CN111529968A - 一种mri定位伽玛刀治疗精度的检测方法及检测模体 - Google Patents

一种mri定位伽玛刀治疗精度的检测方法及检测模体 Download PDF

Info

Publication number
CN111529968A
CN111529968A CN202010429375.5A CN202010429375A CN111529968A CN 111529968 A CN111529968 A CN 111529968A CN 202010429375 A CN202010429375 A CN 202010429375A CN 111529968 A CN111529968 A CN 111529968A
Authority
CN
China
Prior art keywords
positioning
mri
matrix
gamma knife
detection
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202010429375.5A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111529968B (zh
Inventor
李胜元
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Jiangsu Zhuncheng Survey Engineering Research Institute Co ltd
Original Assignee
Jiangsu Zhuncheng Survey Engineering Research Institute Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Jiangsu Zhuncheng Survey Engineering Research Institute Co ltd filed Critical Jiangsu Zhuncheng Survey Engineering Research Institute Co ltd
Priority to CN202010429375.5A priority Critical patent/CN111529968B/zh
Publication of CN111529968A publication Critical patent/CN111529968A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111529968B publication Critical patent/CN111529968B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1048—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
    • A61N5/1049—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for verifying the position of the patient with respect to the radiation beam
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/103—Treatment planning systems
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1048—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
    • A61N5/1075—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for testing, calibrating, or quality assurance of the radiation treatment apparatus
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1048—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
    • A61N5/1049—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for verifying the position of the patient with respect to the radiation beam
    • A61N2005/1055—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for verifying the position of the patient with respect to the radiation beam using magnetic resonance imaging [MRI]
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1048—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
    • A61N5/1049—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for verifying the position of the patient with respect to the radiation beam
    • A61N2005/1061—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for verifying the position of the patient with respect to the radiation beam using an x-ray imaging system having a separate imaging source
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N5/1048—Monitoring, verifying, controlling systems and methods
    • A61N5/1075—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for testing, calibrating, or quality assurance of the radiation treatment apparatus
    • A61N2005/1076—Monitoring, verifying, controlling systems and methods for testing, calibrating, or quality assurance of the radiation treatment apparatus using a dummy object placed in the radiation field, e.g. phantom
    • A—HUMAN NECESSITIES
    • A61—MEDICAL OR VETERINARY SCIENCE; HYGIENE
    • A61N—ELECTROTHERAPY; MAGNETOTHERAPY; RADIATION THERAPY; ULTRASOUND THERAPY
    • A61N5/00—Radiation therapy
    • A61N5/10—X-ray therapy; Gamma-ray therapy; Particle-irradiation therapy
    • A61N2005/1092—Details

Landscapes

  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Biomedical Technology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Nuclear Medicine, Radiotherapy & Molecular Imaging (AREA)
  • Radiology & Medical Imaging (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Animal Behavior & Ethology (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Public Health (AREA)
  • Veterinary Medicine (AREA)
  • Magnetic Resonance Imaging Apparatus (AREA)

Abstract

本发明涉及医疗设备测量技术领域，特别涉及一种MRI定位伽玛刀治疗精度的检测方法及检测模体。S1.CT定位精度校准；S2.安装固定模体；S3.采集定位图像；S4.制定模拟治疗计划；S5.读取坐标；S6.确定矩阵水模标准坐标；S7.坐标比对；S8.靶点修正。本发明通过观测矩阵水模矩阵各点坐标差与实物点距是否相等、CT/MRI两种定位矩阵坐标是否相同、以及MRI不同序列扫描和不同时间段扫描是否一致，从而验证CT定位图像的几何精度、发现MRI定位图像有无畸变、不同序列间有无差异、MRI稳定性如何，以及伽玛刀与MRI定位的配准精度，为临床治疗时的个案靶点坐标修正提供依据，确保MRI定位的伽玛刀治疗精度。

