鼻腔NK/T细胞淋巴瘤RapidArc容积旋转调强与动态适形调强的剂量学比较

目的 比较RapidArc容积旋转调强（volumetric modulated arc therapy,VMAT） 与动态适形调强（ dynamic intensity modulated radiotherapy,dIMRT） 在鼻腔NK/T细胞淋巴瘤放疗计划中的剂量学差异。方法 用Varian Eclipse 8.6治疗计划系统对10 例鼻腔NK/T细胞淋巴瘤患者分别制订二弧RapidArc和固定角度9野dIMRT放疗计划,靶区照射剂量均为50 Gy/25次,使用剂量体积直方图比较两种计划中靶区、危及器官的剂量学差异。结果 与RapidArc计划相比,dIMRT计划靶区（PTV）的最小剂量（Dmin）增大3.48 Gy（t=-3.810,P=0.004）,PTV的最大剂量（Dmax）减小2.12 Gy（t=3.979,P=0.003）,PTV的平均剂量（Dmean）减小1.65 Gy（t=4.933,P=0.001）,适形指数（CI）无显著差异（t=-1.516,P=0.164）,均匀指数（HI）更好（t=5.068,P=0.001）;右侧视神经Dmax减小0.75 Gy（t=3.266,P=0.010）,右侧眼球Dmean减小2.24　Gy（t=2.351,P=0.043）,脊髓Dmax减小1.92 Gy（t=2.828,P=0.020）,脊髓Dmean减小0.46 Gy（t=3.497,P=0.007）,左侧腮腺Dmean减小1.45 Gy（t=3.483,P=0.007）,其余正常组织RapidArc和dIMRT计划剂量相当。 结论 二弧RapidArc计划和9野dIMRT计划的靶区剂量分布均能达到临床要求;dIMRT计划的HI更好,对部分正常器官的保护优于RapidArc计划,RapidArc计划的机器跳数（MU）较低,约为dIMRT计划的1/3,有利于提高治疗效率。     

宫颈癌术后容积弧形调强与固定野动态调强放疗技术的剂量学比较

目的 比较宫颈癌术后放疗中容积弧形调强放射治疗(VMAT)与固定野动态调强放射治疗(dIMRT)的靶区剂量分布、危及器官受照剂量及治疗时间,为临床治疗选择放疗技术提供依据。方法 选取10例宫颈癌术后患者,在Monaco5.11计划系统中分别对每例患者进行容积弧形调强和7野固定野动态调强放疗计划设计,比较两种技术的靶区和危及器官的剂量分布,机器跳数和治疗时间的差异。结果 VMAT技术靶区的平均剂量为46.86Gy,略高于dIMRT技术的46.68Gy(P＜0.05),直肠的V₁₀,V₂₀和小肠V₃₀受照剂量VMAT比dIMRT技术分别高了0.63%,3.34%和4.14%(P＜0.05),靶区的均匀性、适形度和其他危及器官的受照剂量相比,两者没有统计学意义,机器跳数和治疗时间VMAT比dIMRT计划分别减少13.4%和50.6%(P＜0.05)。结论 VMAT技术与dIMRT技术相比剂量分布相当或略优,机器跳数和治疗时间明显减少,在临床应用上对于宫颈癌术后患者建议使用VMAT技术。     

脑胶质瘤旋转容积调强剂量学研究

目的:研究旋转容积调强(RapidArc)在脑胶质瘤中应用的适用性和剂量学特性。方法:对10例脑胶质瘤患者分别设计RapidArc和固定野逆向调强放射治疗(dIMRT)计划。利用剂量体积直方图比较两种计划中靶区、危及器官的剂量学差异,并比较两种治疗计划的总机器跳数(MU)和治疗时间。结果:与dIMRT相比,RapidArc的CTV1平均剂量Dmean,CTV2平均剂量Dmean、最小剂量Dmin稍高,差异有统计学意义(P=0.017,0.036,0.002);CTV2的适合度指数CI值更接近于1(P=0.007);RapidArc中危及器官各指标之间仅有患侧视神经Dmax稍高(P=0.003);其余各指标间差异无统计学意义(P>0.05)。机器跳数RapidArc平均减少了40.9%,治疗时间约是dIMRT的1/3。结论:在脑胶质瘤中,RapidArc计划可以达到或优于dIMRT计划的剂量分布,满足临床剂量学要求,并且具有较少总MU、总治疗时间的优势。     

