CN113100797A - 一种用于ct模拟定位机质控的模体 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种用于CT模拟定位机质控的模体，所述模体为环氧树脂组织等效材料模体，其内部包括截面为半圆形的CT值校准模块层、空间分辨力模块层、低对比分辨力模块层；所述CT值校准模块层上开有多个截面为圆形的模孔，所述模孔内灌注不同组织密度的材料；所述空间分辨力模块层组织密度均匀，沿弧形分别设有多组不同的线对；所述低对比分辨力模块层上沿逆时针方向分别开设有多个不同直径的圆孔，分别灌注两种低组织密度材料；模体外表面有水平、垂直基准凹槽。本发明中的模体三个模块层可以进行CT值、空间分辨及组织密度分辨、空间形变及均匀度等检测；本发明中的模体基准凹槽可以实现CT模拟机激光灯精度、图像中心位置、治疗床倾斜角度以及进床精度的校准。
Description
技术领域
本发明涉及医疗器械技术领域，尤其涉及一种用于CT模拟定位机质控的模体。
背景技术
随着计算机的应用和医学影像的发展，肿瘤的放射治疗进入了“精确定位，精确计划，精确治疗”的时代。三维适形放疗(3D Intensity Conformal Radiation Therapy，3DCRT)的发展，特别是三维调强放射治疗(Intensity modulated radiation therapy，IMRT)受到越来越广泛的应用，放射治疗的质量得到了很大的提高。继后来Rapid ARC在体部立体定位放射治疗(SBRT)以及头部立体定位放射治疗(SRS)中的应用越来越广泛，放疗技术进入了一个全新的时代。
在三维调强放射治疗中，要求剂量分布与肿瘤靶区需要高度的一致，这需要复杂而精确的放疗计划，而整个放疗计划是建立在精确的三维定位图像上的。放射治疗吸收剂量计算的基本参数是电子线密度，这是与该组织的CT值密切相关的。常规的模拟定位机只能提供二维的图像信息，因此集放射诊断、放疗计划、模拟定位和模拟治疗于一体的CT模拟定位机也就应运而生。
在强调精确放疗的今天，射线束的精确度，靶区勾画准确程度以及病人的摆位准确度越来越受到重视。在精确放射治疗中，对患者进行CT定位是必须的，在定位之前，必需对CT模拟定位机进行检测，以确定机械、图像等满足临床要求。其中，最关键也是最基础的一个环节就是定位CT扫描精确程度的高低和扫描生成的影像质量好坏，因此做好定位CT的质控关乎整个放疗流程的成败。基于上述情况，有必要研发出一种用于CT模拟定位机质控的模体。
发明内容
为克服现有技术中存在的CT模拟定位机扫描得到的CT值受诸多因素影响导致定位不够精准，进而影响肿瘤靶区位置偏移的技术问题，本发明提供了一种用于CT模拟定位机质控的模体。
本发明的技术方案是：一种用于CT模拟定位机质控的模体，所述模体为固体水模体，所述模体外壳为有机玻璃，内部采用固体浇筑技术和模块化设计添加环氧树脂组织等效材料，所述模体包括截面为半圆形的CT值校准模块层、空间分辨力模块层、低对比分辨力模块层；所述模体为环氧树脂组织等效材料；所述CT值校准模块层、空间分辨力模块层、低对比分辨力模块层间隔垂直设置在模体的基座上，且三个模块层上均设置有一条水平的标识基准凹槽，竖直方向均设置有一条中间竖凹槽；所述CT值校准模块层上开有多个截面为圆形模孔，所述模孔内灌注不同组织密度的材料；所述空间分辨力模块层组织密度均匀，沿弧形分别设有多组不同的线对；所述低对比分辨力模块层上沿逆时针方向分别开设有多组低密度孔径。
进一步的，所述CT值校准模块层为半切圆柱体，其截面上设有6个圆形模孔，所述圆形模孔为通孔，6个圆形模孔在半圆形截面上呈弧形等间距排布。
