TWI718361B - 用於乳癌放射性治療之輔具 - Google Patents

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TWI718361B
TWI718361B TW107105358A TW107105358A TWI718361B TW I718361 B TWI718361 B TW I718361B TW 107105358 A TW107105358 A TW 107105358A TW 107105358 A TW107105358 A TW 107105358A TW I718361 B TWI718361 B TW I718361B
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Abstract

一種用於乳癌放射性治療之輔具包括一具有通孔的罩杯體，罩杯體具有一基部及一壓縮部連續地形成凹入之內表面，壓縮部從基部延伸，凹狀內表面具有輪廓與女性病人於預定姿勢時的乳房形狀相符合。上述通孔形成在杯狀體上使女性患者乳房的一部分得以通過，其具有由切割平面和患者乳房輪廓定義出的輪廓曲線。

Description

用於乳癌放射性治療之輔具
本發明係關於一種醫療輔具，特別是一種用於乳癌放射線治療之輔具。
目前對於乳癌的治療有幾種選擇，通常是以手術去除癌細胞然後以化療(chemotherapy)或放射線治療(radiation therapy)作為後續治療手段。放射線治療以其能夠專注於治療乳癌手術後殘留於乳房內部的癌細胞，放射線治療是一種能有效殺死癌細胞的方法。放射線治療相比於其他治療方式，其具有較好的耐受性，且其副作用只限於患者受治療區域內。
利用外來之放射源作為摧毀乳房內癌細胞為放射線治療的通用型式，其治療方式是將放射線(radiation beam)經由一放射源(放射源通常由位於體外之設備，例如直線加速器產生)傳送至病患乳房具有癌細胞區域來進行放射線治療。於放射線治療前，放射線之入射角度以及劑量之設定可以透過一放射線治療計畫系統仔細測量後作決定。一些標記於患者皮膚上的記號作為放射線治療時放射線聚焦或治療區域之引導標註。大部分放射線治療，病患是以仰臥(supine position)的姿勢進行，也就是患者的臉部以及軀幹向上水平躺臥與俯臥(prone position)相反。
圖1A顯示一女病患1於接受放射線治療時所採仰臥(supine position)的姿勢，當病患於仰臥姿勢時，位於乳房11(或乳房組織)內之目標區111(具有癌細胞區域)會因重力作用而將其向下拉，致使放射線容易照射到鄰近器官，例如心臟12及肺臟13，進而對其(心臟12及肺臟13)造成損傷。
為了保護患者的心臟12及肺臟13於放射線治療時免於被放射線照射到，參考圖1B，一般作法是使病患於放射線治療時採行俯臥姿(prone position)。但是，如採用俯臥姿進行放射線治療，此姿勢對患者另一側不必接受治療之乳房會造成壓擠，使患者感到不舒服。此外，對病患採用俯臥姿進行放射線治療，其治療儀器之設定以及治療時的前置作業與仰臥姿進行放射線治療相比均較為繁複。
為了減低放射線通過患者的心臟12及肺臟13之風險，一般會考慮對病患採用俯臥姿進行放射線治療。但是，風險或缺點依然存在，因為當病患採用俯臥姿進行放射線治療時患者的心臟12及肺臟13亦會被重力向下拉，導致患者的心臟12及肺臟13依然可能過於接近目標區111。
當病患於仰臥姿勢時，患者的乳房11會坍塌，一乳房11上之參考點M至其心臟12所量測之最小距離為X1。上述參考點M可以是於患者乳房11上的任意標記點。當病患於俯臥姿勢時，患者的乳房11上之參考點M至其心臟12所量測之最小距離為X2。通常距離X2會約略等於或大於距離X1。但是距離X2與距離X1間的差別並不明顯，原因是當病患於俯臥姿勢時，患者的心臟12、肺臟13以及乳房11均會為重力所向下拉。因此，病患採用俯臥姿進行放射線治療與採用仰臥姿相比並未能如預期的增加病患的乳房組織與其心臟12及肺臟13間的距離。尤其是當患者的乳癌細胞是位於其乳房11內部時，採用俯臥姿進行放射線治療並無明顯好處。
