CT扫描电压与CT值-相对电子密度值转换曲线不匹配对放疗计划剂量的影响

目的:探讨选取不同放疗定位CT扫描电压和CT值-相对电子密度值（CT-RED）转换曲线对放疗计划剂量计算的影响。方法:利用大孔径CT模拟定位机在80、100、120和140 kV电压下对CIRS 062M模体进行扫描,分别建立不同电压下的CT-RED转换曲线;在均匀石蜡模体中心嵌入高密度材料,通过选择不同CT扫描电压与CT-RED转换曲线的组合条件,在计划系统（TPS）设计不同照射角度的放疗计划。分别在高密度材料前、材料中和材料后选取3个兴趣点I1、I2、I3,统计高密度材料的Dmean、D2、D98,分析CT扫描电压与CT-RED转换曲线不匹配时对以上3个兴趣点剂量（DI1、DI2、DI3）和高密度材料Dmean、D2、D98的影响。结果:CT扫描电压与CT-RED转换曲线不匹配的组合条件下,放疗计划剂量有较大差异,其中Dmean、D98、DI2、DI3影响较大,差异具有统计学意义（均P<0.05）。结论:放疗患者CT定位的扫描电压需要与TPS计划设计时选取的CT-RED转换曲线匹配,否则会造成高密度组织中的剂量和射野出口处的剂量计算有较大差异,从而影响放疗计划的准确性。     

调强放疗过程中解剖结构改变导致剂量变化的研究

目的 分析调强放疗过程中头颈肿瘤患者解剖结构的改变和由此导致的剂量分布变化,探讨疗程中重新设计治疗计划的必要性.方法 对21例接受调强放疗的鼻咽癌患者在治疗过程中重新行CT扫描,借助变形配准软件在获得的CT图上重新勾画出靶区和危及器官;并计算治疗计划在新CT图像上的剂量分布结果,分析靶区和危及器官的体积和剂量变化.结果 患者头颈部外轮廓的体积和靶区显在瘤区（GTVnd）的体积均明显减小,脊髓、脑干的体积没有显著变化,左右腮腺的体积大幅减小,变化率分别为（-24.23±12.15）％和（-25.82±10.46）％（P＜0.05）.鼻咽大体肿瘤计划靶区（PGTVnx）的D95％和Dmean指数没有明显改变,脊髓和脑干的D1cc指数均升高,变化率分别为（8.12±10.32）％和（14.60±18.85）％;左右腮腺的平均剂量显著升高了（27.43±17.67）％和（26.76±12.46）％ （P＜0.05）.结论 头颈肿瘤调强放疗过程中患者解剖结构的变化会导致脊髓、脑干和腮腺的实际剂量与原计划产生明显偏差,在疗程中重新设计治疗计划有临床意义,有助于保证靶区剂量充足和危及器官的剂量安全.     

MRI-CT图像融合技术在颈椎肿瘤靶区勾画中的应用

目的:探讨基于MRI-CT图像融合技术对颈椎肿瘤靶区勾画和剂量参数的影响。方法:收集11例颈椎肿瘤放疗患者的影像学资料，将MRI与CT图像进行融合，比较MRI-CT与CT为基础图像的靶区体积差异以及剂量差异。对不同医师所勾画的靶区体积以及剂量差异进行比较分析。实施组内相关系数（ICC）可靠性分析。结果:（1）由1名肿瘤放疗医师所勾画靶区体积GTVMRI-CT显著大于GTVCT，脊髓MRI-CT体积显著小于脊髓CT（P<0.05）；5名肿瘤放疗医师所勾画靶区体积比较差异与1名肿瘤放疗医师趋势一致，不同影像为基础的靶区勾画体积重叠系数为0.83±0.15。（2）5名肿瘤放疗医师所勾画靶区，GTV以及脊髓变异系数（CV）MRI-CT均小于CVCT；ICC在GTV中分别为0.97与0.95，在脊髓为0.83与0.82。（3）GTV剂量MRI-CT Dmax显著低于CT Dmax，脊髓剂量MRI-CT [D2 cm3]同样显著低于CT [D2 cm3]（P<0.05）。结论:MRI-CT图像融合技术能更精确地勾画靶区体积以及准确计算放射剂量，不易造成靶区漏照，同时MRI-CT图像融合技术在不同医师间差异较小，可提高靶区勾画的一致性和可靠性，值得在临床推广使用。     

