CN114099987A - 一种用于近距离放射治疗的复合引导系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种用于近距离放射治疗的复合引导系统，包括影像引导模块、治疗计划确认模块、导板配准模块、插植导板调节装置，影像引导模块分别与影像扫描设备、医生终端以及导板配准模块连接，治疗计划确认模块分别与医生终端和导板配准模块连接，插植导板调节装置一端分别与治疗床板和插植导板连接，插植导板调节装置上设置有位置调节控制器，导板配准模块与位置调节控制器连接。本发明的一种用于近距离放射治疗的复合引导系统，引导插植导板位置微调到近距离照射治疗计划中目标位置后再进行插植模板引导插植治疗，获得更优的插植效果，避免了因插植导板摆放位置不精准的从而在治疗中进行复位给患者带来的痛苦。

Description

一种用于近距离放射治疗的复合引导系统

技术领域

本发明涉及近距离放射治疗领域，尤其涉及一种用于近距离放射治疗的复合引导系统。

背景技术

近距离治疗肿瘤已经有一百多年历史，其采用封闭放射源，将放射源放置于肿瘤内部或周边，直接给予肿瘤靶区处方剂量照射。近距离治疗技术包括后装高剂量率(HDR)组织间插植和低剂量率(LDR)放射性粒子组织间永久植两种治疗方式。随着计算机技术、影像学技术发展，近距离治疗目前已经完成从二维向三维治疗方法的转变，这一改变，使我们能够为更加复杂的靶区体积提供更加适形的剂量照射，同时更好的保护正常组织。传统近距离治疗局限于一些操作简单的人体解剖位置，尤其是妇科、乳腺、和皮肤部位的肿瘤。然而，随着影像诊断技术的发展，对放疗剂量学和照射方式认识的提高，揭破位置更复杂的肿瘤也可以采用这种方式进行治疗。

1983年，Holm首次提出:患者截石位下，用直肠超声探头联合导板引导，沿身体长轴经会阴部前列腺穿刺植入粒子治疗前列腺癌。几十年来，标准插植导板一直被广泛的应用。

2002年，我国专家将CT引导技术引入粒子植入治疗领域，粒子植入治疗的精准度有了显著提高。同年，刘树铭等应用3D打印技术研制出个体化的三维模板，并在头颈部肿瘤治疗中取得成功。2014年，王俊杰通过影像学数字化信息系统将患者肿瘤靶区扫描信息传输到计算机治疗计划系统，经过专业人员设计，打印出带有坐标系、固定针道、数字化3D的个性化插植导板，并将个性化插植导板用于对患者进行粒子植入治疗过程中。

对于上述近距离治疗技术中在使用标准插植导板或个性化插植导板时，需要先将插植导板固定在病人体表或人体自然腔道(阴道、直肠、食道、鼻咽等)内，由于体表皮肤或自然腔道周边的软组织的因素，插植导板复位位置的准确性较差。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于插植导板位置调节的插植导板调节装置，其能解决目前插在导板在应用时需要先将插植导板固定在病人体表或人体自然腔道内，由于体表皮肤或自然腔道周边的软组织的因素，插植导板复位位置的准确性较差的问题。

本发明的目的采用以下技术方案实现：

一种用于近距离放射治疗的复合引导系统，包括影像引导模块、治疗计划确认模块、导板配准模块、插植导板调节装置，所述影像引导模块分别与影像扫描设备、医生终端以及所述导板配准模块连接，所述治疗计划确认模块分别与医生终端和所述导板配准模块连接，所述插植导板调节装置一端分别与治疗床板和插植导板连接，所述插植导板调节装置上设置有位置调节控制器，所述导板配准模块与所述位置调节控制器连接；

所述影像引导模块发送影像扫描指令至影像扫描设备用于对肿瘤治疗区域已经放置插植导板的目标患者进行影像扫描操作，所述影像引导模块接收影像扫描设备发送的含有插植导板影像和肿瘤影像的扫描影像数据，所述影像引导模块将所述扫描影像数据中的肿瘤影像发送至医生终端用于供医生制定对应的近距离照射治疗计划，所述治疗计划确认模块接收医生终端发送的近距离照射治疗计划并发送至所述导板配准模块，所述导板配准模块通过所述影像引导模块提取出所述扫描影像数据中的插植导板影像，所述导板配准模块根据所述近距离照射治疗计划以及所述插植导板影像对插植导板进行配准处理并得到配准结果，所述导板配准模块根据所述配准结果生成插植导板位置调节指令并发送至所述位置调节控制器中用于对插植导板进行位置引导。