Description

一种MRI定位伽玛刀治疗精度的检测方法及检测模体
技术领域
本发明涉及医疗设备测量技术领域，特别涉及一种MRI定位伽玛刀治疗精度检测方法及检测模体。
背景技术
CT(Computed Tomography)，即电子计算机断层扫描，它是利用精确准直的X线束与灵敏度极高的探测器一同围绕人体的某一部位作一个接一个的断面扫描，具有扫描时间快，图像清晰，几何精度高等特点，可用于多种疾病的检查和解剖结构的显示。
MRI也就是磁共振成像，英文全称是：Magnetic Resonance Imaging。磁共振成像是断层成像的一种，它利用磁共振现象从人体中获得电磁信号,并重建出人体信息。磁共振成像的图像与CT图像非常相似，二者都是“数字图像”，并以不同灰度显示不同结构的解剖和病理的断面图像，较CT有更高的软组织分辨率，在临床上与CT一样被广泛使用。
伽玛刀又称立体定向伽玛射线放射治疗系统，是一种融合现代计算机技术、立体定向技术和外科技术于一体的治疗性设备，它将钴-60发出的伽玛射线几何聚焦，集中射于病灶，单次或分次照射摧毁靶点内的组织，而焦斑外的剂量锐减，对病灶以外人体正常组织几乎不造成伤害，因此其治疗照射范围与正常组织界限非常明显，边缘如刀割一样，人们形象地称之为“伽玛刀”。
头颅伽玛刀治疗需要极高的精准度，这不仅要求伽玛刀自身精度高，也要求为其提供的定位影像既要具有几何精度又要具有优越的软组织对比度。MRI的几何精度不像CT那样被认可，但其成像具有优越的软组织对比度，在头部伽玛刀治疗的定位中是必不可少的，不被认可是因为有几种机制可能导致MRI图像畸变，危及伽玛刀的治疗精度给患者造成伤害。
现有技术中图像融合技术是一种很好的方法，但对于1.5以上场强的MRI，业内专家认为其几何精度已能满足定位需求，所以国内多款伽玛刀仅采用独立的MRI定位功能与CT定位并存的方式。
那么，图像融合技术是否真正需要、没有此技术的有无MRI定位图像畸变、以及不同序列扫描间差异对伽玛刀治疗精度产生影响，目前临床上缺乏一种行之有效的检测方法，这是亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的是解决现有单点检测技术存在的无法判断MRI定位图像有无畸变、以及不同序列MRI扫描间有无差异问题，为临床提供一种MRI定位伽玛刀治疗精度的检测方法及检测模体。
实现本发明目的的技术方案是：提供一种MRI定位伽玛刀治疗精度的检测方法，该检测方法包括步骤：
S1.CT定位精度校准：使用球形水模进行CT定位单靶点治疗精度曝光检测和修正，确定CT定位的精准性；
S2.安装固定模体：将矩阵水模刚性固定在伽玛刀头架基底环上，所述伽玛刀头架基底环刚性固定在定位或治疗床上；
S3.采集定位图像：分别在CT与MRI对所述矩阵水模按伽玛刀治疗要求进行扫描，获取定位图像；
S4.制定模拟治疗计划：分别将所述矩阵水模的CT数据与MRI数据输入计算机的伽玛刀治疗计划系统中，进行模拟治疗计划设计；
S5.读取坐标：在计算机的伽玛刀治疗计划系统中分别读取CT与MRI定位矩阵水模每个标记点的三维坐标；
S6.确定矩阵CT为标准坐标：验证CT定位各标记点坐标差与实物点距相符后，其矩阵各点坐标即可为MRI定位精度参照的标准坐标；
S7.坐标比对：将所述矩阵水模在MRI下的各个标记点的三维坐标与在CT下的各个标记点的三维坐标进行比对，会出现三种结果：a、MRI与CT定位坐标高度吻合，MRI图像既无畸变也无与伽玛刀间的配准误差；b、矩阵各行或各列间差值相等，MRI定位无畸变，存在与伽玛刀间的配准误差；c、矩阵各行或各列间差值不等，MRI定位图像存在畸变从MRI不同序列扫描、不同时间扫描间的坐标比对中可以发现不同序列扫描的差异和MRI的稳定性如何；
S8.靶点修正：获得MRI与CT定位间的坐标差，即是MRI定位伽玛刀治疗精度偏差的修正值，根据坐标比对结果，a、MRI与CT定位坐标高度吻合，MRI图像既无畸变也无与伽玛刀间的配准误差，MRI可以直接用于伽玛刀定位；b、矩阵各行或各列间差值相等，MRI定位无畸变，存在与伽玛刀间的配准误差，可以用伽玛刀系统修正，也可个案靶点坐标修正；c、矩阵各行或各列间差值不等，MRI定位图像存在畸变，临床上则按目标靶点邻近的矩阵标记点偏差值进行个案靶点坐标修正，从而确保伽玛刀治疗精度。
进一步的，所述步骤S1具体如下：a.将内置定位件的球形水模刚性固定在伽玛刀头架基底环上与定位床相连；b.使用CT对所述球形水进行扫描，获取定位图像；c.将扫描数据输入伽玛刀治疗系统中，设计模拟治疗计划，d.将球形水模内置的定位件更换为夹有胶片的胶片夹，在胶片上打出标记孔中心点，模拟治疗获取焦斑；e.若焦斑没以标记孔中心点为圆心，则需对伽玛刀进行修正，直至焦斑以标记孔中心点为圆心，确保伽玛刀与CT定位间的配准精度。