宫颈癌术后调强放疗摆位误差对靶区累积剂量偏差的影响

目的:千伏级锥形束 CT（CBCT）获取分次间宫颈癌术后调强放射治疗(IMRT)摆位误差,分析分次间摆位误差对靶区累积剂量偏差的影响。方法:选取61例宫颈癌术后行调强放疗的患者,全程916次CBCT获取摆位误差,将误差值输入治疗计划系统中,由分次间摆位误差剂量叠加得到累积摆位误差剂量,通过偏差公式与标准计划剂量计算偏差百分比。结果:摆位误差x、y、z方向的偏差和偏移等中心距离分别为0.04（-0.16, 0.25）、-0.05（-0.37, 0.28）、0.10（-0.06, 0.24）和0.55（0.38, 0.78） cm。临床靶区除CTV的HIsum-HIplan和CTV1 的Dsum_D50-Dplan_D50与HIsum-HIplan无统计学差异外,其他临床靶区的配对检验均有统计学差异。计划靶区除PGTVnd的Dsum_median-Dplan_median、Dsum_mean-Dplan_mean、Dsum_D50-Dplan_D50无统计学差异外,其他计划靶区均有统计学差异。累积摆位误差剂量与标准计划剂量分布对比呈现负偏态分布,峰度降低。GTVnd、CTV、CTV1、CTVn、CTV_all与PGTVnd、PTV、PTV1、PTVn、PTV_all剂量偏差均呈降低,计划靶区的累积剂量偏差比临床靶区偏差明显增大。Dmin偏差、D98偏差、D95偏差偏离最大,Dmax偏差、D5偏差、D2偏差变化次之,Dmedian偏差、Dmean偏差、D50偏差变化最小,反S型DVH曲线向左偏移,斜率增大。临床靶区HI偏差均上升。结论:宫颈癌术后调强放疗摆位误差对靶区累积剂量影响存在统计差异性,靶区累积剂量降低、均匀性变劣。宫颈癌术后调强放疗在每次治疗前需进行CBCT位置校准以保证靶区各结构剂量准确性。在放疗计划设计时考虑增加CBCT次数带来额外剂量的风险。     

CT-电子密度转换曲线误差对IMRT剂量计算结果的影响

目的:研究CT-相对电子密度转换曲线误差对调强放射治疗（IMRT）计划剂量计算结果的影响。方法:随机选取南方医科大学顺德医院IMRT治疗的宫颈癌患者10例，在Eclipse治疗计划系统中对IMRT计划引入CT-电子密度转换曲线误差（±0.5%、±1.0%、±1.5%、±2.0%和±3.0%），重新计算剂量分布，每例患者得到10个带有误差的新计划并与原计划进行比较。分析转换曲线误差对剂量计算结果的影响，包括靶区相关剂量参数、适形度指数（Conformal Index, CI）、均匀性指数（Homogeneity Index, HI）和脊髓、肾脏、小肠、膀胱、直肠等危及器官体积剂量参数。分析不同转换曲线误差和各剂量参数偏差值之间的关系。结果:转换曲线引入正误差时计划剂量参数降低，引入负误差时计划剂量参数升高，引入的误差越大剂量变化越大。当转换曲线误差为1.5%时，靶区平均覆盖率为94.73%±1.86%，误差继续增大，带来的影响超出临床可接受范围。CI和HI在不同误差的计划之间没有统计学意义（P>0.05）。不同转换曲线误差和各剂量参数偏差值之间存在显著性负相关性（P均<0.001），并利用Matlab得到不同转换曲线误差和各剂量参数偏差值之间的相关公式。结论:当转换曲线误差大于1.5%时，剂量偏差无法满足临床要求。计划系统建模时需建立正确的CT-相对电子密度转换曲线，对CT模拟机要定期QA，以保证治疗计划剂量计算的精度。     

