CN110947107A - 验证模体及验证方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了验证模体及验证方法，属于放疗技术领域。该验证模体的材质为光致变色材料，该光致变色材料的颜色在电离辐射环境下变深，在非电离辐射环境下恢复。在进行模拟治疗时，只需射线照射及扫描验证模体即可获得受辐照后的二维图像，并且，射线可以照射模体的任何部位，并且对应获得多个二维图像。通过对二维图像的颜色加深区域及其颜色强度进行分析，即可实现对射野及剂量的验证。

Description

验证模体及验证方法

技术领域

本发明涉及放疗技术领域，特别涉及验证模体及验证方法。

背景技术

放射治疗过程中，由于肿瘤在人体内的位置、结构和大小是随机的，在具体治疗中需要针对每一例患者的具体情况或者每一次治疗后的具体情况进行精确的设计，并对该设计针对射野及放射剂量进行验证，以精确定位肿瘤靶区，并向射野内精确发射适合剂量的射线。

现有技术中，采用胶片进行射野及剂量验证，具体地，提供人体模体，人体模体上具有模拟大脑部位的空腔，通过在空腔内放置夹持有胶片的测量体，即可按照治疗计划进行放射治疗。其中，测量体可以包括两块可拆卸连接的模块，两者之间夹持有胶片。

然而，测量体向空腔内的反复放置以及胶片的夹持均易导致磨损，从而影响验证精度，并且，利用胶片进行测量，仅能获得剂量在其所在平面内的分布，无法获得三维剂量分布。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种验证模体及验证方法，可解决上述技术问题。具体而言，包括以下的技术方案：

一方面，提供一种验证模体，所述验证模体的材质为光致变色材料，且，所述光致变色材料的颜色在电离辐射环境下变深，在非电离辐射环境下恢复。

在一种可能的实现方式中，所述光致变色材料包括：玻璃基体，以及掺杂于所述玻璃基体内的电离辐射敏感性掺杂剂；

所述电离辐射敏感性掺杂剂在电离辐射环境下颜色变深，在非电离辐射环境下颜色恢复。

在一种可能的实现方式中，所述验证模体采用多种密度不同的所述光致变色材料制备得到，一种密度的所述光致变色材料用于模仿一种类型的人体组织。

在一种可能的实现方式中，所述电离辐射敏感性掺杂剂为过渡金属氧化物、无机氧化物或稀土氧化物。

在一种可能的实现方式中，所述验证模体由多个三维网格单元构成。

在一种可能的实现方式中，所述模体上设定位置处具有空腔，所述空腔内嵌骨骼模块，所述骨骼模块上具有标记点。

另一方面，提供了一种验证方法，所述方法包括：提供上述的任一种验证模体；

按照放射治疗计划，对所述模体进行照射及扫描，获得多个二维图像；

通过所述多个二维图像进行射野和/或剂量验证。

在一种可能的实现方式中，通过所述多个二维图像进行射野验证，包括：

获取所述二维图像上的灰度区域；

确定所述灰度区域的边界线的坐标；

根据所述坐标，确定射野位置、形状及大小。

在一种可能的实现方式中，通过所述多个二维图像进行剂量验证，包括：

获取所述二维图像上的灰度区域；

获取所述灰度区域的灰度值；

根据所述灰度值，确定所述灰度区域对应的剂量。

在一种可能的实现方式中，所述方法还包括：按照三维顺序，将所述多个二维图像进行三维叠加，形成三维图像；

通过所述三维图像进行所述射野和/或剂量验证，获得三维射野剂量分布。

本发明实施例提供的技术方案的有益效果至少包括：

本发明实施例提供的用于放射治疗计划验证模体，其材质选用光致变色材料，具有在电离辐射下颜色变深，而在非电离辐射环境下颜色恢复的特性，如此设置，在利用放射治疗设备进行模拟治疗时，只需射线照射及扫描模体即可获得受辐照后的二维图像，并且，射线可以照射模体的任何部位，并且对应获得多个具有颜色加深区域的二维图像，通过对二维图像的颜色加深区域及其颜色强度进行分析，即可实现对射野和剂量的验证。本发明实施例提供的验证模体，基于其材质和构成，可以仿真人体及其任何部位，在模拟治疗时只需将其定位即可进行辐照，无须在其上安装其他测试部件，利于消除误差，从而确保验证精度。另外，通过从各个角度对该模体进行辐照，将所得二维图像按照三维顺序叠加，可以获得三维剂量分布。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明实施方式作进一步地详细描述。

一方面，本发明实施例提供了一种验证模体，其可用于放射治疗计划验证，该模体的材质为光致变色材料，且，该光致变色材料的颜色在电离辐射环境下变深，在非电离辐射环境下恢复。