进一步的，所述步骤d中的胶片夹通过变换放置的具体方位，分别获得xy平面、xz平面或yz平面中任一平面的曝光焦斑；或者在胶片夹通孔中同时插入胶片条，单次曝光同时获得三个坐标的信息。
本发明采用的另一个技术方案是：提供一种伽玛刀定位精度检测的球形水模，包括球形水模，所述球形水模刚性固定在伽玛刀头架基底环上，通过所述球形水模球心设置有一方形通槽，所述方形通槽内设置有一个抽屉，所述抽屉中部开有一方槽，所述方槽内安装有两片胶片夹或一个定位件；所述定位件的端面中心设置有一个φ3.5mm标记孔，所述定位件的剩余四个端面中心位置设置有四个φ2mm标记孔，所述标记孔灌注双显液后密封处理，所述φ2mm标记孔的轴线延长线与所述φ3.5mm标记孔交汇点即为正方体定位件的中心，构成检测模体的标记点，并与所述球形水模的球心完全重合；所述胶片夹的正方形端面的中心设置有一个φ3mm通孔，两片所述胶片夹固定胶片后结合为一个正方体，所述正方体的中心与所述球形水模的球心完全重合。
进一步的，两片所述胶片夹固定有一片胶片后，沿所述φ3mm通孔在所述胶片上打出针尖大小或φ3mm的孔；所述球形水模为内部充满水或其它组织替代材料的壳体结构；两片所述胶片夹或者定位件上放置有一个正方形固定板；所述方形通槽的一端底部中设置有一个限位块，所述抽屉与所述限位块对应位置设置有一限位槽。
进一步的，所述抽屉锁止后与所述球形水模合为一个完整、光滑的球体；所述球形水模与所述抽屉上端结合处设置有一个紧固螺栓，所述紧固螺栓的轴心略偏向所述抽屉；所述定位件为双显定位件，每个所述标记孔中灌装有双显液，所述双显液是一种在CT/MRI下均为高信号的混合物；所述球形水模壳体、所述抽屉、所述胶片夹、所述定位件与所述正方形固定件均为有机玻璃材质。
本发明采用的另一个技术方案是：提供一种伽玛刀定位精度检测的矩阵水模，具有检测模体，所述检测模体刚性固定在伽玛刀头架基底环上，所述检测模体内均布设置有若干水平放置的中空圆柱体，所述中空圆柱体内注有双显液；所述中空圆柱体以检测模体平面中心点为中心对称8×8式矩阵排列，去除四角上的中空圆柱体共有60个，纵横相邻的两个中空圆柱体之间的中心轴线间距为20.0mm；所述8×8矩阵中心还设有一个所述中空圆柱体，所述中空圆柱体外径均为13mm，中间的中空孔径均为3.5mm；所述检测模体为内部充满水或其它组织替代材料的方形壳体结构。
进一步的，所述检测模体的上端平面中部上还设置有一个Z坐标标记孔，所述Z坐标标记孔的中心轴线离所述伽玛刀头架基底环内侧端面80mm；60个所述中空圆柱体一端开放式地固定在所述检测模体的外侧端面上，另一端至少有4个对称分布的所述中空圆柱体固定在设置于所述检测模体中部的板材上；所述检测模体上部设置有两个限位安装孔，所述检测模体通过所述伽玛刀头架基底环上的螺栓穿过所述限位安装孔，进行刚性固定。
进一步的，所述Z坐标标记孔注有双显液，通过密封胶密封；所述中空圆柱体内也注有双显液，其开放端通过外部的螺栓与密封圈密封；所述检测模体与所述中空圆柱体均为有机玻璃制成；所述双显液是一种在CT/MRI下均为高信号的混合物；所述检测模体底部也设置有固定装置。
采用上述技术方案后，本发明具有以下积极的效果：
(1)本发明可以观测矩阵水模各点坐标差值与实物点距是否相等、CT/MRI两种定位图像矩阵坐标是否相同、以及不同序列MRI扫描是否一致，从而验证CT定位图像的几何精度、发现MRI定位图像有无畸变、以及伽玛刀与MRI定位间的配准精度，为临床治疗时对个案靶点坐标进行修正提供依据，确保MRI定位的伽玛刀治疗精度。
(2)本发明中的两个检测模体模具主体为有机玻璃和水，不产生伪影和图像干扰。整体模具和标记点均能在CT/MRI下直接显像，影像完整清晰，标记点为高信号。
(3)本发明中的两个检测模体均刚性固定于头架基底环上，CT/MRI下不用变更定位件和模具姿态，保证了两种定位状态下标记点空间位置的一致性，使MRI定位坐标可以直接与CT相比对。
(4)本发明中的球形水模通过两片胶片夹组合成的正方体在抽屉内方位的变换，代替了现有球模整体翻转采集不同坐标平面的曝光焦斑，配合模体的刚性固定，提升了检测的准确性和重复性。除分别曝光获取xy、xz或yz平面焦斑，也可经通孔同时插入胶片条，单次曝光同时获得三个坐标的信息。很好地解决了伽玛刀与定位CT配准精度的检测问题,也适用于没有图像畸变的MRI定位配准精度检测。
