用于调节放疗靶区剂量的个性化硅胶补偿物及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种用于调节放疗靶区剂量的个性化硅胶补偿物及其制备方法，包括皮肤外扩部、正常组织外扩部和定位标记线。根据患者靶区内皮肤和需要保护的正常器官轮廓通过3D打印技术个性化定制不均厚度的硅胶补偿物，使补偿物能更好的贴合皮肤，不均厚度的补偿物可以使治疗区域补偿物表面到达深部正常组织的距离相同，通过剂量优化，既可以提高近皮肤靶区放疗剂量，也可以达到靶区内照射剂量均匀的目的，一定程度上又可以更好的保护深部正常器官，符合现代精确放疗的精髓，提高疗效并最大程度上降低病人放射治疗的副作用。此外，采用医用硅胶倒模器硅胶倒模，制作成本低，速度快，无论在经济上还是应用推广方面更优于直接硅胶打印。

Individualized silica gel compensator for adjusting dose of radiotherapy target and preparation method thereof

The invention relates to a personalized silica gel compensator for adjusting the dose of the target area of the radiotherapy and its preparation methods, including the external expansion of the skin, the outer expansion of the normal tissue and the positioning marking line. According to the skin in the target area and the normal organ that needs to be protected in the target area, the silica gel compensator is customized by 3D printing technology to make the compensator better fit the skin. The compensator of the uneven thickness can make the surface of the treatment area reach the same distance to the normal tissue in the deep part, and it can be optimized by the dose. In order to improve the dose of radiotherapy near the target area of the skin, it can also achieve the goal of uniform radiation dose in the target area. To some extent, it can better protect the normal organs of the deep part, meet the essence of modern precise radiotherapy, improve the curative effect and reduce the side effect of radiation therapy to the maximum extent. In addition, the use of silica gel inverted die with medical silica gel is low in cost and fast in speed. It is better than direct silica printing in economic and application promotion.

