CN205460526U - 一种术中图像引导放疗的多功能质控模体 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种术中图像引导放疗的多功能质控模体。现有技术中缺乏可用于术中放疗(IORT)3D图像引导研究的模体。本实用新型提供一种术中图像引导放疗的多功能质控模体，其包括剂量验证插件和图像质控插件。所述剂量验证插件具有用于放置点剂量测量工具的通孔和用于放置面剂量测量工具的缝隙，所述图像质控插件具有多个图像性能检测模块。所述质控模体能够模拟手术中的组织切除、残留肿瘤，并且在上述测量过程中无需更换模体，仅需更换其中的插件。使用本实用新型的模体可以验证IORT 3D治疗计划剂量准确性和评估IORT图像引导过程中图像质量，保证IORT 3D图像引导放疗的精确度。

Description

一种术中图像引导放疗的多功能质控模体

技术领域

本实用新型总体上涉及术中放疗设备，更特别地，涉及一种术中图像引导放疗的多功能质控模体。

背景技术

术中放疗(Intra-Operative Radiation Therapy，IORT)是手术中对可见肿瘤、瘤床区或易复发转移部位，在直视下的一次大剂量放疗。该技术最大的优势是可以在手术条件下将部分临近靶区的重要器官推离到射野外，从而降低其受照剂量。

随着精确放疗时代的来临，本发明人开展了IORT的3D治疗计划系统、图像引导模拟定位方法的研究。IORT 3D图像引导的成像需求：首先，IORT需要在手术室内实施，可以使用的设备有C型臂、超声、MRI等成像设备；其次，IORT需要对可见肿瘤、瘤床区或易复发转移部位成像。综合考虑上述因素，由于超声是手术室内较常见设备，且在IORT需要对软组织成像时具备优势，所以在IORT 3D图像引导的研究中，超声成像设备是较优的选择。

在IORT 3D图像引导的研究中，需要验证IORT 3D治疗计划剂量准确性和评估IORT图像引导过程中图像质量。上述研究中必备的工具是IORT超声模体。然而，目前尚无适用于该研究的超声模体。

实用新型内容

为了配合IORT相关研究，推动IORT进入3D图像引导的精确放疗时代，本实用新型披露了一种术中图像引导放疗的多功能质控模体。使用本实用新型的模体可以验证IORT 3D治疗计划剂量的准确性和评估IORT图像引导过程中的图像质量。

根据一实施例，一种术中图像引导放疗的多功能质控模体包括：模体外层，其形成有插件槽；能插入到所述模体外层的插件槽中以验证术中放疗IORT 3D治疗计划的剂量准确性的剂量验证插件，所述剂量验证插件上形成有通孔和缝隙中的至少一种，所述通孔用于放置点剂量测量工具，所述缝隙用于放置面剂量测量工具；以及能插入到所述模体外层的插件槽中以评估IORT图像引导过程中的图像质量的图像质控插件，所述图像质控插件内具有多个图像性能检测模块。

在一示例中，所述模体外层上具有用于模拟IORT手术中的组织切除的一凹陷区域。

在一示例中，所述质控模体还包括设置在所述模体外层内的按压式插件升降平台，所述剂量验证插件和所述图像质控插件能插入到所述插件槽中并且安装到所述按压式插件升降平台上。

在一示例中，所述剂量验证插件包括设置在其中的不规则几何体，所述不规则几何体具有不规则的形状并且延伸到不同的深度以模拟术后残留肿瘤。

在一示例中，所述剂量验证插件和所述图像质控插件每个的表面上都具有限光筒倾角指示盘。

在一示例中，所述剂量验证插件包括下列通孔和缝隙中的一个或多个：形成在所述剂量验证插件的侧表面上、对准所述剂量验证插件的中心轴、并且沿所述中心轴方向排列的多个通孔；形成在所述剂量验证插件的表面上、穿过所述剂量验证插件的中心轴、并且沿所述中心轴方向延伸的第一缝隙；以及形成在所述剂量验证插件的侧表面上、沿水平方向延伸并且经过所述中心轴的第二缝隙。