左乳腺癌根治术后放疗动态调强和容积调强计划的剂量学对比

目的:分析6野的动态调强 (dIMRT)与双弧的容积旋转调强 (VMAT)两种不同的照射技术在左乳腺癌根治术后放疗中的剂量学差异。方法:选择接受放疗的左乳腺癌根治术后患者20例,采用Monaco 5.11计划系统分别设计6野（140°、100°、60°、20°、340°、310°）dIMRT与VMAT（双弧,140°~0°~300°,300°~0°~140°）两套计划,处方剂量均为50 Gy/25 f。比较靶区（锁骨上区、胸壁）和危及器官（心脏、肺）的剂量学差异。结果:两种计划均能满足靶区临床剂量分布要求。在dIMRT和VMAT计划中,左侧胸壁的平均剂量分别为5 319.64 cGy和5 288.21 cGy（P=0.041）;左肺V10、V20、V30分别为38.96%和36.68%、25.38%和23.64%、17.79%和16.61%（P=0.004、0.001、0.002）;右肺V5、V10、Dmean分别为36.24%和22.79%、6.67%和3.44%、472.6 cGy和386.9 cGy（P=0.001、0.019、0.002）,心脏的平均剂量:1 394.6 cGy、1 233.7 cGy（P=0.017）,总Mu:696.2、1 054.9（P=0.000）。结论:dIMRT与VMAT均可满足乳腺癌根治术后放疗的临床要求,VMAT可以明显减少高剂量照射,靶区剂量分布更均匀,并且显著减少肺的高剂量受照体积和心脏的平均剂量,但治疗的Mu增大,对于心肺功能差的患者使用VMAT技术可减少心肺的损伤。     

VMAT应用于局部晚期直肠癌术前同步放化疗的剂量学研究

[目的]比较局部晚期直肠癌术前静态调强放疗(IMRT)与动态容积调强放疗(VMAT)计划的剂量学差异.[方法]应用Pinnacle 9.0治疗计划系统分别对10例术前同步放化疗的直肠癌患者行IMRT和VMAT放疗计划设计,比较两种放疗技术的靶区剂量分布特点以及小肠、膀胱、双侧股骨头等危及器官的受照射剂量及体积.[结果]10例患者的靶区中位体积为2321.25cm3(2021.19cm3～2741.65cm3).IMRT和VMAT计划均能满足计划设计要求.VMAT与IMRT计划靶区的Dmax、Dmin、Dmean、V95％、V100％和V105％均无统计学差异,适形指数(CI)和均匀指数(HI)亦均无统计学差异(P=0.522,P=0.452).VMAT计划对小肠的保护较好,VMAT计划中小肠受量的Dmax、Dmean、V40及V50较IMRT计划均有明显下降(P=0.014,0.044,0.018和0.043).两组计划中膀胱及双侧股骨头受量的指标Dmax、Dmean、V50均未见统计学差异.VMAT计划的平均加速器跳数(MU)为507.220,IMRT计划为528.060(P=0.003).IMRT计划平均治疗时间390s,VMAT计划为157s (P＜0.001).[结论]VMAT计划具有降低总MU,缩短治疗时间及减少小肠受照射剂量的优势,但仍需要多中心、大样本的临床研究进一步证实.     

乳腺癌改良根治术后容积调强弧形治疗与调强放疗剂量比较的Meta分析

目的 比较乳腺癌改良根治术后容积调强弧形治疗(VMAT)与调强放疗(IMRT)对计划靶区(PTV)和危及器官(OAR)的剂量学差异,为临床提供循证学依据。方法 根据纳入和排除标准,计算机检索PubMed、Cochrane Library、FMRS、中国知网、万方数据库及维普全文期刊数据库,筛选所有乳腺癌改良根治术后VMAT与IMRT剂量学比较的文献纳入研究。检索时间从建库至 2020年3月。应用Stata14.0软件进行Meta分析。结果 13项研究的 281例纳入Meta分析。与IMRT计划相比,VMAT计划明显提高PTV剂量 (D95%,P<0.001),明显改善PTV剂量均匀性(P<0.001)和适形性(P=0.004)。VMAT计划较IMRT计划有效降低患侧 肺V20Gy (P=0.027)和健侧 肺V10Gy (P=0.003);而患侧肺 Dmean、V5Gy、V10Gy、V30Gy,健侧肺 Dmean、V5Gy,心脏 Dmean、V10Gy、V30Gy两组计划均相近(均 P>0.05)。IMRT计划较VMAT计划降低心 脏V5Gy (P=0.001),但对心 脏V5Gy纳入文献进行敏感性分析,显示结果稳定性较差。VMAT计划比IMRT计划明显减少治疗时间(P<0.001)和机器跳数(P<0.001)。结论 乳腺癌改良根治术后放疗中VMAT比IMRT在靶区剂量覆盖、均匀性和适形性,对患侧肺和健侧肺保护,以及治疗效率方面均更具剂量学优势。     

