基于脊髓放疗保护的颈椎有限元分析以及临床测试

脊髓作为人体生命中枢,在放疗中的剂量限制极为苛刻。对于运动频率最高、结构最为复杂的颈椎,其相应节段的脊髓保护难度大大增加。现有的定位方法不能在放疗过程中完全固定颈椎,使其不发生角度和位置的偏移。本论文创建了颈椎的有限元模型,并对脊髓位置和剂量的误差提出了解决方案。由于颈部的解剖结构及受力皆复杂,为了能够更好地研究颈椎位置变化对放疗定位产生的影响,本文提出了一套利用患者CT图像数据进行有限元建模的方法:图像来源于临床上真实放疗病例,保证模型的有效性,利用Mimics、Hypermesh以及Optistruct软件完成图像提取、力学属性载入、受力分析等步骤。结果表明,单一方向的作用力会引起各个椎体不同方向、不同位移的运动,增加放疗定位难度。针对有限元分析的结果,提高脊髓的定位精度,本文提出使用个性化定制的三维适形体膜作为定位方式,并通过和头枕的临床对比实验得出该新型定位方式大大的增加了颈椎定位的重复性,但是离完全固定还存在一定的差距,这样也导致了在位置准确性往剂量准确性转化的过程中出现误差,为了能够更好的提高放疗精度,本文采用形变配准配合三维适形体膜的方式生成配准图像,经过剂量跟相似性系数的比较得到这种方式可以更好的降低剂量的误差。