當患者以俯臥姿勢接受放射線治療時，患者需要於一個具有開口之診療台上面朝下俯臥並使其罹患乳癌側之乳房通過上述開口。而另一側健康且無須放射線治療之乳房會被診療台所擠壓。因而使病患可能會感到不適。考慮到患者以仰臥姿勢接受放射線治療，治療儀器之設定以及治療時的前置作業均較為簡單而且病患於放射線治療過程亦會感到較為舒適。但是，如前面所提及當病患於放射線治療時未穿戴任何乳癌放射線治療之輔具，無論患者是以何 姿勢進行放射線治療，具有癌細胞的目標區均會過於接近患者的周邊器官，例如心臟以及肺臟。於此情況下接受放射線治療，患者的心臟以及肺臟之一部分可能會位於放射線治療時放射線行進的路徑上，因而使得患者的心臟以及肺臟受到放射線的照射。曝露於放射線之照射會導致患者的心臟以及肺臟或是附近的器官/組織受到損傷。
本發明針對上述放射線治療時所產生之諸多缺點，提出一種用於乳癌放射線治療之輔具以矯正上述缺失。
本發明揭露一種用於乳癌放射線治療之輔具，上述輔具包括一具有開口的罩杯體。罩杯體具有一基部及一壓縮部並連續地連接形成一內凹之內表面，上述壓縮部是由基部延伸而成，上述內凹之內表面具有輪廓與女患者採用一預定姿勢的乳房形狀相符。上述開口是形成於上述壓縮部的上半部，使上述女性患者部分乳房得以通過，其具有一個被一個切平面與患者的乳房輪廓所定義的輪廓線。
根據本發明，上述用於乳癌放射線治療之輔具可以於女性乳癌患者以仰臥姿勢進行放射線治療時支撐女性病患的乳房。於穿戴上上述輔具時，女性患者乳房可以被支撐，位於女性患者乳房內部具有癌細胞的目標區域之位置可以被維持，使其遠離患者的心臟與肺臟。因而，病患的心臟與肺臟受到放射線照射的機率可以被降低至最小。
1:女病患
11:乳房
12:心臟
13:肺臟
111:目標區
M:參考點
X1、X2:距離
2a:用於乳癌放射性治療之輔具
Da:軸向方向
21:罩杯體
211:壓縮部
211s:壓縮部之外表面
212:基部
220:第一切割面
220s:環狀通孔面
221:通孔(第一開口)
222、223、224、225:固定帶孔
231:第二開口
2121:胸骨側
2122:腋中軸側
2b:用於乳癌放射性治療之輔具
226、227:止滑帶孔
230:第二切割邊
241、242:額外固定帶孔
25:止滑帶
2c:用於乳癌放射性治療之輔具
220:第一切割面
31:金屬-奈米顆粒層
2d:用於乳癌放射性治療之輔具
32:放射線增強層
X3:距離
351、352、353:定義切割面的點
5:模型處理系統
51:處理單元
52:儲存單元
53:3D模型生成單元
54:底部移除模組
55:頂部移除模組
56:固化模組
57:止滑帶孔形成模組
58:固定帶孔形成模組
59:輸出單元
4:掃描裝置
S401、S403、S501、S503、S505、S507、S509、S511、S513、S601、S603:步驟
6:3D列印設備
Y:垂直軸線
α:夾角
31:女性病人胸部初始3D模型
32:女性病人胸部和乳房的3D模型
261:頂部
262:底部
33:初始乳癌放射性治療之輔具模型
34:平滑或經修剪的乳癌放射性治療之輔具模型
35:固化的三維(3D)乳癌放射性治療之輔具模型
36:具通孔的3D乳癌放射性治療之輔具模型
37:最終的3D乳癌放射性治療之輔具模型
S:切割平面
H1、H2:高度
如下所述之對本發明的詳細描述與實施例之示意圖，應使本發明更被充分地理解；然而，應可理解此僅限於作為理解本發明應用之參考，而非限制本發明於一特定實施例之中。
圖1A顯示根據先前技術中一女性患者處於一仰臥姿勢之示意圖； 圖1B顯示根據先前技術中一女性患者處於一俯臥姿勢之示意圖；圖2顯示本發明於一實施例中之用於乳癌放射線治療之輔具的上視圖；圖3A-B顯示本發明於另一實施例中之用於乳癌放射線治療之輔具的上視圖；圖4顯示本發明於一實施例中之用於乳癌放射線治療之輔具的下視圖；圖5顯示本發明於另一實施例中之用於乳癌放射線治療之輔具的下視圖；圖6顯示根據本發明一女性患者穿戴一用於乳癌放射線治療之輔具的示意圖；圖7顯示本發明用以形成一用於乳癌放射線治療之輔具模型的模型處理系統之方塊示意圖；圖8顯示本發明用以形成一用於乳癌放射線治療之輔具模型的步驟流程圖；圖9顯示根據本發明一女性患者以一預定姿勢被一3D掃描裝置掃描以形成一用於乳癌放射線治療之輔具的示意圖；圖10A-G顯示本發明於一實施例中其相應於圖8所描述的步驟於不同階段所產生用於乳癌放射線治療之輔具模型；圖11A-C顯示本發明於一實施例中被處理的用於乳癌放射線治療之輔具的3D模型剖面圖； 圖12顯示一關於女性病患心臟輻射劑量測定的折線圖，其顯示女性患者有/無穿戴本發明用於乳癌放射線治療之輔具所測得的數據。
