CN114082111A - 一种放疗用插植模板的加工处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种放疗用插植模板的加工处理方法，它解决了现有插植模板耐热性差，在低温消毒时易变形或损坏的问题。本放疗用插植模板的加工处理方法，包括打印插植模板、对插植模板进行退火处理、对插植模板进行后处理等步骤，其中退火处理步骤为先在68℃温度恒温退火10分钟，然后将温度升温至80℃恒温退火15分钟，再将温度升温至92℃恒温退火30分钟，最后将温度升温至105℃恒温退火30分钟。经本放疗用插植模板的加工处理方法得到的插植模板中聚乳酸立构复合晶(SC)含量高，耐热性好。
Description
技术领域
本发明涉及一种放疗用插植模板的加工处理方法，特别是一种提高放疗用插植模板耐高温的加工处理方法。
背景技术
放射治疗是恶性肿瘤的主要治疗手段之一，在妇科恶性肿瘤治疗中发挥重要作用，宫颈癌、子宫内膜癌、外阴癌、阴道癌的治疗均离不开放射治疗。基于3D打印技术设计制作的放疗用插植模板可以实现术前插植模拟、术中精准定位的插植引导，提高穿刺精度和操作效率，降低操作难度，既能满足剂量学要求，又能保证放疗质量，同时减少放射性并发症的发生。因插植模板与人体粘膜接触，多使用生物安全性高的聚乳酸(PLA)作为打印材料。
临床使用前可采取低温等离子灭菌的手段对插植模板进行灭菌处理。由于聚乳酸(PLA)本身热稳定性较差，玻璃化温度在40～60℃之间，放疗用插植模板即使在低温消毒(40～60℃)的条件下也会发生形变，放疗用插植模板的施源通道和位置发生变化，导致产品与设计之间的误差加大，甚至损坏。
为避免插植模板在低温消毒中受高温影响，确保插植模板使用的稳定性，因而提高插植模板的耐热性是很有必要的。
发明内容
本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种提高放疗用插植模板耐高温的加工处理方法。
本发明的目的可通过下列技术方案来实现：
放疗用插植模板的加工处理方法，包括以下步骤：
步骤①、使用聚乳酸(PLA)作为打印原材料，通过3D打印机打印出多个填充率不同的插植模板；
步骤②、分别对由步骤①获得的填充率不同的多个插植模板进行耐热试验，得到最效果工艺符合要求的插植模板，该最符合工艺要求的插植模板所对应的填充率即为放疗用插植模板所需的填充率；
步骤③、将3D打印机的填充率设定为步骤②中最符合工艺要求的插植模板所对应的填充率，使用聚乳酸(PLA)作为打印原材料，使用3D打印机打印出插植模板；
步骤④、对步骤③获得的插植模板进行耐热退火处理；
步骤⑤、对步骤④中获得的插植模板进行后处理。
通常聚乳酸(PLA)材料中含有左旋聚乳酸(PLLD)、右旋聚乳酸(PDLA)和单独的PPLD或PDLA形成的聚乳酸同质晶体(homo-crystalline，HC)以及PLLA和PDLA共同形成的聚乳酸立构复合晶(Stereocomplex Crystalline，SC)，其中SC的熔点较PLLA和PDLA及HC要高50℃左右，而PLLA、PDLA在低于熔点温度时进行热处理可转化为SC，这为PLA制品的耐热性提供了一个非常有前景的解决方案。然而通常情况下，在PLLA和PDLA的熔融共混物中获得较高的SC含量是十分困难的。经试验发现在SC的熔点之下进行退火处理，可以使HC与SC共存的状态转变为高含量的SC。由此设计了本产品的退火试验方案。
在上述放疗用插植模板的加工处理方法中，步骤④中的耐热退火处理步骤如下：
步骤a、选用控温稳定的恒温箱或干燥箱，先将恒温箱或干燥箱的温度设定到T1温度，待温度稳定后放入步骤③打印好的插植模板，根据插植模板大小和壁厚进行恒温退火t1时间；
步骤b、将恒温箱或干燥箱的温度逐渐升到T2温度，在T2温度时恒温退火t2时间；
步骤c、关闭加热，待温度恢复室温后，取出插植模板。
在上述放疗用插植模板的加工处理方法中，T1温度为60-75℃，T2温度为80-120℃。
在上述放疗用插植模板的加工处理方法中，由T1温度升温至T2温度的升温速度为1-2℃/分钟。
在上述放疗用插植模板的加工处理方法中，t1时间为5-15分钟，t2时间为15-30分钟。