本发明实施例提供的用于放射治疗计划验证的模体，其材质选用光致变色材料，具有在电离辐射下颜色变深，而在非电离辐射环境下颜色恢复的特性，如此设置，在利用放射治疗设备进行模拟治疗时，只需射线照射及扫描模体即可获得受辐照后的二维图像，并且，射线可以照射模体的任何部位，并且对应获得多个具有颜色加深区域的二维图像。通过对二维图像的颜色加深区域及其颜色强度进行分析，即可实现对射野和剂量的验证。本发明实施例提供的模体，基于其材质和构成，可以仿真人体及其任何部位，在模拟治疗时只需将其定位即可进行辐照，无须在其上安装其他测试部件，利于消除误差，从而确保验证精度。另外，通过放射治疗设备从各个角度对该模体进行辐照，将所得二维图像按照三维顺序叠加，可以获得三维剂量分布。

需要说明的是，上述涉及的“电离辐射”通常是指能量水平高到足以使原子失去电子并且变得带电或电离的辐射。电离辐射可呈高能粒子形式，如α粒子和β粒子、质子和中子，或呈电磁波形式，如γ射线或x射线。可见，本发明实施例中，电离辐射包括但不限于α粒子、β粒子、x射线、γ射线、短波长UV、中子或带电粒子辐射。

本发明实施例所涉及的验证模体，可以仿真制备成人体结构，也可以仿真制备成人体上的各个部位的结构，例如，头部、四肢、胸部等。

进一步地，该验证模体由多个三维网格单元构成，以对上述各二维图像中受辐照的灰度区域的坐标进行准确标定，如此可以确定该验证模体任意位置处网格单元的坐标，进而实现对射野的准确标定。

以人体模体举例来说，可以确定例如鼻子尖端的坐标，脑部坐标等。可以理解的是，以上多个三维网格单元在模体上可以网格线的形式显示，不仅仅模体的表面有网格线，其内部任意位置处均存在网格线。

对于上述由三维网格单元构成的验证模体来说，可以采用以下方法来制备：提供用于制备验证模体的模具，根据验证模体的三维网格单元，确定其在模具中的每个三维网格单元所在的位置。根据该位置定义网格线，采用传统模体加工模式或者3D打印模式，对制备模体的光致变色材料进行加工，即可获得本发明实施例期望的模体。

其中，针对不同的人体组织，可采用不同的光致变色材料，此时，可以就模具中不同的网格单元所采用的光致变色材料进行定义，例如，对应肌肉的第一类光致变色材料、对应骨头的第二类光致变色材料等。

上述提及，光致变色材料具有在电离辐射下颜色变深，而在非电离辐射环境下颜色恢复的特性，并且，随着辐照强度(即，辐射剂量)的增加，其颜色逐渐加深，针对不同的辐照强度，其颜色对应不同的灰度大小。在一种可能的示例中，光致变色材料的本色可以为透明或半透明，如此可直观地在辐照过程中观察到其颜色深浅变化，即灰度变化。

作为一种示例，本发明实施例所涉及的光致变色材料包括：玻璃基体，以及掺杂于玻璃基体中的电离辐射敏感性掺杂剂，该电离辐射敏感性掺杂剂在电离辐射环境下颜色变深，在非电离辐射环境下颜色恢复。

该电离辐射敏感性掺杂剂对电离辐射敏感，在被辐射时可变色，而在非辐射环境下可恢复原色。在一种可能的示例中，该电离辐射敏感性掺杂剂可以包括一种或多种过渡金属氧化物。过渡金属氧化物可以包括铜、银、金的或任何其它适合的过渡金属的一种或多种氧化物。在另一种可能的示例中，电离辐射敏感性掺杂剂可以包括一种或多种无机氧化物，例如氧化铋、氧化硒等。在再一可能的示例中，电离辐射敏感性掺杂剂可包括一种或多种稀土氧化物，例如氧化铈或类似物。

可以通过熔融的方式将上述电离辐射敏感性掺杂剂掺杂于玻璃基体中，并且其掺杂质量百分含量可以为0.1-10％，例如0.5％、1％、2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％等。

为了提高验证精度，本发明实施例中，三维网格单元可以为正方体形块，其尺寸大小可以为微米级，例如可以为1-50立方微米，例如，5立方微米、10立方微米、15立方微米、20立方微米、25立方微米、30立方微米等。

在一种可能的实现方式中，模体可以采用同一种光致变色材料制备得到，经射线辐照及扫描后，可得到相同表象的二维图像。

在一种可能的实现方式中，该模体可以采用多种密度不同的光致变色材料制备得到，一种密度的光致变色材料用于模仿一种类型的人体组织。即，对应人体的不同部位，可以采用密度不同的光致变色材料来制备。如此设置，通过对模体进行辐照扫描，可获得对应人体不同部位处的不同表象的二维图像，更能直观且准确地表现出人体受辐照后对射线的吸收情况。