进一步的，6个圆形模孔的圆心到半圆形截面圆心的距离为半圆形截面半径的三分之二。
进一步的，6个圆形模孔直径为2cm，孔内灌注的物质或材料分别是空气、聚甲基戊烯、低密度聚苯乙烯、聚苯乙烯、有机玻璃、聚甲醛树脂。
进一步的，所述模孔的半圆形截面的中心位置上具有四个检验点，用来检测图像形变；四个检验点组成一个正方形，所述矩形位于个圆形模孔的内侧且正方形的下边靠近半圆形截面的圆心位置。
进一步的，所述CT值校准模块层的半圆形截面的半径为10cmm，所述圆形模孔的直径为2cmm，两个相邻检验点之间的距离为5cmm。
进一步的，所述空间分辨力模块层沿弧形逆时针方向依次设有组不同线宽的线对；且从逆时针方向起每组线对的线宽逐渐减小。
进一步的，所述空间分辨力模块层沿弧形逆时针方向依次设有多组不同线对数构成的线对卡组，每组线对卡组上的线条之间的间接相同，不同线对卡组上的线条之间的间距不同；所述空间分辨力模块层从逆时针方向从低到高起每组线对卡组上的线宽逐渐减小，所述线对卡组均采用光刻模板，然后真空喷镀技术制成；所述线对卡组用来描述射线实时成像检测系统的空间分辨力，利用一组可以分辨的空间黑白线对的间距尺寸来描述空间分辨力；不同线对数的线对卡组，对应不同的空间分辨力。
进一步的，所述低对比分辨力模块层上沿逆时针方向呈放射状分布有内外三组低密度孔径，用于低对比度的分辨力校准；外圈孔阵分为两组，每组对比度分别为0.5％、1.0％；每组九个孔，分别为2mm、3mm、4mm、5mm、5mm、7mm、8mm、9mm、15mm；内圈孔阵对比度为0.3％，顺时针孔径依次为2mm、4mm、6mm、8mm、15mm、9mm、7mm、5mm、3mm。
进一步的，所述CT值校准模块层1、所述低对比分辨力模块层3的底部与基座4之间均设置有可调节其高度的调节螺母；通过调节螺母，使所述CT值校准模块层、空间分辨力模块层、低对比分辨力模块层的标识基准凹槽与激光灯在测量方向水平重合；所述中间竖凹槽在测量方向也重合。
进一步的，所述基座中间位置有水平仪；所述基准凹槽和中间竖凹槽凹槽用作模体摆位，当基准凹槽和中间竖凹槽顶端组成的十字与激光灯十字重合时，模体在CT默认中心位置处。
本发明与现有技术相比，其显著优点：
(1)本模体适用于定位模拟CT对位置精度、图像形变的特殊要求，以往模体只适用与诊断CT，不能满足放射治疗的精度要求。
(2)本模体有图像中心点检测，保证病人在治疗时肿瘤靶区的位置与CT影像中位置一致。
(3)模体也可用作放疗直线加速器锥形束CT的检测校准，避免了中途更换条件，从而保证了溯源的一致性。
(4)本模体基准凹槽可用作CT床进动精度与倾斜精度的测量，量化了因病人体重问题而导致的床位置角度的偏移。
附图说明
图1是本发明的用于CT模拟定位机质控的模体三个模块层图的三维结构示意图；
图2是本发明的用于CT模拟定位机质控的模体三个模块层图的内部三维结构示意图；
图3是本发明的用于CT模拟定位机质控的模体三个模块层图的侧平面图；
图4是本发明的用于CT模拟定位机质控的模体三个模块层图的俯平面图；
图5是本发明的CT值校准模块层的结构示意图；
图6是本发明的空间分辨力模块层的结构示意图；
图7是本发明的低对比分辨力模块层的结构示意图；
图中附图标记如下：1、CT值校准模块层；11、圆形模孔；12、检验点；2、空间分辨力模块层；3、低对比分辨力模块层；4、基座；5、基准凹槽；6、中间竖凹槽；7、调节螺母。
具体实施方式