在一示例中，所述模体外层上也形成有通孔，并且当所述剂量验证插件安装到所述插件槽中时，所述模体外层上的通孔与所述剂量验证插件上的通孔对准以用于放置点剂量测量工具。

在一示例中，所述剂量验证插件的表面还设置有指示线和指示点以指示不同尺寸、不同倾角的限光筒的摆放位置。

在一示例中，所述图像质控插件的多个图像性能检测模块包括以下中的一个或多个：设置在其表浅区域不同深度处的多个球体以用于检测超声近场图像质量；沿深度方向设置的具有不同直径的多个球体以用于检测超声的最大可见深度；设置在不同深度处的、沿深度方向和水平方向排布的多个球体以用于检测超声的轴向和侧向空间分辨率；水平放置的具有不同回声强度的多个圆柱体以用于检测超声灰度分辨率；以及一个或多个体积已知的椭球体以用于检测超声3D体积探测的准确度。

在一示例中，所述球体、圆柱和椭球体安装在尼龙线上，所述尼龙线的两端连接到所述图像质控插件的内壁上。

将超声成像设备用于IORT时，需要进行3D成像，然后根据超声图像中的解剖信息(如肿瘤、正常组织等)进行IORT 3D治疗计划设计，确定IORT治疗范围。所以，需要对超声图像进行性能检测，以确保IORT精度和准确度。

适用于超声系统成像的组织模拟材料(Tissue-mimicking material，TMM)，需要考虑超声在人体组织内传播的如下特点：超声传播速度、超声衰减和超声反向散射。超声衰减系数应该近似与超声频率成正比，频率外推至接近0时衰减系数也为0。上述特点在室温时变化应该很小，可室温条件下长久保存。

使用本实用新型中的超声图像质控插件可以完成的检测项目包括：图像灰度分辨率、轴向和侧向空间分辨率、轴向和侧向几何精度、三维体积测量精度。

此外，该模体的另外一个功能是验证IORT治疗计划剂量准确性。那么，该模体所使用的TMM，还需要考虑其CT值、密度、电子密度和等效原子序数均与人体组织接近。

本实用新型的有益效果是使用本实用新型的模体可以验证IORT 3D治疗计划剂量准确性、评估IORT图像引导过程中图像质量，配合IORT相关研究，推动IORT进入3D图像引导的精确放疗时代。

附图说明

图1是术中图像引导放疗多功能质控模体的示意图；

图2是插件升降平台组件的示意图；

图3A是剂量验证插件的俯视图；

图3B是剂量验证插件的立体示意图；

图4是图像质控插件的俯视图；

图5A是图像质控插件的沿图4的线22取得的截面图；以及

图5B是图像质控插件的沿图4的线24取得的截面图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型作进一步详细描述。

根据本实用新型的一个实施例的IORT多功能质控模体包括模体外层，剂量验证插件和超声图像质控插件。所述剂量验证插件和超声图像质控插件可插入模体外层的插件槽内，所述剂量验证插件内有柱形圆孔和缝隙分别用以放置点剂量测量工具和面剂量测量工具，所述超声图像质控插件内有图像性能检测模块。

图1是术中放疗多功能质控模体的示意图。0为多功能模体外层，1至6分别为模体外层的六个面，可使用厚度为5mm的有机玻璃制作，起到支撑、保护模体的作用；7为剂量验证插件和超声图像质控插件的插件槽，可使插件无缝隙地插入；8为模体表面凹陷区域，模拟手术中的组织切除和推离，该区域要足够大以保证所用限光筒都能放入，但也不要过大以致模体成本和重量增加；9为与剂量测量插件配套的点剂量测量孔；10为模体外层内插件升降平台。虽然图1示出了质控模体为矩形形状，但是其也可以具有其他形状，例如但不限于方形、圆形等。

图2是插件升降平台10的组件示意图。如图所示，插件升降平台10包括4个组件，即弹簧11、滑槽单元12、顶杆单元13和转盘单元14。组装后，这4个组件形成插件升降平台10。插件升降平台10的原理与日常使用的按压升降平台相同，例如圆珠笔中的按压构件和一些SD卡按压安装构件等，因此这里不再对这4个组件及其操作进行详细描述。在插入插件时，按压插件，插件即可安装到位；在取出插件时，只需再次按压插件，插件即可从插件槽内弹起。

