恶性肿瘤调强适形放射治疗质量保证的研究

目的：探讨调强适形放射治疗的质量保证方法。方法：用CMS放射治疗计划系统设计调强适形放射治疗计划。采用CT模拟的方法验证射野等中心位置，比较各照射野实际胶片调强图与治疗计划系统得到的相应照射野的测强图的一致性，采用多通道剂量仪验证多点绝对剂量。结果：射野等中心位置误差在3mm以内。各射束垂直方向测得的调强图与计划系统计算的调强图一致。等中心点实测剂量与计划剂量的误差在3％以内，其余偏离点的实测剂量与计划剂最误差在5％以内。近期疗效为完全缓解（CR）58．8％（10／17），部分缓解（PR）17．6％（3／17），无变化（NR）23．5％（4／17），总有效率（CR＋PR）为76．5％（13／17），所有17例患者均能耐受放射治疗，按计划完成调强透形放射治疗。结论：上述质量保证措施切实可行。调强适形放射治疗对恶性肿瘤有较好的近期疗效。     

胸部肿瘤调强放疗中摆位误差的原因与控制

目的:测定胸部肿瘤在调强放射治疗中的摆位偏差,分析计划设计中从临床靶区到计划靶区的外扩边界。方法:随机抽取115名胸部肿瘤患者,在治疗时用电子射野影像装置拍摄射野片,将射野片和计划系统中的数字重建射野图像片进行误差比较。结果:在左右、头脚、腹背方向的摆位误差分别是(-0.46±0.24)cm,(-0.37±0.08)cm,(-0.42±0.19)cm,外扩边界分别是0.7 cm,0.45 cm,0.61 cm。结论:对于胸部调强放疗的患者,CTV到PTV的外放边界在左右方向需要2.5 mm,头脚方向和腹背方向需要2 mm。     

调强放射治疗射野和剂量的验证

目的：为确保调强放射治疗的精确,利用自制和专用设备对每个射野的位置、形状和野内剂量分布进行验证。方法：用自制的位置验证标记球,贴在病人体表的某个固定位置,和病人一起进行CT扫描,设计计划时将此标记球设为位置验证靶区进行射野位置验证。利用加速器自带的射野影像系统（EPID）和治疗计划系统（TPS）的DRR图比对进行射野形状验证。利用Matrixx二维电离室矩阵和OnmiPro软件进行每个射野的剂量验证。结果：射野位置验证在统一调整系统后,误差结果满意。射野形状验证以3mm为标准,调整前的吻合率约为75％。剂量验证通过率大于等于95％的射野占77％。结论：通过81例鼻咽癌调强放疗的实验证明,利用上述三种方法对调强计划进行验证,可以及时纠正误差,确保计划准确执行。     

鼻咽癌调强放疗中摆位误差对物理剂量学的影响

目的：测量头颈部肿瘤在放射治疗中的摆位误差，分析鼻咽癌（NPC）调强放射治疗（IMRT）中误差对靶区和危及器官物理剂量学的影响。方法：随机抽取76名头颈部肿瘤患者，通过比较数字重建图像（DRR）和射野图像，测量其摆位误差；从其他住院患者中随机抽取另外10名作调强治疗的鼻咽癌患者，在计划系统中模拟患者治疗时体位的三维误差，重新计算剂量分布，分析一系列相关的靶区和危及器官的剂量参数，明确摆位误差对物理剂量的影响。结果：头颈部肿瘤在左右、头脚、腹背方向的摆位误差分别是（-0．62±1．46）mm，（-0．41±1．54）mm，（-0．31±1．67）mm；鼻咽癌调强放疗中超过3mm的摆位误差对GTV的最小剂量和CTV个别剂量参数的影响有统计学意义，腹背方向的误差对脊髓和脑干受照剂量的影响有统计学意义。结论：对于鼻咽癌调强治疗的患者，摆位误差需要控制在3mm之内：在日常工作中用EPID做质量保证和质量控制工作很有必要。     