以下结合附图和实施例，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用以解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1、图2、图3所示，一种用于CT模拟定位机质控的模体，模体为环氧树脂组织等效材料模体，模体外壳为有机玻璃，内部采用固体浇筑技术和模块化设计添加环氧树脂组织等效材料，采用固体浇筑技术和模块化设计，可以提供有关图像质量参数的特定信息，也可以实现定位精度的精确量化，保证肿瘤放射治疗的精度。底座高3cm,长39cm,宽20cm，基座中间位置有水平仪。三个模块层面直径为20cm,每个模块的深度为4cm。模体内部包括截面为半圆形的CT值校准模块层1、空间分辨力模块层2、低对比分辨力模块层3；模体为环氧树脂组织等效材料；CT值校准模块层1、空间分辨力模块层2、低对比分辨力模块层3间隔垂直设置在模体的基座4上，且三个模块层上均设置有一条水平的标识基准凹槽5，竖直方向均设置有一条中间竖凹槽6；CT值校准模块层1上开有多个截面为圆形模孔11，模孔11内灌注不同组织密度的材料；空间分辨力模块层2组织密度均匀，沿弧形分别设有多组不同的线对；低对比分辨力模块层上沿逆时针方向分别开设有多组低密度孔径。
如图1、图2、图3、图4所示，CT值校准模块层1、低对比分辨力模块层3的底部与基座4之间均设置有可调节其高度的调节螺母7；通过调节螺母7，使CT值校准模块层1、空间分辨力模块层2、低对比分辨力模块层3的标识基准凹槽5在测量方向水平重合；中间竖凹槽6在测量方向也重合。基座4中间位置有水平仪；基准凹槽5和中间竖凹槽6凹槽用作模体摆位，当基准凹槽5和中间竖凹槽6顶端组成的十字与激光灯十字重合时，模体在CT默认中心位置处。
基座的校准作用：
1)激光灯校准。基座附带有水平尺，根据水平尺调节底座螺母，使模体水平。调节CT床高度，观察CT外带激光灯与基准凹槽是否重合，如果不重合，说明激光灯水平角度倾斜，需调节激光灯，完成激光灯校准，竖直方向亦同，调节激光灯使其与竖直基准凹槽重合。
2)床倾斜校准。基座放置床中央，水平调节完毕后，CT床头附加50Kg重物，观察水平仪是否有变化，如果有变化说明床在负重时发生倾斜。
如图5所示，CT值校准模块层1为半切圆柱体，其截面上设有6个圆形模孔11，圆形模孔11为通孔，6个圆形模孔11在半圆形截面上呈弧形等间距排布。6个圆形模孔11的圆心到半圆形截面圆心的距离为半圆形截面半径的三分之二。6个圆形模孔11内灌注的物质或材料分别是空气、聚甲基戊烯、低密度聚苯乙烯、聚苯乙烯、有机玻璃、聚甲醛树脂。用CT自带工具测量不同小孔CT值，与标准值比对。模孔11的半圆形截面的中心位置上具有四个检验点12，用来检测图像形变，四个检验点12组成一个矩形，矩形位于6个圆形模孔11的内侧且矩形的下边靠近半圆形截面的圆心位置。CT值校准模块层1的半圆形截面的半径为10cmm，圆形模孔11的直径为2cmm，两个相邻检验点12之间的距离为5cmm。四个检验点距离5cm，用CT机自带距离工具测量，不为5cm即存在图像畸变。
如图6所示，空间分辨力模块层2沿弧形逆时针方向依次设有多组不同线对数构成的线对卡组，每组线对卡组上的线条之间的间接相同，不同线对卡组上的线条之间的间距不同；空间分辨力模块层2从逆时针方向从低到高起每组线对卡组上的线宽逐渐减小，CT定位模拟机扫描后，扫描图像所能分辨出的最高一级线对n为每厘米线对数，nLp/cm。线对卡组均采用光刻模板，然后真空喷镀技术制成；线对卡组用来描述射线实时成像检测系统的空间分辨力，利用一组可以分辨的空间黑白线对的间距尺寸来描述空间分辨力；不同线对数的线对卡组，对应不同的空间分辨力。在头部条件下，512×512矩阵、视野(FOV)不大于20cm，头部正常条件至少能分辨7.0Lp/cm。同心半径为5cm范围为模体均匀性测量。
