Pinnacle计划系统静态调强治疗计划导入方法的探讨

目的:探讨Pinnacle计划系统导入静态调强治疗计划的方法。材料和方法:在Matlab软件中读取XiO计划系统通过Dicom传输到Pinnacle7.6c计划系统上的调强计划DicomRT文件,利用现有公开的Pinnacle脚本语言资料,用Matlab程序生成Pinnacle计划系统静态调强治疗计划导入脚本,在Pinnacle系统中运行脚本,验证脚本是否正确导入静态调强治疗计划。结果:解决了诸如控制点的安排,治疗计划系统间坐标系的转换,加速器MLC叶片附值次序等等问题后,成功将XiO计划系统产生的静态调强计划导入Pinnacle治疗计划系统。结论:本研究显示,通过Matlab编程生成脚本的方法方法,将其他治疗计划系统产生的调强计划导入Pinnacle系统是完全可行的。     

基于第一分次目标函数的鼻咽癌后续多分次自动计划

【摘 要】 目的:利用Perl语言编写Pinnacle计划系统脚本的嵌入式自动化程序,进行多分次鼻咽癌调强治疗计划快速自动设计,研究多分次自动计划设计的可行性及设计效率。 方法:选取14例鼻咽癌患者,每例患者均在整个治疗过程中接受4次CT模拟图像（分别为CT1、CT2、CT3、CT4）。在Pinnacle计划系统（9.2m版本）上基于首次CT模拟图像（CT1）手工设计出满足处方剂量和危及器官剂量限制要求的调强放疗计划,并将CT1上手工计划的目标函数设置参数用Perl语言写入Pinnacle计划系统脚本,应用于同一患者的后续3个分次间CT图像（CT2、CT3、CT4）的自动计划设计。同时,由工作经验分别为不足1年和大于5年的两位物理师基于CT2独立设计手工计划,标记为Ma和Mb组。自动计划与手工计划的设计时间进行配对t检验。另外,由一名工作经验为10年以上的临床放疗医师评估手工计划和自动计划的临床可行性。 结果:在CT2、CT3和CT4上设计的自动计划时间与Ma、Mb组的手工计划时间分别为（3.358±0.490）、（2.837±0.340）、（2.754±0.270）、（43.169±8.980）、（39.088±13.210） min,可应用于临床的计划所占比例分别为78.6%、78.6%、71.4%、78.6%、78.6%,且自动计划比手动计划在时间上有明显减少（P<0.05）。 结论:利用Perl语言基于第一分次的目标函数编写的自动化程序,可以完成后续多分次鼻咽癌自动计划设计。运用自动计划能够节省计划人员大量的计划设计时间,保证计划的设计质量,并为鼻咽癌多分次快速放疗计划设计提供一种便捷方案。     

放射治疗设备信息整合探讨

目的 分析放疗科设备之间信息的整合.材料与方法 通过对DICOM RT(Radiotherapy in DICOM)标准的了解,利用Pinnacle放射治疗计划系统(Treatment Planning System,TPS)、PrecisePLAN放射治疗计划系统和Eclipse放射治疗计划系统对某一选定病人进行轮廓勾画和剂量计算.然后,把轮廓勾画好的病人信息及计算完毕的病人信息分别在这三台TPS之间进行相互传递,并比较传递前后病人信息的差异.结果 1)大孔径CT得到的CT图像可以传递给TPS;2)Pinnacle TPS的数据信息可以传递给PrecisePLAN TPS和Eclipse TPS,但是存在轮廓缺陷;3)PreeisePLAN TPS和Eclipse TPS之间不能互相传递数据,也不能把数据信息传递给Pinnacle TPS;4)三台TPS都不能把病人的治疗计划传递给另外的TPS.结论 在当前三家同外生产加速器的大公司并存及国内生产加速器的企业落后的情况下,医院设备主管部门应当考虑购买兼容性较好的设备或者购买同一家公司的放射治疗设备.     