此處本發明將針對發明具體實施例及其觀點加以詳細描述，此類描述為解釋本發明之結構或步驟流程，其係供以說明之用而非用以限制本發明之申請專利範圍。因此，除說明書中之具體實施例與較佳實施例外，本發明亦可廣泛施行於其他不同的實施例中。以下藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此技術之人士可藉由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之功效性與其優點。且本發明亦可藉由其他具體實施例加以運用及實施，本說明書所闡述之各項細節亦可基於不同需求而應用，且在不悖離本發明之精神下進行各種不同的修飾或變更。
圖2顯示本發明於一實施例中之用於乳癌放射線治療之輔具2a的上視圖。上述輔具2a包含一個罩杯體21，罩杯體21由一基部212以及一壓縮部211所組成。壓縮部211與基部212連接並由基部212沿著罩杯體21的軸向方向Da延伸。軸向方向Da是被定義為一個垂直於圖2上視平面的方向或是平行於基部212法線的方向。罩杯體21由一適合於3D列印的材料所製成，舉例而言，其材料可以是但不限定於聚乳酸(Polylactic Acid)、丙烯腈丁二烯(Acrylonitrile Butadiene Styrene)、熱塑彈性體(Thermoplastic Elastomer)、透明熱塑彈性體(Transparent Thermoplastic Elastomer)或其他類似材料。罩杯體21包含相對堅固材料(夠堅固到能壓縮以及塑胸型)，例如聚乳酸(Polylactic Acid)、丙烯腈丁二烯苯乙烯(Acrylonitrile Butadiene Styrene)、熱塑彈性體(Thermoplastic Elastomer)、或透明熱塑彈性體(Transparent Thermoplastic Elastomer)等材料，以支撐女性乳房。罩杯體21具有以下機械特性，例如具有伸張特性可以承受治療時所產生之應力、可以承受外力大小範圍從450公斤重至700公斤重、承受張力強度範圍4公斤重/mm2至7公斤重/mm2、具有抗拉強度約為1公斤重/mm2 至4公斤重/mm2、以及拉伸百分比範圍從490%至500%。
基部212與壓縮部211具有厚度，其範圍約為2至15mm。於一較佳實施例中，基部212與壓縮部211之厚度約為3至10mm。一通孔221或稱第一開口是透過一切平面(cutting plane)，即第一切割面220，的輔助以去除一部份的壓縮部211而形成。環狀通孔220s的大小，亦即Wcs，可以依照通孔位置以及壓縮部211的外表面211s型態而有所不同。根據患者的身體特徵，通孔(第一開口)221的尺寸可以為3至45公分。一個第二開口231形成於用於乳癌放射線治療之輔具2a相對於通孔221的相反表面上，其尺寸大小約略由用於乳癌放射線治療之輔具2a的大小決定。前面所述的通孔221指的是移除一部分壓縮部211後所形成的開口。開口的形狀為女性患者乳房諸多截面中封閉環的其中之一，而封閉環不一定為圓形。
用於乳癌放射線治療之輔具2a具有一內表面，其通常與女患者乳房輪廓相符。上述通孔221位置可以粗略的由圖2所示的距離Wms及Wma所定義。其中Wms是環形表面220s外側輪廓邊緣與輔具2a位於胸骨側(midsternal side)2121邊緣之間的最短距離；Wma是環形表面220s外側輪廓邊緣與輔具2a位於腋中軸側(midaxially side)2122邊緣之間的最短距離。乳房輪廓指的是乳房的形狀，特別是其外邊緣所形成的表面或形狀。由女病患的乳房所形成的影像資訊(可以是經由3D掃描裝置掃描女病患乳房所得到的影像)，其包含女病患乳房的幾何數據可以用來建構一3D模型，因此，舉例而言，由掃描裝置所拍攝的3D模型或影像包含多條曲線每條曲線都是高度或深度相等的點所組成，但每條曲線的高度或深度都不同於其他曲線的高度或深度，以這種方式顯示乳房形狀的高低區域。另一個例子是一個更廣義的定義，可以從多個具有任意角度Θ的平行平面定義出複數條曲線，每一個平面均切割上述3D模型。角度Θ是由平行平面的法線和上述3D模型的軸線所定義，其範圍可以從0度到90度。
如圖2所示，用於乳癌放射線治療之輔具2a更包含複數個固定帶孔222、223、224、及225，使固定帶能透過固定帶孔將輔具固定於病患身上。 其中固定帶孔222及223位於基部212靠胸骨側2121；固定帶孔224及225位於基部212靠近腋中軸線2122側。也就是說，當用於乳癌放射線治療之輔具2a被女病患穿戴於左側乳房11(如圖6)時，固定帶孔224及225位於靠近女病患的前胸或軀幹外側，而固定帶孔222及223位於靠近女病患的前胸或軀幹中央。
