剂量验证在宫颈癌全盆调强放疗中的应用

目的 探讨电离室法和胶片法评价宫颈癌全盆调强放射治疗的剂量准确性.方法 采用Pinnacle 7.0逆向调强计划系统对宫颈癌患者设计全盆调强计划,并将该治疗计划移植至模体,采用指形电离室测量预先设定的空间点的绝对剂量,然后将各照射野机架角置于0°,用胶片分别测量各射野在模体表面下2cm实际的注量图,将实测的剂量和注量图与治疗计划系统给出的结果 相比对.结果 各有效测量点绝对剂量与实测剂量的偏差均低于5%,而实际照射注量图与计划输出注量图的比对结果 基本一致.结论 采用电离室法和胶片法验证宫颈癌全盆调强切实可行,测量结果 符合临床要求.     

基于DPM的调强放疗计划剂量验证工具的实现

目的 基于简单快速蒙特卡罗程序DPM（dose planning method）,通过植入照射源模型并改进程序,解决DPM中无法实现任意角度入射和非规则非均匀野模拟的问题,使其成为调强放疗计划系统的实用蒙特卡罗剂量验证工具。方法 通过加速器反演出的能谱结合优化给出的强度图模拟加速器的粒子输运过程。使用虚拟点源结合反演出加速器能谱模拟了加速器的照射源部分,基于DPM的粒子输运物理模型,结合调强放疗计划中的照射野强度分布,以及出射粒子的权重与强度图中的强度相结合,实现了算法。结果 通过将DPM模拟计算的规则野结果与三维水箱测量数据对比了百分深度剂量（PDD）和百分离轴剂量（OAR）,误差在野内<2%,半影2~3mm。以及DPM模拟计算非规则野的结果与有限笔形束剂量计算方法FSPB计算结果的对比,趋势符合,γ分析通过率为95.1%,误差都在允许范围内。校验了改进的DPM的功能和计算精度。结论 植入简便照射源模型的DPM程序相较于经典蒙特卡罗程序,速度较快,计算精度和时间可以满足临床需求,可以作为调强放疗计划系统中剂量验证工具。     

基于三维预测剂量的自调节调强放疗自动计划方法

目的 开发一种基于预测剂量的自调节调强放射治疗自动计划方法,以增强自动计划的鲁棒性。方法 利用3D U-Res-Net_B网络预测出三维剂量分布后,在直接子野优化的每次迭代中先基于上次迭代结果计算当前剂量,再联合预测剂量计算目标剂量,然后以此为目标进行优化。完成所有迭代或满足循环退出条件后,得到最终的治疗计划。在30例直肠癌病例上进行测试,验证算法的效果。结果 临床计划治疗靶区的V_100%均值和标准差为（95.03±0.91）%,自动计划为（94.67±1.96）%,接近临床值（P>0.05）,而预测值为（92.90±2.13）%,与临床计划的差异具有统计学意义（t=29.0,P<0.05）;自动计划在小肠V₃₅、膀胱V₄₀、股骨头的V₂₀~V₄₀等多项指标上低于预测值和临床值,且差异具有统计学意义（t=4.5~118.0,P<0.05）,在其他危及器官的指标上与临床值的差异无统计学意义（P>0.05）。结论 本方法增强了自动计划的鲁棒性,提高了其应对复杂情况的能力。     