基于VTK的医用直线加速器运动碰撞检测

目的解决医用直线加速器构件治疗运动过程中碰撞问题。方法利用可视化工具包(VTK)的管道机制、丰富的类库接口函数及模型变换的特性,在VC++6.0平台上设计了一种基于方向包围盒(OBB)的碰撞检测算法来预测医用直线加速器运动碰撞。结果在实现了加速器三维模型运动模拟的基础上,针对几种典型的碰撞情形进行了测试对比,碰撞检测可以实时完成,预测碰撞结果与实际经验相符合。结论该算法实现了医用直线加速器实时精确的碰撞检测,对于辅助放射治疗计划设计和治疗实施有着重要的意义。     

Pinnacle医疗软件架构对放射物理师计划决策的影响

目的：通过软件架构体系战术思想分析Pinnacle治疗计划系统在设计和评估治疗计划的过程中,对放射物理师执行计划决策的影响。方法：针对Pinnacle计划系统软件架构的主要模块,包括CT图像存储共享与导入模块,肿瘤靶区与危及器官的感兴趣区勾画模块,射束角度、能量与挡铅等设置模块,处方剂量给予与计算模块,逆向调强计划（Inverse Planning）参数设置模块,病人计划的剂量体积直方图评估模块,脚本的运用与设计模块等,让A、B两位放射物理师分别在上诉软件架构模块中执行计划设计、优化与计算等,运用软件体系的性能战术与可修改性战术对计划制定过程进行分析。结果：在CT图像导入、感兴趣区勾画、剂量计算等软件模块中,A、B物理师根据软件架构执行的策略在计划制定的时间与计划结果的质量上出现了较为明显的差异。结论：Pinnacle软件架构体系对放射物理师在计划决策上有较为重要的影响,改善软件架构体系的模块结构对计划质量的优劣也有深远的意义。     

基于Python脚本的RayStation治疗计划系统逆向调强放疗计划半自动设计

目的:利用Ray Station治疗计划系统提供的基于Python语言的脚本平台,进行逆向调强放疗计划半自动设计。方法:以胸部放疗计划设计为例,介绍了Ray Station治疗计划系统下利用Python脚本进行半自动计划设计的关键步骤,包括感兴趣区轮廓名称和颜色的标准化、计划的创建和修改、临床目标和优化函数的设置、优化函数的自动更新等。结果:通过Python语言可以实现放疗计划制定过程中各步骤的自动化,并编写成可根据处方剂量一键生成放疗计划的脚本程序,支持不同肿瘤类型、处方和其他个性化设置。结论:使用Python脚本的半自动计划工具可提高Ray Station治疗计划系统下放疗计划制定的效率,物理师可将更多时间留给个体化的计划修改和优化,有利于提高放疗计划的水平。     

锥形束CT图象引导放疗的应用性测试

目的:探索一种针对锥形束CT图象引导放疗的应用性测试新方法,测试锥形束CT图象引导的准确性。方法:设计一个应用性测度专用模体:用10 cm厚马克力聚苯乙烯板围成一个长方体,模体内在上下、左右和前后三个方向上分别建立三根小梁,每根小梁都贯穿模体,与模体中相对的两个面相连。模体的每个面的中心设有"十"字标识。把模体平放在PHILIPS大孔径CT检查床面上,用CT机房内的激光灯分别对准模体左、右和上面中心,扫描获取用于设计放疗计划的CT图象。该图象经VARIS网络传到Eclipse放疗计划系统,用Eclipse设计计划,射野中心位于模体中心。把模体平放到VARIAN加速器治疗床面上,用加速器机房内的激光灯分别对准模体左、右和上面中心。VARIAN加速器配有OBI(On-Board Imager)系统,用锥形束CT扫描,获得模体的摆位图象,并与计划图象配准。结果:设计放疗计划的参考图象与摆位图象具有相同的特征,在模体的横截面、矢状面和寇状面上都有三个小梁的横截面,截面的边界清晰,图像配准显示在侧向和竖直方向的位置误差均为0.0 cm,在纵向位置误差0.1 cm,旋转误差0.0°。结论:利用本文设计的应用性测试专模体完成应用性测试是一种简便且可靠的方法。     

Pinnacle计划系统脚本在调强放疗计划中的应用研究

目的:应用pinnacle计划系统脚本的记录与回放功能,实现调强放疗计划设计的自动执行,并分析运用脚本功能产生的调强计划的剂量分布特点,研究脚本功能在调强放疗计划设计中的应用前景。材料与方法:随机选取6例左侧乳腺癌保乳术后的患者,应用Pinnacle7.6c计划系统,通过脚本的记录与回放功能,实现调强放疗计划的设计,并以体积剂量等参数评价由此产生的调强计划的剂量结果。结果:通过在6例左侧乳腺癌保乳术后调强计划设计中脚本的应用研究,发现脚本功能能序贯处理调强计划设计的操作步骤,并节省计划设计的时间;与合理的调强优化参数相结合,一遍优化就能够获取满意的剂量结果。结论:脚本功能能够简化计划的操作步骤并缩短计划设计时间,对于相同部位、分期、处方剂量等临床要求相同的病种,设定相同的合理的优化目标函数,运用脚本功能能够快速完成调强治疗计划的设计。     