容积旋转调强与固定野动态调强在上段食管癌治疗中的剂量学比较

目的 比较容积旋转调强（VMAT）与固定野动态调强（dIMRT）在上段食管癌放疗计划中的剂量学差异。方法 利用瓦里安Eclipse 8.6计划系统对10例上段食管癌患者分别设计单弧360°Rapid Arc放疗计划和五野均分的dIMRT放疗计划。利用剂量体积直方图（DVH）来统计GTV和PTV的相关剂量参数、适形指数（CI）、均匀性指数（HI）,肺、脊髓、正常组织的剂量体积参数,以及总机器跳数（MU）、总治疗时间。结果 Rapid Arc与dIMRT计划中GTV的D₂、D₉₈、HI、CI和V100差异均有统计学意义（P＜0.05）,PTV的D₂、HI、CI差异均有统计学意义（P＜0.05）,Rapid Arc计划的GTV和PTV更具优势;Rapid Arc和dIMRT脊髓D₁分别为（3644.15±72.89）cGy和（3810.69±97.51）cGy（P＜0.05）,肺V₂₀为（13.65±2.19）％和（15.14±1.24）％（P＞0.05）,平均剂量为（893.95±102.43）cGy和（882.86±120.67）cGy（P＞0.05）;Rapid Arc计划与dIMRT计划MU分别为482±36和763±89,治疗时间为（102±19）s和（336±41）s。结论 Rapid Arc计划可以达到或优于dIMRT计划的靶区剂量分布,具有较少MU和总治疗时间的优势,能够更好地降低危及器官的受照剂量,可以获得更好的靶区剂量均匀性和靶区适合度。     

T2期鼻咽癌旋转调强与固定野动态调强计划的剂量学比较研究

目的：比较旋转调强（ intensity-modulated arc radiotherapy,IMAT）与固定野动态调强（ dynamic intensity-modulated radiation therapy,dIMRT）在T2期鼻咽癌放射治疗计划中的剂量学差异。方法：随机选取10例已经接受固定野动态调强放射治疗的T2期鼻咽癌病例,将这10例放疗计划改为旋转调强方式,重新进行计划优化,比较两种计划的等剂量分布、靶区和危机器官的剂量参数、机器跳数以及治疗时间等。结果：两种计划的靶区剂量分布D98、D95以及D2等参数均无统计学差异（P〉0．05）,IMAT计划的脑干Dmax和D1cc、脊髓Dmax、右腮腺Dmean、右颞颌关节Dmax以及左中耳Dmean和Dmax均明显小于dIMRT计划的受量（P〈0．05）;同时IMAT计划的左右晶体Dmax、左右视神经Dmax和视交叉Dmax均明显大于dIMRT计划的受量（P〈0．05）。 IMAT计划正常组织受照剂量为5Gy的总体积明显大于dIMRT计划（P〈0．05）,而受照剂量在20Gy和30Gy的总体积明显小于dIMRT计划（P〈0．05）。 IMAT比dIMRT计划的单次照射总机器跳数平均减少了47．0%,单次照射时间平均减少48．2%。结论：对于T2期鼻咽癌,两种计划的剂量分布均满足临床要求,在靶区剂量分布没有统计学差异的情况下,IMAT技术能显著降低机器跳数,大大缩短治疗时间。     

