用于放射治疗的数字化射野适形铅模制作方法技术

放射治疗数字化射野适形铅模技术，在Ｘ光片上标画出放疗射线保护区轮廓，用透射式扫描仪对该Ｘ光片进行扫描，应用图象识别技术和方法从该图象中提取放疗射线保护区的轮廓并对做矢量化处理，获得所述标有保护区的数字适形轮廓。将此信息导入装有ＣＡＤ／ＣＡＭ系统的图形设计计算机３，结合所使用放疗设备的结构参数，确定铅模上下表面的轮廓进行几何参数设计，得到铅模的三维设计模型。用数控铣床在ＣＡＭ系统中生成相应的数控加工程序，将预制铅坯装夹于多坐标数控铣床，加工完成适形的成品铅模。本发明专利技术使射野适形铅模设计制作的一体化，完全避免了铅在熔炼中挥发的毒气，而且极大地提高了射野适形精度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于设计制造自动化领域，具体涉及一种用于放射治疗中制作射野适形铅模的技术。
技术介绍
据统计2000年全世界新发恶性肿瘤病例约1000万，死亡620万，现患病例2200万。预计2020年癌症新发病例将达到1500万，死亡1000万，因此癌症正在成为新世纪人类的第一杀手。我国2000年癌症发病人数约180-200万，死亡140-150万，在城镇居民中，癌症已占死因的首位。目前我国每死亡5人就有1人死于癌症；而在0-64岁人口中，每死亡4人就有1人死于癌症。每年用于癌症病人的医疗费用达数百亿元。恶性肿瘤的治疗方法主要有外科手术、放射治疗和化学治疗，还有生物治疗、中医药治疗、介入治疗、加温治疗和综合治疗等。据WHO(世界卫生组织)的统计，45％的恶性肿瘤可以治愈，其中22％为外科手术治疗，18％为放射治疗治愈，5％为化学药物和其他方法治愈，可见放射治疗在癌症治疗中占有重要地位。放射治疗有体外和体内两种形式。体外放射，仪器位于人体外，直接把高能量射线照在肿瘤部位，大多数患者在医院接受的都是体外放射。患者手术前，可以用放射治疗来皱缩肿瘤，使之易于切除；手术后，用放射治疗来抑制残存癌细胞的生长。放射治疗追求的目标之一是提高放射治疗的治疗增益比，即最大限度将放射线的剂量集中到病变区——靶区，杀灭肿瘤细胞，而周围正常组织和器官又少受或免受照射。在深部肿瘤的放射治疗过程中，一些重要器官，如脑干、脊髓、肾、性腺等位于或接近于肿瘤(靶区)，更需要特别保护。为了实现理想的放射治疗目标，日本学者Takahashhi提出了“适形放疗(canformalradiotherapy)”的概念。“适形”包括两个方面的含义，一是射野形状上的适形，即各照射角度上射野的形状与靶区外轮廓投影适形；二是剂量分布上的适形，即靶区内从空间三维方位观察，所要求的处方等剂量面恰好包括靶区体积，而靶区外的邻周正常组织和器官因剂量递减特别快而免受照射损伤。射野适形技术的发展经历了挡块技术(Block)和多叶准直器(multi leaf collimator，MLC)两个阶段。就挡块技术而言，由于纯铅的密度高、防护性能好，因此被用来制作挡块(挡铅)。但是，纯铅的熔点比较高(327.4℃)，一般只作为射野标准挡块使用，不宜为每位患者制作特定形状的挡块。在放射治疗实践中，通常是采用低熔点(如70℃)铅，由模室技师为每一位患者浇铸特定形状的挡块，即“适形铅模”。这种挡块制作费时费力，精度较差，重复性差。更重要的是铅在熔炼过程中产生对人体有害的气体，严重威胁铅模制作人员的健康，污染医院环境。MLC的准备工作相对比较简单，可重复性高，没有污染，但缺点也显而易见。一方面射野边缘呈锯齿状，适形精度随MLC叶片厚度而变化。受工艺的限制，多数厂家生产的MLC叶片厚度为10mm，叶片宽度的限制使其对不规则靶区的几何适形精度远不如挡块；另一方面在叶片之间有不同程度的漏射线问题。