一种用于成人胸腹部剂量验证的胸腹部模体制造技术

本实用新型专利技术提出一种用于成人胸腹部剂量验证的胸腹部模体，胸腹部模体采用与人体CT值等效材料制作而成，包括人体肌肉组织、脊柱骨组织和肺组织，其整体是由切片组合而成，在切片与切片之间可夹装EBT3放射量测定免冲洗胶片，通过多张胶片获得感兴趣位置的剂量空间分布；在肺组织中设置有肺部运动插杆，运动插杆包含有模拟肿瘤插杆、4维CT质控插杆等。该胸腹部模体相比其他模体更接近于人体组织，通过在切片与切片之间夹装的EBT3放射量测定免冲洗胶片，可以定向获得感兴趣位置的剂量空间分布，成像效果良好，可以为临床研究运动器官的放疗剂量分布和剂量验证提供研究工具。

A thoracoabdominal phantom for adult thoracoabdominal dose verification

【技术实现步骤摘要】
一种用于成人胸腹部剂量验证的胸腹部模体
本技术属于医疗器械辅助模拟装置，具体涉及用于放射治疗模拟呼吸运动的剂量验证体模。
技术介绍
放射治疗己进入高精度放疗时代，其实施技术和流程日趋复杂，放疗过程中患者面临的剂量出错风险也在加大，剂量验证作为放疗质量保证的重要组成部分变得越来越重要。剂量验证的目的是避免靶区的错误照射造成的欠剂量或剂量不均匀，保护正常组织所受剂量在耐受范围内。目前剂量验证方法是将静态体模(固体水、水模体、以及密度非均匀的仿人体结构剂量验证模体)按照与患者定位时相同条件进行CT扫描，再将患者的治疗计划导入到模体CT图像序列进行计算，得到理论剂量分布，然后以模体代替患者将放疗计划在加速器上执行，将实测的剂量分布与计划系统计算的剂量分布进行比较。当前放疗验证普遍的模式是建立在目标位置和形状是己知而且是保持静止的基础上，这样的刚性关系在某些情况下是不成立的，例如胸腔会受到呼吸和心跳等运动的影响，在放射治疗过程中目标区会随着运动器官一起运动，这就造成了治疗计划中的剂量分布和目标实际接受的剂量分布存在较大差异。对于胸腹部肿瘤，心肺器官的运动干扰是放疗计划剂量验证的行业难题。随着四维(4D)CT的出现并在临床上的应用，放射治疗中补偿目标位置随时间变化在临床应用生成为可能，目前基于4DCT的治疗计划在临床上处于初级阶段，4DCT图像与真实器官运动的关系是未知的，存在不确定性。此外，当前放疗验证主要采用Gamma通过率来判断验证计划的通过与否，Gamma通过率只是一个统计值，不包含空间信息。而实际临床中在某些时刻更关注Gamma值没有通过点的空间位置，比如高热点是否位于脊髓区域等。因此，迫切需要具有运动关系已知、能够提供空间信息的仿生、仿真数字人体运动模型。为提供探究呼吸运动对放疗的剂量分布和剂量验证的研究工具，近年来CRIS公司和Modus医疗设备公司先后开发出了胸部动态模体(Model008A)和QUASAR呼吸运动模体。虽然这两款体模能够模拟3D呼吸运动，但是胸部动态模体(Model008A)存在组织材料非等效，使得剂量衰减与真实人体有差距较大，以及该体模仅能测量运动插件内有限的点剂量，不能对其他感兴趣点(如骨髓或其他肌肉组织)或空间进行剂量测量等缺点，而QUASAR呼吸运动模体除了存在以上缺点外，其最大的缺陷是其电机负载能力非常有限，同时带动呼吸传感器和运动插件时经常出现卡死现象。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本技术的目的在提供一种用于成人胸腹部剂量验证的胸腹部模体，基于目前放疗验证模体、剂量验证方法，提出新的模拟呼吸运动的数字人体胸腹部剂量验证动态体模，从组织材料、模体功能结构方面进行研制，解决组织材料等效和空间剂量测量的难题，可以应用于研究在呼吸运动状态下的剂量空间分布，让感兴趣点和空间分析变成可能，以指导放疗医生靶区勾画，特别是靶区外扩距离的指导，也可以应用于对相关剂量验证软件系统作符合性评价。本技术的技术方案如下：一种用于成人胸腹部剂量验证的胸腹部模体，所述胸腹部模体采用与人体CT值等效材料制作而成，包括人体肌肉组织、位于所述人体肌肉组织内与实体成人脊柱骨组织位置对应的脊柱骨组织、位于所述人体肌肉组织内与实体成人肺组织位置对应的肺组织。所述人体肌肉组织的外轮廓、脊柱骨组织和肺组织组成的整体是由等厚度的切片组合而成，在切片与切片之间夹装EBT3放射量测定免冲洗胶片，通过多张胶片获得感兴趣位置的剂量空间分布。在所述肺组织中设置有肺部运动插杆，为满足临床实际应用，运动插杆包含有模拟肿瘤插杆、4维(D)CT质控插杆等。模拟肿瘤插杆专门设置有放置电离室的空间。在所述人体肌肉组织中有插杆预留插孔，插杆预留插孔主要是考虑后期的功能扩展，可用研究两个相对运动组织的剂量分布、剂量验证等。具体地，所述模拟肿瘤插杆带有球形的模拟肿瘤靶体，靶体分有φ1cm、φ2cm、φ3cm球体，CT值大于肺组织CT值，可放置电离室。