2 010例调强放疗患者计划剂量验证结果分析

目的 分析2 010例调强放疗计划剂量验证结果,为改进和完善调强放疗计划验证方法提供参考。方法 回顾性分析北京大学第三医院2012年2月—2016年2月美国瓦里安公司Trilogy加速器治疗的2 010例计划的剂量验证结果,其中调强放射治疗（IMRT）计划965例,容积旋转调强放疗（VMAT）计划1 045例。计划设计使用Eclipse计划系统,剂量验证采用MatriXX及Multicube模体。分析计划和测量等中心点剂量差异,3%/3 mm标准平面剂量分布的γ通过率。等中心点剂量差异<±3%定为通过,平面剂量分布γ通过率>90%定为通过。分析病变部位、治疗技术（IMRT和VMAT）对计划验证通过率的影响。结果 2 010例计划等中心点剂量平均差异为-0.3%±2.4%,γ通过率为97.9%±3.4%。88.2%和96.7%的计划能够通过点剂量验证和平面剂量验证标准。不同病变部位计划验证γ通过率不同（F=3.09,P<0.05）。不同病变计划点剂量和面剂量验证通过率不同（χ²=40.93、39.15,P<0.05）。IMRT和VMAT计划验证点剂量通过率和面剂量验证通过率差异均无统计学意义（P>0.05）。结论 大部分调强放疗计划能够通过计划验证,不同病变部位计划验证通过率不同,IMRT和VMAT计划验证通过率无差异。     

宫颈癌术后容积旋转调强放疗与5野调强放疗计划的剂量学比较

目的比较宫颈癌术后容积旋转调强放疗（VMAT）与5野调强放疗（5F-IMRT）计划的剂量学差异,并在危及器官保护方面进行分析。方法选择10例宫颈癌术后放疗的5F-IMRT计划,按相同的剂量限制对每例患者行单弧VMAT和双弧VMAT计划设计,比较3种计划的靶区剂量、适形度指数、均匀性指数、危及器官剂量及加速器跳数。组间比较采用单因素方差分析检验,组间两两比较采用LSD检验。结果单弧VMAT和双弧VMAT均能满足靶区处方剂量的要求,在靶区最大剂量、平均剂量、适形度指数和均匀性指数上,双弧VMAT与5F-IMRT计划相当,单弧VMAT计划最差,差异有统计学意义（F=24.102、13.710、5.919、11.045,均P < 0.05）;靶区最小剂量比较,3种计划差异无统计学意义（F=3.323,P>0.05）。单弧VMAT和双弧VMAT计划的加速器跳数明显少于5F-IMRT计划,差异有统计学意义（F=295.138,P < 0.05）。对于小肠、直肠和膀胱的参数最大剂量,双弧VMAT与5F-IMRT计划相当,单弧VMAT计划最差,差异有统计学意义（F=16.069、7.521、13.966,均P < 0.05）。对于膀胱的参数V20、V30和V40（V表示受照剂量体积百分比）,5F-IMRT优于单弧VMAT和双弧VMAT,差异有统计学意义（F=5.142、20.095、7.387,均P < 0.05）。对于左股骨头参数V20和V30,单弧和双弧VMAT优于5F-IMRT,差异有统计学意义（F=3.717、16.040,均P < 0.05）。对于右股骨头参数V30和V40,单弧和双弧VMAT优于5F-IMRT,差异有统计学意义（F=10.873、7.791,均P < 0.05）。结论宫颈癌术后放疗,双弧VMAT计划在靶区剂量学参数上与5F-IMRT计划相当,单弧VMAT计划较差。在危及器官保护方面,3种计划各有优势,但VMAT计划的加速器跳数明显减少,可以提高治疗效率,值得进一步研究。     

调强放射治疗计划的剂量验证

调强放射治疗(intensity—modulated radiation therapy，IMRT)以其较好的剂量分布和保护正常组织等特点已在国内多家医疗单位开展。但是由于此项治疗技术受到诸如影像、逆向计划设计、精确定位及治疗设备等因素的影响，对于治疗方案的剂量验证显得尤为重要。     

