一种增材制造眼部放射治疗屏蔽装置及其设计方法
本发明属于眼部放射治疗器械，具体涉及一种增材制造眼部放射治疗屏蔽装置及其设计方法。
背景技术：
1、眼部肿瘤患者生存率较高，但无论良性还是恶性眼部肿瘤均会对眼部视力及其功能造成一定程度的损害，严重的眼部肿瘤甚至需要摘除眼球。眼部肿瘤由于发病位置不同，通常可分为眼眶、眼球、眼睑的眼部肿瘤，眼眶肿瘤和眼眶病也有单侧和双侧之分。
2、放射治疗通过放射线杀伤眼部肿瘤，极大程度保留眼球的同时杀伤眼部肿瘤，达到一定的治疗效果。但放射线对肿瘤周围正常组织，例如大脑，具有一定的毒副作用，容易引发其他副作用，不利于眼癌患者的治疗与恢复。针对上述情况，放射治疗中需要在眼后植入屏蔽装置，对周围正常组织进行辐射屏蔽保护。此外，传统眼部屏蔽结构仅有屏蔽作用，性能单一，使得治疗周期长、治疗次数。因此，需要一种个性化多孔载药眼部放射治疗屏蔽结构及设计方法，在保证高屏蔽性能情况下实现不同区域分布不同的载药剂量或不同的载药成分，增强眼癌的治疗效果。同时结合增材制造的方法，成形高精度高质量个性化多孔载药眼部放射治疗屏蔽结构。
技术实现思路
1、本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种增材制造眼部放射治疗屏蔽装置及其设计方法，解决传统眼部放射治疗屏蔽结构与材料性能单一限制眼部肿瘤放射治疗效果的技术问题。
2、为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
3、第一方面，本发明提供了一种增材制造眼部放射治疗屏蔽装置，包括屏蔽结构本体，所述屏蔽结构本体包括：
4、屏蔽层，呈与患者眼球弧度一致的致密弧形，使用时置于患者眼部角巩膜边缘处、眼部肿瘤后部，用于屏蔽射线辐射；所述屏蔽层厚度为0.5～1mm；
5、多孔载药层，所述多孔载药层为内部相互连通且孔道可连续变化的多孔结构，位于所述屏蔽层凹面方向，朝向患者眼部肿瘤处，多孔内装有分子靶向药物；所述多孔孔径为0.3～0.6mm；
6、夹持部分，用于手术过程中的定位与夹持。
7、作为优选的技术方案，所述屏蔽层弧度的设计基于患者临床ct数据，根据患者眼球弧度进行设计，屏蔽层弧度与患者眼球弧度一致，以提高药物接触率。
8、作为优选的技术方案，所述多孔结构参数化设计基于临床ct数据，根据眼部肿瘤不同位置的不同用药情况，采用分区多孔化的设计方式得到。
9、作为优选的技术方案，所述多孔结构中，病灶区域的孔径大于其他区域的空间。
10、作为优选的技术方案，当有多个病灶时，多个病灶则分别在不同位置增大多孔孔径，并根据与病灶的距离远近形成连续的梯度多孔载药结构。
11、作为优选的技术方案，所述多孔载药层划分为多个不同区域，每个区域设置不同的孔隙率。
12、作为优选的技术方案，所述夹持部分设置在屏蔽层的边缘处。
13、作为优选的技术方案，所述屏蔽装置的直径为15～25mm，通体采用对射线具有屏蔽性能的材料进行增材制造一体化制造成形。
14、作为优选的技术方案，所述多孔结构的孔径为0.3～0.6mm。
15、第二方面，本发明提供了一种增材制造眼部放射治疗屏蔽装置的设计方法，包括下述步骤：
16、s1、针对眼癌患者进行医学ct测试，根据ct参数确认肿瘤大小、数量与位置的设计指导信息；
17、s2、根据具体设计指导信息进行屏蔽结构的多孔结构设计，在保证屏蔽性能情况下，采用具设定厚度且弧度与患者眼球一致的屏蔽层，在病灶处采用梯度多孔结构实现载药剂量呈区域分布，采用分区多孔的设计实现载药成分呈区域分布，必要时可将两者结合进行多孔设计以贴合实际使用需求；
18、s3、将所设计多孔载药层、致密屏蔽层与夹持部分进行布尔运算，获得完整个性化多孔载药眼部放射治疗屏蔽结构；
19、s4、调整布尔后完整屏蔽结构的增材制造成形方向，进行切片后得到切片数据；