进一步地，所述插植导板上设置有若干插植针道，所述近距离照射治疗计划中包括计划针道信息，所述插植导板影像包括插植针道信息，所述根据所述近距离照射治疗计划以及所述插植导板影像对插植导板进行配准处理并得到配准结果具体为：所述导板配准模块提取出所述插植导板影像中的所述插植针道信息与所述计划针道信息进行配准，将所述插植针道信息对应的虚拟插植针道与所述计划针道信息的计划针道之间位置偏易量作为配准结果。

进一步地，所述提取出所述插植导板影像中的所述插植针道信息具体为所述导板配准模块根据所述插植导板影像中孔位信息重建虚拟插植针道并确定每根虚拟针道的起始点和终止点，得到插植针道信息。

进一步地，所述影像扫描设备为CT机或MRI扫描设备。

进一步地，所述插植导板调节装置包括调位板和调节盘，所述床板对称两侧分别设有限位槽；所述插植导板对称两侧分别设有边条；横节槽位于调位板上；限位块位于所述横节槽下方并可沿所述横节槽移动，所述限位块分别与所述边条嵌合，所述限位块表面设有开孔，所述开孔与限位销嵌合；所述限位销与所述限位块嵌合后卡入所述横节槽内；纵节槽下部呈扇形位于所述调位板的中心位置，所述纵节槽与所述横节槽呈垂直状态分布；调节盘位于所述调位板的中部，所述调节盘的中部开设有通孔，所述通孔与衔接柱配合；扭把位于所述衔接柱的一端；所述衔接柱远离所述扭把的一端设置有纵向固定块，所述纵向固定块可与所述治疗床板底部开设的纵向固定槽嵌合；横向固定块位于所述治疗床板底侧开设的横向固定槽内；板槽位于所述治疗床板的底侧，所述板槽与所述横向固定块嵌合，所述调节控制器分别与限位块和调位板连接。

进一步地，所述横节槽包括条形槽和垂直于所述条形槽的短槽。

进一步地，所述扭把与所述纵向固定块长边方向固定时呈90度、移动时呈0度。

进一步地，所述纵向固定块为椭形块，所述纵向固定槽为椭形槽。

进一步地，所述横向固定块为T形块，所述横向固定槽为T形槽。

进一步地，所述调节盘为圆形盘。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：本申请中的一种用于近距离放射治疗的复合引导系统，通过影像引导模块获取到含有插植导板影像和肿瘤影像的扫描影像数据并接收到医生终端发送的近距离照射治疗计划，利用导板配准模块根据扫描影像数据中的插植导板影像以及近距离照射治疗计划对插植导板进行配准处理并得到配准结果，然后导板配准模块根据配准结果生成插植导板位置调节指令并发送至位置调节控制器中用于对插植导板进行位置引导，引导插植导板位置微调到近距离照射治疗计划中目标位置后再进行插植模板引导插植治疗，获得更优的插植效果，避免了因插植导板摆放位置不精准的从而在治疗中进行复位给患者带来的痛苦。

上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本发明的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本发明的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明的一种用于近距离放射治疗的复合引导系统的架构框图；

图2为本发明的一种用于近距离放射治疗的复合引导系统中插植导板调节装置的俯视示意图；

图3为本发明的一种用于近距离放射治疗的复合引导系统中插植导板调节装置的侧视示意图。

图中：10、治疗床板；20、插植导板；30、边条；40、调位板；50、限位块；60、横节槽；70、限位销；80、限位槽；90、调节盘；100、扭把；110、衔接柱；120、纵向固定块；130、纵节槽；140、横向固定块；150、板槽；160、通孔。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

如图1所示，本申请的一种用于近距离放射治疗的复合引导系统，包括影像引导模块、治疗计划确认模块、导板配准模块、插植导板调节装置，所述影像引导模块分别与影像扫描设备、医生终端以及所述导板配准模块连接，所述治疗计划确认模块分别与医生终端和所述导板配准模块连接，所述插植导板调节装置一端分别与治疗治疗床板和插植导板连接，所述插植导板调节装置上设置有位置调节控制器，所述导板配准模块与所述位置调节控制器连接。