另外，用於乳癌放射線治療之輔具2a被穿戴後，固定帶孔222及224位於靠近女病患的前胸上半部；固定帶孔223及225位於靠近女病患的前胸下半部。一固定帶、背帶、扣環、或其他相似功能元件能通過固定帶孔222、224，同樣的另一固定帶、背帶、扣環、或其他相似功能元件能通過固定帶孔223、225並將用於乳癌放射線治療之輔具2a固定於患者前胸。
圖3A顯示用於乳癌放射線治療之輔具2b的上視圖。用於乳癌放射線治療之輔具2b與圖2所顯示的輔具相似，除了輔具2b更包含複數個止滑固定帶孔226及227可以使止滑固定帶通過。止滑固定帶孔226及227位於輔具2b的壓縮部211上。
兩個止滑固定帶孔226及227個別與固定帶孔224與225相鄰。止滑固定帶孔226及227與基部212的中軸側2122相鄰。此外，當用於乳癌放射線治療之輔具2b被女病患穿戴於左側乳房11時止滑固定帶孔226及227接近病患的前胸外側(如圖6所示)。一固定帶、背帶、扣環、或其他相似功能元件能通過止滑固定帶孔226、227，並幫助將患者乳房11固定於放射線治療之輔具2b上。
圖3B顯示本發明於另一實施例中之用於乳癌放射線治療之輔具2b的上視圖。除了增加兩個額外的固定帶孔241、242以及繫上一個止滑帶25之外，其具有與圖3A所顯示的用於乳癌放射線治療之輔具2b相同的結構。其中止滑帶25是用於協助將取病患乳房11固定於輔具2b上。
另外，當用於乳癌放射線治療之輔具2b被女病患1穿戴時，於一靠近中軸側之乳房容易被腋窩的皮膚所拉扯，那一側的乳房容易滑脫出輔具 2b的壓縮部211。因此，靠近中軸側2122的止滑帶25可以避免靠近中軸側之乳房滑脫。
圖4顯示本發明於一實施例中之用於乳癌放射線治療之輔具2c的下視圖，其顯示一個由輔具2c的內表面方向所見之視圖。於本實施例中之用於乳癌放射線治療之輔具2c，其與先前所提的輔具具有相似結構，除了輔具2c更包含一金屬-奈米顆粒層31。金屬-奈米顆粒層31是形成於上述用於乳癌放射線治療之輔具2c的內表面上。當女病患穿戴乳癌放射線治療之輔具2c時，其內表面會接觸到女病患的皮膚，金屬-奈米顆粒層31是無毒的，其包含人體無法由吸收的材料能被用作消毒乳房。於一較佳實施例，金屬-奈米顆粒層31可以包含，例如，金、銀、銅、鈦以及其他金屬或非金屬顆粒。
由於乳癌患者可能需要進行一系列放射線治療(亦即，根據病患狀況通常為10次至30次)。每一次治療均可能引起病患的乳房不適，例如由放射線治療引起的皮膚或是乳房組織發炎。金屬-奈米顆粒層31能夠殺死細菌、加速發炎傷口復原，因此能減輕治療部位皮膚或組織的疼痛感。金屬-奈米顆粒層31可包含一層銀金屬用以殺死細菌。金屬-奈米顆粒層31亦可以是由銀金屬層或是銀化合物。於一較佳實施例中，金屬-奈米顆粒層31亦可以根據不同需求包含材料如金、銅、鋁、以及鈦等。
圖5顯示本發明於另一實施例中之用於乳癌放射線治療之輔具2d的下視圖。其顯示一個由輔具2d的內表面方向所見之視圖。於本實施例中之用於乳癌放射線治療之輔具2d，其與先前圖4中所提的輔具2c具有相似結構，輔具2d更包含一放射線增強層32。放射線增強層32是形成於上述用於乳癌放射線治療之輔具2c的內表面上，其內表面會接觸到女病患的皮膚。
放射線增強層32包含與金屬-奈米顆粒層31類似的材料，可以增強放射線功率或效果。金屬-奈米顆粒層31與放射線增強層32具有相同的厚度。其中金屬-奈米顆粒層31是形成於上述用於乳癌放射線治療之輔具2d的內表面上並能包覆病患乳房中的健康組織。相反的，放射線增強層32是形成於用 於乳癌放射線治療之輔具2d的內表面並分布於病患乳癌細胞區域。特別需要提到的是放射線增強層32是被配置於靠近癌細胞附近區域，而金屬-奈米顆粒層31是用於包覆健康細胞。金屬-奈米顆粒層31與放射線增強層32均為非毒性而且不為人體所吸收。可以根據個別病患乳癌細胞與健康細胞的分布狀況而於輔具2d之內表面設計不同的金屬-奈米顆粒層31與放射線增強層32圖案配置。
圖6顯示根據本發明一女性患者1穿戴一用於乳癌放射線治療之輔具2a並以仰臥姿勢接受放射線治療的示意圖，乳癌放射線治療之輔具2a可以用於支撐女性病患的左側或右側乳房，視乳癌的部位而定。以一較佳實施例，上述用於乳癌放射線治療之輔具2a被用於支撐女病患1的左側乳房。