如图7所示，低对比分辨力模块层3上沿逆时针方向呈放射状分布有内外三组低密度孔径，用于低对比度的分辨力校准；外圈孔阵分为两组，每组对比度分别为0.5％、1.0％；每组九个孔，分别为2mm、3mm、4mm、5mm、5mm、7mm、8mm、9mm、15mm；内圈孔阵对比度为0.3％，顺时针孔径依次为2mm、4mm、6mm、8mm、15mm、9mm、7mm、5mm、3mm。
使用CT头部条件，对该层面扫描，在扫描后的影像上对孔内水等效组织和孔附近的模体组件分别用约100mm2感兴趣区域(ROI)测出孔内水的CT值(CTw)、模体组件的CT值(CTm)和两者最大的标准差(SDmax)根据测得的CTw、CTm、SDmax数值，按公式WL＝(CTw+CTm)÷2和WW＝(CTm－CTw)+5SDmax计算得到的窗宽(WW)和窗位(WL)调节低对比度分辨力测试模体组件影像，记录三组对比值孔中与CTm和CTw绝对差值最接近的一组孔里可分辨的最小孔径值。
测试时，将固体水水模体精确摆放在定位床上，采用标准剂量头部平扫条件，对采得的图像进行CT值、空间分辨力、对比度分辨力等不同层面的成像数据分析。
CT定位机扫描时，用轴向扫描测量加权剂量指数(CTDIW),通过容积剂量指数(CTDIVOL)计算公式得到CT模拟定位机的容积剂量指数，即：CTDIVOL。
其中，N是X射线管在某一单次旋转时产生的体层切片数；T是标称体层切片厚度；Δd是相邻扫描之间患者支架沿Z轴方向运行的距离。CTDIW是加权CT剂量指数。新安装的CT定位机模体中心感兴趣区平均CT值与周边每个感兴趣区域平均CT值之差的绝对值不大于5HU。在所扫描的每种物质中，在临床典型条件时，CT值应该符合，空气：-1000HU±30HU；水：0HU±4HU。
本模体CT值校准模块层面，包含六个样本分别为Acrylic(CT值为120)、LDPE(CT值为-90)和Air(CT值为-1000)等，它们的密度不同，对X射线的衰减系数不同，故对应的CT值不同。
高对比度的测量要求：用直径20cm的的圆柱模体，在头部条件下，512×512矩阵、视野(FOV)不大于20cm，头部正常条件至少能分辨7.0Lp/cm。
低对比度分辨力测量：在头部条件10mm层厚或者最大层厚扫面条件下，剂量指数CTDI100(中心)不超过40mGy时，1％对比度能分辨出3mm的圆孔，0.3％对比度应能分辨出模体中6mm的圆孔。
扫描床负载(90～100)kg，移动扫描床50cm，测量扫描床实际移动的距离和设定距离之差。扫描床床面与水平面的平行度不超过1mm/m；
本发明的模体适用于定位模拟CT对位置精度、图像形变的特殊要求，以往模体只适用与诊断CT，不能满足放射治疗的精度要求。模体有图像中心点检测，保证病人在治疗时肿瘤靶区的位置与CT影像中位置一致。模体也可用作放疗直线加速器锥形束CT的检测校准，避免了中途更换条件，从而保证了溯源的一致性。模体基准凹槽可用作CT床进动精度与倾斜精度的测量，量化了因病人体重问题而导致的床位置角度的偏移。
上述说明示出并描述了本发明的优选实施例，如前所述，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述发明构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。
Claims (10)
