一种基于插植导板的近距离放射治疗图像引导方法技术

本发明专利技术提供一种基于插植导板的近距离放射治疗图像引导方法，通过先获取在第一时刻下的三维影像作为第一图像，进行靶区、危及器官的勾画及预插针路径的规划，再定制插植导板；获取第二时刻下含插植导板的三维影像作为第二图像；将第二图像与第一图像进行配准，勾画标识出第二图像中肿瘤靶区和危及器官轮廓，并加载集合了首次规划预插针路径插植导板模型；基于以上加载的插植导板模型及第二时刻下插植导板影像进行匹配，可视化比较差异，在可调整范围内，通过虚拟调整插植导板位置或/和被插植者体位，获得调整后的参数。本发明专利技术解决了由于插植导板位置不准确或被插植者体位变化或由于不同时间段器官运动导致的难以准确完成预计划方案的放射难题。成预计划方案的放射难题。成预计划方案的放射难题。

【技术实现步骤摘要】
一种基于插植导板的近距离放射治疗图像引导方法


[0001]本专利技术属于近距离放射治疗
，尤其涉及一种基于插植导板的近距离放射治疗图像引导方法。

技术介绍

[0002]近距离放疗也称作内照射放疗，是放射治疗的一种。它可以直接或通过导管将密封的放射源放置在肿瘤内部或瘤旁，以聚焦、低分割和适应性的方式放射治疗肿瘤组织。由于近距离放射治疗的放射源强度较小，射线有效治疗距离短，其大部分能量被肿瘤组织吸收，从而具有靶区组织剂量分布均匀、对周缘正常组织损伤小、辐射剂量梯度非常明显的剂量学优势。
[0003]近距离治疗在肿瘤放疗中具有举足轻重的地位，特别是在妇科肿瘤、乳腺癌和前列腺癌中有着广泛应用，并取得了很好的疗效。传统近距离治疗局限于一些操作简单的人体解剖位置。随着影像诊断技术的发展，对放疗剂量学和照射方式认识的提高，对于解剖位置更复杂的肿瘤也可以采用这种方式进行治疗。特别是随着计算机技术、影像学技术发展，近距离治疗目前已经完成从二维向三维治疗方法的转变，这一改变，使我们能够为更加复杂的靶区体积提供更加适形的剂量照射，同时更好的保护正常组织。
[0004]近距离治疗技术包括低剂量率(LDR)放射粒子植入和高剂量率(HDR)后装放疗。其中高剂量率后装放射治疗又分为腔内后装治疗和组织间插植后装放疗，以及两者联合使用。低剂量率放射粒子植入和组织间插植后装放疗都是根据肿瘤大小与形状，将放射源通过数根金属插植针直接插入放置到肿瘤内部进行放射治疗。插植过程一般采用通用模板插植或徒手插植。但通用模板类型单一，适形性差，固定损伤大，实际应用中存在较大局限。而徒手插植常常会出现插植针分布不均匀，反复穿插增加病人的痛苦、造成周围组织损伤、出血增多，所以徒手插植操作需要医生具备丰富的经验和熟练的技能。近年来，随着3D打印个性化插植模板技术的出现，选择适当材料制作个体化定制式近距离放射治疗插植导板，使近距离治疗中的针道定位具有很好的重复性。
[0005]利用定制式近距离插植导板进行近距离放射治疗的技术核心，主要在于利用CT/MRI/US三维影像进行三维重建病灶，并预先设计个体化近距离放射治疗计划，形成插植方案，然后利用3D打印技术进行制作生产完成个体化近距离放射治疗导板。通过预计划设计和3D打印个体化插植导板辅助CT/MRI/US影像引导实施三维插植近距离放射治疗，可以设计个体化精准治疗方案并实现精准插植精确治疗的目的，从而提高近距离治疗的适形度及剂量分布，更好保护正常组织，大大降低了手术难度和损伤，最大程度保护了血管和器官，还很好的降低插针过程中患者的疼痛感。三维插植近距离放射治疗提高了治疗精度，降低了插植操作难度，可实现对常规方式不易进行治疗复杂肿瘤的精准有效治疗，易于临床推广应用。
[0006]虽然与传统的标准施源器相比，预计划设计可以根据患者的实际解剖结构进行设计，针道不需要受到施源器的限制，可以进行共面或非共面的设计，为计划设计提供了更多
的可能性；与徒手插植相比，导板中的针道定位组件为插植针或穿刺针提供定位和定向，重建精度高，降低了插植的技术难度，控制进针方向，精确进针深度，有利于提高治疗的精准度。但其依旧存在一定的缺点，1.基于治疗前扫描的CT/MRI/US影像进行预计划设计和个体化导板设计，但在实际治疗时，由于病人体位的变化，难以保证插植导板固定位置与预期位置完全重合；2.在不同时期，体内肿瘤、危及器官的形状、位置会产生变化，导致导板复位后难以与预计划方案完全一致的进行插植，特别是插植位置邻近危及器官时，器官和模板位移的变化也将产生较大风险；3.临床实际操作中，为降低操作风险，通常进行部分插植后，扫描影像进行位置确认后再进行导板或者插植针位置调整，过程中需要反复多次扫描和调整，耗时长，并增加病人痛苦；且在实时扫描影像后进行位置确认的过程中，无法直观预判导板位置与肿瘤、危及器官位置的相对关系，难以准确判断是否需要调整导板或针道，难以量化调整量；5.临床应用中由于MRI影像精细的软组织对比度、没有电离辐射、具有多种功能成像序列和分析技术等优势，所以图像引导三维插植在临床应用中日益广泛，但常用MRI兼容的施源管、插植针、插植模板在MRI上不能显影或不清晰，导致难以判断识别其准确位置。超声影像由于其方便、无辐射等优势，也常用于插植引导，但同样由于其分辨率的不足，插植针难以清晰判断识别。所以，由于插植针无法准确识别，限制了MRI/US等影像手段在插植引导中的广泛应用。