(5)本发明中的矩阵水模的中空圆柱体内的双显液在CT与MRI下均呈现高信号，定位影像中标记点矩阵清晰。在伽玛刀治疗计划中读取矩阵各点坐标差值与实物点距是否相等、CT/MRI两种定位图像矩阵坐标是否相同、以及不同序列MRI扫描是否一致，从而验证CT定位图像的几何精度、发现MRI定位图像有无畸变、以及伽玛刀与MRI间的配准精度，为临床对个案靶点坐标进行修正提供数据。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中
图1为本发明检测方法的流程图；
图2为本发明中球形水模的结构示意图；
图3为本发明中球形水模的爆炸图；
图4为本发明中球形水模的爆炸图；
图5为本发明中球形水模的沿抽屉中心轴线的剖面图；
图6为本发明中球形水模的定位件中心截面的剖面图；
图7为本发明中矩阵水模的结构示意图；
图8为本发明中矩阵水模过Z坐标标记孔轴线，垂直于中空圆柱体轴线的剖面图；
图9为本发明中矩阵水模过Z坐标标记孔轴线与中心中空圆柱体轴线平面的剖面图；
具体实施方式
实施例1
见图1，本实施方式为一种MRI定位伽玛刀治疗精度的检测方法及检测模体，该检测方法包括步骤：
S1.CT定位精度校准：使用球形水模进行CT定位单靶点治疗精度曝光检测和修正，确定CT定位的精准性；步骤如下：a.将内置定位件的球形水模刚性固定在伽玛刀头架基底环上与定位床相连；b.使用CT对所述球形水进行扫描，获取定位图像；c.将扫描数据输入伽玛刀治疗系统中，设计模拟治疗计划，d.将球形水模内置的定位件更换为夹有胶片的胶片夹，在胶片上打出标记孔中心点，模拟治疗获取焦斑；e.若焦斑没以标记孔中心点为圆心，则需对伽玛刀进行修正，直至焦斑以标记孔中心点为圆心，确保伽玛刀与CT定位间的配准精度。所述步骤d中的胶片夹通过变换放置的具体方位，分别获得xy平面、xz平面或yz平面中任一平面的曝光焦斑；或者在胶片夹通孔中同时插入胶片条，单次曝光同时获得三个坐标的信息。
S2.安装固定模体：将矩阵水模刚性固定在伽玛刀头架基底环上，所述伽玛刀头架基底环刚性固定在定位或治疗床上；
S3.采集定位图像：分别在CT与MRI对所述矩阵水模按伽玛刀治疗要求进行扫描，获取定位图像；
S4.制定模拟治疗计划：分别将所述矩阵水模的CT数据与MRI数据输入计算机的伽玛刀治疗计划系统中，进行模拟治疗计划设计；
S5.读取坐标：在计算机的伽玛刀治疗计划系统中分别读取CT与MRI定位矩阵水模每个标记点的三维坐标；
S6.确定矩阵CT为标准坐标：验证CT定位各标记点坐标差与实物点距相符后，其矩阵各点坐标即可为MRI定位精度参照的标准坐标；
S7.坐标比对：将所述矩阵水模在MRI下的各个标记点的三维坐标与在CT下的各个标记点的三维坐标进行比对，会出现三种结果：a、MRI与CT定位坐标高度吻合，MRI图像既无畸变也无与伽玛刀间的配准误差；b、矩阵各行或各列间差值相等，MRI定位无畸变，存在与伽玛刀间的配准误差；c、矩阵各行或各列间差值不等，MRI定位图像存在畸变。从MRI不同序列扫描、不同时间扫描间的坐标比对中可以发现不同序列扫描的差异和MRI的稳定性如何；
S8.靶点修正：获得MRI与CT定位间的坐标差，即是MRI定位伽玛刀治疗精度偏差的修正值，根据坐标比对结果，a、MRI与CT定位坐标高度吻合，MRI图像既无畸变也无与伽玛刀间的配准误差，MRI可以直接用于伽玛刀定位；b、矩阵各行或各列间差值相等，MRI定位无畸变，存在与伽玛刀间的配准误差，可以用伽玛刀系统修正，也可个案靶点坐标修正；c、矩阵各行或各列间差值不等，MRI定位图像存在畸变，临床上则按目标靶点邻近的矩阵标记点偏差值进行个案靶点坐标修正，从而确保伽玛刀治疗精度。
本发明可以观测矩阵水模各点坐标差值与实物点距是否相等、CT/MRI两种定位图像矩阵坐标是否相同、以及不同序列MRI扫描是否一致，从而验证CT定位图像的几何精度、发现MRI定位图像有无畸变、以及伽玛刀与MRI定位的配准精度，为临床治疗时对个案靶点坐标进行修正提供依据，确保MRI定位的伽玛刀治疗精度。
实施例2
见图2-6，本发明的实施方式还包括一种伽玛刀定位精度检测的球形水模，具有球形水模101，球形水模101刚性固定在伽玛刀头架基底环上，通过球形水模101球心设置有一方形通槽111，方形通槽111内设置有一个抽屉102，抽屉102中部开有一方槽121，方槽121内安装有两片胶片夹103或一个定位件104；定位件104的端面中心设置有一个φ3.5mm贯通标记孔142，定位件104的剩余四个端面中心位置设置有四个φ2mm标记孔141，标记孔141、142灌注双显液后密封处理，φ2mm标记孔141的轴线延长线与φ3.5mm标记孔142交汇点即为正方体定位件的中心，构成检测模体的标记点，并与球形水模101的球心完全重合；胶片夹103的正方形端面的中心设置有一个φ3mm通孔131，两片胶片夹103固定胶片后结合为一个正方体，正方体的中心与球形水模101的球心完全重合。
