一种内置放射源骨假体及其制造方法技术

一种内置放射源骨假体及其制造方法，包括假体本体和放射性粒子，假体本体上排布有若干放射粒子预留孔洞，放射性粒子置于放射粒子预留孔洞内；假体本体的形状与切除段的健康骨形状相同，放射性粒子的排布方式根据瘤段切除术后残余肿瘤组织的大小、形状及分布确定。本发明专利技术借助机加工或3D打印等技术设计并制造用于置换瘤段骨的个性化假体，假体上依据肿瘤的位置预留相应的孔洞，术中在预留位置精确嵌入放射性粒子，从而解决放射性粒子植入位置精度不足的问题，预留孔洞大小与所选用放射性密封籽源大小一致，解决了粒子植入的固定问题。这一过程通过一次完成，且不需后续取出，极大的简化了手术的流程。化了手术的流程。化了手术的流程。

【技术实现步骤摘要】
一种内置放射源骨假体及其制造方法


[0001]本专利技术属于体内骨假体
，特别涉及一种内置放射源骨假体及其制造方法。

技术介绍

[0002]恶性骨肿瘤是发生于骨骼或其附属组织的肿瘤，会造成骨骼肿胀畸形、周围肌肉瘫痪与坏死等严重症状。目前常用方法一般采取以瘤段切除手术为主的综合治疗，将发生病变的骨骼与周围组织全部切除，用人工假体置换，并最后辅助以放射与化学治疗以避免残留的肿瘤细胞复发。
[0003]目前最为常用的肿瘤切除后放疗方法为体外辐照放疗法，但这种方法放射的杀伤范围较大，对于盆骨、肋骨等部位，其周围的重要脏器将很可能位于辐照路径上且难以规避，从而容易造成二次损伤。自1905年开始，诞生了近距离放疗的体内放疗的形式，近距离放射治疗，是将放射源封装的放射性核素经人体腔道放在肿瘤体附近、插植于肿瘤体内、或放置在肿瘤体表面实施照射的一类放射治疗手段的总称。近距离治疗最突出的特点是近源处剂量很高，然后剂量陡然下降。利用此特点将放射源置于肿瘤附近或植入病灶内，其作用过程是放射线“由内向外”先对病灶造成大剂量的照射，而在正常组织处剂量陡降，从而能很好地保护正常组织。
[0004]目前近距离放疗所使用的体内植入物，主要依赖于医生术中对病灶区残余肿瘤组织余量及分布的判断，缺少对粒子排布精准的布源与估计，传统近距离放射性治疗通过放射性元素的涂覆等实现，放射性物质的固定或粒子的固定无法保证；现有的瘤段切除术后的放疗是通过体外放疗的形式实现的，无法规避健康脏器，不满足靶向精准治疗的要求。