技术实现思路

[0007]为了克服现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种基于插植导板的近距离放射治疗图像引导方法，以克服目前存在模板固定位置与预期位置难以准确重合的问题，实现患者体位及导板的快速准确复位，提高针道插植的准确性和治疗效率，降低插植风险，减轻患者痛苦。
[0008]本专利技术的目的采用以下技术方案实现：
[0009]一种基于插植导板的近距离放射治疗图像引导方法，包括如下步骤：
[0010]S1、获取在第一时刻下待放射所覆盖区域的三维影像扫描信息作为第一图像，进行靶区、危及器官的勾画及预插针路径的规划；
[0011]S2、根据S1的第一图像及规划插针路径形成定制化的插植导板；
[0012]S3、获取在第二时刻下的插植导板和所在区域的三维影像扫描信息作为第二图像；
[0013]S4、通过图像处理算法将第二图像信息与第一图像信息进行刚性配准或形变配准，勾画标识出第二图像中的肿瘤靶区和危及器官轮廓，并加载S2中形成的集合了S1中规划预插针路径的插植导板模型；
[0014]S5、基于S4中加载的插植导板模型及第二时刻下的插植导板影像进行匹配，可视化比较相互间的差异，在可调整范围内，避开高风险危及器官及组织，通过虚拟调整插植导板位置或/和被插植者体位，获得调整后的参数。
[0015]优选地，所述方法中的插植导板上设置有便于影像识别的特征定位标识组件。所述特征定位标识组件，可以采用特定尺寸形状，如点状小球、线状或其他形状；上述所述特定尺寸是指根据插植导板的结构结合需求的所适应的尺寸大小和形状。所述特征定位标识组件在上述尺寸形状基础上可以结合特殊材料，如高密度材料、甘油等，以上所述的特殊是
指可在第二时刻中采集三维影像时便于清晰识别，或在光学体表影像监测系统中清晰识别为基准。
[0016]优选地，所述S5所述的虚拟调整方式包括如下步骤：
[0017]S51、比较第一图像和第二图像识别勾画的靶区及危机器官轮廓，以靶区轮廓表面和/或中心/质心为基准，计算靶区及危及器官的形状及位移变化量，判断变化量是否在允许阈值范围内；
[0018]S52、结合S51中的变化进行调整，所述S51中的变化包括如下情况，
[0019]第一种情况，若形状和位移变化量均在允许阈值范围内，则无需调整；
[0020]第二种情况，若形状变化量在允许阈值范围，而位移变化量超过允许阈值，则根据相对位移及待放射位置计算出体位调整参考值；
[0021]第三种情况，若形状变化量超过允许阈本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于插植导板的近距离放射治疗图像引导方法，其特征在于：包括如下步骤：S1、获取在第一时刻下待放射所覆盖区域的三维影像扫描信息作为第一图像，进行靶区、危及器官的勾画及预插针路径的规划；S2、根据S1的第一图像及规划插针路径形成定制化的插植导板；S3、获取在第二时刻下的插植导板和所在区域的三维影像扫描信息作为第二图像；S4、通过图像处理算法将第二图像信息与第一图像信息进行刚性配准或形变配准，勾画标识出第二图像中的肿瘤靶区和危及器官轮廓，并加载S2中形成的集合了S1中规划预插针路径的插植导板模型；S5、基于S4中加载的插植导板模型及第二时刻下的插植导板影像进行匹配，可视化比较相互间的差异，在可调整范围内，避开高风险危及器官及组织，通过虚拟调整插植导板位置或/和被插植者体位，获得调整后的参数。