具体地，成人胸腹部模体作为放疗的对象，它与真实人体器官的等效性非常重要，因此制作成人胸腹部模体要求采用等效材料(CT值或电子能密度等效材料)，其中，人体肌肉组织的外轮廓的CT值设计为20-80HU，脊柱骨组织的CT值设计要求大于600HU，肺组织的CT值设计为-800--1000HU。本技术提出的胸腹部模体是模拟正常成人的胸廓结构组成、比例大小，采用与人体CT值等效材料制作而成，相比其他模体更接近于人体组织；通过将人体肌肉组织、脊柱骨组织和肺组织组成的整体采用切片组合的形式，在切片与切片之间夹装EBT3放射量测定免冲洗胶片，可以根据需要定向获得感兴趣位置的剂量空间分布，获得的信息更为准确，让感兴趣点和空间分析变成可能，以指导放疗医生靶区勾画，特别是靶区外扩距离的指导，可以为临床研究运动器官的放疗剂量分布和剂量验证提供研究工具。附图说明图1是胸腹部模体结构示意图；图1A是图1的A-B截面图；图2是成人胸腹部体模和运动测控系统构成的剂量验证动态系统的总体结构示意图；图3是运动插杆运行示意图；图4是胸壁平台运动示意图；图5是插杆运动平台结构示意图；图6是胸壁平台结构示意图；图7是运动测控流程框图；图8是运动状态界面；图9是运行显示界面。具体实施方式以下结合附图进一步说明本技术的详细内容：用于成人胸腹部剂量验证的胸腹部模体是模拟正常成人的胸廓结构组成、比例大小，采用与人体CT值等效材料制作而成。成人胸腹部模体作为放疗的对象，它与真实人体器官的等效性非常重要，因此制作成人胸腹部模体要求采用等效材料(CT值或电子能密度等效材料)。如图1所示，成人胸腹部模体的主要组成结构分为四部分：肺组织1，其CT值设计为-800--1000HU；等效人体肌肉组织2的外轮廓，其CT值设计为20-80HU；等效脊柱骨组织3，CT值设计为大于600HU；圆柱形肺部运动插杆4。为满足临床实际应用，运动插杆包含有模拟肿瘤插杆、4维(D)CT质控插杆等。其中模拟肿瘤插杆为附带有球形的模拟肿瘤靶体(分有φ1cm、φ2cm、φ3cm球体，CT值大于肺组织CT值)，可放置电离室。关键的是，如图1A所示，上述人体肌肉组织2、脊柱骨组织3和肺组织1组成的整体是由等厚度平行的切片7组合而成，在切片与切片之间夹装EBT3放射量测定免冲洗胶片6，即在成人胸腹部模体内设置有胶片夹层，胶片夹层用来放置胶片，通过多张胶片可获得感兴趣位置的剂量空间分布。进一步，成人胸腹部模体的人体肌肉组织中还设有插杆预留插孔5，主要是考虑后期的功能扩展，可用研究两个相对运动组织的剂量分布、剂量验证等。成人胸腹部模体通过组织等效材料制备，胸部结构仿真设计，胸部结构制备及组织器官一体化集成等制作流程，及采用注模和切割工艺制成。其中肌肉组织等效材料由聚氨基甲酸脂合成，肺部组织等效材料由微孔聚氨基甲酸脂合成，脊骨等效组织由不饱和聚酯树脂和超微磷酸钙合成，经测试这些组织的CT值与人体相应组织CT值相符。以上成人胸腹部模体可以与任何运动测控系统配合，来进行运动器官的放疗剂量分布和剂量验证。以下提供与本技术的成人胸腹部模体配合使用的运动测控系统一种例子，来说明本技术的应用场景。参见图2，成人胸腹部体模和运动测控系统构成的剂量验证动态系统的总体本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于成人胸腹部剂量验证的胸腹部模体，其特征在于，所述胸腹部模体采用与人体CT值等效材料制作而成，包括：人体肌肉组织、位于所述人体肌肉组织内并与实体成人脊柱骨组织位置对应的脊柱骨组织、位于所述人体肌肉组织内并与实体成人肺组织位置对应的肺组织；所述人体肌肉组织、脊柱骨组织和肺组织组成的整体是由多片切片组合而成，在切片与切片之间夹装EBT3放射量测定免冲洗胶片，通过多张胶片获得感兴趣位置的剂量空间分布；在所述肺组织中设置有肺部运动插杆，运动插杆包含有模拟肿瘤插杆、4维CT质控插杆。

【技术特征摘要】
1.一种用于成人胸腹部剂量验证的胸腹部模体，其特征在于，所述胸腹部模体采用与人体CT值等效材料制作而成，包括：人体肌肉组织、位于所述人体肌肉组织内并与实体成人脊柱骨组织位置对应的脊柱骨组织、位于所述人体肌肉组织内并与实体成人肺组织位置对应的肺组织；所述人体肌肉组织、脊柱骨组织和肺组织组成的整体是由多片切片组合而成，在切片与切片之间夹装EBT3放射量测定免冲洗胶片，通过多张胶片获得感兴趣位置的剂量空间分布；在所述肺组织中设置有肺部运动插杆，运动插杆包含有模拟肿瘤插杆、4维CT质控插杆。2.根据权利要求1所述的用于成人胸腹部剂量验证的胸腹部...

【专利技术属性】
技术研发人员：周一兵，种银保，潘文才，戴红娅，赵鹏，钱金栋，
申请(专利权)人：中国人民解放军陆军军医大学第二附属医院，
类型：新型
国别省市：重庆,50