应用MV级CR进行射野验证的临床研究

目的:探讨利用MV级计算机X线摄影(computed radiography,CR)技术拍摄放射治疗病人射野验证片的价值与意义.材料与方法:采用双曝光技术进行放射治疗射野验证片的拍摄,在曝光时加入射野参考坐标十字插板,十字线坐标为实际射野的参考坐标,并根据片中人体解剖标记计算中心移位误差,与模拟机的计划摄片、治疗计划系统生成的DRR(digital reconstructed radiography)进行比较分析,测量摆位误差.结果:15例病人,在首次进行放射治疗前用AGFA高能CR分别拍摄0°和90°验证片,共得到30张验证片.模拟定位片和射野验证片都能较清晰显示照射野形状、大小、治疗中心以及与人体解剖标记之间的关系.由两位医师得出的两组误差数据没有统计学差异(在x、y、z方向上,P>0.05).结论:利用CR技术拍摄放疗病人模拟定位片和射野验证片,成像满意,操作简便,可以有效减少放疗摆位误差,提高摆位的准确性,及时纠正摆位误差,是质量控制和质量保证的有力工具.作为放射治疗病人位置的验证、实现放射治疗科数字化具有积极的意义.     

电子射野影像系统（EPID）在头颈部肿瘤放射治疗中的摆位误差分析及质量控制

目的:通过电子射野影像系统(Electron Portal Imaging Device,EPID)测定和分析三维适形及调强放疗中的摆位误差,并依此计算CTV外扩PTV边界的大小,定期分析误差原因,不断提高科室的质量控制水平.方法:对2007年10月份开始连续四个月月份各12、11、17、16例头颈部肿实行适形或调强放疗的肿瘤患者进行摆位误差测定,体位固定采用头颈肩膜固定.每例患者每周一次于治疗前在加速器上拍摄正、侧位等中心验证片各一张,与治疗计划系统中的DRR(Digital Reconstructed Radiograph)片比较,计算出摆位误差.CTV到PTV外扩边界的大小由公式2.0∑+0.7σ计算得出,其中∑为系统误差,σ为随机误差,于每月底计算本月度的CTV到PTV外扩边界数值,分析误差原因,并提出具体质控措施.结果:由公式得出我科头颈部肿瘤外扩PTV的理论边界前1、2、3月份数值呈不断下降,自4月份开始,数值呈稳定状态.结论:通过对摆位误差的分析为我科外扩CTV边界提供了理论依据,确定了CTV到PTV外扩边界的大小,通过不断的改进,使边界外扩数值不断减少,减少患者照射区域,提高治疗水平.     

评价电子射野影像系统验证鼻咽肿瘤放疗摆位误差时对患者剂量的影响

目的：分析利用电子射野影像系统（EPID）纠正鼻咽癌调强放射治疗（IMRT）的摆位误差时，对患者剂量的影响方法：选取IMRT的鼻咽癌患者30例，每拍一次电子射野影像片（EPI），拍摄正位片（机架角为0°）和侧位片（机架角为90°）共计2张。拍摄正、侧位片时射野面积一般取10cm×10cm，机器跳数为3MU-4MU。利用荷兰核通公司的Masterplan三维治疗计划系统（Version 1．5）进行剂量计算统计。结果：每拍一次EPI，机器跳数为3MU，当眼晶体在射野范围之内时，射线是能量为6MV的光子束，左、右眼晶体平均剂量为4．8cGy左右；射线是能量为8MV的光子束，左、右眼晶体平均剂量为4．6cGy左右。脊髓和脑干受照部分的平均剂量为4．7cGy左右。如果拍一次EPI机器跳数为4MU，器官受照部分的平均剂量要相应增加33％。结论：建议在鼻咽癌放疗前，都于EPID下进行实时摆值误差纠正，而在设计鼻咽癌治疗计划时,需将这部分剂量考虑到计划中，以避免剂量误差一更好的方法是在治疗计划中设计拍EPI的射野时，用准直器、MLC保护眼晶体、脊髓和脑干等危及器官。     