在上述放疗用插植模板的加工处理方法中，步骤②中的耐热试验包括以下步骤：选用控温稳定的恒温箱或干燥箱，耐热温度设置为T3温度，待温度稳定后将步骤①打印好的插植模板置于恒温箱或干燥箱中，耐热t3时间。
在上述放疗用插植模板的加工处理方法中，T3温度为40-60℃，t3时间为10-40分钟。
在上述放疗用插植模板的加工处理方法中，T3温度为50℃，t3时间为30分钟。
在上述放疗用插植模板的加工处理方法中，普通聚乳酸(PLA)材料通过熔融堆积3D打印一体成型。
与现有技术相比，本放疗用插植模板的加工处理方法具有以下优点：
由本方法得到的插植模板SC含量高，耐热性好，其熔点远高于一般PLA制品，可满足临床使用前低温消毒要求，有效的解决了现有技术方案中插植模板尽管在低温消毒下也会发生形变的情况，妇科肿瘤放疗时可避免插植模板在低温消毒时因不耐热导致施源通道和位置变化的问题，减小了产品与设计之间的误差，确保插植模板使用时功能的稳定性，最终保证了放疗的精确性。
附图说明
图1是实施例一提供的加工处理方法的流程图。
图2是实施例二提供的加工处理方法的流程图。
具体实施方式
以下是本发明的具体实施例并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的描述，但本发明并不限于这些实施例。
实施例一
符合要求的插植模板(如妇科后装插植模板)的填充率为已知数，本实施例以填充率为18％进行举例说明。
通常聚乳酸(PLA)材料中含有左旋聚乳酸(PLLD)、右旋聚乳酸(PDLA)和单独的PPLD或PDLA形成的聚乳酸同质晶体(homo-crystalline，HC)以及PLLA和PDLA共同形成的聚乳酸立构复合晶(Stereocomplex Crystalline，SC)，其中SC的熔点较PLLA和PDLA及HC要高50℃左右，而PLLA、PDLA在低于熔点温度时进行热处理可转化为SC，然而通常情况下，在PLLA和PDLA的熔融共混物中获得较高的SC含量是十分困难的。经试验发现在SC的熔点之下进行退火处理，可以使HC与SC共存的状态转变为高含量的SC。这为PLA制品的耐热性提供了一个非常有前景的解决方案。
放疗用插植模板的加工处理方法，包括以下步骤：
步骤①、使用聚乳酸(PLA)作为打印原材料，根据插植模板设计要求进行3D打印设置，将填充率设定为18％，使用3D打印机打印出插植模板。
步骤②、对步骤①获得的插植模板进行耐热退火处理，包括如下步骤：步骤a、选用控温稳定的恒温箱或干燥箱，先将温度设定到68℃，待温度稳定后将步骤①打印好的插植模板放入恒温箱或干燥箱，进行恒温退火10分钟。
步骤b、将恒温箱或干燥箱的温度逐渐升到80-120℃，在80-120℃时恒温退火30分钟，经过三次退火试验，得到表1数据。
表1为三次退火温度试验后得到插植模板进行模仿医院低温消毒的状态
表1
由此可知，步骤b包括以下步骤：
步骤b1、第一次升温：将温度升到80℃，升温速度为1-2度/分钟，在80℃温度时恒温15分钟。
步骤b2、第二次升温：将温度升到92℃，升温速度为1-2度/分钟，在92℃温度时恒温30分钟
步骤b3、第三次升温：将温度升到105℃，升温速度为1-2度/分钟，在105℃温度时恒温30分钟，然后关闭加热，待温度恢复室温后，取出插植模板。
步骤③、对步骤b3中获得的插植模板进行后处理。
经该方法得到的插植模板SC含量高，耐热性好。
当打印过程中遇到悬空结构，打印材料挤出后由于下方没有支撑它的结构，材料会在重力影响下下坠，导致插植模板精准度受到影响。由此在3D打印时候需要给其一个填充率合适起支撑作用的支撑物。在退火处理时，支撑物随插植模板一起置于恒温箱或干燥箱内。支撑填充率过高或过低都会影响到插植模板的结构：支撑填充率过低时，支撑物融化，不能起到支撑作用，易造成插植模板变形；支撑填充率过高，完成退火后，支撑物与插植模板难以分离。
因此，打印支撑设置时将支撑填充率设定为10％-50％。
打印支撑物在电脑切片时手动或自动添加，打印时与插植模板同步生成。
实施例二
插植模板(如妇科后装插植模板)的填充率为未知数，在对插植模板进行加工处理前，需要确定最符合工艺要求的填充率。
放疗用插植模板的加工处理方法，包括以下步骤：
步骤①、使用聚乳酸(PLA)作为打印原材料，通过3D打印机打印出多个填充率不同的插植模板；
