一种用于提高宫颈癌后装放射治疗计划准确度的制定方法与流程

本发明涉及腔内放射性治疗技术领域，具体是指一种用于提高宫颈癌后装放射治疗计划准确度的制定方法。

背景技术：

目前治疗宫颈癌主要采用的施源器为三管施源器，三管施源器是经典的宫颈癌后装治疗用施源器，可获得等剂量曲线呈正扁梨型分布，前后方剂量比两侧低，这样就有效保护了子宫前方的膀胱和后方的直肠，治疗后患者的直肠膀胱损伤减少。但由于三管施源器是从欧美引进的，对欧美女性的体质比较契合，对于亚洲女性的体质而言，三管施源器的三根互相呈90°角的施源管，为三管施源器的使用和操作都带来了较大困难，尤其是在三管施源器使用的过程中，病人的痛苦比较大。

后经发现，可以通过采用遮挡材料遮挡放射线的方式，使单管施源器也能够实现三管施源器的效果，同样可以获得等剂量曲线呈正扁梨型分布，有效保护子宫前方的膀胱和后方的直肠，减少治疗后患者直肠膀胱的损伤，而且单管施源器只有一个根施源管，在使用和操作时都较为容易，病人在治疗过程中，基本没有痛苦。

申请人基于此原理，在2007年9月22日，申请了专利号为：zl200710050108.1，专利名称为：可用于ct扫描的宫颈癌单管式后装施源器，的发明专利，并获得授权。该专利即是将施源器的治疗端设置成均由屏蔽功能材料制成的椭圆形内管，对放射源的放射线进行了选择性的遮挡，从而实现三管施源器的放射效果。

在传统的后装治疗系统中，构建的三维剂量分布模型，针对的是未经过遮挡的放射源，由于该单管施源器的放射源经过遮挡材料的遮挡，射线会被遮挡材料吸收，并发生散射等，再使用原有的三维剂量分布模型，则在后装治疗系统中会出现较大误差，从而导致整个后装放疗计划的不准确，因此需要原有的后装计划进行修正，使其能够用于针对申请人发明的单管施源器治疗。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种更为精准，用于提高宫颈癌后装放射治疗计划准确度的制定方法。

本发明通过下述技术方案实现：一种用于提高宫颈癌后装放射治疗计划准确度的制定方法，包括以下步骤：

(1)使用具有遮挡材料的单管后装施源器作为宫颈癌后装放射治疗计划的主体治疗装置；

(2)选择合适的放射源和遮挡材料，并获取患者近距离放射治疗时的断层图像；

(3)通过后装治疗计划系统制作普通后装放疗计划，根据普通后装放疗计划，确定放射源的驻留点、以及放射源在驻留点的放射时间；

(4)通过商业数学软件构建单管后装施源器的三维剂量分布模型，通过商业数学软件结合放射源的驻留点、放射时间、以及放射源的遮挡情况，模拟出整体放疗过程中三维剂量贡献分布模型；

(5)对模拟出单管后装施源器三维剂量分布模型进行实体验证；

(6)将单管后装施源器三维剂量分布模型导入后装治疗计划系统中，通过后装治疗计划系统辅助宫颈癌后装放射治疗计划的制定。

为了更好地实现本发明的方法，进一步地，所述步骤(4)中，通过商业数学软件构建的单管后装施源器的三维剂量分布模型为：

其中，放射源j坐标为目标点i相对于放射源j的坐标为放射源j所在三维空间内存在m个目标点i，则第m个目标点i的坐标为sk为空气比释动能强度，∧为剂量率常数，g(r，θ)为几何因子g(r，θ)，g(rim，θim)为径向剂量函数，f(rim，θim)为方向性函数，以上均能够通过裂隙放射源的放射治疗剂量公式(tg43)得出；遮挡材料对于放射源的平均衰减系数根据遮挡材料和放射源性质得出；遮挡材料厚度lim，根据权利要求1中单管后装施源器内遮挡材料厚度的数学模型得出；放射时间t作为放射剂量贡献的自变量，dim则为放射源j在第m个目标点i处的放射剂量贡献，即存在遮挡材料的三维剂量贡献分布模型；