两片胶片夹103固定有一片胶片后，沿φ3mm通孔在胶片上打出针尖大小或φ3mm的孔；球形水模101为内部充满水或其它组织替代材料的壳体结构；两片胶片夹103或者定位件104上放置有一个正方形固定板105；方形通槽111的一端底部中设置有一个限位块112，抽屉102与限位块112对应位置设置有一限位槽122。
抽屉102锁止后与球形水模101合为一个完整、光滑的球体；球形水模101与抽屉102上端结合处设置有一个紧固螺栓106，紧固螺栓106的轴心略偏向抽屉102；定位件104为双显定位件，每个标记孔141和142中灌装有双显液，双显液是一种在CT/MRI下均为高信号的混合物；球形水模壳体101、抽屉102、胶片夹103、定位件104与正方形固定件105均为有机玻璃材质。
伽玛刀治疗精度检测通常为以下五个步骤：安装固定模体、采集定位图像、制定治疗计划、模拟治疗曝光检测、读取焦斑偏离度，从而为个案靶点坐标修正提高数据。
球形水模是先用定位件104获取图像，制定治疗计划后用胶片夹103曝光检测。将球形水模通过头架基底环刚性固定在定位或治疗床上，球形水模主体材料为有机玻璃和水，在CT和MRI下均有信号和完整清晰的图像；采集图像时使用的双显液定位件4在CT/MRI下均为高信号，不用变更定位件和模具姿态，保证了检测标记点在两种定位状态下空间位置的高度一致，模拟治疗计划中的靶点坐标有很好的可比性。然后用装有胶片的胶片夹103置换出定位件104执行计划进行曝光检测，在胶片上留下清晰的焦斑。测量焦斑是否以标记点(也就是胶片夹103的中心点)为圆心，确定伽玛刀的治疗精度和x、y、z坐标上的偏差值，为临床个案靶点坐标修正提供数据，避免医疗纠纷和差错的发生。
球形水模通过调整胶片夹103方位分次曝光获取xy、xz或yz平面焦斑；也可在胶片夹103的φ3mm通孔31中同时插入条形胶片，一次曝光同时获得三个坐标的信息。
因球形水模在两种定位状态下标记点空间位置的高度一致，所以在CT定位伽玛刀治疗精度得到确认后，MRI的定位精度除曝光检测外，还可以从与CT坐标比对中直接读出。球形水模主要是用来CT定位的校准。球形水模的特点是检测精准、重复性良好，同时胜任CT和MRI定位单点检测和两者坐标的可比性，适合任何一款伽玛刀的曝光检测。
实施例3
见图7-9，本发明的实施方式还包括一种伽玛刀定位精度检测的矩阵水模，具有检测模体201，检测模体201刚性固定在伽玛刀头架基底环上，检测模体201内均布设置有若干水平放置的中空圆柱体202，中空圆柱体202内注有双显液；中空圆柱体202以检测模体201平面中心点为中心对称8×8式矩阵排列，去除四角上的中空圆柱体202共有60个，纵横相邻的两个中空圆柱体202之间的中心轴线间距为20.0mm；8×8矩阵中心还设有一个中空圆柱体202，中空圆柱体202外径均为13mm，中间的中空孔径均为3.5mm；检测模体201为内部充满水或其它组织替代材料的方形壳体结构。
检测模体201的上端平面中部上还设置有一个Z坐标标记孔203，Z坐标标记孔203的中心轴线离伽玛刀头架基底环内侧端面80mm；60个中空圆柱体202一端开放式地固定在检测模体201的外侧端面上，另一端至少有4个对称分布的中空圆柱体202固定在设置于检测模体201中部的板材上；检测模体201上部设置有两个限位安装孔204，检测模体201通过伽玛刀头架基底环上的螺栓穿过限位安装孔204，进行刚性固定。
Z坐标标记孔203注有双显液，通过密封胶密封；中空圆柱体202也注有双显液，其开放端通过外部的螺栓与密封圈密封；检测模体201与中空圆柱体202均为有机玻璃制成；双显液是一种在CT/MRI下均为高信号的混合物；检测模体201底部也设置有固定装置。
头部伽玛刀治疗需要极高的精准度，除伽玛刀自身高精度外，还需要为其定位影像即具有几何精度又具有优越的软组织对比度。MRI的几何精度虽不被认可，但成像具有优越的软组织对比度，在伽玛刀治疗中是必不可少的，但有几种机制可能导致MRI图像畸变，危及伽玛刀的治疗精度给患者造成伤害。球形水模只能胜任MRI定位精度的单点检测，这就需要一款多点检测模体，发现MRI定位有无畸变以及不同序列扫描的差异，为临床靶点坐标修正提供数据。
MRI定位伽玛刀治疗精度的检测，是在例行CT定位单靶点治疗精度检测和修正，即CT定位精度校准后进行，通常是由四个基本步骤组成：模体的安装固定、定位图像的采集、模拟治疗计划的设计、矩阵坐标的读取及比对(与实物比对、MRI与CT的比对、以及MRI不同扫描序列的比对)，从中验证CT的几何精度、发现MRI定位图像的畸变、各序列扫描间的差异，以及伽玛刀与MRI定位配准精度等，为临床个案靶点坐标修正提供数据，确保MRI定位的伽玛刀治疗精度。MRI定位精度还可能受到MRI稳定性的影响，临床上定期检测便可发现和解决这一问题。