胃癌术后不同布野方案对调强放疗剂量分布的影响

目的:探究胃癌术后不同布野方案对调强放疗剂量分布的影响。方法:选择42例行胃癌术后放疗的患者,采用7野等角度均分静态调强计划（方案A,射野方向为0°、52°、104°、156°、214°、256°、308°）、5野等角度均分静态调强计划（方案B,射野方向为0°、72°、144°、216°、288°）及4野固定照射野静态调强计划（方案C,射野方向为20°、90°、180°、310°）,比较不同布野方式下靶区、危及器官受量及靶区适形度指数、均匀性指数差异。结果:不同射野计划方案靶区受量指数及均匀性指数比较差异无统计学意义（P>0.05）,但方案A的适形度指数显著优于方案B、C（P<0.05）。不同射野计划方案脊髓Dmax及Dmean、肝脏V30和Dmean、左右肾脏V20和Dmean等方面差异具有统计学意义（P<0.05）。方案A的脊髓Dmax及Dmean、肝脏V30以及右肾V20等参数优于方案B（P<0.05）;方案C的肝脏V30和Dmean以及左右肾脏V20和Dmean均显著优于方案A、B（P<0.05）。结论:在胃癌术后放疗中,4野静态调强计划能在保证靶区剂量的同时,可更好地保护危及器官。 【关键词】胃癌;调强放射治疗;布野方案;剂量学     

电子射野影像装置用于监控放射治疗中初次摆位误差的研究

目的利用电子射野影像装置（EPID）对不同部位肿瘤放射治疗中的初次摆位误差进行量化分析,了解不同部位的摆位误差,了解不同医生对摆位误差的接受程度有无差异。方法 2006年1月～2007年12月接受放射治疗的患者中按头颈、胸部、腹盆腔不同部位,按不同医生治疗组随机选取58例,其中男性30例,女性28例;年龄23～86岁,平均年龄56.9岁。按部位分别为头及头颈部20例,胸部19例,腹盆部19例。采用双曝光法拍摄照射野验证片。参考图像为CT定位后的数字重建图像（DRR）或X射线模拟机定位图像,图像比较采用骨性结构为标志,勾画出参考图像上的骨性结构,与EPID进行最大程度重合后得出在水平、垂直方向上的摆位误差数据并进行分析。结果摆位误差水平方向为（1.02±1.15）mm（0~5mm）,垂直方向为（1.11±1.20）mm（0～6mm）。90%以上摆位误差小于3mm。头部或头颈部固定摆位误差最小,水平方向和垂直方向分别为（0.64±0.65）mm和（0.91±0.98）mm。不同医生组之间摆位误差无明显统计学意义。在不同部位治疗中,在垂直方向摆位误差上,头及头颈部固定明显小于胸部和腹盆部固定,差异有统计学意义（P=0.02）。结论绝大多数摆位误差在容许范围。实施治疗前,先行X射线模拟机摆位不失为一种缩小摆位误差的有效办法。     

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。     

基于傅里叶梅林变换的图像配准方法

目的:提出一种新的配准框架用于图像引导放射治疗系统中的2D/3D图像配准,有效降低传统方法迭代搜索时间,同时保证放射治疗要求的配准精度。方法:利用傅里叶梅林变换方法对正侧位kV图像与对应方位参考CT图像生成的数字重建放射影像（DRR）进行粗配准,根据傅里叶梅林变换计算得到的二维平移向量以及放射治疗系统的机械几何参数反推出参考CT图像的三维空间位置偏差,更新正侧位的DRR图像,最后通过正侧位kV图像与DRR图像的相似度进行精配准达到临床需求。结果:采用临床金标准数据验证方法的配准性能,实验结果表明,配准误差为0.576 5 mm,平均运行时间为3.34 s。结论:该方法鲁棒性强,对图像的噪声不敏感,人工干预少,可满足临床应用的需求。     

基于射线追踪的数字重建影像增强技术

数字重建影像是放射治疗虚拟模拟过程中的一项关键技术 ,对于放疗过程中的质量控制具有非常重要的意义。本研究基于物理的角度将射线追踪法运用于数字影像重建。在处理过程中 ,采用了一种新的数字重建影像增强算法 ,即对密度进行指数变换 ,通过调整衰减系数和密度指数来实现高密度组织与低密度组织间对比度的提高 ,实验结果表明该算法能明显改善图像质量。为了节省内存开销 ,在追踪过程中采用了逐层插值追踪的办法。     

