【摘要】：隨著現(xiàn)代醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展,臨床上出現(xiàn)多種精確放射治療技術(shù),使接受放療患者的生存率和生活質(zhì)量得到顯著提高。臨床上有許多的不確定因素嚴(yán)重制約著精確放療的實(shí)施,其中影響最為顯著的是患者半自主的呼吸運(yùn)動(dòng)�；颊叩男馗共堪袇^(qū)隨著呼吸起伏發(fā)生較大的位移,如不能將其有效濾除,將會(huì)影響放療醫(yī)師對(duì)腫瘤的位置和大小的判斷,結(jié)果導(dǎo)致腫瘤的靶區(qū)在勾勒時(shí)結(jié)果難以精確,放線時(shí)漏掉部分感興趣區(qū)域。可見整個(gè)治療過程受人體呼吸運(yùn)動(dòng)影響很大,甚至導(dǎo)致治療失敗。而呼吸門控技術(shù)是臨床上處理此類情況的一個(gè)行之有效的途徑。瓦里安公司的患者實(shí)時(shí)體位監(jiān)測(cè)(RPM)系統(tǒng)是臨床上有著成熟應(yīng)用的方法之一。RPM系統(tǒng)在臨床應(yīng)用中存在一些不足之處,如醫(yī)師對(duì)熒光模塊的重復(fù)擺位不一致會(huì)對(duì)結(jié)果產(chǎn)生誤差、胸腹部放置物會(huì)增加患者緊張程度影響呼吸的穩(wěn)定性、附加的設(shè)備也會(huì)提升治療成本等。本研究以心沖擊原理為基礎(chǔ),設(shè)計(jì)了一套新型呼吸相位探測(cè)系統(tǒng)。該套設(shè)備使用聚偏氟乙烯(PVDF)材質(zhì),加工而成的背部壓力式感應(yīng)帶采集體動(dòng)信號(hào),經(jīng)電子學(xué)系統(tǒng)處理獲得患者呼吸信號(hào),作為門控引導(dǎo)患者的放射治療。電子學(xué)系統(tǒng)具有信號(hào)放大、降噪、濾波等功能,主要包括電荷靈敏放大模塊、高低通濾波模塊、50Hz陷波模塊、ADC驅(qū)動(dòng)模塊和MCU集成芯片等。該呼吸相位探測(cè)系統(tǒng)與瓦里安RPM系統(tǒng)同步采集CT的掃描數(shù)據(jù),通過實(shí)際測(cè)試與相關(guān)臨床試驗(yàn),證明能夠有效采集到呼吸信號(hào)。對(duì)獲取的呼吸信號(hào)采用定性對(duì)比方法,結(jié)果表明本設(shè)備采集的呼吸曲線明顯優(yōu)于RPM信號(hào)。定量對(duì)比分析選用廣義互相關(guān)時(shí)延估算技術(shù),結(jié)論是兩種數(shù)據(jù)采集設(shè)備結(jié)果可信。對(duì)4D-CT影像評(píng)估,兩套系統(tǒng)都會(huì)在不同程度上產(chǎn)生偽影,自研設(shè)備的成像結(jié)果更為準(zhǔn)確。本研究驗(yàn)證了自研系統(tǒng)的可靠性和呼吸門控技術(shù)對(duì)控制呼吸運(yùn)動(dòng)的可行性,相比較RPM系統(tǒng),本系統(tǒng)的成本更低、患者更為易受,臨床適用性佳。
【學(xué)位授予單位】：蘭州大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：R730.55;TP274
【圖文】：

隨呼吸運(yùn)動(dòng)示意圖（a）為腫瘤在呼吸運(yùn)動(dòng)的中間位置，b、c 分別吸運(yùn)動(dòng)的上端和下端）腫瘤的實(shí)際運(yùn)動(dòng)區(qū)域，虛線部分為外擴(kuò) PTV。采用特定設(shè)備及操作方法，盡量地形成個(gè)體化的 CTV，瘤的治療及保障術(shù)后患者生存質(zhì)量尤為重要。中呼吸運(yùn)動(dòng)的處理方法小由于人體的呼吸運(yùn)動(dòng)給放療帶來的影響，確保三精準(zhǔn)則手段應(yīng)用在臨床上：（1）屏氣技術(shù)，人為的控制被檢查者度；（2）腹部壓縮技術(shù)，強(qiáng)制性地減小腫瘤運(yùn)動(dòng)獲取更精確術(shù)，即在傳統(tǒng)技術(shù)之上對(duì)影像獲取、放療計(jì)劃制定和計(jì)劃器官的運(yùn)動(dòng)隨時(shí)間的變化這一因素考慮進(jìn)去；（4）實(shí)時(shí)跟或體表植入標(biāo)記物實(shí)時(shí)指導(dǎo)照射位置和照射時(shí)長(zhǎng)；（5）呼吸

圖 2.2 RPM 系統(tǒng)操作頁面RPM 系統(tǒng)主要由以下幾個(gè)部分組成：1）紅外跟蹤攝像機(jī)，是一種電荷耦合器件（Charge-coupled Device, CCD），由能感知探測(cè)光的硅片組成，其材質(zhì)特性可以靈敏捕獲紅外線。在鏡頭外有一個(gè)可以自發(fā)紅光的閃光環(huán)，發(fā)出紅外線經(jīng)反射標(biāo)記塊上的標(biāo)記點(diǎn)反射后可被攝像機(jī)捕捉，并實(shí)時(shí)存儲(chǔ)下標(biāo)記塊的位置坐標(biāo)，上載到主控臺(tái)計(jì)算機(jī)進(jìn)行處理后給出被檢查者的呼吸運(yùn)動(dòng)曲線。攝像機(jī)的鏡頭有 25mm 和 50mm 兩種制式，視不同的使用環(huán)境區(qū)別布置。2）在紅外跟蹤攝像機(jī)正下方布置有室內(nèi)取景器，作用是實(shí)時(shí)顯示攝像機(jī)采集到的圖像。3）計(jì)算機(jī)工作臺(tái)運(yùn)行 RPM 系統(tǒng)自帶的計(jì)劃系統(tǒng)（The Eclipse treatmentplanning system），能給出跟蹤攝像機(jī)獲得的即時(shí)數(shù)據(jù)和被檢查者波形等信息。4）門控開關(guān)盒（Gating Switchbox）用多功能數(shù)據(jù)線和加速器實(shí)現(xiàn)與主控計(jì)算機(jī)的關(guān)聯(lián)，由手動(dòng)開關(guān)安排該被檢查者是否使用呼吸門控。值得一提的是，這

學(xué)碩士研究生學(xué)位論文 腫瘤放射治療呼吸相位探測(cè)系統(tǒng)后實(shí)施進(jìn)床動(dòng)作，重復(fù)上述操作直到掃描覆蓋所要求范圍。值選定的呼吸周期，需要被 4D-CT 獲取的組織結(jié)構(gòu)都要被存儲(chǔ)致后期數(shù)據(jù)處理時(shí)部分組織結(jié)構(gòu)的一段時(shí)相（振幅）的數(shù)據(jù)丟習(xí)慣將4D-CT掃描的被檢查者從呼氣到吸氣的全過程拆分為、20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%。掃描后建圖像序列。如圖 2.5 所示。

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