CARE Dose 4D在鼻咽癌放疗定位中的应用

目的:探讨CARE Dose 4D技术在鼻咽癌放疗定位中的应用价值。方法:将60例拟放疗的鼻咽癌患者随机分为A组和B组,每组30例。A组管电压120 kV固定300 mAs行常规扫描,B组管电压120 kV并开启CARE Dose 4D设置预设值为500 mAs进行扫描。在这两种不同扫描方式下扫描CIRS 064M电子密度模体,验证CT-RED转换曲线是否有差异。客观评价两组图像的噪声（SD）、信噪比（SNR）、对比噪声比（CNR）、GTV的CT值、剂量长度乘积（DLP）、容积CT剂量指数（CTDIvol）及有效辐射剂量（ED）。并由两位高年资医师对图像进行主观评分。结果:两种扫描方式下,CT值及CT-RED转换曲线无明显差异,保证了靶区剂量计算的精确性;B组与A组比较CTDIvol降低35%,DLP、ED均降低43%,差异有统计学意义（P<0.001）;客观评价中两组图像的SNR、CNR、GTV的平均CT值之间的差异无统计学意义（P>0.05）。两组图像在三角肌平面,A组SD高于B组,差异有统计学意义（t=30.809, P<0.001）;两组图像主观评价有显著性差异（z=-2.445, P<0.05）。A组图像中由于肩部横断面内颈部淋巴引流区噪声较大,对医生勾画该层面的靶区造成了一定困扰,从靶区勾画角度来说,B组图像要优A组。结论:在鼻咽癌放疗定位中应用CARE Dose 4D技术是可行的,可提高图像质量,同时大幅降低患者的有效辐射剂量。     

基于胸部仿真模体研究CT层厚对射波刀放疗靶区剂量分布的影响

目的：研究不同CT层厚对射波刀放疗靶区剂量分布的影响。方法：(1)使用胸部仿真模体对不同大小模拟肿瘤TUMOR01～TUMOR05以1.0～5.0 mm CT层厚行常规CT模拟定位和重建；(2)使用各模拟肿瘤不同层厚CT序列以固定Auto-Shells、处方剂量、处方剂量线及限光筒制定射波刀放疗计划，记录放疗靶区计算结果；(3)分别将各模拟肿瘤不同CT层厚放疗计划移植至1.0 mm CT层厚放疗计划，记录放疗计划移植后放疗靶区变化结果；(4)比较各模拟肿瘤不同CT层厚放疗计划移植前后放疗靶区的变化情况。结果：除模拟肿瘤TUMOR01放疗靶区最大剂量(D_max)与CT层厚表现为弱相关性(|r|=0.20)外，模拟肿瘤TUMOR02～TUMOR05放疗靶区D_max及各模拟肿瘤放疗靶区最小剂量(D_min)、适形度指数(CI)、新适形度指数(nCI)、覆盖率Coverage与CT层厚均表现为强相关性(|r|>0.70)，各模拟肿瘤放疗靶区D_min、覆盖率Coverage与CT层厚呈负相关，放疗靶区D<...     