所有目标点的总放射剂量贡献di为：

为了更好地实现本发明的方法，进一步地，所述单管后装施源器内遮挡材料为横截面为椭圆形的圆柱，该圆柱的中部设有安置放射源的半径为r0的圆孔，则遮挡材料厚度lim的计算方法为：

其中，遮挡材料上的第m个目标点i所在平面截得遮挡材料为椭圆，设该椭圆长轴长度为a，短轴长度为b，a和b的值均可根据点i的坐标得出。

为了更好地实现本发明的方法，进一步地，所述步骤(2)中，患者的断层图像采用ct机扫描获取。

为了更好地实现本发明的方法，进一步地，所述步骤(2)中，选择的遮挡材料为铅或钨合金。

为了更好地实现本发明的方法，进一步地，所述步骤(2)中，选择的放射源为ir192。

为了更好地实现本发明的方法，进一步地，所述步骤(4)中商业数学软件为matlab软件。

为了更好地实现本发明的方法，进一步地，所述步骤(5)中，对三维剂量分布模型的验证过程为，将单管后装施源器置于模拟的人体内环境中，根据实际放疗需求，使用商业数学软件得出显示剂量分布的模型，检测区域空间内的实际放射剂量，然后将实际测得的放射剂量与模型显示的剂量进行比较。

本发明与现有技术相比，具有以下优点及有益效果：

本发明通过对宫颈癌后装放射治疗计划进行修正，得出能够针对具有遮挡材料的单管后装施源器构建相应的三维剂量的分布模型，大大提高了宫颈癌后装计划制定的精准程度，为使用单管后装施源器治疗的病人带来的福音。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其他特征、目的和优点将会变得更为明显：

图1为等剂量曲线三维全景图；

图2为等剂量曲线三维矢状面图；

图3为等剂量曲线三维冠状面图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步地详细说明，但本发明的实施方式不限于此，在不脱离本发明上述技术思想情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的范围内。为使本发明的目的、工艺条件及优点作用更加清楚明白，结合以下实施实例，对本发明作进一步详细说明。此处所描述的具体实施实例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例1：

本实施例公开根据用于提高宫颈癌后装放射治疗计划准确度的制定方法，提供一种具体的制定示例，如下：

使用单管后装施源器作为宫颈癌后装放射治疗计划的主体治疗装置，并选择铅作为单管后装施源器的遮挡材料，ir192作为放射源，并使用matlab软件来模拟单管后装施源器三维剂量分布模型。

