[发明专利]基于3D打印的放疗头枕、放疗头枕制造方法及制造装置

说明书

本发明涉及一种基于3D打印的放疗头枕、放疗头枕制造方法及制造装置，所述头枕上侧面设有形状与由患者头部CT图像建模得到的3D模型相匹配的凹槽，所述制造方法包括：1、获取患者头部的多层CT图像；2、提取患者头部的外轮廓数据，用标准化头枕的外轮廓数据减去患者头部的外轮廓数据，得到各层的头枕外轮廓数据；3、对各层的头枕外轮廓数据进行平滑处理和数据插值；4、对各层之间的头枕插值数据点进行对齐和连接，得到头枕外轮廓的3D模型数据；5、将头枕的3D模型数据以标准格式文件输出；6、在3D打印装置中打印出个性化的放疗头枕。该方法及装置可以制造出个性化的放疗头枕，更严密地贴合患者头部，提高对患者头部定位的准确性。

技术领域

本发明涉及医疗器械与3D打印技术领域，具体涉及一种基于3D打印的放疗头枕、放疗头枕制造方法及制造装置。

背景技术

放射治疗是治疗恶性肿瘤的三种主要治疗手段之一，大约60%~70%的肿瘤病人需要接受放射治疗。放射治疗的目的在于提高放射治疗的增益比，即最大限度的将射线剂量集中至肿瘤内，并使周围正常组织少受或免受不必要的照射。头颈部肿瘤，特别是鼻咽癌是中国南方高发头颈部肿瘤，放射治疗是当前鼻咽癌主要的治疗手段。鼻咽癌因以下特点最适合进行调强放射治疗（intensity modulated radiation therapy, IMRT）的肿瘤之一。鼻咽癌周围紧邻重要的正常的组织多，器官运动少，体位固定和重复性较好。目前治疗都是实现三精治疗：精确勾画，精确设计，精确摆位。精确勾画与精确设计在计算机辅助设计充分引入放射治疗后有飞速的发展，其精度可以达到毫米级。但是精确摆位与技师和患者及多种因素相关，还无法跟上精确勾画和精确设计的脚步。

调强计划实施中精确摆位是最终是否实现三精治疗的最重要的一步。目前大部分的治疗中心主要还是在治疗时采用标准化的头枕，在治疗前虽然有采取一些拍摄影像片，如EPID或CBCT图像来确定患者的体位的一致性和准确性，但是因为患者的固定的非紧贴性，头部和头枕的并非完全一致性，造成患者的摆位的一致性和准确性没法充分的保证。治疗中时有发生患者头部摆位准确性和一致性无法达到计划设计要求，进而重新进行计划设计的情况。而采用标准化的头枕，比较难于解决准确性和个性化的问题。

随着3D打印技术的快速发展，使用图像的局部外轮廓建立模型，然后利用算法把轮廓数据转化为3D打印机可以识别的格式，最终生成个性化实体模型应用于患者的治疗中，可以实现精确摆位的最基本的头枕一致性和个体化。而目前在患者的治疗中的仅仅是使用标准化的头枕模型进行固定摆位，并未在治疗过程中的实现个性化的严格的精确性摆位。不能很好的严密的紧贴患者的头部的外轮廓形状，许多时候会给予患者的头枕骨部和枕头留有一定的活动空间，而在不同治疗分次时产生大大小小的误差。但是调强治疗对于治疗的摆位和固定都有极高的要求。因此如何实现患者的个性化和精确性的头枕设计和实现调强治疗摆位分次间的一致性和每次摆位的精确性是摆在放射治疗团队，医生，物理师及技师面前最大的难题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于3D打印的放疗头枕、放疗头枕制造方法及制造装置，该方法及装置可以制造出个性化的放疗头枕，更严密地贴合患者头部，提高对患者头部定位的准确性。

为实现上述目的，本发明的技术方案是：一种基于3D打印的放疗头枕，所述头枕上侧面设有凹槽，所述凹槽的形状与由患者头部CT图像建模得到的患者头部3D模型相匹配，以使所述头枕更贴合患者头部。

本发明还提供了一种基于3D打印的放疗头枕制造方法，包括以下步骤：

步骤S1：获取患者头部的多层CT图像；

步骤S2：基于各层CT图像，提取各层中患者头部的外轮廓数据；在各层中建立标准化头枕的外轮廓数据，然后用其减去患者头部的外轮廓数据，得到各层的头枕外轮廓数据；

步骤S3：对各层的头枕外轮廓数据分别进行平滑处理，同时对其进行数据插值，得到各层的头枕平滑曲线和头枕插值数据点；