鼻咽癌自动调强放疗计划设计的可行性

鼻咽癌调强放疗计划十分复杂,计划质量通常与治疗剂量师的经验密切相关。本研究纳入了10例不同分期的鼻咽癌患者,基于Pinnacle3 9.2治疗计划系统脚本,运用计算机程序设置计划的基本参数、目标参数等,最终自动完成鼻咽癌调强放疗计划。然后,对自动和手动调强放疗计划进行统计学比较和临床评估。结果显示两种计划中大多数靶区和危及器官剂量学参数的差异无统计学意义。本文所述的鼻咽癌自动调强放疗计划能够满足临床放疗要求,显著减少计划时间,同时避免因为经验不足等人为因素对计划质量造成的影响。     

Monaco与Pinnacle计划系统在宫颈癌容积旋转调强计划中的剂量比较及分析

目的:比较和分析基于Monaco和Pinnacle这两种计划设计系统设计宫颈癌放疗容积旋转调强（VMAT）计划的剂量差异,探寻更适用于宫颈癌VMAT计划设计的计划设计系统。 方法:选取11例在云南省肿瘤医院接受根治性放射治疗的宫颈癌病人。在定位CT数据、靶区和危及器官完全一致的前提下,分别基于Monaco系统和Pinnacle系统为病人设计VMAT计划,即VMATMONACO和VMATPINNACLE。比较两个计划中靶区的剂量分布、适形指数、均匀性指数及危及器官的剂量体积差异,探讨两种TPS在设计宫颈癌根治放疗VMAT计划中的优劣,以及产生这种优劣的原因。 结果:就PGTVnd和PTV的适形指数而言,VMATMONACO和VAMTPINNACLE计划的差异不具有统计学意义（P>0.05）。就PGTVnd的均匀性指数而言,VMATPINNACLE优于VMATMONACO,差异具有统计学意义（P<0.05）。VMATMONACO和VMATPINNACLE在直肠、膀胱的低剂量区不存在差异（P>0.05）;在高剂量区域,VMATMONACO显现出优于VMATPINNACLE的趋势;在直肠和膀胱的平均剂量上,VMATMONACO明显低于VMATPINNACLE,差异具有显著统计学意义（P<0.01）。VMATMONACO的小肠和股骨头的剂量明显低于VMATPINNACLE,差异具有显著统计学意义（P<0.05）。 结论:宫颈癌VMAT计划中,相较Pinnacle 系统,选用Monaco系统设计放疗计划存在潜在的剂量学优势。     

碳素纤维床CT值对头部肿瘤放疗计划剂量分布的影响

目的:定量分析碳素纤维床CT值对头部肿瘤放疗计划剂量分布的影响。方法:在Varian Eclipse 13.6计划系统中建立9种不同CT值的碳素纤维床和均匀圆柱水模体模型,并将圆柱水模体放置于碳素纤维床中间,在10 cm[×]10 cm射野下,采用6 MV X射线机架在0°~180°之间以10°为间隔行等中心照射,计算不同CT值的碳素纤维床的吸收剂量差异系数。选取头部肿瘤患者15例,以Eclipse计划系统提供的默认CT值碳素纤维床为基础,设计放疗计划,并将该计划保存为模板计划。随后将模板计划移植至其余8种不同CT值的碳素纤维床图像中,不进行通量优化,重新计算剂量分布。记录9种不同CT值碳素纤维床计划的D2%、D50%、D98%、CI、HI以及GI。结果:在-700 HU至-300 HU内,随着Panel Surface CT值的增加,吸收剂量差异系数逐渐减小;在-1 000 HU至-900 HU内,随着Panel Interior CT值的增加,吸收剂量差异系数逐渐增大。默认CT值的碳素纤维床计划与其他8种碳素纤维床计划的D2%、D50%、D98%,以及GI差异具有统计意义（P<0.05）,而HI则无统计学差异（P>0.05）。结论:物理师在设计放疗计划时,应根据实测治疗床的CT值构建碳素纤维床模型。     