技术实现思路
/>[0005]本专利技术的目的在于提供一种内置放射源骨假体及其制造方法，以解决现有的治疗方式中放疗过程无法规避健康脏器，不满足精准治疗的要求，另外，对比现有体内放疗的形式，放射性粒子的固定可以得到保证。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种内置放射源骨假体，包括假体本体(1)和放射性粒子(3)，假体本体(1)上设置有若干放射粒子预留孔洞(2)，放射性粒子(3)设置在放射粒子预留孔洞(2)内；假体本体(1)的形状与切除段的健康骨形状相同，放射性粒子(3)的排布方式根据切除段的形状确定。
[0008]进一步的，假体本体(1)材料为可植入医用高性能聚合物材料。
[0009]进一步的，可植入医用高性能聚合物材料具体为聚醚酮、聚砜或聚乙烯等。
[0010]进一步的，放射性粒子(3)为放射性密封籽源。
[0011]进一步的，放射性密封籽源具体为碘
‑
125、金
‑
198或钯
‑
103等。
[0012]进一步的，放射粒子预留孔洞2的深度范围为3～6mm，直径范围为0.5～1.6mm。
[0013]进一步的，一种内置放射源骨假体的制造方法，包括以下步骤：
[0014]S1根据术区CT数据，采用模型重建算法生成切除段的三维骨骼模型，完成骨假体主体部分的模型；
[0015]S2、测试放射性密封籽源活度，确定放射性密封籽源的辐照强度及有效辐射半径；
[0016]S3、根据术区CT数据确定切除危险区后的残余轮廓及分布范围，依照放射性密封籽源的辐照半径，在残余的分布区域使用等距布源算法对放射性密封籽源的位置进行布源，使用动态规划算法对放射性密封籽源排布进行优化，使放射性密封籽源布源能够满足形成完全包围肿瘤组织的辐照区，生成骨假体完整CAD模型；
[0017]S4、依照粒子的活度及有效辐射半径，确定粒子辐射过程中的边界条件，对骨假体的辐照范围及强度进行模拟；
[0018]S5、制造成品后将骨假体进行高温蒸汽灭菌，并封装密封保存；
[0019]S6、使用骨假体置换切除的骨组织并固定，依照计算结果确定放射性粒子的用量，将放射性粒子嵌入假体。
[0020]进一步的，步骤S1中，依照设计完成的模型，采用机加工或3D打印的方式制造出假体本体部分，完成成品制造。
[0021]进一步的，步骤S3具体为：
[0022]S301、根据CT数据在可编辑CT模型的软件内勾画出靶区的形状、大小、及分布，靶区以CT扫描肿瘤外扩4～6mm为边界；
[0023]S302、选用TPS系统中的粒子精确算法，依照勾画出的靶区的形状、大小及分布，计算出所需放射性密封籽源的剂量；
[0024]S303、依照所选择的放射性密封籽源的辐照半径，简化放射性密封籽源形成的辐照区为半球形结构，依照靶区的大小、形状及分布在其内等距布源，利用动态规划算法对粒子排布进行优化，调整粒子位置，使粒子布源能够满足形成完全包围肿瘤组织的辐照区；
[0025]S304、对粒子摆放位置及作用效果进行验证，通过有限元等方式模拟粒子在靶区及相邻区域的作用强度及范围，对粒子的排布不断优化，生成对靶区强作用对临界健康组织伤害最小的模型。
[0026]与现有技术相比，本专利技术有以下技术效果：
[0027]本专利技术借助机加工或3D打印等技术设计并制造用于置换瘤段骨的个性化假体，假体上依据肿瘤的位置预留相应的孔洞，在预留位置精确嵌入放射性粒子，从而解决放射性粒子植入位置精度不足的问题，预留孔洞大小与所选用放射性密封籽源大小一致，解决了放射性粒子植入后的固定问题。这一过程通过一次完成，且不需后续取出，极大的简化了手术的流程。
[0028]本专利技术放射粒子并非通过经验确定位置，而是根据数字化模型，精确地投放在假体的特定位置，使其杀伤区域正好包含肿瘤区域而最小程度波及周围组织，实现残留肿瘤组织的靶向性清除。放射粒子由外壳包裹，并镶嵌在组织工程支架内，可消除放射物质泄露并随血液扩散的风险，比在材料中掺杂的方式更加安全。
附图说明
[0029]图1为精准放疗骨假体的示意图；
[0030]图2为放射性假体形成辐照区二维示意图；
[0031]图3为假体制造流程图；
[0032]图4为假体使用流程图。
[0033]其中：1.精准放疗假体主体部分；2.放射粒子预留孔洞；3.放射性粒子；4.放射性假体的辐照区。
具体实施方式
[0034]下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0035]本专利技术提供一种内置放射源的精准放疗骨假体，用于骨肿瘤切除后的骨修复与对残留肿瘤组织的精准放疗。如图1所示，精准放疗骨假体包括骨假体本体以及嵌入其中的放射粒子。所述假体本体部分与肿瘤切除段的理想健康骨形状相同；所述放射粒子为体内组织间近距离放疗用放射粒子，嵌入在假体本体材料内部，所述特定排布方式由计算机辅助设计算法根据肿瘤形状确定。
[0036]图2为放射性假体形成辐照区二维示意图，如图所示，假体依照粒子的排布形成放疗的辐照范围区本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种内置放射源骨假体，其特征在于，包括假体本体(1)和放射性粒子(3)，假体本体(1)上设置有若干放射粒子预留孔洞(2)，放射性粒子(3)设置在放射粒子预留孔洞(2)内；假体本体(1)的形状与切除段的健康骨形状相同，放射性粒子(3)的排布方式根据切除段的形状确定。2.根据权利要求1所述的内置放射源骨假体，其特征在于，假体本体(1)材料为可植入医用高性能聚合物材料。3.根据权利要求2所述的内置放射源骨假体，其特征在于，可植入医用高性能聚合物材料具体为聚醚酮、聚砜或聚乙烯。4.根据权利要求1所述的内置放射源骨假体，其特征在于，放射性粒子(3)为放射性密封籽源。5.根据权利要求4所述的内置放射源骨假体，其特征在于，放射性密封籽源具体为碘
‑
125、金
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198或钯
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103。6.根据权利要求1所述的内置放射源骨假体，其特征在于，放射粒子预留孔洞2的深度范围为3～6mm，直径范围为0.5～1.6mm。7.一种如权利要求1至6任意一项所述内置放射源骨假体的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：S1根据术区CT数据，采用模型重建算法生成切除段的三维骨骼模型，完成骨假体主体部分的模型；S2、测试放射性密封籽源活度，确定放射性密封籽源的辐照强度及有效辐射半径；S3、根据术区CT数据确定切除危险区后的残余轮廓及分布范围，依照放射性密封籽源的辐照半径，在残余的分布区域使用等距布源算法对放射性密封籽源的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李涤尘，张晨蕊，王玲，冷俊卿，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：