放療用呼吸控制系統(tǒng)的研制.pdf

1、放射治療是治療惡性腫瘤的主要手段之一，其治療技術(shù)在近幾年得到了較快的發(fā)展。而精確放療以最大限度的殺死腫瘤細(xì)胞，最大限度的保護(hù)正常組織的優(yōu)勢，成為放射治療發(fā)展的重要方向。精確放療也面臨一些難題，在放療時(shí)人體的不少器官如肺、肝、乳腺等，會(huì)隨人體的呼吸運(yùn)動(dòng)而發(fā)生位置的變動(dòng)。這種位置的變動(dòng)，給精確放療帶來了較大的腫瘤靶區(qū)的偏差，甚至使部分腫瘤脫離了靶區(qū)。如果醫(yī)生擴(kuò)大腫瘤靶區(qū)的外放邊界，又會(huì)使更多的良性組織受到射線照射。
　　 為了解決精

2、確放療的這一難題，放療用呼吸控制技術(shù)應(yīng)運(yùn)而生。常用的呼吸控制技術(shù)有被動(dòng)加壓技術(shù)、深呼吸后屏氣技術(shù)、植入式實(shí)時(shí)跟蹤放射技術(shù)、主動(dòng)呼吸控制技術(shù)和呼吸門控技術(shù)等。
　　 主動(dòng)呼吸控制技術(shù)和呼吸門控技術(shù)都已經(jīng)有相應(yīng)的產(chǎn)品，產(chǎn)品均由歐美國家醫(yī)療設(shè)備公司研制。主動(dòng)呼吸控制技術(shù)是近幾年研究的熱點(diǎn)，臨床應(yīng)用比較多，經(jīng)研究表明能夠比較有效的減少人體呼吸運(yùn)動(dòng)對精確放療的不利影響。國內(nèi)開展精確放療的腫瘤醫(yī)院和綜合醫(yī)院的放療科都有引進(jìn)該設(shè)備的需求。但是

3、歐美國家公司提供的醫(yī)療設(shè)備相當(dāng)昂貴，給醫(yī)院和患者帶來了比較大的經(jīng)濟(jì)負(fù)擔(dān)。
　　 本課題的主要任務(wù)是研制一套放療用呼吸控制系統(tǒng)。系統(tǒng)選用肺功能儀的流速型傳感器和控制箱來監(jiān)測患者呼吸運(yùn)動(dòng)，其中控制箱轉(zhuǎn)換流速型傳感器的壓差信號(hào)為數(shù)字信號(hào)并通過串口傳送至計(jì)算機(jī)。控制呼吸氣路打開或者關(guān)閉的方法是用氣囊自動(dòng)控制器對設(shè)置在呼吸氣路中的氣囊放氣或者充氣。系統(tǒng)的軟件是通過改造肺功能儀的軟件來實(shí)現(xiàn)的。
　　 本系統(tǒng)分別進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn)和臨床實(shí)

4、驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)人員模擬使用了該系統(tǒng)，檢驗(yàn)了系統(tǒng)各種功能的實(shí)現(xiàn)情況。臨床實(shí)驗(yàn)選取10名周圍型非小細(xì)胞肺癌患者實(shí)際使用了本系統(tǒng)。首先，本課題對10名患者肺部腫瘤隨呼吸運(yùn)動(dòng)在人體左右(X)、前后(Y)、頭腳(Z)三個(gè)方向上的移動(dòng)度做了統(tǒng)計(jì)分析。然后，課題在患者自由呼吸和使用本系統(tǒng)吸氣后屏氣的兩種情況下分別采集CT圖像并制定放療計(jì)劃，對兩種計(jì)劃的可見腫瘤靶區(qū)(gross tumor volume，GTV)和計(jì)劃腫瘤靶區(qū)(planning target