[发明专利]用于制造用于放射治疗的患者专属软填充物的方法、设备和系统

说明书

公开了产生用于放射疗法治疗的患者专属软填充物的方法、设备、系统和实施方式。可以获取期望的放射疗法治疗部位例如头部、颈部、皮肤、乳房、肛门和/或外阴的2D和/或3D图像。用户可以通过如图形用户界面(GUI)的交互式用户界面与图像的一个或多于一个表示进行交互。图像可以包括目标结构/规避结构和放射束布置。用户可以与图像交互以产生患者专属填充物的形象。填充物的形象和特性可以在用户操纵图像的方面时进行修改。可以使用3D打印技术将与填充物模型相对应的数据用于产生填充物模型的3D打印负模。可以使用3D打印模型铸造患者专属软填充物。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年2月22日提交的美国临时专利申请第62/461931号的权益，其全部内容通过引用并入本发明。

背景技术

1.技术领域

本公开一般涉及用于制造用于放射治疗方案的软的患者专属的组织补偿物或填充物(bolus)的方法、设备和系统。

2.相关技术描述

定制3D填充物已在放射治疗中用于各种治疗部位，以充当组织补偿物或在浅深度处增加剂量。应用包括各种治疗部位，例如鼻子、耳朵和乳房等。可以从第三方供应商处获得定制填充物。然而，它们价格昂贵，通常必须在异地制造，这将使标准放射治疗计划工作流程中的时间滞后。当前可用的定制填充物的另一个共同特征是它们由固体、硬质塑料材料组成，因此在治疗过程中无法适应患者解剖结构的细微变化。此外，在患有晚期癌症中常见的开放性疼痛伤口的患者中使用硬质塑料是不可接受的。由于这些原因，用柔软易弯曲的材料制成定制填充物具有明显的优势。

非定制的软填充物，例如SuperFlab(Radiation Products Design,Inc.Albertville,MN)，在放射治疗中被用作填充材料已有很长的历史。然而，尽管这些软填充物具有柔软的质地，但是它们是不可模塑的。取而代之的是，它们由厚度均匀的橡胶层组成，该层被应用至患者表面。该材料在皮肤相对平坦的区域(例如患者的胸壁)上很好地适应了患者的皮肤。然而，在皮肤表面不规则的区域，软填充物材料缺乏足够的柔韧性来适应患者的皮肤表面，从而在设置中留有空气间隙或导致每日间的变化。此外，由于SuperFlab的厚度均匀，因此无法像组织补偿物那样有效地产生对放射剂量分布的刻意调制。

商业3D打印技术的最新进展促进了内部填充物制造，这可以大大降低制造填充物的成本和周转时间。商用3D打印机通常采用熔融沉积成型(FDM)技术。在该过程中，细塑料长丝被送入挤出机并由挤出机加热，在此处喷嘴将液态塑料分配到程序化位置。液体迅速沉积并迅速变硬。此过程逐层构建部件直至完成。使用此过程制作临床使用的定制补偿物具有如下缺点：(1)它们由硬质塑料制成，对患者的舒适度或解剖学上每日细微的变化都非常不利；(2)内部组成是不均一的，因为使用FDM打印技术打印的填充物可能会根据填充物的形状而具有多个无法填充的点，并且容易产生内部瑕疵，导致不希望的空气间隙，从放射剂量学的角度来看会产生问题；(3)3D打印完整的实体不仅需要较长的制造时间，占用了宝贵的资源，而且还大大减少了打印机的使用寿命。因此，期望实现一种使用高精度3D打印来制造设计为用于放射疗法的患者专属软填充物的方法。

发明内容