如圖6所示，一女性患者1穿戴一用於乳癌放射線治療之輔具2a並以仰臥姿勢接受放射線治療時，女病患1的一側乳房11通過輔具2a的通孔221。第二切割邊230接觸女病患1的前胸，壓縮部211擠壓乳房11底部以擠壓出乳房上半部至輔具2a之外。壓縮部211可以支撐乳房，維持病患乳房受治療區域至其心臟及肺臟間的距離使病患乳房受治療區域免於被重力下拉。乳房11底部為患者乳房靠近前胸的一部份。
通孔(第一開口)221的尺寸通常小於凹面第二開口231。
考慮當用於乳癌放射線治療之輔具2a、2b、2c、或2d為一女性病患1穿戴上，位於患者乳房上參考點M與患者心臟之間最小距離為X3。因為即使採用仰臥姿勢，用於乳癌放射線治療之輔具2a、2b、2c、或2d依然可以良好的支撐患者乳房11，圖6中距離X3比圖1中所定義之距離X1或X2為大。所以，患者位於乳房內部具有癌細胞且須接受放射線治療的部位可以完全的暴露於放射線照射而且還能與患者的心臟與肺臟維持一安全距離。
圖7顯示本發明用以形成一用於乳癌放射線治療之輔具模型的模型處理系統之方塊示意圖。用於乳癌放射線治療之輔具2a、2b、2c、或2d可以利用3D列印技術製造。一具3D印表機可以根據一3D模型用來形成用於乳 癌放射線治療之輔具2a、2b、2c、或2d，亦即用於乳癌放射線治療之輔具模型。3D列印指的是一種方法步驟用以產生一個三維(3D)物件，該物件是以層疊或固化方式將材料結合在一起並由電腦控制所產生。3D列印模型可以使用電腦輔助設計軟體包或三維掃描器生成。通過3D掃描，可以生成關於真實物體的形狀、外表等的電子資料並進行分析。以3D掃描得到的資料為基礎，就可以生成被掃描物體的三維電腦模型。
上述用於乳癌放射線治療之輔具模型是3D模型數據儲存於一電腦可讀取媒體中。上述3D模型可以由一個3D座標系統中許多個多邊形建構而成，其中每一個多邊形可以是一個三角形。3D印表機可以根據接收及處理形成用於乳癌放射線治療之輔具模型列印出三維的用於乳癌放射線治療之輔具2a、2b、2c、或2d。用於建構乳癌放射線治療之輔具的初始3D數據可以利用一個三維掃描器生成，詳細過程將於後段文字中討論。模型處理系統5能處理初始3D模型以形成一用於3D列印的乳癌放射線治療之輔具模型。
如圖7所示，模型處理系統5包含一處理單元51、一儲存單元52、一3D模型生成模組53、一底部移除模組54、以及一頂部移除模組55。
其中上述的儲存單元52、3D模型生成模組53、底部移除模組54、以及頂部移除模組55是電性的與上述處理單元51連接。
3D模型生成模組53用以產生一3D模型。3D模型可以被稱為一個如前面所描述的初始3D模型，初始3D模型是由一3D掃描裝置產生並且進一步傳輸及儲存於儲存單元52內。也就是說，3D掃描裝置攫取女性患者的胸部及乳房影像並據以建構3D模型。處理單元51載入初始3D模型並控制3D模型生成模組53，根據初始3D模型以生成3D模型。3D模型被進一步處理以形成一用於乳癌放射線治療之輔具模型。
3D模型包括可以被視為對應的女性患者的乳房和胸部輪廓的部分，其是底部、基部、壓縮部和頂部。壓縮部連接在基部和頂部之間，底部連 接並圍繞基部。壓縮部和頂部共同形成乳房輪廓，並且底部和基部共同形成前胸輪廓。基部和壓縮部是指用於乳癌放射線治療之輔具2a，2b，2c和2d的基部212和壓縮部211。
頂部移除模組55去除頂部以形成通孔和第一切割面。頂部移除模組55將預先定義出切割平面(未示出)。切割平面以橫向佈置(transverse arrangement)於壓縮部和頂部之間切割3D模型。如先前所討論，切割平面可以垂直於3D模型的軸向方向，或者相對於軸向方向具有90度和180度之間的角度。頂部移除模塊55根據切割平面去除頂部。第一切割面是共平面的，並且切割平面與第一切割面重疊。
在一些實施例中，3D模型進一步包括沿著從壓縮部到頂部的軸向定義最大曲率的特定點(例如，切割點)，並且切割平面穿過切割點。或者，3D模型包括過渡區域。過渡區域由壓縮部的一部分和頂部的彼此相鄰的部分所定義。
沿著從壓縮部到頂部的軸向所定義出的過渡區域上的任意點的曲率大於上述沿著軸向所定義出的過渡區域外部的任意點的曲率。
在一些實施例中，相比於壓縮部和頂部上的任意點，過渡區域上的至少一個點沿軸向方向具有最大曲率。過渡區域沿軸向的曲率等於最大曲率或不小於最大曲率的90%。例如，過渡區域上的點可以具有沿著軸向方向的最小曲率，與過渡區域上沿著軸向的任何點相比較，並且過渡區域上的點的最小曲率比最大曲率小10%。