【技术实现步骤摘要】
用于调节放疗靶区剂量的个性化硅胶补偿物及其制备方法
本专利技术涉及医疗材料领域，特别提供了一种用于调节放疗靶区剂量的个性化硅胶补偿物及其制备方法和应用。
技术介绍
近年来，肿瘤发病率在不断增长，放射治疗作为肿瘤治疗的三大主要手段，由于损伤小，副作用低，疗效显著，在临床中得到了广泛应用。现代精确放疗最核心的内容就是放疗剂量的准确，由于放射治疗建成效应的客观存在，浅表靶区治疗时通常需要组织补偿物来调节放疗剂量。目前，传统的组织补偿物(bolus)为通用硅胶，呈均匀厚度，不能很好地贴合人体皮肤，治疗时与皮肤存在间隙，加重皮肤损伤，不能获得理想的放疗剂量，更不能起到保护正常器官的目的。一种基于3D打印技术放射治疗组织等效补偿物(申请号201610506056.3)，虽个体化定制，可以解决皮肤贴合性的问题，但厚度均一，在调整靶区剂量及保护深部正常器官方面未能显示出其价值，而精确放疗的精髓就是给予靶区精确的治疗剂量而给予正常危及器官更少的照射。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种用于调节放疗靶区剂量的个性化硅胶补偿物及其制备方法。通过个性化定制可以更好的贴合皮肤，由于人体组织的厚度不均，叠加不均厚度硅胶补偿物后可以使射线到达体内正常器官的厚度均匀一致。既能达到治疗肿瘤的目的，提升疗效，又能最大程度降低副作用，给肿瘤患者带来了福音。一种用于调节放疗靶区剂量的个性化硅胶补偿物，包括皮肤外扩部、体内正常组织外扩部和定位标记线；体内正常组织外扩部与皮肤外扩部为一体式结构，体内正常组织外扩部位于皮肤外扩部上方，定位标记线位于硅胶补偿物上表面，硅胶补偿物下表面可与靶区皮肤紧密贴合；皮肤外扩部可覆盖整个放射治疗区域，厚度2-10mm；体内正常组织外扩部可覆盖放射治疗区域需要保护的正常器官，上表面形状与放射治疗区域重要脏器或需要保护的组织器官(肺组织、心脏、神经等)外表面一致，是以放射治疗区域重要脏器或需要保护的组织器官距离皮肤最深处的部分外扩到皮肤外扩部以外为准。两者结合后既可以提高放射治疗区域内整个近皮肤靶区放疗剂量，也可以使靶区内射线到达正常器官的距离相同，保护正常器官。进一步地，定位标记线包括横轴定位标记线和纵轴定位标记线。进一步地，个性化硅胶补偿物皮肤外扩部，是通过均匀外扩皮肤表面2-10mm形成，个性化贴合皮肤，并可增加肿瘤近皮肤部位放射剂量。进一步地，个性化不均厚度硅胶补偿物体内正常组织外扩部是通过均匀外扩放射治疗区域重要脏器或需要保护的组织器官(肺组织、心脏、神经等)外表面形成，可以保证硅胶补偿物外表面各处到达深部正常组织的距离相同，通过剂量优化，可以更好的保护到照射区域正常器官。更进一步地，皮肤外扩部分与正常组织外扩部分运行布尔加运算，合并到一起，并在合并好的数据外侧面，根据测量的病变中心对应的扫描床位置和偏离中心的距离为参考在补偿物表面设置横轴定位标记线和纵轴定位标记线，使用中可用于精确定位补偿物的位置。上述个性化不均厚度硅胶补偿物直接硅胶打印尚不成熟，速度慢、成本高，尚不能应用于临床。目前熔融沉积制造(FDM)、光固化成型法(StereoLithography,SL或SLA)技术已比较成熟，采用薄壁打印方式，打印出空心模型，采用医用硅胶倒模器硅胶倒模，制作成本低，速度快，更优于直接硅胶打印。一种用于调节放疗靶区剂量的个性化硅胶补偿物制备方法如下：(1)患者放疗前真空垫固定，扫描增强定位CT，确定病变位置，测量并记录病变中心对应的扫描床位置和偏离中心的距离。(2)将扫描床移动到病变中心层面对应的床位，打开CT激光定位灯，并在患者皮肤对应处勾画出横轴定位标记线。(3)将患者移出CT扫描区域，打开放射治疗专用激光定位灯，根据病变偏移中心的距离调整激光线位置，并在患者皮肤对应处勾画出纵轴定位标记线。(4)将患者CT图像传输到3D设计软件中，在拟放射治疗区域将皮肤外扩2-10mm，保证不均补偿物最薄厚度，得到皮肤外扩部。将拟放射治疗区域重要脏器或需要保护的组织器官(肺组织、心脏、神经等)外表面进行外扩，以重要脏器或需要保护的组织器官距离皮肤最深处的部分外扩到皮肤外扩部以外为准，并记录厚度，得到体内正常组织外扩部，可以保证硅胶补偿物外表面各处到达深部正常器官的距离相同，通过剂量优化，可以更好的保护到照射区域正常器官。(5)将患者CT图像传输到TPS(放射治疗计划系统)，将记录的厚度输入到TPS计划系统，模拟出补偿物各处厚度并根据肿瘤所需照射剂量、深度、和病变距离正常器官的距离等，计算出所需射线强度，做出放疗计划。(6)无误后在3D设计软件中将皮肤外扩部分与正常组织外扩部分运行布尔加运算，合并到一起，并在合并好的数据外侧面，根据测量的病变中心对应的扫描床位置和偏离中心的距离在补偿物上表面设置横轴定位标记线和纵轴定位标记线(标记线可以为圆柱、棱柱或其它易于辨识的形状)。与打印机切片软件相配合，精确计算打印壁厚并外扩出相应厚度补偿。(7)导出为STL文件，使用3D打印机专用的切片软件采用零填充的方式切片并传输到打印机打印成型，最大程度摒除了打印引起的厚度误差，保证硅胶补偿物各处的厚度准确，同时减少打印时间，降低打印成本，缩短补偿物制作周期。(8)将打印成型的空心模型放入到专用的医用硅胶倒模器中，倒模器中有固定装置，保证3D打印物各处厚度不变，倒入硅胶成型，固化后取出模型，去除打印物，得到不均厚度的硅胶补偿物。本专利技术补偿物可用于人体或动物体各处组织癌症的放疗剂量补偿，包括皮肤表浅肿瘤、乳腺癌、头颈部肿瘤等。补偿物在调节放疗剂量方面，不仅仅限于光子、电子射线，也可用于质子或重离子治疗等。本专利技术旨在提供一种用于调节放疗靶区剂量的个性化硅胶补偿物及其制备方法，根据患者靶区内皮肤和需要保护的正常器官轮廓通过3D打印技术个性化定制不均厚度的硅胶补偿物，使补偿物能更好的贴合皮肤，通过不均厚度的补偿物可以使治疗区域补偿物表面到达深部正常器官的距离相同，通过剂量优化，既可以提高近皮肤靶区放疗剂量，也可以达到靶区内照射剂量均匀的目的，一定程度上又可以更好的保护深部正常器官，符合现代精确放疗的精髓，提高疗效并最大程度上降低病人放射治疗的副作用。此外，采用医用硅胶倒模器硅胶倒模，制作成本低，速度快，无论在经济上还是应用推广方面更优于直接硅胶打印。附图说明图1一种用于调节放疗靶区剂量的个性化硅胶补偿物剖面示意图；图2一种用于调节放疗靶区剂量的个性化硅胶补偿物45度剖面示意图；图3一种用于调节放疗靶区剂量的个性化硅胶补偿物使用状态示意图；图1-3中：1-正常组织外扩部；2-皮肤外扩部；3-横轴定位标记线；4-纵轴定位标记线；5-人体皮肤标记线；8-肺组织；7-心脏；6-皮肤；9-软组织。具体实施方式下面结合具体实施例及附图对本专利技术做进一步详细说明。如图1-3所示的用于调节放疗靶区剂量的个性化硅胶补偿物，包括正常组织外扩部1，皮肤外扩部2，横轴定位标记线3，竖轴定位标记线4。体内正常组织外扩部1与皮肤外扩部2为一体式结构，体内正常组织外扩部1位于皮肤外扩部2上方，横轴定位标记线3和竖轴定位标记线4位于硅胶补偿物上表面，硅胶补偿物下表面可与靶区皮肤紧密贴合；皮肤外扩部2可覆盖整个放射治疗区域，厚度2-10mm；体内正常组织外扩部1可覆本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于调节放疗靶区剂量的个性化硅胶补偿物，其特征在于：包括皮肤外扩部、体内正常组织外扩部和定位标记线；体内正常组织外扩部与皮肤外扩部为一体式结构，体内正常组织外扩部位于皮肤外扩部上方，定位标记线位于硅胶补偿物上表面，硅胶补偿物下表面可与靶区皮肤紧密贴合；皮肤外扩部可覆盖整个放射治疗区域，厚度2‑10mm；体内正常组织外扩部可覆盖放射治疗区域需要保护的正常器官，体内正常组织外扩部上表面形状与放射治疗区域重要脏器或需要保护的组织器官外表面一致，是以放射治疗区域重要脏器或需要保护的组织器官距离皮肤最深处的部分外扩到皮肤外扩部以外为准。