步骤②、分别对由步骤①获得的填充率不同的多个插植模板进行耐热试验，得到最符合工艺要求的插植模板，该最符合工艺要求的插植模板所对应的填充率即为放疗用插植模板所需的填充率；
耐热试验包括以下步骤：选用控温稳定的恒温箱或干燥箱，耐热温度设置为50℃，待温度稳定后将步骤①打印好的插植模板置于恒温箱或干燥箱中，耐热10分钟，得到表2数据。
表2为不同填充率打印出的插植模板的耐热效果
表2
由表2确定插植模板的打印填充率为18％。
步骤③、将3D打印机的填充率设定为18％，使用聚乳酸(PLA)作为打印原材料，使用3D打印机打印出插植模板；
步骤④、对步骤③获得的插植模板进行耐热退火处理，包括如下步骤：步骤a、选用控温稳定的恒温箱或干燥箱，先将温度设定到68℃，待温度稳定后将步骤①打印好的插植模板放入恒温箱或干燥箱，进行恒温退火10分钟。
步骤b、将恒温箱或干燥箱的温度进行三次升温，分别进行恒温退火：
第一次升温：将温度升到80度，升温速度为1-2度/分钟，在80摄氏度温度时恒温15分钟。
第二次升温：将温度升到92度，升温速度为1-2度/分钟，在92摄氏度温度时恒温30分钟
第三次升温：将温度升到105度，升温速度为1-2度/分钟，在105摄氏度温度时恒温30分钟，然后关闭加热，待温度恢复室温后，取出插植模板。
步骤⑤、对步骤④中获得的插植模板进行后处理。
经该方法得到的插植模板SC含量高，耐热性好。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
Claims (7)
1.一种放疗用插植模板的加工处理方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤①：使用聚乳酸(PLA)作为打印原材料，使用3D打印机根据耐热试验获得的填充率打印出插植模板；
步骤②：对步骤①获得的插植模板进行耐热退火处理：
a、选用控温稳定的恒温箱或干燥箱，先将恒温箱或干燥箱的温度设定到T1温度，待温度稳定后放入步骤①打印好的插植模板，根据插植模板大小和壁厚进行恒温退火t1时间；
b、将恒温箱或干燥箱的温度升到T2温度，升温速度为1-2℃每分钟，在T2温度时恒温退火t2时间；
c、关闭加热，待温度恢复室温后，取出插植模板；
步骤③：对步骤②中获得的插植模板进行后处理。
2.根据权利要求1所述的放疗用插植模板的加工处理方法，其特征在于，T1温度为60-75℃，T2温度为80-120℃。
3.根据权利要求2所述的放疗用插植模板的加工处理方法，其特征在于，t1时间为5-15分钟，t2时间为15-30分钟。
4.根据权利要求3所述的放疗用插植模板的加工处理方法，其特征在于，进行三次升温使T1温度升到T2温度：
第一次升温：将温度由T1温度升到80℃，升温速度为1-2度每分钟，在80℃温度时恒温15分钟；
第二次升温：将温度由80℃升到92℃，升温速度为1-2度每分钟，在92℃温度时恒温30分钟；
第三次升温：将温度由92℃升到105℃，升温速度为1-2度每分钟，在105℃温度时恒温30分钟；
然后关闭加热，待温度恢复室温后，取出插植模板。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的放疗用插植模板的加工处理方法，其特征在于，步骤①中的耐热试验包括以下步骤：
步骤1：使用聚乳酸(PLA)作为打印原材料，通过3D打印机打印出多个填充率不同的插植模板；
步骤2：分别对填充率不同的多个插植模板进行耐热试验：
选用控温稳定的恒温箱或干燥箱，耐热温度设置为T3温度，待温度稳定后将由步骤1打印好的插植模板置于恒温箱或干燥箱中，耐热t3时间；
步骤3：得到最符合工艺要求的插植模板，该最符合工艺要求的插植模板所对应的填充率即为放疗用插植模板所需的填充率。
6.根据权利要求5所述的放疗用插植模板的加工处理方法，其特征在于，T3温度为40-60℃，t3时间为10-40分钟。
7.根据权利要求1所述的放疗用插植模板的加工处理方法，其特征在于，普通聚乳酸(PLA)材料通过熔融堆积3D打印一体成型。
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