进行重建。
6.一种补偿膜应用方法，其特征在于，包括：
A1、沿患者体表标识圈摆放补偿膜，调整补偿膜边界与标识圈吻合；
A2、标定激光定位线，贴铅点，进行定位CT扫描；
A3、根据定位CT扫描成像数据确定放疗方案。
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| PB01 | Publication | ||
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
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Effective date of registration: 20210628 Address after: 400000 3rd floor, building B4, Zhigu, huangjinwan, xiangtongdao, Shapingba District, Chongqing Applicant after: Chongqing Beiwei Technology Co.,Ltd. Address before: No.2, shanbanqiao Road, Chenghua District, Chengdu, Sichuan 610000 Applicant before: Xie Zezhong |
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| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20200317 |