[发明专利]一种成人胸腹部剂量验证动态体模

说明书

本发明提出一种成人胸腹部剂量验证动态体模，包括胸腹部模体和运动测控系统；胸腹部模体采用与人体CT值等效材料制作而成，包括人体肌肉组织、脊柱骨组织和肺组织，其整体是由切片组合而成，在切片与切片之间可夹装EBT3放射量测定免冲洗胶片，通过多张胶片获得感兴趣位置的剂量空间分布；在肺组织中设置有肺部运动插杆，运动插杆包含有模拟肿瘤插杆、4维CT质控插杆等；运动测控系统包括插杆运动平台和胸壁运动平台，由上位机控制驱动器件，驱动器件与插杆连接，产生相应的动作，来模拟人体的3D呼吸运动和胸壁上下运动。该体模可以为临床研究运动器官的放疗剂量分布和剂量验证提供研究工具。

技术领域

本发明属于医疗器械辅助模拟装置，具体涉及用于放射治疗模拟呼吸运动的剂量验证体模。

背景技术

放射治疗己进入高精度放疗时代，其实施技术和流程日趋复杂，放疗过程中患者面临的剂量出错风险也在加大，剂量验证作为放疗质量保证的重要组成部分变得越来越重要。剂量验证的目的是避免靶区的错误照射造成的欠剂量或剂量不均匀，保护正常组织所受剂量在耐受范围内。目前剂量验证方法是将静态体模(固体水、水模体、以及密度非均匀的仿人体结构剂量验证模体)按照与患者定位时相同条件进行CT扫描，再将患者的治疗计划导入到模体CT图像序列进行计算，得到理论剂量分布，然后以模体代替患者将放疗计划在加速器上执行，将实测的剂量分布与计划系统计算的剂量分布进行比较。

当前放疗验证普遍的模式是建立在目标位置和形状是己知而且是保持静止的基础上，这样的刚性关系在某些情况下是不成立的，例如胸腔会受到呼吸和心跳等运动的影响，在放射治疗过程中目标区会随着运动器官一起运动，这就造成了治疗计划中的剂量分布和目标实际接受的剂量分布存在较大差异。

对于胸腹部肿瘤，心肺器官的运动干扰是放疗计划剂量验证的行业难题。随着四维(4D)CT的出现并在临床上的应用，放射治疗中补偿目标位置随时间变化在临床应用生成为可能，目前基于4DCT的治疗计划在临床上处于初级阶段，4DCT图像与真实器官运动的关系是未知的，存在不确定性。此外，当前放疗验证主要采用Gamma通过率来判断验证计划的通过与否，Gamma通过率只是一个统计值，不包含空间信息。而实际临床中在某些时刻更关注Gamma值没有通过点的空间位置，比如高热点是否位于脊髓区域等。因此，迫切需要具有运动关系已知、能够提供空间信息的仿生、仿真数字人体运动模型。

为提供探究呼吸运动对放疗的剂量分布和剂量验证的研究工具，近年来CRIS公司和Modus医疗设备公司先后开发出了胸部动态模体(Model 008A)和QUASAR呼吸运动模体。虽然这两款体模能够模拟3D呼吸运动，但是胸部动态模体(Model 008A)存在组织材料非等效，使得剂量衰减与真实人体有差距较大，以及该体模仅能测量运动插件内有限的点剂量，不能对其他感兴趣点(如骨髓或其他肌肉组织)或空间进行剂量测量等缺点，而QUASAR呼吸运动模体除了存在以上缺点外，其最大的缺陷是其电机负载能力非常有限，同时带动呼吸传感器和运动插件时经常出现卡死现象。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在提供一种成人胸腹部剂量验证动态体模，基于目前放疗验证模体、剂量验证方法，提出新的模拟呼吸运动的数字人体胸腹部剂量验证动态体模，从组织材料、模体功能结构和运动测控方面进行研制，解决组织材料等效和空间剂量测量的难题，可以应用于研究在呼吸运动状态下的剂量空间分布，让感兴趣点和空间分析变成可能，以指导放疗医生靶区勾画，特别是靶区外扩距离的指导，也可以应用于对相关剂量验证软件系统作符合性评价。

本发明的技术方案如下：

一种成人胸腹部剂量验证动态体模，包括胸腹部模体和运动测控系统。所述胸腹部模体采用与人体CT值等效材料制作而成，包括人体肌肉组织、位于所述人体肌肉组织内与实体成人脊柱骨组织位置对应的脊柱骨组织、位于所述人体肌肉组织内与实体成人肺组织位置对应的肺组织。