矩阵水模主体材料为有机玻璃和水，不产生伪影和图像干扰，有完整的模体定位影像。矩阵水模的中空圆柱体202内的双显液在CT与MRI下均呈现高信号，两种定位均获得清晰的标记点矩阵。将矩阵水模通过头架基底环刚性固定在定位或治疗床上，采集CT和MRI图像时不用变更定位件和模具姿态，保证了CT/MRI定位标记点空间位置的高度一致，使两种定位间坐标比对成为可能。
矩阵水模从定位图像中矩阵坐标差是否与实物图像点距相等、MRI/CT定位图像矩阵坐标是否相同、以及不同序列MRI扫描是否一致，从而验证CT的几何精度、发现MRI各序列定位图像有无畸变以及伽玛刀与MRI定位间的配准精度，以便在治疗计划中对个案靶点坐标进行相应修正,确保伽玛刀的治疗精度。
球形水模只是检测了伽玛刀治疗范围某一固定点与MRI定位间的配准精度，无法发现和规避MRI定位图像有无畸变对伽玛刀治疗精度产生影响。矩阵水模无曝光检测功能，为显示和验证矩形水模与球形水模检测的一致性，矩阵水模制作的质控点之一，就在是检测状态下保证其矩阵中心标记点与球形水模球心标记点空间位置的高度一致，从而获得相同的CT定位坐标值。以上提及的其它组织替代材料可以是水以外的其它液体及非液体材料。双显液可以是甘油与泛影葡胺的混合液，或其它CT与MRI下均为高信号的混合物。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种MRI定位伽玛刀治疗精度的检测方法及检测模体，其特征在于：所述检测方法包括步骤：
S1.CT定位精度校准：使用球形水模进行CT定位单靶点治疗精度曝光检测和修正，确定CT定位的精准性；
S2.安装固定模体：将矩阵水模刚性固定在伽玛刀头架基底环上，所述伽玛刀头架基底环刚性固定在定位或治疗床上；
S3.采集定位图像：分别在CT与MRI对所述矩阵水模按伽玛刀治疗要求进行扫描，获取定位图像；
S4.制定模拟治疗计划：分别将所述矩阵水模的CT数据与MRI数据输入计算机的伽玛刀治疗计划系统中，进行模拟治疗计划设计；
S5.读取坐标：在计算机的伽玛刀治疗计划系统中分别读取CT与MRI定位矩阵水模每个标记点的三维坐标；
S6.确定矩阵CT为标准坐标：验证CT定位各标记点坐标差与实物点距相符后，其矩阵各点坐标即可为MRI定位精度参照的标准坐标；
S7.坐标比对：将所述矩阵水模在MRI下的各个标记点的三维坐标与在CT下的各个标记点的三维坐标进行比对，会出现三种结果：a、MRI与CT定位坐标高度吻合，MRI图像既无畸变也无与伽玛刀间的配准误差；b、矩阵各行或各列间差值相等，MRI定位无畸变，存在与伽玛刀间的配准误差；c、矩阵各行或各列间差值不等，MRI定位图像存在畸变，从MRI不同序列扫描、不同时间扫描间的坐标比对中可以发现不同序列扫描的差异和MRI的稳定性如何；
S8.靶点修正：获得MRI与CT定位间的坐标差，即是MRI定位伽玛刀治疗精度偏差的修正值，根据坐标比对结果，a、MRI与CT定位坐标高度吻合，MRI图像既无畸变也无与伽玛刀间的配准误差，MRI可以直接用于伽玛刀定位；b、矩阵各行或各列间差值相等，MRI定位无畸变，存在与伽玛刀间的配准误差，可以用伽玛刀系统修正，也可个案靶点坐标修正；c、矩阵各行或各列间差值不等，MRI定位图像存在畸变，临床上则按目标靶点邻近的矩阵标记点偏差值进行个案靶点坐标修正，从而确保伽玛刀治疗精度。
2.根据权利要求1所述的一种MRI定位伽玛刀治疗精度的检测方法及检测模体，其特征在于：所述步骤S1具体如下：a.将内置定位件的球形水模刚性固定在伽玛刀头架基底环上与定位床相连；b.使用CT对所述球形水进行扫描，获取定位图像；c.将扫描数据输入伽玛刀治疗系统中，设计模拟治疗计划，d.将球形水模内置的定位件更换为夹有胶片的胶片夹，在胶片上打出标记孔中心点，模拟治疗获取焦斑；e.若焦斑没以标记孔中心点为圆心，则需对伽玛刀进行修正，直至焦斑以标记孔中心点为圆心，确保伽玛刀与CT定位间的配准精度。
3.根据权利要求2所述的一种MRI定位伽玛刀治疗精度的检测方法及检测模体，其特征在于：所述步骤d中的胶片夹通过变换放置的具体方位，分别获得xy平面、xz平面或yz平面中任一平面的曝光焦斑；或者在胶片夹通孔中同时插入胶片条，单次曝光同时获得三个坐标的信息。