进一步地，模体上设定位置处还可以具有空腔，该空腔内嵌骨骼模块，骨骼模块上具有标记点，该标记点与上述的网格线的用途一致。通过设置骨骼模块能够获得更加精确地二维图像，提高验证可靠度。

另一方面，本发明实施例还提供了一种验证方法，其可用于放射治疗计划验证，该方法包括：提供上述的任一种验证模体。

按照放射治疗计划，对验证模体进行照射及扫描，获得多个二维图像。

对多个二维图像进行射野和/或剂量验证。

其中，通过放射治疗设备对验证模体进行照射，通过光学CT进行扫描，光学CT可以独立于放射治疗设备而单独设置，也可以集成于放射治疗设备中。

其中，可以从不同的角度对验证模体进行照射及扫描，以获得多个二维图像，进而便于按照三维顺序叠加，形成三维图像，进行三维剂量分布验证。

具体地，通过多个二维图像进行射野验证，包括：获取二维图像上的灰度区域；确定灰度区域的边界线的坐标；根据灰度区域的边界线的坐标，确定射野位置、形状及大小。

具体地，通过多个二维图像进行剂量验证，包括：获取二维图像上的灰度区域；获取灰度区域的灰度值；根据灰度值，确定灰度区域对应的剂量，进而实现对二维图像进行剂量验证。

可以理解的是，二维图像的灰度值大小与射线剂量大小成正相关关系，通过进行前期试验，确定表征灰度值大小与射线剂量大小之间关系的剂量标准，后续通过确定二维图像的灰度值大小，即可根据该剂量标准获得对应的射线剂量大小。

进一步地，本发明实施例提供的验证方法还包括：按照三维顺序，将多个二维图像进行三维叠加，形成三维图像，通过三维图像进行射野和/或剂量验证，获得三维射野剂量分布。

通过将三维射野剂量分布与放射治疗计划中的射线剂量进行对比，即可实现剂量验证。

可以理解的是，通过对每一个二维图像进行分析，可获得对应的二维剂量。对形成三维图像的多个二维图像分别进行分析，将获得的多个二维剂量进行叠加，即可获得三维剂量分布。

以上所述仅是为了便于本领域的技术人员理解本发明的技术方案，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)

1.一种验证模体，其特征在于，所述验证模体的材质为光致变色材料，且，所述光致变色材料的颜色在电离辐射环境下变深，在非电离辐射环境下恢复。

2.根据权利要求1所述的验证模体，其特征在于，所述光致变色材料包括：玻璃基体，以及掺杂于所述玻璃基体内的电离辐射敏感性掺杂剂；

所述电离辐射敏感性掺杂剂在电离辐射环境下颜色变深，在非电离辐射环境下颜色恢复。

3.根据权利要求1所述的验证模体，其特征在于，所述验证模体采用多种密度不同的所述光致变色材料制备得到，一种密度的所述光致变色材料用于模仿一种类型的人体组织。

4.根据权利要求1所述的验证模体，其特征在于，所述电离辐射敏感性掺杂剂为过渡金属氧化物、无机氧化物或稀土氧化物。

5.根据权利要求1所述的验证模体，其特征在于，所述验证模体由多个三维网格单元构成。

6.根据权利要求1所述的验证模体，其特征在于，所述验证模体上设定位置处具有空腔，所述空腔内嵌骨骼模块，所述骨骼模块上具有标记点。

7.一种验证方法，其特征在于，所述方法包括：提供权利要求1-6任一项所述的验证模体；

按照放射治疗计划，对所述验证模体进行照射及扫描，获得多个二维图像；

通过所述多个二维图像进行射野和/或剂量验证。

8.根据权利要求7所述的验证方法，其特征在于，通过所述多个二维图像进行射野验证，包括：

获取所述二维图像上的灰度区域；

确定所述灰度区域的边界线的坐标；

根据所述坐标，确定射野位置、形状及大小。

9.根据权利要求7所述的验证方法，其特征在于，通过所述多个二维图像进行剂量验证，包括：

获取所述二维图像上的灰度区域；

获取所述灰度区域的灰度值；

根据所述灰度值，确定所述灰度区域对应的剂量。

10.根据权利要求7-9任一项所述的验证方法，其特征在于，所述方法还包括：

按照三维顺序，将所述多个二维图像进行三维叠加，形成三维图像；

通过所述三维图像进行所述射野和/或剂量验证，获得三维射野剂量分布。