针对上述两种适形技术的缺点，研究开发新的射野适形铅模设计制作方法，无论对提高放疗质量，还是净化医院环境，保护模室技师的健康都具有重要意义。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种新的射野适形铅模设计制作方法，以提高铅模设计制作速度和适形精度，同时使铅模制作过程符合环保要求、无射线泄漏现象。本专利技术的技术方案如图1所示。医生根据放疗方案在X光片1上标画出放疗射线保护区轮廓，然后用透射式扫描仪2对所述标有保护区轮廓的X光片1进行扫描，获得待处理的计算机图象；再应用图象识别技术和方法从该图象中提取放疗射线保护区的轮廓，对该轮廓做矢量化处理，获得所述标有保护区的数字适形轮廓；将数字适形轮廓导入装有CAD/CAM系统的图形设计计算机3；结合所使用放疗设备的结构参数，如射线源到照射面的距离和射线源到铅模托架的距离以及铅坯纯度指标，确定铅模上下表面的轮廓进行几何参数设计，得到铅模的三维设计模型。利用该三维设计模型结合所使用的数控铣床在CAM(具有多坐标编程功能)系统中生成相应的数控加工程序，将预制铅坯4装夹于多坐标数控铣床5，加工完成适形成品铅模。本专利技术的有益效果在于射野适形精度高于现行方法，无毒气释放，不污染环境，自动化程度高，操作方便。附图说明图1为本专利技术技术过程原理示意图。图2画有射线保护区轮廓的X光片。图3射野适形轮廓。图4铅模计算机设计模型。图5实现图形轮廓识别功能的软件框图。具体实施例方式以下通过实施例对本专利技术做进一步的说明。取某患者胸片并设定放疗射线保护区；由医生用彩色笔在该片上勾画出保护区外轮廓如附图2所示。用9800MS专业医用透射式扫描仪将其扫描到计算机内，用图形轮廓识别软件系统进行图象识别与处理(系统中图形轮廓识别功能实现的框图如图5所示)，获得铅模设计所需要的数字化射野适形轮廓，如附图3所示；将该射野适形轮廓导入UG系统，在该CAD/CAM系统中，根据本实施例所使用的Clinac 6/100-4/100型加速器的结构参数(射线源到照射面的距离1000毫米、射线源到铅模托架的距离400毫米)，取纯铅铅坯厚度60毫米，按比例设计铅模上下表面轮廓，而后根据照射角度通过连接上下表面对应点的方法形成直纹面，即铅模侧面，从而完成射野适形铅模整体设计如附图4所示；针对设计好的铅模模型，按照侧铣加工工艺编制铅模侧面数控加工程序；将编制好的数控加工程序传入五轴数控铣床，加工直径为40毫米、厚度为60毫米的纯铅毛坯，加工出成品铅模，完成本实施例铅模的设计制作过程。本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于放射治疗的数字化射野适形铅模制作技术，其特征是在Ｘ光片（１）上标画出放疗射线保护区轮廓，用透射式扫描仪（２）对所述标有保护区轮廓的Ｘ光片进行扫描，经矢量化处理，获得所述标有保护区的数字适形轮廓；将数字适形轮廓导入装有ＣＡＤ／ＣＡＭ系统的图形设计计算机（３），依据射线源到照射面的距离和射线源到铅模托架的距离以及铅坯纯度指标，确定铅模上下表面的轮廓进行几何参数设计，得到铅模的三维设计模型，在数控铣床ＣＡＭ系统中生成相应的数控加工程序，将预制铅坯（４）装夹于多坐标数控铣床（５），加工完成适形成品铅模。

【技术特征摘要】
1.用于放射治疗的数字化射野适形铅模制作技术，其特征是在X光片(1)上标画出放疗射线保护区轮廓，用透射式扫描仪(2)对所述标有保护区轮廓的X光片进行扫描，经矢量化处理，获得所述标有保护区的数字适形轮廓；将数字适形轮廓导入装有CAD/CAM系统的图形设计计...

【专利技术属性】
技术研发人员：李佳，刘福聪，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]