局部晚期食管鳞癌放疗的实际剂量分布误差追踪评价

【摘要】目的:通过重复扫描模拟CT图像评估局部晚期食管鳞癌放疗过程中因摆位误差、呼吸运动和解剖结构位移等引起的靶区和危及器官剂量变化,探讨食管癌自适应放疗的需求。方法:共入组行放疗的局部晚期食管鳞癌患者13例,其中7例接受调强放疗,6例接受三维适形放疗,处方剂量均为PTV1:64 Gy/32 F,PTV2:46 Gy/23 F。第5、10、15、20、25次治疗结束后,对患者重新行模拟CT扫描并勾画靶区和危及器官,计算治疗计划在重复CT图像上的剂量分布。通过形变配准方法对治疗剂量进行追踪累加,得到治疗的实际累积剂量分布,并与原始计划进行剂量学比较。结果:PTV1和PTV2的处方剂量覆盖率随着放疗的进行均有不同程度的下降,双肺Dmean和脊髓D1 cc均有明显增加。至治疗结束时,PTV1 和PTV2的V95%平均下降了-2.73%±2.82%和-1.88%±1.44%（P<0.05）。其中有2例PTV1的V95%下降超过-5%,最大偏差达到-9.16%。双肺Dmean和脊髓D1 cc实际受照剂量分别从（17.90±2.78） Gy和（47.04±3.21） Gy增加至（18.27±3.18） Gy和（49.02±3.96） Gy,分别增加了1.84%±3.83%和4.25%±5.72%,其中脊髓D1 cc的变化具有统计学意义（P<0.05）,脊髓D1 cc发生偏差大于3%和5%的病例数分别为6例和5例。心脏Dmean变化不明显。结论:在局部晚期食管鳞癌患者放疗过程中,计划靶区的处方剂量覆盖率有所降低,超50%病例的肺和脊髓受照剂量增加,疗程中的剂量评估和在第10次治疗后实施自适应放疗可能会有临床获益。     

组织等效补偿膜对调强放射治疗的剂量影响

目的研究组织等效补偿膜对调强放射治疗（IMRT）的剂量影响。方法选择12例浅表鼻腔癌患者,其中男性7例,女性5例,年龄26～66岁,平均年龄47.7岁。将传统扇形束CT加有虚拟组织等效补偿膜,形成调强计划planA;将调强计划planA移植到做过电子密度刻度的、加有实物组织等效补偿膜的相应锥形束CT（cone-beam CT）,直接剂量计算形成planB;将planA复制并去掉虚拟组织等效补偿膜,以同样的靶区处方剂量和目标函数进行优化后剂量计算形成planC。最后将3组计划的剂量体积直方图（DVH）及其统计数据进行对比定量分析。结果①不加组织等效补偿膜的浅表肿瘤调强治疗计划planC中临床靶区（CTV）受量很差,平均V95%为91.4%,且重要器官严重超过耐受剂量,相应的治疗计划根本不能用于临床。②对于IMRTplanA加系统虚拟组织等效补偿膜确实可以增加浅表肿瘤靶区剂量,其CTV平均V95%为99.8%,且能消除计划内高剂量区。③IMRT计划执行时planB中实物组织等效补偿膜虽与虚拟组织等效补偿膜有一定差异,但确实能使肿瘤靶区受到充分的照射剂量,其CTV平均V95%为99.1%,对浅表肿瘤靶区所受的剂量影响较小,对重要器官所受的剂量影响稍较大且不存确定性。结论正确合理地使用组织等效补偿膜进行逆向调强计划优化确实能得到满意的浅表肿瘤剂量分布,并也能使浅表的肿瘤得到很好的放射治疗,但对重要器官所受的剂量影响稍较大且存不确定性。     

鼻咽癌调强放疗靶区剂量学研究及近期疗效观察

目的:分析鼻咽癌调强放疗和常规放疗中靶区和周围组织器官的剂量分布,观察鼻咽癌调强放疗的效果和副作用.方法:对63例初治鼻咽癌采用CT模拟定位,为每例患者制定2套放疗计划,即调强放疗计划和半开准直器常规放疗计划.63例患者非随机分为2组,调强组28例进行调强放射治疗,常规组35例进行常规放射治疗.结果:在IMRT和常规计划中,对肿瘤区(GTV)的靶区覆盖率(V95)分别为99.55%和98.41%,差异无显著性(P>0.05);对于临床靶区(CTV1)的靶区覆盖率(V95)分别为98.51%和87.26%,差异有显著性(P<0.05);颈淋巴结靶区的靶区(CTV2)覆盖率(V95)分别为98.71%和77.63%,差异有显著性(P<0.05),临床靶区(CTV1)和颈淋巴结靶区(CTV2)IMRT的V95优于常规放疗.对串联器官IMRT计划和常规计划均能比较好的保护脊髓、脑干和视交叉,对并联器官IMRT计划中腮腺和下颌骨受照剂量显著低于常规计划.调强组与常规组近期有效率分别为96.4%和97.1%,差异无显著性(P>0.05),放疗6个月后调强组口干症状明显轻于常规组.结论:调强放疗可以使各个靶区得到足够、均匀的剂量分布,周围正常组织得到较好的保护.     