20、s5将获得的切片数据导入到增材制造打印控制软件中，采用增材制造成形的优化打印工艺参数并开启成形系统进行打印。
21、本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
22、本发明提供了一种增材制造眼部放射治疗屏蔽装置，采用多孔与致密相结合的布尔设计，其致密弧度与厚度、多孔的尺寸梯度、分区等设计参数根据患者ct数据进行个性化调整，其中致密屏蔽层能够与患者眼球完全贴合且有效屏蔽射线，保护眼部其他健康组织，多孔载药层采用孔径可孔的连续连通多孔结构装载分子靶向药物，本发明可以通过灵活调整多孔尺寸实现载药量的区域变化，使其更集中作用于病灶，通过分区设计实现不同区域装载不同药物。本发明提供的一种增材制造眼部放射治疗屏蔽装置采用一体化成形，通体使用同一种对射线具有屏蔽作用的材料，比如纯钽材料等。由此，本发明能够屏蔽健康组织免受射线照射的同时向病灶释放药物辅助治疗，并在此基础上通过患者ct扫描数据进行参数化个性化设计，并进行一体化成形，降低眼部肿瘤患者在放射治疗期间由于射线照射与外部植入医疗器械所产生并发症的风险。
23、在优选的方案中，致密层弧度与患者眼球弧度一致，可以使多孔载药层与眼球完全贴合，保证药物释放准确作用于病灶，与此同时具有一定厚度的致密屏蔽层可以提高结构刚度。
24、在优选的方案中，连通且连续变化的多孔结构具有较高的可调性，通过多孔结构的设计参数调整可以灵活控制药物的装载量以及可控的渗透率，保证药物能够自主释放。
技术特征：
1.一种增材制造眼部放射治疗屏蔽装置，其特征在于，包括屏蔽结构本体，所述屏蔽结构本体包括：
2.根据权利要求1所述一种增材制造眼部放射治疗屏蔽装置，其特征在于，所述屏蔽层(2)弧度的设计基于患者临床ct数据，根据患者眼球弧度进行设计，屏蔽层弧度与患者眼球弧度一致，以提高药物接触率。
3.根据权利要求1所述一种增材制造眼部放射治疗屏蔽装置，其特征在于，所述多孔结构参数化设计基于临床ct数据，根据眼部肿瘤不同位置的不同用药情况，采用分区多孔化的设计方式得到。
4.根据权利要求3所述一种增材制造眼部放射治疗屏蔽装置，其特征在于，所述多孔结构中，病灶区域的孔径大于其他区域的空间。
5.根据权利要求3所述一种增材制造眼部放射治疗屏蔽装置，其特征在于，当有多个病灶时，多个病灶则分别在不同位置增大多孔孔径，并根据与病灶的距离远近形成连续的梯度多孔载药结构。
6.根据权利要求3所述一种增材制造眼部放射治疗屏蔽装置，其特征在于，所述多孔载药层划分为多个不同区域，每个区域设置不同的孔隙率。
7.根据权利要求1所述一种增材制造眼部放射治疗屏蔽装置，其特征在于，所述夹持部分(3)设置在屏蔽层的边缘处。
8.根据权利要求1所述一种增材制造眼部放射治疗屏蔽装置，其特征在于，所述屏蔽装置的直径为15～25mm，通体采用对射线具有屏蔽性能的材料进行增材制造一体化制造成形。
9.根据权利要求1所述一种增材制造眼部放射治疗屏蔽装置，其特征在于，所述多孔结构的孔径为0.3～0.6mm。
10.根据权利要求1-9中任一项所述一种增材制造眼部放射治疗屏蔽装置的设计方法，其特征在于，包括下述步骤：
技术总结
本发明公开了一种增材制造眼部放射治疗屏蔽装置及其设计方法，包括屏蔽结构本体，所述屏蔽结构本体包括：屏蔽层，呈致密弧形，使用时置于患者眼部角巩膜边缘处，用于屏蔽射线辐射；多孔载药层，所述多孔载药层为多孔结构，位于所述屏蔽层凹面方向，朝向患者眼部肿瘤处，多孔内装有分子靶向药物；夹持部分，用于手术过程中定位于夹持。本发明在保证高屏蔽性能情况下实现不同区域分布不同的载药剂量或不同的载药成分，增强眼癌的治疗效果。
技术研发人员：宋长辉,陈嘉琪,陈永琪,杨兆斌
受保护的技术使用者：华南理工大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/23