通过普通后装放疗计划，得出12个驻留点，分别是：

x＝-8:0.25:8；y＝x；z＝x；

[x,y,z]＝meshgrid(x)；

xlr1＝0，ylr1＝0，zlr1＝0.5；

xlr2＝0，ylr2＝0，zlr2＝1；

xlr3＝0，ylr3＝0，zlr3＝1.5；

xlr4＝0，ylr4＝0，zlr4＝2；

xlr5＝0，ylr5＝0，zlr5＝2.5；

xlr6＝0，ylr6＝0，zlr6＝3；

xlr7＝0，ylr7＝0，zlr7＝3.5；

xlr8＝0，ylr8＝0，zlr8＝4；

xlr9＝0，ylr9＝0，zlr9＝4.5；

xlr10＝0，ylr10＝0，zlr10＝5；

xlr11＝0，ylr11＝0，zlr11＝5.5；

xlr12＝0，ylr12＝0，zlr12＝6；

以及驻留时间tn，即

t1＝60.93s，

t2＝53.25s，

t3＝36.20，

t4＝42.02，

t5＝21.45，

t6＝9.64，

t7＝11.84，

t8＝34.84，

t9＝76.68，

t10＝126.17，

t11＝165.05，

t12＝194.51；

然后通过matlab软件结合放射源的驻留点、放射时间、以及放射源的遮挡情况，即

q＝heng_withblockzlg(x，y，z，xlr1，ylr1，zlr1，t1)+heng_withblockzlg(x，y，z，xlr2，ylr2，zlr2，t2)+heng_withblockzlg(x，y，z，xlr3，ylr3，zlr3，t3)+heng_withblockzlg(x，y，z，xlr4，ylr4，zlr4，t4)+heng_withblockzlg(x，y，z，xlr5，ylr5，zlr5，t5)+heng_withblockzlg(x，y，z，xlr6，ylr6，zlr6，t6)+heng_withblockzlg(x，y，z，xlr7，ylr7，zlr7，t7)+heng_withblockzlg(x，y，z，xlr8，ylr8，zlr8，t8)+heng_withblockzlg(x，y，z，xlr9，ylr9，zlr9，t9)+heng_withblockzlg(x，y，z，xlr10，ylr10，zlr10，t10)+heng_withblockzlg(x，y，z，xlr11，ylr11，zlr11，t11)+heng_withblockzlg(x，y，z，xlr12，ylr12，zlr12，t12)；

[p，v]＝isosurface(x，y，z，q，600)；％用isosurface得到函数f＝0图形的点和面patch('faces'，p，'vertices'，v，'facevertexcdata'，jet(size(v，1))，'facecolor'，'w'，'edgecolor'，'flat')；％用patch绘制三角网格图并设定色彩view(3)；gridon；axisequal。

模拟出整体放疗过程中三维剂量贡献分布模型，模拟后的图像如图1，图2，图3所示。

然后对模拟出单管后装施源器三维剂量分布模型进行实体验证；再将单管后装施源器三维剂量分布模型导入后装治疗计划系统中，通过后装治疗计划系统辅助放射治疗宫颈癌后装计划的制定。

实施例2：

本实施例在上述实施例的基础上，进一步地限定所述步骤(4)中，通过商业数学软件构建的单管后装施源器的三维剂量分布模型为：

其中，放射源j坐标为目标点i相对于放射源j的坐标为放射源j所在三维空间内存在m个目标点i，则第m个目标点i的坐标为sk为空气比释动能强度，∧为剂量率常数，g(r，θ)为几何因子g(r，θ)，g(rim，θim)为径向剂量函数，f(rim，θim)为方向性函数，以上均能够通过裂隙放射源的放射治疗剂量公式(tg43)得出；遮挡材料对于放射源的平均衰减系数根据遮挡材料和放射源性质得出；遮挡材料厚度lim，根据权利要求1中单管后装施源器内遮挡材料厚度的数学模型得出；放射时间t作为放射剂量贡献的自变量，dim则为放射源j在第m个目标点i处的放射剂量贡献，即存在遮挡材料的三维剂量贡献分布模型；

所有目标点的总放射剂量贡献di为：本实施例的其他部分与上述实施例相同，不再赘述。

实施例3：

本实施例在上述实施例的基础上，进一步地限定所述单管后装施源器内遮挡材料为横截面为椭圆形的圆柱，该圆柱的中部设有安置放射源的半径为r0的圆孔，则遮挡材料厚度lim的计算方法为：

其中，遮挡材料上的第m个目标点i所在平面截得遮挡材料为椭圆，设该椭圆长轴长度为a，短轴长度为b，a和b的值均可根据点i的坐标得出。本实施例的其他部分与上述实施例相同，不再赘述。

实施例4：

本实施例在上述实施例的基础上，进一步地限定所述步骤(2)中，患者的断层图像采用ct机扫描获取。本实施例的其他部分与上述实施例相同，不再赘述。

实施例5：

本实施例在上述实施例的基础上，进一步地限定所述步骤(5)中，对三维剂量分布模型的验证过程为，将单管后装施源器置于模拟的人体内环境中，根据实际放疗需求，使用商业数学软件得出显示剂量分布的模型，检测区域空间内的实际放射剂量，然后将实际测得的放射剂量与模型显示的剂量进行比较。本实施例的其他部分与上述实施例相同，不再赘述。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。