不同部位肿瘤患者模拟机复位误差的对比分析

目的:对比分析不同部位肿瘤患者治疗计划在模拟机复位工作中的误差分布。 方法:选取104例在瓦里安Acuity模拟定位机上复位的肿瘤病例,其中盆腔部28例、头颈部32例、胸部44例。根据患者定位十字线和从计划系统获取的相对坐标摆位,并按照调强放疗的要求拍摄正侧位射野验证片（冠状面和矢状面）,采用系统自动刚性配准方式获取验证片与计划系统生成的数字重建放射图像的配准误差,并对比分析不同部位在X（左右）、Y（升降）、Z（进出）方向的配准误差和总配准误差,从而定量分析复位误差的分布情况。 结果:盆腔部、头颈部和胸部肿瘤的总配准误差的平均值和标准差分别为（0.31±0.14）、（0.17±0.07）、（0.26±0.10） cm,头颈部肿瘤复位重复性较好。 结论:3个部位肿瘤复位精度均满足临床治疗精度要求,其中头颈部肿瘤配准误差较小,表明该部位复位误差较小,重复性较好。     

Intensity modulated proton therapy: a clinical example

In this paper, we report on the clinical application of fully automated three-dimensional intensity modulated proton therapy, as applied to a 34-year-old patient presenting with a thoracic chordoma. Due to the anatomically challenging position of the lesion, a three-field technique was adopted in which fields incident through the lungs and heart, as well as beams directed directly at the spinal cord, could be avoided. A homogeneous target dose and sparing of the spinal cord was achieved through field patching and computer optimization of the 3D fluence of each field. Sensitivity of the resultant plan to delivery and calculational errors was determined through both the assessment of the potential effects of range and patient setup errors, and by the application of Monte Carlo dose calculation methods. Ionization chamber profile measurements and 2D dosimetry using a scintillator/CCD camera arrangement were performed to verify the calculated fields in water. Modeling of a 10% overshoot of proton range showed that the maximum dose to the spinal cord remained unchanged, but setup error analysis showed that dose homogeneity in the target volume could be sensitive to offsets in the AP direction. No significant difference between the MC and analytic dose calculations was found and the measured dosimetry for all fields was accurate to 3% for all measured points. Over the course of the treatment, a setup accuracy of +/-4 mm (2 s.d.) could be achieved, with a mean offset in the AP direction of 0.1 mm. Inhalation/exhalation CT scans indicated that organ motion in the region of the target volume was negligible. We conclude that 3D IMPT plans can be applied clinically and safely without modification to our existing delivery system. However, analysis of the calculated intensity matrices should be performed to assess the practicality, or otherwise, of the plan.     