2.如权利要求1所述的一种基于插植导板的近距离放射治疗图像引导方法，其特征在于：所述方法中的插植导板上设置有便于影像识别的特征定位标识组件。3.如权利要求1所述的一种基于插植导板的近距离放射治疗图像引导方法，其特征在于：所述S5所述的虚拟调整的调整方式包括如下步骤：S51、比较第一图像和第二图像识别勾画的靶区及危机器官轮廓，以靶区轮廓表面和/或中心/质心为基准，计算靶区及危及器官的形状及位移变化量，判断变化量是否在允许阈值范围内；S52、结合S51中的变化进行调整，所述S51中的变化包括如下情况，第一种情况，若形状和位移变化量均在允许阈值范围内，则无需调整；第二种情况，若形状变化量在允许阈值范围，而位移变化量超过允许阈值，则根据相对位移及待放射位置计算出体位调整参考值；第三种情况，若形状变化量超过允许阈值，或形状变化量在允许阈值范围，但位移超过允许阈值且无法通过体位调整至允许阈值范围，则基于第二时刻下插植导板及针道重新优化插植导板固定位置及插针深度。4.如权利要求3所述的一种基于插植导板的近距离放射治疗图像引导方法，其特征在于：所述S51中形状的变化通过体积和表面积进行度量，位移的变化则以离靶区的表面最近距离或中心/质心距离进行度量。5.如权利要求3所述的一种基于插植导板的近距离放射治疗图像引导方法，其特征在于：所述S52的第二种情况中，当体位调整达到允许范围内时，进一步计算第二时刻下的虚拟针道与第一时刻下规划针道的重合度，若针道重合度偏差超过允许阈值，则对插植导板固定位置进行调整。6.如权利要求5所述的一种基于插植导板的近距离放射治疗图像引导方法，其特征在于：所述S5的虚拟调整还包括如下步骤：S53，通过优化后的插植导板固定位置及插针深度，进行放射剂量的优化，并针对所有的针道优化驻留点时间，得到优化后的放射方案。7.如权利要求5所述的一种基于插植导板的近距离放射治疗图像引导方法，其特征在于：所述插植导板的固定位置的调整参考值根据第二时刻下针道的重合偏差进行计算。8.如权利要求3所述的一种基于插植导板的近距离放射治疗图像引导方法，其特征在
于：所述第三种情况下，通过重新优化后的插植导板及插针深度选出较优选项，所述较优选项结合因素包括，组织内插植路径较短、针道距离周围正常组织较远、所有针道在靶区内均匀分布。9.如权利要求6所述的一种基于插植导板的近距离放射治疗图像引导...

【专利技术属性】
技术研发人员：谈友恒，
申请(专利权)人：苏州普能医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：