早期周围型肺腺癌不同弧度容积旋转调强与动态调强的剂量学比较

目的 比较单弧弧形容积旋转调强放射治疗（VMAT）与5野动态调强放射治疗（dIMRT）在具有球形或类球形肿瘤病灶的早期周围型肺腺癌中的剂量学特点,并探索单弧VMAT在该类患者中的适宜弧度。方法 收集具有球形或类球形肿瘤病灶的早期周围型肺腺癌患者32例,对所选病例行单弧180°和单弧360°VMAT以及5野dIMRT三种放疗计划设计,比较各参数值。结果 三组计划均能满足临床靶区剂量学要求。三组计划PTV的最大剂量（Dmax）、最小剂量（Dmin）、平均剂量（Dmean）、剂量均匀性指数（HI）及靶区适形度指数（CI）差异均无统计学意义（均P>0.05）。在双肺及患侧肺的平均剂量（MLD）、V₅、V₁₀、V₂₀上,5野dIMRT组均低于其他两组单弧VMAT,单弧360°VMAT计划稍高于单弧180°VMAT组（均P<0.05）。三组计划之间比较脊髓Dmax差异均无统计学意义（均P>0.05）,5野dIMRT组的脊髓Dmean最小,单弧360°VMAT组最大（P<0.05）。三组放疗计划在心脏V30、D1/3上差异均无统计学意义（均P>0.05）。5野dIMRT组食管Dmean低于单弧VMAT组（P<0.05）,单弧180°VMAT 组与单弧360°VMAT组之间差异无统计学意义（P>0.05）。5野dIMRT组MU最小,单弧360°VMAT组最大（P<0.05）。结论 对于具有球形或类球形肿瘤病灶的早期周围型肺腺癌患者,首选5野dIMRT;就单弧VMAT计划而言,首先考虑弧度为180°。     

宫颈癌术后容积旋转调强与三维适形调强放疗技术的剂量学差异

目的:比较宫颈癌术后放疗中旋转调强放射治疗(VMAT)与三维适形调强放疗(IMRT)的剂量学差异。方法:随机选取 20 例宫颈癌术后患者,在Eclipse计划系统中分别对每例患者进行容积旋转调强和7野固定野调强放疗(7IMRT)计划设计,比较两种技术的靶区的适形指数、危及器官的受照剂量、机器跳数和治疗时间的差异。结果:VMAT 技术靶区的平均剂量为52.05 Gy,高于 7IMRT技术的51.46 Gy(P＜0.05),靶区的均匀性指数与适形度优于7IMRT 技术,机器跳数和治疗时间 VMAT 比7IMRT明显减少,差异有统计学意义。小肠、膀胱的V30、V50 、Dmean较7IMRT降低,差异有统计学意义;但直肠和股骨头的保护性上,两种放疗技术差异无统计学意义。结论:VMAT技术较IMRT技术可得到更好的靶区剂量分布,危及器官也能得到更好的保护,治疗时间明显缩短,值得在临床中开展应用。     

三维适形放疗和调强放疗

自居里夫妇发现镭并用于肿瘤治疗以来 ,肿瘤的放疗已超过了一个世纪的历程。在这一百余年的历史中 ,放射肿瘤学有了明显的发展。目前放射治疗已是恶性肿瘤的根治手段之一。据世界卫生组织估计 ,在全部恶性肿瘤中 ,4 5 %的病人可以被目前的治疗方法治愈 ,其中 2 2 %被手术治愈 ,18%被放射治疗治愈 ,余下 5 %被药物治愈。若以全部肿瘤病人计算 ,其中的三分之二在其病程的某一阶段可接受根治性或姑息性的放疗。可见放疗已被广泛应用于肿瘤的治疗。然而 ,近 2 0多年以来 ,随着各种肿瘤治疗技术的发展 ,新的抗癌药物和生物治疗的不断出现 ,使肿瘤…     

Prioritized optimization in intensity modulated proton therapy

In this work a prioritized optimization algorithm is adapted and applied to treatment planning for intensity modulated proton therapy (IMPT). Originally, this algorithm was developed for intensity modulated radiation therapy (IMRT) with photons. Prioritized optimization converts the clinical hierarchy of treatment goals into an effective optimization scheme for treatment planning. It presents an alternative to conventional methods that combine all optimization goals into a single optimization run with a weighted sum of all planning aims in the objective function. The highest order goal in the first step is to achieve a homogeneous dose distribution of the prescribed dose in the tumour. In subsequent steps the dose to organs at risk (OARs) is minimized dependent upon their clinical priority, whereby the results of previous steps are turned into hard constraints. The large number of degrees of freedom through the additional energy modulation of protons enables a better protection of OARs under the perpetuation of the prescribed dose in the planning target volume (PTV). The solution space of subsequent optimization steps can be extended by introducing a slip factor. This slip factor allows a slight deterioration of the homogeneity in the PTV compared to previous steps and entails much better results in IMRT planning. To investigate the relevance and necessity of the slip factor in IMPT, prioritized optimization with various slip factors is applied to a clinical patient case with a head and neck tumour. It emerges that in IMPT the slip factor has much less impact than in IMRT through the great number of degrees of freedom. Hence, prioritized optimization is particularly well suited for proton therapy planning.     