如图2-3所示，插植导板调节装置与治疗床板10、插植导板20相连接，治疗床板10对称两侧分别设有限位槽80；插植导板20对称两侧分别设有边条30；横节槽60位于调位板40上；限位块50位于横节槽60下方并可沿横节槽60移动，限位块50分别与边条30嵌合，限位块50表面设有开孔，开孔与限位销70嵌合；限位销70与限位块50嵌合后卡入横节槽60内；纵节槽130下部呈扇形位于调位板40的中心位置，纵节槽130与横节槽60呈垂直状态分布；调节盘90位于调位板40的中部，调节盘90的中部开设有通孔160，通孔160与衔接柱110配合；扭把100位于衔接柱110的一端；衔接柱110远离扭把100的一端设置有纵向固定块120，纵向固定块120可与治疗床板10底部开设的纵向固定槽嵌合；横向固定块140位于治疗床板10底侧开设的横向固定槽内；板槽150位于治疗床板10的底侧，板槽150与横向固定块140嵌合。

在本申请中，通过插植导板20两侧的边条30与限位块50活动连接，两侧的限位块50可以固定插植导板20的位置；限位块50与调位板40上的槽结构配合，限位块50可在调位板40上的槽内滑动；限位销70分别与限位块50、横节槽60配合；扭把100与衔接柱110、纵向固定块120固定连接，衔接柱110的一端固定连接有扭把100，另一端固定连接有纵向固定块120，扭把100与纵向固定块120的长边方向呈90度；调位板40的表面开设有槽，用于放置调节盘90，调节盘90开设有圆孔，圆孔内插入衔接柱110，从而起到限位衔接柱110位置的作用；横向固定块140与调位板40固定连接，横向固定块140与治疗床板10底侧的槽配合，横向固定块140主要是为了限制调位板40横向及上下的移动；纵向固定块120与治疗床板10底侧的扇形槽结构配合，配合实现调位板40纵向固定的目的，旋转90度后实现移动调位板40的目的，从而有效解决现有的插植导板无插植导板调节装置、患者治疗过程中插植导板可能会发生移动、插植导板位置无法多方位位置调整的问题。

作为优选的实施方式，横节槽60包括条形槽和垂直于条形槽的短槽，从而方便限定插植导板20横向移动的位置。

作为优选的实施方式，短槽的数量为8-24个，从而方便限定插植导板20横向移动的位置。

作为优选的实施方式，限位销70的数量为4-8个，从而方便固定插植导板20。

作为优选的实施方式，限位销70为4个，限位销70两两组合，可以同时拆装，从而方便固定插植导板20且节约成本。

作为优选的实施方式，扭把100与纵向固定块120长边方向固定时呈90度、移动时呈0度，从而方便纵向固定调位板40。

作为优选的实施方式，纵向固定块120为椭形块，纵向固定槽为椭形槽，从而方便配合实现固定的目的。

作为优选的实施方式，纵向固定槽的数量为8-24个，从而方便纵向固定调位板40。

作为优选的实施方式，横向固定块140为T形块，横向固定槽为T形槽，从而方便配合实现固定的目的。

作为优选的实施方式，调节盘90为圆形盘，从而方便限制衔接柱110移动，圆形盘与调位板40配合，圆形盘开设有与衔接柱110配合的孔，衔接柱110与圆形盘配合，可实现衔接柱110的转动，不会前后左右移动。

工作原理如下：

影像引导模块发送影像扫描指令至影像扫描设备用于对肿瘤治疗区域已经放置插植导板的目标患者进行影像扫描操作，影像扫描设备根据影像扫描指令对目标患者进行扫描，得到扫描影像数据，扫描影像数据包括肿瘤影像和插植导板影像，插植导板影像中包括插植针道信息，插植针道信息即包括每个插植针道的位置信息以及深度信息。在近距离治疗技术中使用的插植导板上设置有若干用于进行插植治疗的插植针道，在治疗时通过插植针道中向肿瘤靶区注入一定剂量的放射物资从而实现粒子植入治疗的目的。

影像扫描设备将得到的扫描影像数据发送至所述影像引导模块，所述影像引导模块将所述扫描影像数据中的肿瘤影像发送至医生终端用于供医生制定对应的近距离照射治疗计划，医生通过医生终端接收与目标患者对应的肿瘤影像，根据肿瘤影像中的肿瘤位置信息制定用于对目标患者进行近距离照射治疗计划，近距离照射治疗计划包括计划针道信息，计划针道信息实质为根据肿瘤位置信息确定用于对目标患者进行治疗的治疗位置信息，即计划中插植针道在目标患者体表或人体自然腔道中的位置轮廓，计划针道信息具体包括针道数量、每个针道的起始点坐标和终止点坐标、针道长度等信息。所述治疗计划确认模块接收医生终端发送的近距离照射治疗计划并发送至所述导板配准模块。