IMRT、sIMRT及3DCRT在胸中段食管癌放疗中的应用比较

目的:探讨调强放疗（IMRT）、简化调强放疗（sIMRT）及三维适形放疗（3DCRT）在胸中段食管癌放疗中的应用比较。方法:回顾性选取胸中段食管癌患者105例,根据患者所接受的放疗方式分为IMRT组（n=33）、sIMRT组（n=40）及3DCRT组（n=32）,比较各组靶区2%体积的器官所受照射剂量（D2）、D50、D98、均匀性指数（HI）和适形度指数（CI）差异,双肺接受5 Gy剂量照射的肺体积占全肺总体积的百分比（V5）、V10、V20、脊髓最大剂量（Dmax）和心脏平均剂量（Dmean）等。结果:IMRT组和sIMRT组D2、D50、D98和HI分别为（6 659.43±161.15） cGy和（6 603.55±145.54） cGy、（6 312.26±132.20） cGy和（6 289.94±121.17） cGy、（5 815.43±114.41） cGy和（5 801.16±120.03） cGy、（1.09±0.04）和（1.08±0.03）,显著高于3DCRT组（P<0.05）,CI分别为（0.71±0.02）和（0.72±0.03）,显著低于3DCRT组（P<0.05）;IMRT组、sIMRT组和3DCRT组双肺V5、V10、V20和脊髓Dmax比较差异无统计学意义（P>0.05）;IMRT组和sIMRT组心脏Dmean分别为（784.69±101.16） cGy和（796.79±112.28） cGy,显著低于3DCRT组（P<0.05）;sIMRT组机器跳数和子野数目分别为（432.24±71.19） MU和（18.03±5.56）,显著低于IMRT组和3DCRT组（P<0.05）;IMRT组机器跳数和子野数目分别为（501.16±78.98） MU和26.65±7.140,显著低于3DCRT组（P<0.05）;IMRT组、sIMRT组和3DCRT组骨髓抑制、放射性肺炎、放射性食管炎和肺纤维化发生率比较差异无统计学意义（P>0.05）;IMRT组、sIMRT组和3DCRT组放疗疗效比较差异无统计学意义（P>0.05）。结论:3DCRT、IMRT和sIMRT靶区剂量参数均可满足临床要求,其中sIMRT心脏受照剂量、机器跳数低,临床上可优先选择sIMRT计划。     

高能电子束和光子束混合治疗的临床应用

目的:利用MM50高能电磁扫描电子束的剂量学特性,进行电子束与光子束混合治疗在临床上的应用研究。探讨和评价在胸部肿瘤治疗中靶区和肺及脊髓的剂量分布的改善情况。方法:首先使用绝对剂量仪和三维水箱等设备对MM50高能电子束和光子束物理及剂量特性进行深入的测量,并对数据进行各种分析和处理。然后使用计划系统布野并获得病人的剂量分布,对靶区和重要器官的受量进行比较分析。结果:采用电子线/光子线混合照射的治疗方法与传统的对穿野治疗相比,靶区和重要器官如肺和脊髓的吸收剂量分布得到很大改善。结论:MM50高能电子束和光子束混合治疗在临床上有较高的应用价值。这种技术对纵膈等胸部肿瘤治疗时,可以大大减轻肺部的受量,因而降低放射性肺炎的发生率。     

基于4DCT和形变配准技术评估呼吸运动对肺癌立体定向放射治疗过程中剂量的影响

目的:探讨肺下叶肿瘤患者立体定向放射治疗（SBRT）治疗时,呼吸运动对肿瘤和正常器官受量的影响。方法:选取14例肺下叶肿瘤患者,均行平扫CT和四维CT（4DCT）扫描定位,获得平扫及10个呼吸时相的序列图像,同时记录患者放疗时的呼吸曲线,并得到各呼吸时相维持时间占比。利用MIM工作站勾画肿瘤和正常器官,基于平扫CT制定放疗计划,将3DCT计划移植到各呼吸时相的序列图像中并计算剂量,按照时间占比叠加各个时相的剂量。结果:比较平扫CT计划剂量分布和叠加剂量分布,得出相比平扫CT计划剂量。叠加剂量中,PTV平均剂量、患侧肺V20、患侧肺平均剂量、健侧肺平均剂量和全肺平均剂量的4D加权叠加均小于3D剂量,分别减小了2.37%、5.08%、5.19%、3.61%和3.46%,差异均有统计学意义（P<0.05）。结论:患者的呼吸运动导致肿瘤和肺受量的降低,但在较小的变化范围内。利用4DCT和形变配准技术,引入患者各呼吸时相维持时间占比的因素,可更合理评估呼吸运动对肺下叶肿瘤SBRT放射治疗过程中剂量的影响。