4.根据权利要求1所述的球形水模，其特征在于：具有球形水模(101)，所述球形水模(101)刚性固定在伽玛刀头架基底环上，通过所述球形水模(101)球心设置有一方形通槽(111)，所述方形通槽(111)内设置有一个抽屉(102)，所述抽屉(102)中部开有一方槽(121)，所述方槽(121)内安装有两片胶片夹(103)或一个定位件(104)；所述定位件(104)的端面中心设置有一个φ3.5mm标记孔(142)，所述定位件(104)的剩余四个端面中心位置设置有四个φ2mm标记孔(141)，所述标记孔(141、142)灌注双显液后密封处理，所述φ2mm标记孔(141)的轴线延长线与所述φ3.5mm标记孔(142)交汇点即为正方体定位件的中心，构成检测模体的标记点，并与所述球形水模(101)的球心完全重合；所述胶片夹(103)的正方形端面的中心设置有一个φ3mm通孔(131)，两片所述胶片夹(103)固定胶片后结合为一个正方体，所述正方体的中心与所述球形水模(101)的球心完全重合。
5.根据权利要求4所述的球形水模，其特征在于：两片所述胶片夹(103)固定有一片胶片后，沿所述φ3mm通孔在所述胶片上打出针尖大小或φ3mm的孔；所述球形水模(101)为内部充满水或其它组织替代材料的壳体结构；两片所述胶片夹(103)或者定位件(104)上放置有一个正方形固定板(105)；所述方形通槽(111)的一端底部中设置有一个限位块(112)，所述抽屉(102)与所述限位块(112)对应位置设置有一限位槽(122)。
6.根据权利要求4所述的球形水模，其特征在于：所述抽屉(102)锁止后与所述球形水模(101)合为一个完整、光滑的球体；所述球形水模(101)与所述抽屉(102)上端结合处设置有一个紧固螺栓(106)，所述紧固螺栓(106)的轴心略偏向所述抽屉(102)；所述定位件(104)为双显定位件，每个所述标记孔(141、142)中灌装有双显液，所述双显液是一种在CT/MRI下均为高信号的混合物；所述球形水模壳体(101)、所述抽屉(102)、所述胶片夹(103)、所述定位件(104)与所述正方形固定件(105)均为有机玻璃材质。
7.根据权利要求1所述的矩阵水模，其特征在于：具有检测模体(201)，所述检测模体(201)刚性固定在伽玛刀头架基底环上，所述检测模体(201)内均布设置有若干水平放置的中空圆柱体(202)，所述中空圆柱体(202)内注有双显液；所述中空圆柱体(202)以检测模体(201)平面中心点为中心对称8×8式矩阵排列，去除四角上的中空圆柱体(202)共有60个，纵横相邻的两个中空圆柱体(202)之间的中心轴线间距为20.0mm；所述8×8矩阵中心还设有一个所述中空圆柱体(202)，所述中空圆柱体(202)外径均为13mm，中间的中空孔径均为3.5mm；所述检测模体(201)为内部充满水或其它组织替代材料的方形壳体结构。
8.根据权利要求7所述的矩阵水模，其特征在于：所述检测模体(201)的上端平面中部上还设置有一个Z坐标标记孔(203)，所述Z坐标标记孔(203)的中心轴线离所述伽玛刀头架基底环内侧端面80mm；60个所述中空圆柱体(202)一端开放式地固定在所述检测模体(201)的外侧端面上，另一端至少有4个对称分布的所述中空圆柱体(202)固定在设置于所述检测模体(201)中部的板材上；所述检测模体(201)上部设置有两个限位安装孔(204)，所述检测模体(201)通过所述伽玛刀头架基底环上的螺栓穿过所述限位安装孔(204)，进行刚性固定。
9.根据权利要求8所述的矩阵水模，其特征在于：所述Z坐标标记孔(203)注有双显液，通过密封胶密封；所述中空圆柱体(202)内也注有双显液，其开放端通过外部的螺栓与密封圈密封；所述检测模体(201)与所述中空圆柱体(202)均为有机玻璃制成；所述双显液是一种在CT/MRI下均为高信号的混合物；所述检测模体(201)底部也设置有固定装置。
CN202010429375.5A 2020-05-20 2020-05-20 一种mri定位伽玛刀治疗精度的检测方法 Active CN111529968B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010429375.5A CN111529968B (zh) 2020-05-20 2020-05-20 一种mri定位伽玛刀治疗精度的检测方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010429375.5A CN111529968B (zh) 2020-05-20 2020-05-20 一种mri定位伽玛刀治疗精度的检测方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111529968A true CN111529968A (zh) 2020-08-14
CN111529968B CN111529968B (zh) 2022-05-06