在本实施例中，导板配准模块通过阈值分割方法或深度学习的方法将插植导板影像从扫描影像数据中提取出来，得到分割出来的插植导板影像，并根据所述插植导板影像中孔位信息重建虚拟插植针道并确定每根虚拟针道的起始点和终止点，得到插植针道信息。所述导板配准模块提取出所述插植导板影像中的所述插植针道信息与所述计划针道信息进行配准，将所述插植针道信息对应的虚拟插植针道与所述计划针道信息的计划针道之间位置偏易量作为配准结果。上述的配准过程为：将计划针道信息中的所有针道的终止点，建立一个计划针道终止点集合，将插植针道信息中针道的终止点进行集合，作为插植针道终止点集合，采用最小二乘法，使得两个集合之间的距离最近，得到两者的位置误差作为位置偏易量，将位置偏移量作为配准结果。

所述导板配准模块根据所述配准结果生成插植导板位置调节指令并发送至所述位置调节控制器中用于对插植导板进行位置引导。在本实施例中，上述导板位置调节指令为根据位置偏易量得到的差值导板位置移动值，包括横向移动值和纵向移动值；上述位置调节控制器分别与限位块和调位板连接，调节控制器接收到位置调节指令后根据指令中的横向移动值带动限位块移动从而实现插植导板在横向位置达到所需位置；根据指令中的纵向移动值带动调位板，使调位板在纵向位置进行移动，当调位板移动至指定位置后，将扭把再次旋转90度，使得纵向固定块与纵节槽呈直角，纵向固定块与治疗床板的槽结构配合达到固定调位板纵向的目的，通过调节调位板的纵向位置实现对插植导板的纵向位置调节，通过上述的纵向位置和横向位置调节使插植导板移动至经过配准。位置调节控制器为包括与限位块连接的横向伸缩杆和与调位板连接的纵向伸缩杆的移动调节装置，通过内部的电机带动横向伸缩杆和纵向伸缩杆在对应方向移动，从而带动限位块和调节板在对应方向上移动。

在本实施例中，在对插植导板进行位置引导后，在插植导板的引导下，对目标患者进行插植手术，影像引导模块发送指令使影像扫描设备对正在插植手术中的目标患者重新扫描影像；影像引导模块将重新扫描的影像发送至医生终端，医生根据重新扫描得到的影像再次确认插植针的深度，得到插植手术过程中的插植结果，然后根据插植结果对前述的近距离照射治疗计划进行优化，得到更为精准的治疗计划，并根据此计划对目标患者进行近距离治疗。

在本实施例中，插植导板为标准插植导板或个性化导板。若为个性化插植导板，需要提前进行个性化插植导板的制作，具体包括以下过程：

对于需要进行近距离治疗的患者，进行定位影像扫描，得到初始影像数据，根据其实际情况，不同患者可以采用不同技术，比如：宫颈癌患者，可以插入宫腔管进行扫描或者佩戴标准或个性化施源器进行扫描；前列腺癌患者，则可佩戴定位肛塞进行定位等。基于前述的初始影像数据，根据医生所给定的处方剂量，制定符合临床需求的近距离照射预计划，制作个性化插植导板，与此同时，对插植导板添加前述的插植导板调节装置，使得其能够在前后左右方向调节。

本申请中的一种用于近距离放射治疗的复合引导系统，通过影像引导模块获取到含有插植导板影像和肿瘤影像的扫描影像数据并接收到医生终端发送的近距离照射治疗计划，利用导板配准模块根据扫描影像数据中的插植导板影像以及近距离照射治疗计划对插植导板进行配准处理并得到配准结果，然后导板配准模块根据配准结果生成插植导板位置调节指令并发送至位置调节控制器中用于对插植导板进行位置引导，引导插植导板位置微调到近距离照射治疗计划中目标位置后再进行插植模板引导插植治疗，获得更优的插植效果，避免了因插植导板摆放位置不精准的从而在治疗中进行复位给患者带来的痛苦，使用插植导板对针道进行引导，让病人接受剂量分布更优的治疗。另外，通过插植导板调节装置实现对插植导板的位置调节且起到对插植导板加固的作用，消除由以上原因产生的偏移，使得插植导板在治疗过程中不会出现滑落的情况，