Inverse planning of intensity modulated proton therapy

A common requirement of radiation therapy is that treatment planning for different radiation modalities is devised on the basis of the same treatment planning system (TPS). The present study presents a novel multi-modal TPS with separate modules for the dose calculation, the optimization engine and the graphical user interface, which allows to integrate different treatment modalities. For heavy-charged particles, both most promising techniques, the distal edge tracking (DET) and the 3-dimensional scanning (3D) technique can be optimized. As a first application, the quality of optimized intensity-modulated treatment plans for photons (IMXT) and protons (IMPT) was analyzed in one clinical case on the basis of the achieved physical dose distributions. A comparison of the proton plans with the photon plans showed no significant improvement in terms of target volume dose, however there was an improvement in terms of organs at risk as well as a clear reduction of the total integral dose. For the DET technique, it is possible to create a treatment plan with almost the same quality of the 3D technique, however with a clearly reduced number (factor of 5) of beam spots as well as a reduced optimization time. Due to its modular design, the system can be easily expanded to more sophisticated dose-calculation algorithms or to modeling of biological effects.     

New developments in intensity modulated radiation therapy

As intensity modulated radiation therapy (IMRT) becomes routine clinical practice, its advantages and limitations are better understood. With these new understandings, some new developments have emerged in an effort to alleviate the limitations of the current IMRT practice. This article describes a few of these efforts made at the University of Maryland, including: i) improving IMRT efficiency with direct aperture optimization; ii) broadening the scope of optimization to include the mode of delivery and beam angles; and iii) new planning methods for intensity modulated arc therapy (IMAT).     

逆向计划调强适形放射治疗的质量保证

目的：通过一系列调强验证方法的研究，探讨逆向计划调强适形放射治疗（IMRT）的质量保证方法是否可行。方法：用Varian Cadplan三维治疗计划系统中Helios逆向计划系统对前列腺癌、鼻咽癌、脑瘤、胰腺癌、椎骨转移癌等设计并进行IMRT。为验证计划系统生成的各个照射野注量图与实际注量图的一致性，将剂量胶片放在平板有机玻璃体模下，使计划中的各个照射野始终垂直于体模表面；调用患者治疗数据分别单独照射，冲洗胶片后与计划得出的注量图进行比较。将剂量胶片夹在仿真体模适当的部位，调用患者治疗数据对体模进行模拟照射，由此得出轴向截面上的等剂量分布，与计划的等剂量曲线拟合比对。用电离室和水箱验证等中心和偏离点的绝对剂量。在模拟机或加速器上拍正侧位照射野验证片，与CT模拟数字重建的射线影像片比较，验证等中心位置。结果：各射线束轴垂直方向测得的注量图与计划系统计算的一致；等中心点绝对剂量测量的结果与计划计算的误差在3％以内，偏离点绝对剂量误差较大；轴向截面等剂量曲线分布的胶片测量结果与计划计算的很接近；等中心位置误差在3mm以内。结论：近一年的实践证明在IMRT中所采用的上述质量保证措施是切实可行的。     

The clinical potential of intensity modulated proton therapy

Intensity Modulated Proton Therapy (IMPT) differs from conventional proton therapy in its ability to deliver depth-shifted, arbitrarily complex proton fluence maps from each incident field direction. As the individual Bragg peaks delivered from any field can be distributed in three-dimensions throughout the target volume, IMPT provides many more degrees of freedom for designing dose distributions than IMRT or conventional proton therapy techniques. So how can the flexibility of IMPT best be exploited? Here we argue that IMPT has two main advantages over photon IMRT and conventional proton therapy: the ability to better 'sculpt' the dose to the target and around neighbouring critical structures, and the ability to find clinically acceptable solutions whilst simultaneously reducing the sensitivity of the treatments to potential delivery errors. The concept of IMPT as a tool for generating 'safer' plans opens an interesting new avenue of research from the point of view of plan optimisation, the potential of which is only just beginning to be explored.