另外，模型處理系統5還包括底部移除模組54，固化模組56，止滑帶孔形成模組57，固定帶孔形成模組58以及輸出單元59，其電連的接到處理單元51並由其控制。
底部移除模組54用於處理3D模型並去除底部以形成第二切割 側和第二開口。第二切割側位於基部上遠離壓縮部的底部，並且第二開口被第二切割側圍繞。第二切割側和第二開口可稱為用於乳癌放射線治療之輔具2a，2b，2c和2d的第二切割側230和第二開口231。
固化模組56用於處理3D模型並以擠壓(拉伸)的方式固化壓縮部和基部。在一個較佳實施例中，通過固化模組56沿著3D模型的內表面的法線方向擠壓壓縮部和基部以形成所需的設計厚度。所需的設計的厚度可以指用於乳癌放射線治療之輔具2a，2b，2c和2d的壓縮部211和基部212的實際厚度。設計的厚度和實際的厚度範圍可以從3mm到10mm。也就是說，固化模組56可以將3D模型的壓縮部和基部從0mm(原始位置)擠壓至-3mm至-10mm。負號(-)表示擠壓的方向是朝向3D模型的內部。
在一些實施例中，固化模組56可以將3D模型的壓縮部和基部從-0.1厘米(偏移位置)擠壓到-0.6厘米。在這種情況下，固化模組56使壓縮部和基部向內側偏移(收縮)0.1cm，然後使收縮的壓縮部和基部向內側擠出而形成3mm~10mm的厚度。在這種情況下，由3D模型製成的用於乳癌放射線治療之輔具2a、2b、2c和2d會更小。特意設計較小的用於乳癌放射線治療之輔具2a、2b、2c和2d適用於某些特定患者。例如，患者接受了保乳手術(BCS)，並且她的乳房的一部分(乳房內的組織)已經被移除；因此，需要進一步放射治療的乳房可能具有更鬆散的結構。客製化設計的較小用於乳癌放射線治療之輔具2a，2b，2c和2d將有利於支撐較寬鬆的乳房結構。
止滑帶孔形成模組57用於處理三維(3D)模型，並在輔具的基部上形成多個止滑帶孔以供止滑帶通過。止滑帶孔指的是用於乳癌放射線治療之輔具2a、2b、2c和2d上的止滑帶孔226和227。
固定帶孔形成模組58用於處理3D模型，並在輔具的基部上形成多個固定帶孔以供固定帶通過。固定帶孔指的是用於乳癌放射線治療之輔具2a、2b、2c和2d上的固定帶孔222、223、224和225。
在3D模型由模型處理系統5處理之後，經處理的3D模型(亦即，用於乳癌放射線治療之輔具模型)將具有類似於用於乳癌放射線治療之輔具2a，2b，2c或2d的幾何結構和尺寸。處理單元51可以將處理後的3D模型存儲在存儲單元52中。輸出單元59信號的連接到能夠執行3D列印的3D列印設備6。處理單元51可以將經過處理的3D模型透過用於3D列印的輸出單元59輸出到3D列印裝置6以形成用於乳癌放射線治療之輔具2a，2b，2c或2d。
圖8顯示本發明用以形成一用於乳癌放射線治療之輔具模型的步驟流程圖。
在一個實施例中，步驟S401，由醫生(或使用儀器)用3D掃描器掃描女性患者於預定姿勢狀態下的乳房和胸部以形成初始掃描數據(乳房和/或胸部影像)。根據本發明，一個女性患者1以一種預定姿勢被一具3D掃描裝置4掃描，如圖9所示，女性患者1可以採取如下姿勢：例如，她的軀幹以雙臂伸展在頭部的方式向前彎曲，使得她的軀幹的背部相對於垂直軸線Y形成角度α，其中α可以從大約30度到90度。掃描裝置4(例如3D掃描儀)被醫生用來環繞整個胸部移動以收集女性患者1胸部(或軀幹)的3D影像信息。
在步驟S403中，掃描裝置4產生患者胸部的3D模型數據以形成初始3D模型。初始3D模型的3D模型數據可以被傳送到模型處理系統5以進一步處理。
在步驟S501中，利用掃描裝置4生成的3D模型數據來構建3D模型。另外，可以由模型處理系統5修改初始3D模型消除陰影、黑暗部分或者破口以形成3D模型。
在步驟S503中，圖7中所示的模型處理系統5的底部去除模組54移除女性病人3D模型的底部、右乳房和後胸部以形成初始乳癌放射性治療輔具3D模型33(圖10C)。在一些實施例中，初始乳癌放射性治療輔具3D模型被進一步處理以形成平滑或經修剪的3D模型34(圖10D)。
在步驟S505中，固化模組56以拉伸方式固化頂部，壓縮部和基部，以形成一固化的乳癌放射線治療輔具的三維模型35(圖10E)。在另一個實施例中，頂部可以被預先移除，然後壓縮部和底座部可以接著被固化。頂部，壓縮部和基部沿著固化乳癌放射性治療輔具3D模型35(圖10E)的內表面的法線方向被拉伸以形成期望的厚度。另外，固化的乳癌放射性治療輔具3D模型35形成有第二切割側和第二開口。如上所述，第二切割側位於基部中遠離壓縮部的底部上，並且第二開口由第二切割側圍繞。