图3A是剂量验证插件的俯视图。可以理解，剂量验证插件以及其他插件可以具有与质控模体上的插槽7(图1)相应的形状从而可以插入到插槽7中。在所示的示例中，剂量验证插件可以具有圆形，其表面可以形成有刻度盘15，用于指示带倾角限光筒(未示出)的安放位置，限光筒可以直接安放在剂量验证插件的表面上。16是不规则几何体，其用于模拟形状不规则的、深度不同的多处术后残留肿瘤。不规则几何体16可以从剂量验证插件的表面向下延伸，并且可以具有多个部分，例如模拟较大肿瘤的较大部分和模拟较小肿瘤的较小部分，其不同部分可以延伸至不同的深度以模拟较深肿瘤和较浅肿瘤。剂量验证插件的上表面上可以具有垂直延伸的缝隙18，其中可以插入胶片(未示出)以测量垂向面的面剂量。应理解，缝隙18不限于图示的位置，在另一些实施例中，优选地，缝隙18也可以位于径向方向上，并且穿过剂量验证插件的中心轴。缝隙18可以沿剂量验证插件的中心轴向下延伸。剂量验证插件的上表面上还可以形成有多条指示线17，用于指示不同倾角的限光筒的摆放位置，指示线17上还可以形成有多个点或者刻度，用于指示不同尺寸例如不同直径的限光筒的径向摆放位置。

图3B是剂量验证插件的立体图，其中为了简单，未示出其上表面可见的诸多特征，因为它们已经在上面参照图3A进行的描述中被说明。参照图3B，在剂量验证插件的侧面还可以形成有缝隙20，其中可以插入胶片以测量水平面的面剂量。缝隙20可以在水平面上延伸，并且延伸得经过剂量验证插件的中心轴。剂量验证插件的侧壁上还可以形成有多个通孔19，当剂量验证插件插入质控模体的插件槽7(图1)中时，通孔19可以和模体上的测量孔9对准，从而可以通过这些孔来测量插件内部的点剂量。通孔19可以对准剂量验证插件的中心轴，并且多个通孔19可以沿中心轴的方向排列，从而各自位于不同深度处。

虽然在参照图3A和3B描述的实施例中，剂量验证插件形成有表面缝隙18、通孔19和侧面缝隙20三者，但是应理解本实用新型不限于这样的实施例。在另一些实施例中，剂量验证插件可以只形成有表面缝隙18、通孔19和侧面缝隙20中的一个或两个。例如，可以形成三个剂量验证插件，每个剂量验证插件分别形成有表面缝隙18、通孔19和侧面缝隙20中的一个。这样做的好处是，避免了这些通孔和缝隙之间的相互影响，从而能够提高剂量测量精度。

图4是图像质控插件的俯视图。同样，图像质控插件的表面上可以形成有刻度盘15以指示带角度限光筒的摆放。21至26分别为不同的指示标记，用于指示超声扫描时探头对应的位置。其中，21指示图像质控插件内设置的多个相同大小的圆柱体的位置。22指示排布多个小球的位置，可以看出，这些小球可以具有不同的直径。23也指示排布多个小球的位置，其中这些小球可以具有大致相同的直径。24指示二维地排布一组小球的位置。25和26指示位于不同深度的两个椭球体的位置，这两个椭球体可以具有已知的体积，以用于检测超声3D体积探测的准确度。这些不同地排布的特征，例如圆柱体、小球和椭球等可以用于评估超声图像质量和超声扫描3D体积的几何精度等。可以理解，在图像质控插件中还可以设置其他特征，并且在其表面上可以设置相应的指示线，以用于评估超声图像的其他方面的质量。

图5A是沿图4的线22取得的剖视图，图5B是沿图4的线24取得的剖视图。应理解，在图5A和5B中示出了外框内的方向网格线，其仅用于理解特征之间的相对距离以理解诸多特征的整体排布，而不是图像质控插件内的实体特征。如图5A和5B所示，超声图像质控插件内具有多个图像性能检测模块，以用于评估IORT图像引导过程中的图像质量。这些模块将在下面一一论述。

如图5A所示，在沿线22取得的剖面上，设置了许多球体。例如，在区域22'中排布了多个小球，用于测量超声的横向几何精度；在较浅区域22”中排布了深度稍微变化的多个小球，用于对超声近场区域进行质控。在区域22”'中在不同深度排布直径不同的多个小球，用于测量超声不同尺寸小球的可探测深度。图5A还示出了可以看到的多个圆柱体21，其可以不延伸到截面处(如图4可以看出)。每个圆柱可以具有不同的回声强度，用于测量超声的低对比分辨率。