1.一种用于CT模拟定位机质控的模体，其特征在于：所述模体为环氧树脂组织等效材料模体，所述模体外壳为有机玻璃，内部采用固体浇筑技术和模块化设计添加环氧树脂组织等效材料，所述模体包括截面为半圆形的CT值校准模块层(1)、空间分辨力模块层(2)、低对比分辨力模块层(3)；所述CT值校准模块层(1)、空间分辨力模块层(2)、低对比分辨力模块层(3)间隔垂直设置在模体的基座(4)上，且三个模块层上均设置有一条水平的标识基准凹槽(5)，竖直方向均设置有一条中间竖凹槽(6)；所述CT值校准模块层(1)上开有多个截面为圆形模孔(11)，所述模孔(11)内灌注不同组织密度的材料；所述空间分辨力模块层(2)组织密度均匀，沿弧形方向分别设有多组不同的线对；所述低对比分辨力模块层(3)上沿逆时针方向分别开设有多组低密度孔径。
2.根据权利要求1所述的一种用于CT模拟定位机质控的模体，其特征在于：所述CT值校准模块层(1)为半切圆柱体，其截面上设有6个圆形模孔(11)，所述圆形模孔(11)为通孔，6个圆形模孔(11)在半圆形截面上呈弧形等间距排布。
3.根据权利要求2所述的一种用于CT模拟定位机质控的模体，其特征在于：6个圆形模孔(11)的圆心到半圆形截面圆心的距离为半圆形截面半径的三分之二。
4.根据权利要求2所述的一种用于CT模拟定位机质控的模体，其特征在于：6个圆形模孔(11)直径为2cm，孔内灌注的物质或材料分别是空气、聚甲基戊烯、低密度聚苯乙烯、聚苯乙烯、有机玻璃、聚甲醛树脂。
5.根据权利要求2所述的一种用于CT模拟定位机质控的模体，其特征在于：所述模孔(11)的半圆形截面的中心位置上具有四个检验点(12)，四个检验点(12)组成一个正方形，所述正方形位于6个圆形模孔(11)的内侧且正方形的下边靠近半圆形截面的圆心位置。
6.根据权利要求5所述的一种用于CT模拟定位机质控的模体，其特征在于：所述CT值校准模块层(1)的半圆形截面的半径为10cmm，所述圆形模孔(11)的直径为2cmm，两个相邻检验点(12)之间的距离为5cmm。
7.根据权利要求5所述的一种用于CT模拟定位机质控的模体，其特征在于：所述空间分辨力模块层(2)沿弧形逆时针方向依次设有多组不同线对数构成的线对卡组，每组线对卡组上的线条之间的间接相同，不同线对卡组上的线条之间的间距不同；所述空间分辨力模块层(2)从逆时针方向从低到高起每组线对卡组上的线宽逐渐减小，所述线对卡组均采用光刻模板，然后真空喷镀技术制成；所述线对卡组用来描述射线实时成像检测系统的空间分辨力，利用一组可以分辨的空间黑白线对的间距尺寸来描述空间分辨力；不同线对数的线对卡组，对应不同的空间分辨力。
8.根据权利要求5所述的一种用于CT模拟定位机质控的模体，其特征在于：所述低对比分辨力模块层(3)上沿逆时针方向呈放射状分布有内外三组低密度孔径，用于低对比度的分辨力校准；外圈孔阵分为两组，每组对比度分别为0.5％、1.0％；每组九个孔，分别为2mm、3mm、4mm、5mm、5mm、7mm、8mm、9mm、15mm；内圈孔阵对比度为0.3％，顺时针孔径依次为2mm、4mm、6mm、8mm、15mm、9mm、7mm、5mm、3mm。
9.根据权利要求1所述的一种用于CT模拟定位机质控的模体，其特征在于：所述CT值校准模块层(1)、所述低对比分辨力模块层(3)的底部与基座(4)之间均设置有可调节其高度的调节螺母(7)；通过调节螺母(7)，使所述CT值校准模块层(1)、空间分辨力模块层(2)、低对比分辨力模块层(3)的标识基准凹槽(5)在测量方向水平重合；所述中间竖凹槽(6)在测量方向也重合。
10.根据权利要求9所述的一种用于CT模拟定位机质控的模体，其特征在于：所述基座(4)中间位置有水平仪；所述基准凹槽(5)和中间竖凹槽(6)凹槽用作模体摆位，当基准凹槽(5)和中间竖凹槽(6)顶端组成的十字与激光灯十字重合时，模体在CT默认中心位置处。
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