Family

ID=71969410

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010429375.5A Active CN111529968B (zh) 2020-05-20 2020-05-20 一种mri定位伽玛刀治疗精度的检测方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111529968B (zh)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5787886A (en) * 1993-03-19 1998-08-04 Compass International Incorporated Magnetic field digitizer for stereotatic surgery
CN202478423U (zh) * 2012-02-17 2012-10-10 李胜元 伽玛刀治疗精度检测装置
CN203736725U (zh) * 2013-12-25 2014-07-30 李胜元 一种伽玛刀治疗精度检测装置
US20160335380A1 (en) * 2012-03-08 2016-11-17 Neutar, Llc Patient and Procedure Customized Fixation and Targeting Devices for Stereotactic Frames
CN109350865A (zh) * 2018-11-26 2019-02-19 泰山医学院 一种磁共振引导的放射治疗系统成像质量控制体模

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5787886A (en) * 1993-03-19 1998-08-04 Compass International Incorporated Magnetic field digitizer for stereotatic surgery
CN202478423U (zh) * 2012-02-17 2012-10-10 李胜元 伽玛刀治疗精度检测装置
US20160335380A1 (en) * 2012-03-08 2016-11-17 Neutar, Llc Patient and Procedure Customized Fixation and Targeting Devices for Stereotactic Frames
CN203736725U (zh) * 2013-12-25 2014-07-30 李胜元 一种伽玛刀治疗精度检测装置
CN109350865A (zh) * 2018-11-26 2019-02-19 泰山医学院 一种磁共振引导的放射治疗系统成像质量控制体模

Also Published As

Publication number Publication date
CN111529968B (zh) 2022-05-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6259943B1 (en) Frameless to frame-based registration system
US6684098B2 (en) Versatile stereotactic device and methods of use
Walton et al. A phantom study to assess the accuracy of stereotactic localization, using T1-weighted magnetic resonance imaging with the Leksell stereotactic system
US6775404B1 (en) Apparatus and method for interactive 3D registration of ultrasound and magnetic resonance images based on a magnetic position sensor
US8666133B2 (en) Calibration phantom and method for measuring and correcting geometric distortions in medical images
US5800353A (en) Automatic image registration of magnetic resonance imaging scans for localization, 3-dimensional treatment planning, and radiation treatment of abnormal lesions
US6080164A (en) Versatile stereotactic device
US20110200244A1 (en) Method, apparatus and phantom for measuring and correcting tomogram errors
WO2008139167A2 (en) Radiological quality assurance phantom
US20110229055A1 (en) Phantom for imaging apparatuses
WO2005018456A1 (en) Calibration image alignment in a pet-ct system
CN109310878B (zh) 放疗设备标定方法、装置及存储介质
EP3350612B1 (en) A method for calibrating a magnetic resonance imaging (mri) phantom
CN109350865A (zh) 一种磁共振引导的放射治疗系统成像质量控制体模
CN111529968B (zh) 一种mri定位伽玛刀治疗精度的检测方法
CN202051814U (zh) 外科手术导航系统定位精度检测装置
CN107080552B (zh) 一种测试多种医学x射线设备成像质量的体模及其系统、方法
CN213466544U (zh) 一种伽玛刀治疗精度检测球形水模
CN213466543U (zh) 一种mri定位伽玛刀治疗精度检测矩阵水模
Shen et al. Fast and simple automatic 3D ultrasound probe calibration based on 3D printed phantom and an untracked marker
Calusi et al. γTools: a modular multifunction phantom for quality assurance in GammaKnife treatments
Walton et al. Stereotactic localization using magnetic resonance imaging
CN104720839B (zh) 一种新型ct性能检测用模体
Gong et al. Comparison and evaluation of PET/CT image registration
CN217408810U (zh) 一种核磁定位装置

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant