【技术实现步骤摘要】
后装插植计划针道优化方法及设备
[0001]本专利技术实施例涉及针道计划
，尤其涉及一种后装插植计划针道优化方法及设备。
技术介绍
[0002]放射根据射线的投照方式分为内照射和外照射，其中内照射分为腔内照射和插植，插植是一种通过中空插植针经皮插入肿瘤或肿瘤附近区域，通过后装机控制放射源在插植针内精确移动，实现将放射源的剂量投照到肿瘤区域，而尽量的避免肿瘤附近的正常组织受到照射，其中插植针的位置设置是核心步骤，决定投照的剂量分布，进而决定临床疗效和并发症。现阶段的插植针位置设置，是基于人为经验进行，使用CT或超声引导下，通过判断肿瘤位置和客体表面的三维空间关系，判断插针点、插针角度和插针深度。在实际操作中，因为人员的经验差异，导致插植质量同质化差，插植质量影响疗效，多次的CT引导，会增加客体的辐射剂量，辐射致癌风险增加，因为反复调整针道位置，增加流程复杂性和降低效率。因此，开发一种后装插植计划针道优化方法及设备，可以有效克服上述相关技术中的缺陷，就成为业界亟待解决的技术问题。
技术实现思路
[0003]...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种后装插植计划针道优化方法，其特征在于，包括：S1基于CT或MRI影像构建客体三维坐标系统，并重建PTV和OAR三维空间信息；S2在所述客体三维坐标坐标系统中，根据客体表面插针面位置和范围，以及PTV和OAR的三维空间位置关系，结合插植针尺寸设置针道之间物理限制条件，计算所有的插针路径；S3根据罚分函数模型，放射源的剂量分布和衰减特征，计算三维空间内处方剂量线与PTV和OAR的位置关系，生成罚分函数模型；S4计算不同插针数量组合的罚分函数值，取最小的函数值所对应的插针组合及路径为最优方案。2.根据权利要求1所述的后装插植计划针道优化方法，其特征在于，步骤S1具体包括：S11基于CT影像DICOM坐标构建三维坐标系统，默认客体左右方向为X方向，头脚方向为Y方向，前后为Z方向。3.根据权利要求2所述的后装插植计划针道优化方法，其特征在于，步骤S2具体包括：S21对靶区PTV和危及器官OAR结构在S11的三维坐标系中进行三维重建，沿着Y轴垂直方向进行切片处理，生成厚度为c的横断面切片s；可对切片s的厚度c进行调整；S22对三维靶区PTV的各个切片s沿着Y轴方向投影到PTV切片s1上，合并投影得到插针截止面Q，默认在Y＝0的XZ层面设置插针开始面P；S23计算插针开始面P和插针截止面Q的插针网格，网格尺寸可调，插针开始面P每个网格的中心位置默认设定为针道入口点Pr(Xp,Yp,Zp)，共m个点；针道出口点Qc(Xq,Yq,Zq)默认设置在插针截止面Q的网格中心位置，共n个点，插针开始面P为模具尾端，模具为圆柱体或者个体化3D打印制作；S24根据所有Pr(Xp,Yp,Zp)和Qc(Xq,Yq,Zq)位置计算所有插针的路径，共有m*n种，三维空间插针路径直线方程为：其中，Xp,Yp,Zp为针道入口点Pr的三维坐标，Xq,Yq,Zq为针道出口Qc的三维坐标，X,Y,Z为直线上的点；S25计算所有OAR内的点到直线的距离d，设置OAR与针道的安全距离阈值threshold1，若d<threshold1，则OAR与针道之间存在风险，判断为不可用针道，对所有的OAR和针道进行判断，舍弃存在风险的不可用针道，共得到S个安全针道L；S26从S个安全针道中选择n个针道作为备选针道，共有种组合，判断每种组合内所有针道是否相交，排除相交的针道组合数N，得到实际可用针道组合Mn：其中，为n个针道的组合数，N为针道相交的针道组合数。4.根据权利要求3所述的后装插植计划针道优化方法，其特征在于，步骤S3具体包括：S31系统中罚分函数F模型由两部分组成，第一部分为剂量分布相关罚分函数F(D)，第二部分为针道安全因子罚分函数F(S)；S32剂量分布相关罚分函数F(D)由PTV每个切片层面的Fs(D)加权得到，其中Fs(D)为每个PTV切片s三个剂量相关参数加权得到，第一剂量相关参数为靶区覆盖率指数PI、第二剂量相关参数为靶区适形指数CI，第三剂量相关参数为OAR与处方剂量重叠指数OI；S33根据n个针道在每层PTV切片中的位置分布，计算每个针道中心到PTV切片最远边缘的最大距离d，使用预定间隔t对0到d范围进行离散采样，得到每个针道的剂量圆半径r，r大于等于0小于等于d，每个针道的剂量圆半径r不相同，计算n个针道在PTV
切片上不同半径r的剂量圆C1,C2...Cn组合，所有剂量圆并集覆盖面积DV包括：DV＝C1∪C2∪...∪Cn靶区覆盖率指数PI...
【专利技术属性】
技术研发人员：沈九零，陈敏，杨春旭，邱惠，陈记，王骁踊，刘晖，谢丛华，
申请(专利权)人：武汉大学中南医院，
类型：发明
国别省市：
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