螺旋断层调强放疗进行全中枢神经系统照射时不同部位靶区外放的临床研究

目的:分析使用螺旋断层加速器TOMO进行全中枢神经系统放疗的患者的MVCT图像，以颅骨、颈椎、胸椎、腰椎和整体靶区（PTVROI）为感兴趣区分别进行图像配准和摆位误差统计，计算各感兴趣区的靶区外放。方法:回顾性分析中国医学科学院肿瘤医院2016年~2020年使用TOMO行全中枢神经系统放疗的16例患者的154套MVCT图像，分别以颅骨、颈椎、胸椎、腰椎和PTVROI进行配准，统计不同部位靶区的摆位误差数据，得到5组包含左右（X）方向、头脚（Y）方向、腹背（Z）方向的摆位误差数据，比较颅骨、颈椎、胸椎、腰椎和PTVROI是否有差异，并应用公式M=2.5Σ+0.7σ分别计算不同部位的临床靶区到计划靶区的外放边界。结果:在X方向上的两两比较中，颅骨vs颈椎，差异有统计学意义（P=0.023），其余各组比较均无显著性差异；Y方向上的两两比较均未显示有显著性差异；而在Z方向上，PTVROI vs颅骨、PTVROI vs胸椎，无显著性差异，其他组两两比较，PTVROI vs颈椎（P<0.001）、PTVROI vs腰椎（P<0.001）、颅骨vs颈椎（P=0.007）、颅骨vs胸椎（P=0.017）、颅骨vs腰椎（P<0.001）、颈椎vs胸椎（P<0.001）、颈椎vs腰椎（P<0.001）、胸椎vs腰椎（P<0.001），差异有统计学意义。结论:使用TOMO行全中枢神经系统放疗，Y方向的靶区外放差异较小，X和Z方向的靶区外放边界从头到腰椎呈递增趋势，建议在中枢的不同位置采取不同的PTV外放策略。     

Measurements of patient's setup variation in intensity-modulated radiation therapy of head and neck cancer using electronic portal imaging device

Purpose:

To measure the interfraction setup variation of patient undergoing intensity-modulated radiation therapy (IMRT) of head and neck cancer. The data was used to define adequate treatment CTV-to-PTV margin.

Materials and methods:

During March to September 2006, data was collected from 9 head and neck cancer patients treated with dynamic IMRT using 6 MV X-ray beam from Varian Clinac 23EX. Weekly portal images of setup fields which were anterior-posterior and lateral portal images were acquired for each patient with an amorphous silicon EPID, Varian aS500. These images were matched with the reference image from Varian Acuity simulator using the Varis vision software (Version 7.3.10). Six anatomical landmarks were selected for comparison. The displacement of portal image from the reference image was recorded in X (Left-Right, L-R), Y (Superior-Inferior, S-I) direction for anterior field and Z (Anterior-Posterior, A-P), Y (S-I) direction for lateral field. The systematic and random error for individual and population were calculated. Then the population-based margins were obtained.

Results:

A total of 135 images (27 simulation images and 108 portal images) and 405 match points was evaluated. The systematic error ranged from 0 to 7.5 mm and the random error ranged from 0.3 to 4.8 mm for all directions. The population-based margin ranged from 2.3 to 4.5 mm (L-R), 3.5 to 4.9 mm (S-I) for anterior field and 3.4 to 4.7 mm (A-P), 2.6 to 3.7 mm (S-I) for the lateral field. These margins were comparable to the margin that was prescribed at the King Chulalongkorn Memorial Hospital (5-10 mm) for head and neck cancer.

Conclusion:

The population-based margin is less than 5 mm, thus the margin provides sufficient coverage for all of the patients.     