以上，仅为本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制；凡本行业的普通技术人员均可按说明书附图所示和以上而顺畅地实施本发明；但是,凡熟悉本专业的技术人员在不脱离本发明技术方案范围内，利用以上所揭示的技术内容而做出的些许更动、修饰与演变的等同变化，均为本发明的等效实施例；同时,凡依据本发明的实质技术对以上实施例所作的任何等同变化的更动、修饰与演变等，均仍属于本发明的技术方案的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种用于近距离放射治疗的复合引导系统，其特征在于：包括影像引导模块、治疗计划确认模块、导板配准模块、插植导板调节装置，所述影像引导模块分别与影像扫描设备、医生终端以及所述导板配准模块连接，所述治疗计划确认模块分别与医生终端和所述导板配准模块连接，所述插植导板调节装置一端分别与治疗床板和插植导板连接，所述插植导板调节装置上设置有位置调节控制器，所述导板配准模块与所述位置调节控制器连接；

所述影像引导模块发送影像扫描指令至影像扫描设备用于对肿瘤治疗区域已经放置插植导板的目标患者进行影像扫描操作，所述影像引导模块接收影像扫描设备发送的含有插植导板影像和肿瘤影像的扫描影像数据，所述影像引导模块将所述扫描影像数据中的肿瘤影像发送至医生终端用于供医生制定对应的近距离照射治疗计划，所述治疗计划确认模块接收医生终端发送的近距离照射治疗计划并发送至所述导板配准模块，所述导板配准模块通过所述影像引导模块提取出所述扫描影像数据中的插植导板影像，所述导板配准模块根据所述近距离照射治疗计划以及所述插植导板影像对插植导板进行配准处理并得到配准结果，所述导板配准模块根据所述配准结果生成插植导板位置调节指令并发送至所述位置调节控制器中用于对插植导板进行位置引导。

2.如权利要求1所述的一种用于近距离放射治疗的复合引导系统，其特征在于：所述插植导板上设置有若干插植针道，所述近距离照射治疗计划中包括计划针道信息，所述插植导板影像包括插植针道信息，所述根据所述近距离照射治疗计划以及所述插植导板影像对插植导板进行配准处理并得到配准结果具体为：所述导板配准模块提取出所述插植导板影像中的所述插植针道信息与所述计划针道信息进行配准，将所述插植针道信息对应的虚拟插植针道与所述计划针道信息的计划针道之间位置偏易量作为配准结果。

3.如权利要求2所述的一种用于近距离放射治疗的复合引导系统，其特征在于：所述提取出所述插植导板影像中的所述插植针道信息具体为所述导板配准模块根据所述插植导板影像中孔位信息重建虚拟插植针道并确定每根虚拟针道的起始点和终止点，得到插植针道信息。

4.如权利要求1所述的一种用于近距离放射治疗的复合引导系统，其特征在于：所述影像扫描设备为CT机或MRI扫描设备。

5.如权利要求1所述的一种用于近距离放射治疗的复合引导系统，其特征在于：所述插植导板调节装置包括调位板和调节盘，所述治疗床板对称两侧分别设有限位槽；所述插植导板对称两侧分别设有边条；横节槽位于调位板上；限位块位于所述横节槽下方并可沿所述横节槽移动，所述限位块分别与所述边条嵌合，所述限位块表面设有开孔，所述开孔与限位销嵌合；所述限位销与所述限位块嵌合后卡入所述横节槽内；纵节槽下部呈扇形位于所述调位板的中心位置，所述纵节槽与所述横节槽呈垂直状态分布；调节盘位于所述调位板的中部，所述调节盘的中部开设有通孔，所述通孔与衔接柱配合；扭把位于所述衔接柱的一端；所述衔接柱远离所述扭把的一端设置有纵向固定块，所述纵向固定块可与所述治疗床板底部开设的纵向固定槽嵌合；横向固定块位于所述治疗床板底侧开设的横向固定槽内；板槽位于所述治疗床板的底侧，所述板槽与所述横向固定块嵌合，所述调节控制器分别与限位块和调位板连接。

6.如权利要求5所述的一种用于近距离放射治疗的复合引导系统，其特征在于：所述横节槽包括条形槽和垂直于所述条形槽的短槽。

7.如权利要求5所述的一种用于近距离放射治疗的复合引导系统，其特征在于：所述扭把与所述纵向固定块长边方向固定时呈90度、移动时呈0度。

8.如权利要求5所述的一种用于近距离放射治疗的复合引导系统，其特征在于：所述纵向固定块为椭形块，所述纵向固定槽为椭形槽。

9.如权利要求5所述的一种用于近距离放射治疗的复合引导系统，其特征在于：所述横向固定块为T形块，所述横向固定槽为T形槽。

10.如权利要求5所述的一种用于近距离放射治疗的复合引导系统，其特征在于：所述调节盘为圆形盘。

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