在步驟S507中，頂部移除模組55根據過渡區域350去除頂部，以形成具有通孔的乳癌放射性治療輔具3D模型36(圖10F)。
在步驟S509中，固定帶孔生成模組58在基部上形成固定帶孔以形成最終乳癌放射性治療輔具3D模型37(圖10G)。在步驟S511中，止滑帶孔形成模組57也可以在壓縮部上形成止滑帶孔。
在步驟S513中，輸出單元59將處理過的3D模型(諸如3D模型36或37等的胸部支撐裝置模型)轉換成3D列印裝置6可存取和列印的特定3D列印數據。輸出部59將轉換後的3D列印數據發送給3D列印裝置6。
應當理解，上述討論的步驟的順序僅僅是為了說明，而不是為了限製本發明的範圍。形成乳癌放射性治療輔具模型的步驟可根據不同的情況在不同的實施例中變化。
在步驟S601中，3D列印設備6接收3D列印數據(胸部3D圖像)並設置用於列印的3D列印數據的組態。例如，組態可以包括與列印過程和工作空間有關的病人的身體特徵參數、姿勢和位置。
在一個實施例中，共平面的第一切割面220可以與列印過程起始的3D列印設備6工作空間中的初始平面對齊。在這種情況下，可以從第一切割 面220到第二切割面230以三維方式列印乳癌放射性治療輔具(圖10F)。3D列印裝置6自動添加多個支撐柱，這些支撐柱被佈置在初始平面和壓縮部211的外表面211s之間，並且在乳癌放射性治療輔具的列印過程中可以列印基部212。支撐柱於列印過程中為壓縮部211和基部212提供支撐，在完成乳癌放射性治療輔具之後可以將其移除。
在步驟S603中，3D列印設備6根據一相對應於乳癌放射性治療輔具裝置模型的3D列印數據開始列印乳癌放射性治療輔具。
圖10A-G顯示本發明於一實施例中其相應於圖8所描述的步驟於不同階段所產生用於乳癌放射線治療之輔具模型。
圖10A顯示出一個根據在步驟S403(圖8)中提到的掃描的3D影像資訊的女性病人胸部之初始3D模型31。
圖10B顯示出一個由3D模型生成模組53根據在步驟S501(圖8)中提到的3D模型數據生成的女性患者的胸部和乳房32的3D模型。3D模型32包括頂部261，底部262，壓縮部211和基部212。底部262和基部212共同形成適合女性患者胸部的輪廓。壓縮部211和頂部261共同形成與女性患者乳房相符的輪廓。
圖10C顯示出一個在步驟S503(圖8)中描述的於移除先前3D模型32的底部262以及右乳房和後胸部之後的初始乳癌放射性治療輔具3D模型33。最終結果，初始乳癌放射性治療輔具3D模型33僅包括基部212、壓縮部211和頂部261。
圖10D展示了初始乳癌放射性治療輔具3D模型33的基部212，其被進一步處理以形成更平滑的初始乳癌放射性治療輔具3D模型34。
圖10E顯示出一個透過固化模組56(圖7)於固化了步驟S505 (圖8)中提到的頂部261，壓縮部211和基部212之後的固化乳癌放射性治療輔具3D模型35。
圖10F顯示出一個於步驟S507(圖8)中提到的具有透過已定義的過渡區域350去除頂部部分261而形成的具有通孔的乳癌放射性治療輔具3D模型36。在一個較佳實施例中，頂部261沿著與過渡區域350相交的平面被移除。切割平面由三個點315、352和353所定義。
圖10G顯示出一個如同在步驟S509(圖8)中所提到的，在基部上形成固定帶孔222、223、224和225的最終乳癌放射性治療輔具3D模型37。
總之，如圖10所示，乳癌放射性治療輔具2a由3D模型構成。3D模型形成如具有凹入內表面的罩杯的一部分的形狀，其中凹入的內表面具有與女病人處於預定姿勢(如圖9所示)時病人乳房的輪廓相符合。一通孔是透過移除罩杯的一部分而形成，用以使女性患者乳房的一部分可以通過該通孔。
圖11A-C顯示本發明於一實施例中被處理的用於乳癌放射線治療之輔具的3D模型剖面圖。圖11A是如圖10(E)所顯示的已固化乳癌放射性治療輔具3D模型35的橫截面圖。圖11B是如圖10(F)所顯示的具有通孔36的乳癌放射性治療輔具3D模型的橫截面圖。圖11C是以通過線11C-11C之切割面的視角所見的具有通孔36的乳癌放射性治療輔具3D模型的另一橫截面圖。具有通孔36的乳癌放射性治療輔具3D模型可透過移除固化的乳癌放射性治療輔具3D模型35的一部分(其由虛線劃分並且可被稱為頂部261)而形成，如圖10(E)所示。具通孔36的乳癌放射性治療輔具3D模型擁有一個沿著軸向方向(即，圖11B-11C中的方向Da)所定義的高度H1。高度H1等於壓縮部211沿著軸向Da加上頂部261的高度。被移除的部分(亦即，頂部261)具有沿著軸向方向Da所定義的高度H2。高度H2與高度H1之比大致是等於或大於1/4。
