光动力学治疗计划软件制造技术

本发明专利技术公开一种光动力学治疗计划软件，包括有：用户界面；存储通过用户界面输入的病灶及附近正常组织的光学参数、医生治疗要求和入射光参数初始设定值、存储通过计算机接口输入的病人医学影像文件和实时光学信号所反应的光敏剂在病灶及附近正常组织的残存浓度、以及存储通过用户界面输出满足医生治疗要求的入射光参数的数据库；光学计算并产生治疗方案部分；反复调整入射光参数直至达到医生治疗要求为止的治疗计划比较部分；本发明专利技术是提高和保证光动力学疗法治疗以癌症为主的疾病的有效率的必备工具之一。可以帮助医生根据病灶的光学参数数据具体设计和优化光照治疗方案；也可根据监测的光敏剂分子存留浓度比的变化决定最佳光照治疗时间；还可以根据光学实时信号向医生提供是否对病人再次进行光动力学治疗可靠依据。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种为提高光动力学方法治疗癌症或其他疾病之疗效的治疗计划软件， 特别是涉及一种应用计算光照射功率和能量在人体病灶内及周边组织的分布和治疗前后 及过程中的光敏剂残存浓度变化而确定最佳光照治疗方案的光动力学治疗计划软件。
技术介绍
通常，治疗癌症有三种传统方法手术、高能射线辐射治疗和化疗。手术治疗的主 要缺点是对中晚期癌症的病灶细胞不易或不能彻底清除，对病人创伤大，不适于体弱及 年老患者和敏感器官的治疗， 一般无法多次实行。高能射线辐射治疗所使用的高能量光 子或粒子在相同强度下对癌和正常细胞有同样的杀伤力，所以病灶附近的正常组织细胞 通常也会被大量杀伤而产生较大的副作用，并且还需要昂贵的加速器或产生环境污染的 放射源。对一些敏感器官处的癌症比如心脏附近的肝肺等，高能射线辐射治疗对病人极 易产生较大的副作用，也不宜进行多次治疗。化疗通过药物在病人全身循环进入癌细胞 后产生毒性后杀死癌细胞，但由于化疗药物也通常会进入并杀死正常细胞，所以在有效 治疗癌症的同时也会产生很大的副作用，例如头发脱落，无法进食和体质大幅度下降等。 因而这三种传统癌症疗法均有副作用大，不宜多次治疗等缺点。自上世纪七十年代起，随着激光技术的发展， 一种新型的以光学技术为主的光动力 学方法受到许多研究人员的重视。在经过大量的基础研究与临床研究的基础上光动力学 方法自九十年代起开始用于癌症的临床早期诊断和治疗。光动力学疗法是一种利用进入 人体组织细胞内的光敏剂在受到光照激发后产生的动力学反应导致细胞死亡达到疾病治 疗目的的一种方法。光动力学疗法临床应用为癌症及其他疾病治疗。光动力学临床治疗 由两个步骤组成通常经静脉向病人体内注射光敏剂，经循环系统进入人体的组织细胞； 在24小时或更长时间的药动力学分布后光敏剂分子在癌或非正常细胞内与正常细胞的残 存浓度比达到最高值时用光束照射病灶，当癌或非正常组织细胞中的光敏剂分子受到光 照时，吸收光子能量，变成激发态分子与细胞内控制细胞凋零或其他细胞损失机制的接 受分子相互作用而导致细胞及所在区域组织的死亡，达到治疗疾病的目的。光动力学方法结合低剂量化疗与无辐射危害的可见或近红外光照射两种方法的优点 治疗癌症，低剂量光敏剂在病人全身扩散后本身不产生毒性。只有经过光照射后的癌症 病灶内及附近的组织细胞的光敏剂分子才会由于光激发产生毒性而杀死癌细胞及相邻的 正常细胞。与传统疗法相比，光动力学方法副作用较小， 一般可对病人进行多次治疗， 也适于对体弱及年老患者和敏感器官的治疗。此外，所需的光源系统和光敏剂成本低， 易于在中小城市及乡镇医院推广。但目前在世界各地用于临床治疗的光动力学疗法缺乏可以根据每个病人不同情况对光敏剂浓度及光照条件设计定量准确的治疗方案计划系 统。因此光动力学治疗癌症及其他疾病的效果或有效率会根据主治医生的经验而异，很 难保证在不同医生或不同病人情况下达到一致同样与最佳疗效。最近三十年的大量基础与临床研究结果表明，光动力学疗法治疗以癌症为主的疾病 之有效率与下列因素有极大的关系(1)光照前病人组织癌或非正常细胞内与正常细胞 内的光敏剂分子残存浓度比的变化及何时达到峰值，(2)造成癌症或其他疾病的非正常 组织细胞的范围或病灶区域，(3)照射光束在病人组织内的功率与能量分布，(4)由 于光照射激发造成的光敏剂分子被"漂白"或蜕变的比率(不再起光敏动力学反应)。 因素(1)决定进行光照射的最佳起始时间；因素(2)和(3)决定有效光照射区域， 过大会造成过多正常细胞及组织的死亡之强烈副作用，过小则可能导致治疗效果差并癌 症复发；因素(4)决定光照时间长度以及是否应该进行多次光照治疗，单次光照过长会 造成副作用，过短则可能导致治疗效果差并癌症复发。若要达到提高和保证光动力学疗 法治疗以癌症为主的疾病之有效率的目的，发展并应用以组织光学为基础的治疗计划软 件势在必行。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是，提供一种应用计算光照射功率和能量在人体病灶内 及周边组织的分布和治疗前后及过程中的光敏剂残存浓度变化而确定光照治疗方案的光 动力学治疗计划软件。