碳素纤维床对宫颈癌容积弧形旋转调强放射治疗计划的剂量影响

目的:研究碳素纤维床对宫颈癌容积弧形旋转调强放射治疗（VMAT）计划的剂量影响及其修正方法。 方法:使用CT电子密度模体校准大孔径CT的CT值,在Eclipse 10.0计划系统中建立相对电子密度-CT值曲线。将医用电子直线加速器上的碳素纤维床在CT下进行扫描,图像传输至Eclipse计划系统并测量碳素纤维床的CT值。以此CT值为基础在计划系统中建立碳素纤维床的模型,测量碳素纤维床在计划系统中和实际情况下对剂量的衰减系数并进行比较,两者测量条件保持一致。选取宫颈癌ⅠA、ⅡB期共5例患者,使用Eclipse计划系统设计无碳素纤维床计划。之后在患者定位图像上分别建立Thin、Medium和Thick这3种厚度的碳素纤维床模型,将无碳素纤维床治疗计划直接移植到3种不同厚度碳素纤维床图像上,治疗中心不变,机器条数不变,进行剂量计算。最终比较有和无碳素纤维床之间、3种不同厚度碳素纤维床之间计划靶区（PTV）与危及器官的剂量差异。 结果:Thin和Thick厚度碳素纤维床对实际测量和计划系统计算的剂量衰减系数相差均不超过±1%;不论是PTV还是危及器官,无碳素纤维床与3种不同厚度碳素纤维床的剂量参数结果比较均具有统计学意义（P<0.05）;不同厚度碳素纤维床对PTV和危及器官剂量评价的准确性有一定影响。 结论:加速器碳素纤维床对宫颈癌VMAT计划的剂量分布有一定影响;在进行VMAT治疗时,应准确建立碳素纤维床的模型参与剂量运算;并且根据靶区与碳素纤维床之间的位置关系选择添加相应厚度的碳素纤维床模型。     

Patient-specific planning for prevention of mechanical collisions during radiotherapy

A common unwanted difficulty in treatment planning, especially in non-coplanar radiotherapy set-ups, is the potential collision of the rotating gantry with the couch and/or the patient's body. A technique and computer program that detects these and signals avoidance of such beam directions is presented. The problem was approached using analytical geometry. The separate components within the treatment room have either been measured and modelled for an Elekta linear accelerator, or read out from a Pinnacle3 treatment planning system and are represented as an integer grid of points in three-dimensional (3D) space. The module is attached to the treatment planning system and can provide rejection or acceptance of unwanted beam directions in a plan. In contrast to previous work that has only used patient models, each individual patient's outlines are considered here in their actual treatment position inclusive of any immobilization device. The extremities of the patient superiorly and inferiorly to the scanned region are simulated by an expanded version of the RANDO phantom. In this way, 'potential' collisions can be detected in addition to the certain ones. Patient position is not a limiting factor for the accuracy of the collision detection anymore, as each set-up is always created around the isocentre. Maps of allowed and forbidden zones within the treatment suite have been created by running the code for all possible gantry and couch angles for three commonly arising cases: a head and neck plan utilizing a small stereotactic collimator, a prostate plan with multileaf collimators and an abdominal plan with the lead tray attached. In the last case, the 3D map permitted significantly fewer set-up combinations. Good agreement between prediction and experiment confirmed the capability of the program and introduces a promising add-on for treatment planning.     

Image Display for Collision Avoidance of Radiation Therapy: Treatment Planning

Patient treatment in a medical linear accelerator is characterized by many angular and translational movements of the gantry and couch. The direction and orientation of each treatment beam is specified by a set of gantry, turntable, and collimator angles. It is possible that some selected treatment field configurations will result in gantry/couch or gantry/patient collisions that remain undetected during the treatment planning process. In this work, a digital camera has been used to record all the workable gantry/ patient set-up images, and a Windows programming language is used to edit and display these images on a personal computer for the treatment planner to screen the treatment plans. These graphical displays enable the planner to be aware of any potential collision hazards by an actual visualization of each selected gantry/turntable or gantry/patient angle configuration.     