由壓縮部211的下側相對於切割平面S所定義的角度θ 1，其範圍從大致80度到170度。角度θ 2由壓縮部211相對於切割面S的橫向側(靠近中間腋側2122的一側)所定義，該切割平面S大致在80至170度的範圍內。角度θ 3由壓縮部211的上側相對於切割平面S所定義，基本上切割平面S大致在80至170度的範圍。圖11B和11C中的固化乳癌放射性治療輔具3D模型35的被移除部分(即，頂部261)由虛線顯示。
圖12顯示一關於女性病患心臟輻射劑量測定的折線圖，其顯示女性患者有/無穿戴本發明用於乳癌放射線治療之輔具所測得的數據。折線圖顯示了由發明人收集的實際統計數據。這些數據收集了接受放射治療乳腺癌後女性患者心臟吸收的輻射劑量。四條曲線分別代表四名女性個體心臟吸收的輻射劑量。每條線有兩個數據點，左邊代表接受放射治療時沒有穿戴任何乳癌放射性治療輔具的女性患者的心臟吸收的輻射劑量，右邊代表同一女性的心臟吸收的輻射劑量，患者接受放射治療時有穿戴乳癌放射性治療輔具。四條曲線都表明，在放射治療下，有穿戴胸部支撐裝置的女性患者，其心臟吸收的輻射劑量明顯的低於沒有穿戴任何乳癌放射性治療輔具的患者所吸收的輻射劑量。
簡而言之，根據本發明實施例中所提出的乳癌放射性治療輔具，其有益於保護乳癌患者健康的器官組織於放射線治療乳癌時免於受到放射線的輻射。另外，根據本發明實施例所提到的用於形成乳癌放射性治療輔具模型的方法和系統提供了容易和簡便的製造乳癌放射性治療輔具之措施。
上述敘述係為本發明之較佳實施例。此領域之技藝者應得以領會其係用以說明本發明而非用以限定本發明所主張之專利權利範圍。其專利保護範圍當視後附之申請專利範圍及其等同領域而定。凡熟悉此領域之技藝者，在不脫離本專利精神或範圍內，所作之更動或潤飾，均屬於本發明所揭示精神下所完成之等效改變或設計，且應包含在下述之申請專利範圍內。
2a:用於乳癌放射性治療之輔具
Da:軸向方向
21:罩杯體
211:壓縮部
211s:壓縮部之外表面
212:基部
220:第一切割面
220s:環狀通孔面
221:通孔(第一開口)
222、223、224、225:固定帶孔
231:第二開口
2121:胸骨側
2122:腋中軸側

Claims (9)

  1. 一種用於乳癌放射性治療之輔具，包括：一罩杯體，其具有一基部、一與該基部相連之壓縮部用以形成凹入之內表面，其中該凹入之內表面具有輪廓與一女性病患的乳房形狀相符合；其中該壓縮部包含一通孔用以使該女性患者的一部分乳房通過，而該通孔具有一個被一個切割平面與該女性患者的乳房輪廓所定義出之輪廓線，當該女性病患穿戴該乳癌放射性治療之輔具並以仰臥姿勢接受放射線治療時，該壓縮部擠壓乳房底部以將乳房上半部擠壓至該輔具的該通孔之外，以拉大乳房受治療區域至其臟器間的距離。。
  2. 如請求項1所述之用於乳癌放射性治療之輔具，其中上述之輪廓係該女性患者的乳房之三維影像，該三維影像是於該女性患者採取一姿勢使得該女性患者的軀幹以雙臂伸展在其頭部的方式向前彎曲，使得該女性患者的軀幹的背部相對於垂直軸線Y形成角度α。
  3. 如請求項2所述之用於乳癌放射性治療之輔具，其中上述之角度α，其角度範圍為30度至60度。
  4. 如請求項2所述之用於乳癌放射性治療之輔具，其中上述之垂直軸線Y與地板之法線方向平行。
  5. 如請求項1所述之用於乳癌放射性治療之輔具，其中上述之罩杯體凹入之內表面更包含與該女性患者之乳房鄰近的一部分胸部形狀相符合的輪廓。
  6. 如請求項1所述之用於乳癌放射性治療之輔具，其中上述之用以形成該通孔之該切割平面係為一個與該罩杯體之壓縮部的軸向平行或形成一夾角θ之平面，該夾角θ之角度範圍從10度至90度。
  7. 如請求項1所述之用於乳癌放射性治療之輔具，其中上述之罩杯體更包含複數個位於該壓縮部之止滑帶孔，用以透過穿過該止滑孔之止滑帶協助支撐該輔具。
  8. 如請求項1所述之用於乳癌放射性治療之輔具，其中上述之罩杯體更包含複數個位於該基部之固定帶孔，用以透過穿過該固定帶孔之固定帶協助固定該輔具於患者之軀幹上。
  9. 如請求項1所述之用於乳癌放射性治療之輔具，其中上述罩杯體更包含一放射線增強層形成於該罩杯體之內表面用以放大放射線之輻射效果。
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