本专利技术所采用的技术方案是 一种光动力学治疗计划软件，包括有(a) —个用户 界面，和用于存储通过用户界面输入的病灶及附近正常组织的光学参数，医生治疗要求 和入射光参数初始设定值,存储通过计算机接口输入的病人医学影像文件盒和实时光学 信号所反应的光敏剂在病灶及附近正常组织的的残存浓度、以及存储通过用户界面输出 满足医生治疗要求的治疗计划的数据库；(b)根据数据库存储的病人医学影像文件，病 灶及附近正常组织的光学参数分布，光敏剂在病灶及附近正常组织的残存浓度和选定的 入射光参数，数值计算照射光能量在病灶及附近正常组织内部的分布，并输出与之相应 的治疗计划部分；(C)根据计算治疗计划与数据库存储的医生治疗要求部分所设数据的 差距，反复调整入射光参数直至达到医生治疗要求为止的治疗计划比较部分；(d)根据 数据库存储的实时光学信号监测病人体组织癌或非正常细胞内与正常细胞内的光敏剂分 子存留浓度比的变化以确定光照的最佳起始时间，以及根据数据库存储的实时光学信号 监测在光动力学治疗过程中病人组织细胞内的光敏剂分子存留浓度以确定光照的最佳持 续时间的入射光参数设定部分；(e)光动力学治疗前设定治疗要求、光动力学治疗后使 用光动力学诊断方法根据数据库存储的实时光学信号所反应的在病人组织细胞内的光敏 剂分子存留浓度测量病灶变化状况以确定是否需要进行光动力学的再次治疗的医生治疗 要求部分。所述的病灶及附近正常组织光学参数部分是基于辐射传输理论定义的吸收系数、散 射系数和各向异性参数，由用户通过用户界面输入光动力学疗计划软件的数据库。 所述的实时光学信号包括有实时荧光、散射光信号。通过用户界面输入的入射光参数包括有输送光能的光纤数目、扩散角度，光照功 率分布、光照面积、及距离和光照时间。所述的光学计算部分包括有根据包括医学断层成像资料在内的病人影像文件资料自 动生成与病灶及附近正常组织等价的三维浑浊介质数值计算模型。所述的医学断层成像资料包括有X光和核磁共振图像文件以及数据库中的病人组织光学参数。所述的光学计算部分还可以是根据入射光参数计算照射光能量在病灶及附近正常组 织内部的分布并在计算机显示屏幕上根据使用者的要求作不同投影角度的三维显示。所述的治疗计划比较部分是将病灶及附近正常组织内部的计算照射光能量分布也即 计算治疗计划与医生的治疗方案所要求的光学能量分布进行比较，并通过改变入射光参数调整光照计划方案，直至使入射光参数满足医生治疗方案所要求的在病灶内及附近组 织内的光学能量分布为止，调整后的入射光参数通过用户界面作为满足医生治疗要求的 治疗计划输出。所述的输入的实时光学信号部分是由实时荧光和散射光信号^定系统提供的实时荧 光和散射光信号，騰测光敏剂注射后病人体内组织癌或非正常细胞内与正常细胞内的的 光敏剂分子存留浓度比的变化，以提供确定光照的最佳起始时间的依据。所述的输入的实时光学信号部分是由实时荧光和散射光信号测定系统提供的实时组 织光学参数，监测光动力学治疗过程中病人体内组织癌或非正常细胞内与正常细胞内的 的光敏剂分子存留浓度比的变化，以提供确定光照本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种光动力学治疗计划软件，其特征在于，包括有：（ａ）一个用户界面，和用于存储通过用户界面输入的病灶及附近正常组织的光学参数，医生治疗要求和入射光参数初始设定值，存储通过计算机接口输入的病人医学影像文件盒和实时光学信号所反应的光敏剂在 病灶及附近正常组织的的残存浓度、以及存储通过用户界面输出满足医生治疗要求的治疗计划的数据库；（ｂ）根据数据库存储的病人医学影像文件，病灶及附近正常组织的光学参数分布，光敏剂在病灶及附近正常组织的残存浓度和选定的入射光参数，数值计算照 射光能量在病灶及附近正常组织内部的分布，并输出与之相应的治疗计划部分；（ｃ）根据计算治疗计划与数据库存储的医生治疗要求部分所设数据的差距，反复调整入射光参数直至达到医生治疗要求为止的治疗计划比较部分；（ｄ）根据数据库存储的实 时光学信号监测病人体组织癌或非正常细胞内与正常细胞内的光敏剂分子存留浓度比的变化以确定光照的最佳起始时间，以及根据数据库存储的实时光学信号监测在光动力学治疗过程中病人组织细胞内的光敏剂分子存留浓度以确定光照的最佳持续时间的入射光参数设定部分；（ｅ）光动力学治疗前设定治疗要求、光动力学治疗后使用光动力学诊断方法根据数据库存储的实时光学信号所反应的在病人组织细胞内的光敏剂分子存留浓度测量病灶变化状况以确定是否需要进行光动力学的再次治疗的医生治疗要求部分。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：胡新华，
申请(专利权)人：天津炜辐医疗科技有限公司，
类型：发明
国别省市：12[中国|天津]