【技术特征摘要】
1.一种用于调节放疗靶区剂量的个性化硅胶补偿物，其特征在于：包括皮肤外扩部、体内正常组织外扩部和定位标记线；体内正常组织外扩部与皮肤外扩部为一体式结构，体内正常组织外扩部位于皮肤外扩部上方，定位标记线位于硅胶补偿物上表面，硅胶补偿物下表面可与靶区皮肤紧密贴合；皮肤外扩部可覆盖整个放射治疗区域，厚度2-10mm；体内正常组织外扩部可覆盖放射治疗区域需要保护的正常器官，体内正常组织外扩部上表面形状与放射治疗区域重要脏器或需要保护的组织器官外表面一致，是以放射治疗区域重要脏器或需要保护的组织器官距离皮肤最深处的部分外扩到皮肤外扩部以外为准。2.根据权利要求1所述用于调节放疗靶区剂量的个性化硅胶补偿物，其特征在于：定位标记线包括横轴定位标记线和纵轴定位标记线。3.根据权利要求1或2所述用于调节放疗靶区剂量的个性化硅胶补偿物，其特征在于：皮肤外扩部是通过均匀外扩皮肤表面形成，个性化贴合皮肤。4.根据权利要求1或2所述用于调节放疗靶区剂量的个性化硅胶补偿物，其特征在于：体内正常组织外扩部是通过均匀外扩放射治疗区域重要脏器或需要保护的组织器官外表面形成。5.根据权利要求1-4任一所述用于调节放疗靶区剂量的个性化硅胶补偿物的制备方法，其特征在于：可以通过直接硅胶3D打印成型；也可以采用熔融沉积制造、光固化成型法技术采用薄壁打印方式，打印出空心模具，使用医用硅胶倒模器硅胶倒模。6.根据权利要求1-4任一所述的用于调节放疗靶区剂量的个性化硅胶补偿物的制备方法，其特征在于：具体步骤为：(1)患者放疗前真空垫固定，扫描增强定位CT，确定病变位置，测量并记录病变中心对应的扫描床位置和偏离中心的距离；(2)将扫描床移动...

【专利技术属性】
技术研发人员：于江平，侯彦杰，王俊杰，
申请(专利权)人：于江平，
类型：发明
国别省市：山东,37