图5B示出在区域24'中在三个不同的深度排布了一组小球，并且每组小球包括沿横向和轴向排布的多个小球，用于评价超声不同深度的轴向分辨率和侧向分辨率。

上面描述的这些特征，例如球体、圆柱和椭圆等，可以安装在细线上，细线的两端可以连接到图像质控插件的侧壁上。所述细线可以是例如尼龙线、塑料线、有机材料线等。一些特征也可以安装在支柱上，所述支柱可以从图像质控插件的底面向上延伸。

同样，虽然在参照图4、图5A和图5B描述的实施例中，描述了单个图像质控插件包括所有上述球体、圆柱和椭圆等，但是本实用新型不限于此。在另一些实施例中，也可以形成多个图像质控插件，每个图像质控插件含有上述球体、圆柱和椭圆特征中的一个或多个。这样，可以避免各个特征之间的相互干扰，提高图像测量精度。

上述的实施例仅用来阐述本说明，它不应该理解为是对本说明的保护范围进行任何限制。而且，本领域的技术人员可以明白，在不脱离本实施例主旨和原理下，对本实施例所进行的各种等效变化、变型以及在文中没有描述的各种改进均在本专利的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种术中图像引导放疗的多功能质控模体，其特征在于，所述质控模体包括：

模体外层，其形成有插件槽；

能插入到所述模体外层的插件槽中以验证术中放疗IORT 3D治疗计划的剂量准确性的剂量验证插件，所述剂量验证插件上形成有通孔和缝隙中的至少一种，所述通孔用于放置点剂量测量工具，所述缝隙用于放置面剂量测量工具；以及

能插入到所述模体外层的插件槽中以评估IORT图像引导过程中的图像质量的图像质控插件，所述图像质控插件内具有多个图像性能检测模块。

2.如权利要求1所述的质控模体，其特征在于，所述模体外层上具有用于模拟IORT手术中的组织切除的一凹陷区域。

3.如权利要求1所述的质控模体，其特征在于，还包括设置在所述模体外层内的按压式插件升降平台，所述剂量验证插件和所述图像质控插件能插入到所述插件槽中并且安装到所述按压式插件升降平台上。

4.如权利要求1所述的质控模体，其特征在于，所述剂量验证插件包括设置在其中的不规则几何体，所述不规则几何体具有不规则的形状并且延伸到不同的深度以模拟术后残留肿瘤。

5.如权利要求1所述的质控模体，其特征在于，所述剂量验证插件和所述图像质控插件每个的表面上都具有限光筒倾角指示盘。

6.如权利要求1所述的质控模体，其特征在于，所述剂量验证插件包括下列通孔和缝隙中的一个或多个：

形成在所述剂量验证插件的侧表面上、对准所述剂量验证插件的中心轴、并且沿所述中心轴方向排列的多个通孔；

形成在所述剂量验证插件的表面上、穿过所述剂量验证插件的中心轴、并且沿所述中心轴方向延伸的第一缝隙；以及

形成在所述剂量验证插件的侧表面上、沿水平方向延伸并且经过所述中心轴的第二缝隙。

7.如权利要求1所述的质控模体，其特征在于，所述模体外层上也形成有通孔，并且当所述剂量验证插件安装到所述插件槽中时，所述模体外层上的通孔与所述剂量验证插件上的通孔对准以用于放置点剂量测量工具。

8.如权利要求1所述的质控模体，其特征在于，所述剂量验证插件的表面还设置有指示线和指示点以指示不同尺寸、不同倾角的限光筒的摆放位置。

9.如权利要求1所述的质控模体，其特征在于，所述图像质控插件的多个图像性能检测模块包括以下中的一个或多个：

设置在其表浅区域不同深度处的多个球体以用于检测超声近场图像质量；

沿深度方向设置的具有不同直径的多个球体以用于检测超声的最大可见深度；

设置在不同深度处的、沿深度方向和水平方向排布的多个球体以用于检测超声的轴向和侧向空间分辨率；

水平放置的具有不同回声强度的多个圆柱体以用于检测超声灰度分辨率；以及

一个或多个体积已知的椭球体以用于检测超声3D体积探测的准确度。

10.如权利要求9所述的质控模体，其特征在于，所述球体、圆柱和椭球体安装在尼龙线上，所述尼龙线的两端连接到所述图像质控插件的内壁上。