探讨瓦里安加速器治疗床对放射治疗剂量的影响

目的探讨加速器治疗床在临床放射治疗中的安全性。方法将固体水模置于治疗床的中心处,改变机臂角度,从不同角度让不同能量的高能x射线穿透治疗床的各种床板,通过对比测量,计算出不同治疗床板对X射线的穿透因子。结果瓦里安加速器治疗床中的网状板对6MVX射线的穿透因子在0．981～0．997,对15MVX射线的穿透因子在0．990-0．999;延长板对6MVX射线的穿透因子在0．854～0．987,对15MVX射线的穿透因子在0．899～0．996。结论放射治疗对后野时应选用网状板,因为整个后野范围的x射线穿透因子平均在0．981～0．999,而延长板主要起延长支撑作用,而此板的X射线穿透因子最小达0．854。在同一角度下,相同床板对6MVX射线穿透因子要小于15MVX射线的,而且在相同能量x射线下,穿透因子随床板厚度的增加而减小。     

Initial experience in treating lung cancer with helical tomotherapy

Helical tomotherapy is a new form of image-guided radiation therapy that combines features of a linear accelerator and a helical computed tomography (CT) scanner. Megavoltage CT (MVCT) data allow the verification and correction of patient setup on the couch by comparison and image registration with the kilovoltage CT multi-slice images used for treatment planning. An 84-year-old male patient with Stage III bulky non-small cell lung cancer was treated on a Hi-ART II tomotherapy unit. Daily MVCT imaging was useful for setup corrections and signaled the need to adapt the delivery plan when the patient's anatomy changed significantly.     

KylinRay-IMRT与Pinnacle3胸部肿瘤计划剂量学比较分析

IMRT 5.0的逆向计划优化功能。方法:从例题库选取15例胸部例题并导入至调强放射治疗计划系统KylinRay-IMRT,在KylinRay-IMRT计划系统中进行优化计算并确认优化结果,从TPS提取剂量学指标值并记录,数据比较进行t检验。结果:两组TPS计划的靶区均匀性指数（HI）、适形度指数（CI）、剂量分布满足临床要求,KylinRay-IMRT计划在靶区HI上略优于对照TPS组（t=4.480;P=0.001）。KylinRay-IMRT计划肺的V10、V20、V30、平均剂量（t=2.594、6.672、3.471、6.225;P<0.05）略优于对照TPS组,心脏的V30、V40、平均剂量（t=6.078、6.466、8.712;P<0.05）明显优于对照TPS组。两组靶区CI（t=-1.548;P=0.144）、肺的V5（t=1.339;P=0.202）、脊髓最大剂量（t=1.465;P=0.165）无统计学意义。结论:对于胸部例题而言,由于TPS自身因素和人为因素导致两者计算结果存在差异,KylinRay-IMRT的计划质量在临床可接受的程度范围内,其逆向计划优化功能满足了临床应用的安全性和准确性要求。     

Comparison of anatomy-based, fluence-based and aperture-based treatment planning approaches for VMAT

Volumetric modulated arc therapy (VMAT) has the potential to reduce treatment times while producing comparable or improved dose distributions relative to fixed-field intensity-modulated radiation therapy. In order to take full advantage of the VMAT delivery technique, one must select a robust inverse planning tool. The purpose of this study was to evaluate the effectiveness and efficiency of VMAT planning techniques of three categories: anatomy-based, fluence-based and aperture-based inverse planning. We have compared these techniques in terms of the plan quality, planning efficiency and delivery efficiency. Fourteen patients were selected for this study including six head-and-neck (HN) cases, and two cases each of prostate, pancreas, lung and partial brain. For each case, three VMAT plans were created. The first VMAT plan was generated based on the anatomical geometry. In the Elekta ERGO++ treatment planning system (TPS), segments were generated based on the beam's eye view (BEV) of the target and the organs at risk. The segment shapes were then exported to Pinnacle TPS followed by segment weight optimization and final dose calculation. The second VMAT plan was generated by converting optimized fluence maps (calculated by the Pinnacle TPS) into deliverable arcs using an in-house arc sequencer. The third VMAT plan was generated using the Pinnacle SmartArc IMRT module which is an aperture-based optimization method. All VMAT plans were delivered using an Elekta Synergy linear accelerator and the plan comparisons were made in terms of plan quality and delivery efficiency. The results show that for cases of little or modest complexity such as prostate, pancreas, lung and brain, the anatomy-based approach provides similar target coverage and critical structure sparing, but less conformal dose distributions as compared to the other two approaches. For more complex HN cases, the anatomy-based approach is not able to provide clinically acceptable VMAT plans while highly conformal dose distributions were obtained using both aperture-based and fluence-based inverse planning techniques. The aperture-based approach provides improved dose conformity than the fluence-based technique in complex cases.