[发明专利]插植导板设计方法和插植导板

权利要求书

1.一种插植导板设计方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：基于患者影像信息，确定可行解空间；

S2：基于针道优化因素，从步骤S1中确定的可行解空间中筛选出多组针道设计；

S3：对在步骤S2中筛选出的多组针道设计进行剂量优化，以选出剂量体积最优的一组针道设计；其中，

在步骤S3中，通过设定剂量优化目标函数，以针对步骤S2中的每组针道设计进行驻留点时间优化，以选择出剂量体积最优的一组针道设计，所述剂量优化目标函数为：

Fobj(Ap(t))＝α·F_OAR(Ap(t))+β·F_PTV(Ap(t))

其中，

为与危及器官相关的目标函数贡献，

为与靶区相关的目标函数贡献，

为当前针道组中所有驻留点对第j个组织点的剂量贡献，DL_j为对靶区限定的最低剂量限值，DH_j为对危及器官限定的最高剂量限值，dw_jk为当前针道组中的第k个驻留点在第j个组织点的剂量率贡献，t_k为当前针道组中第k个驻留点的驻留时间，N_OAR为危机器官OAR的个数，NT_i为第i个危机器官OAR中的采样点数，Nptv为PTV靶区的数量，Ntar_i为第i个PTV靶区中的采样点数，α、β为权重，ω_j为第j个点的权重，Ap(t)为包含有一组插植针道的解。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述方法还包括步骤：

S4：对在步骤S3中选出的最优的一组针道设计进行进一步的微调，以达到更好的剂量体积分布，其中，微调范围不超过5mm。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括如下步骤：

S5：获得插植针道设计信息，并基于插植针道设计信息进行3D打印插植导板设计，以供3D打印机打印制作插植导板。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，在步骤S1中，通过勾画肿瘤区域确定能够进行插针的布针入射面，并且勾画危及器官以在布针时避开危及器官，来确定可行解空间。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，在步骤S1中，按照如下步骤确定可行解空间：

计算所述布针入射面上的中心点S₀，计算肿瘤中心点E₀，其中，S₀和E₀的连线为中轴线K；

将所述布针入射面沿所述中轴线K进行投影变换，将投影面划分为N个面积相近的圆形，N为大于1的整数，记所有圆心为C_i，将C_i反投影回所述布针入射面，记为S_i，若S_i属于可布针点，则加入到起始点集合中；

将肿瘤区域轮廓沿所述中轴线K进行投影变换，将投影面划分为N个面积相近的圆形，记所有圆心为O_i，将O_i反投影回入肿瘤区域上，记离入射面较远的点为E_i，将E_i加入到终止点集合中；

分别从起始点集合和终止点集合中选出S_i和E_j，则记(S_i,E_j)为一个针道，若(S_i,E_j)穿过需要保护的危及器官，则认为该针道不是一个可行针道，删掉该针道。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，步骤S2中的所述针道优化因素包括：插植路径较短、距离周围正常组织较远以及针道在靶区内分布均匀。