利用模拟机对493例患者摆位误差的测量

目的:利用Varian Acuity模拟机图像匹配功能测量出患者摆位误差。方法:493例患者中167例为头颈部肿瘤,210例为胸部肿瘤、116例为腹部肿瘤,所有患者均采用相应的固定装置。在模拟机上匹配DRR和模拟机影像,得到常规摆位的摆位误差。结果:头颈部患者在左右(x)、头脚(y)、前后(z)方向的摆位误差为(0.13±0.17)cm、(0.21±0.27)cm、(0.21±0.23)cm,胸部患者在左右、头脚、前后方向的摆位误差为(0.24±0.27)cm、(0.24±0.32)cm、(0.27±0.29)cm,腹部患者在左右、头脚、前后方向的摆位误差为(0.22±0.29)cm、(0.25±0.29)cm、(0.19±0.29)cm。同时给出了相应的靶区外放边界。结论:模拟机能够测量患者摆位误差,并由此获得靶区外放边界。     

Integration of digital fluoroscopy with CT-based radiation therapy planning of lung tumors

Radiation dose escalation may be a means to increase the local control rate of inoperable lung tumors. Treatment plans involve the creation of a uniform planning target volume (PTV) to ensure proper coverage despite patient breathing and setup error. This may lead to unnecessary radiation of normal tissue in shallow breathers or target underdosing for patients with excess internal motion. Therefore, the nature of tumor motion for each patient should be measured in 3D, something that cannot be done with CT alone. We have developed a method that acquires 2D real-time fluoroscopic images (loops) and coregisters them with 2D digitally reconstructed radiographs (DRR) formed from the CT scan. The limitations of CT to encompass motion can be overcome by merging the two modalities together. The accuracy of the coregistration method is tested with a stationary grid of radio-opaque markers at various spatial positions. The in-plane (at-depth) displacement between markers on the fluoroscopic image versus the DRR varies with position across the image due to slight misalignments between the x-ray source used in fluoroscopy and the virtual source used for the DRR relative to the test object. At clinically relevant positions, the maximum, measured in-plane displacement, is 1.1 mm. The method is applied to the thorax of an anthropomorphic phantom and a good fit is observed between the appearances of the bony anatomical structures on the coregistered image. Finally, a series of motion measurements are carried out on two oscillating cylindrical objects. The degree of motion as measured by fluoroscopy is accurate to within 1.0 mm, whereas the DRR is inconsistent in predicting motion. The coregistration of fluoroscopic loops with the DRR shows at what point within the oscillation the DRR fails to encompass motion. For any treatment site involving target motion, this real-time imaging is a useful asset in the planning stage.     

基于锥形束CT分析食管癌和肺癌患者摆位误差

【摘要】目的:应用锥形束CT（CBCT）观察食管癌和肺癌六维方向的摆位误差,分析六维床对食管癌平移和旋转方向校正的必要性及其临床意义。方法:选取2019年10月~2021年12月在中山大学肿瘤防治中心放疗的胸部肿瘤患者,食管癌组、肺癌组各85例,收集所有患者前3次CBCT扫描,通过六维方向与计划中的定位CT图像进行配准,获得头脚方向（SI）、左右方向（LR）、前后方向（AP）、绕Z轴旋转（RTN）、绕X轴旋转（PITCH）、绕Y轴旋转（ROLL）6个方向的摆位误差。原始数据取绝对值,采用Kolmogorov-Smirnov Z非参数秩和检验进行统计分析。结果:食管癌组和肺癌组在SI、LR、AP平移方向摆位误差取绝对值分别为:0.30（0.10, 0.50）、0.10（0.10, 0.30）、0.10（0.10, 0.20）和0.20（0.10, 0.40）、0.20（0.10, 0.30）、0.10（0.10, 0.30） cm;在RTN、PITCH、ROLL旋转方向的摆位误差取绝对值分别为0.50°（0.30°, 0.90°）、0.90°（0.40°, 1.60°）、0.90°（0.40°, 1.40°）和0.40°（0.10°, 0.70°）、0.70°（0.20°, 1.30°）、0.50°（0.10°, 1.00°）,食管癌组和肺癌组中SI、RTN、PITCH、ROLL方向比较,差异均有统计学意义（P<0.05）,而LR、AP方向比较,差异无统计学意义（P>0.05）。结论:基于CBCT引导下,六维配准技术配合六维床能降低胸部肿瘤患者放疗时摆位误差,特别是长靶区如食管癌方面,校正旋转摆位误差有明显优势。