俯卧盆腔固定装置在妇科肿瘤调强放疗计划中的剂量学影响

目的研究俯卧盆腔固定装置对妇科肿瘤调强放射治疗剂量学的影响。方法回顾性分析2020年8月至2021年6月在中山大学附属第三医院接受放疗的宫颈癌和子宫内膜癌患者共20例, 每位患者均采取两种方法勾画外轮廓, 第1种仅包含患者轮廓, 第2种包含患者轮廓和固定装置。每例患者在放疗计划系统(TPS)中分别用两组轮廓计算相同的7野调强计划, 通过剂量体积直方图(DVH)和计划相减来比较不带固定装置计划Planwithout和带固定装置计划Planwith间剂量学差异。在仿真人模体中使用EBT3胶片验证实际点剂量, 并分别比较其与上述两个计划剂量的差异。结果 Planwith的靶区100%、98%处方剂量的覆盖体积V50 Gy、V49 Gy和均值Dmean分别下降了19.75%、7.99%和2.54%(t = 8.96、10.49、22.09, P<0.01);皮肤的V40Gy、V30Gy、V20Gy、V15Gy和Dmean分别上升了51.79%、51.05%、45.72%、33.63%和10.80%(t = -2.54、-5.63、-15.57、-24.06、-13.88, P<0....     

个体患者适形调强放疗计划模体内剂量实测验证技术的建立

目的建立个体患者适形调强放疗（IMRT）计划的模体内剂量实测验证技术。方法选择1例鼻咽癌患者，设计IMRT计划。将患者计划转移到模体上设计杂交计划。执行杂交计划时，用针点电离室测量感兴趣点的剂量，并与该点的计算剂量比较。用胶片剂量测量系统测量杂交计划中感兴趣平面的剂量，胶片与计划剂量矩阵登记后，依次进行计划，胶片分析、计划，胶片剖面分析和计划／胶片等剂量线分析。采用复合判断标准评价验证结果。结果针点电离室测量得到杂交计划单次照射的总剂量为121．5cGy，比计算值低约4％。计划，胶片分析得到高剂量、高梯度区域的距离差别均在4mm以内；计划／胶片剖面分析显示，计划与胶片在通过靶区的剖面具有较好的一致性；计划，胶片等剂量线分析显示，计划与胶片对应值的等剂量线重合良好。按照复合判断标准，该计划验证通过。结论初步建立了个体患者IMRT计划的模体内剂量实测验证技术，建立并优化了剂量登记技术、剂量归一方法和评价方法。     

基于四分位距值的调强放疗计划剂量体积直方图分析

目的 提出一种基于四分位距值的调强放射治疗（IMRT）计划靶区及危及器官剂量体积直方图（DVH）差异分析方法。方法 回顾分析22例宫颈癌IMRT计划,将靶区和危及器官（膀胱、直肠和左右股骨头）5组DVH曲线从Pinnacle³计划系统中导出,对每组DVH曲线求出平均DVH曲线和四分位距值曲线。结果 计划靶区DVH在54.03 Gy处差异最大,四分位距值为6.95%,处方剂量包绕的靶区体积为（96.43±1.63）%。膀胱DVH在17.24 Gy处差异最大,四分位距值为14.62%,V₄₀和V₃₀分别为（32.79±7.06）% 和（56.47±9.94）%。直肠DVH在35.92 Gy处差异最大,四分位距值为19.94%,V₄₀和V₃₀分别为（30.17±10.80）%和（58.16±11.99）%。膀胱与直肠的四分位距值差异有统计学意义（z=-6.59, P<0.05）。左侧股骨头DVH在16.06 Gy处差异最大,四分位距值为31.47%。右侧股骨头DVH在17.47 Gy处差异最大,四分位距值为32.82%,左右股骨头间的四分位距值间差异无统计学意义（P>0.05）。结论 四分位距值曲线可以分析靶区和危及器官DVH曲线的变化趋势,为自动计划优化参数设置提供指导。     

基于元启发策略的肿瘤调强放疗自动计划方法

目的提出一种基于元启发策略的放疗自动计划方法(ATP-STAR),并验证其有效性。方法ATP-STAR方法的主要过程为先对优化参数进行向量化编码,采用高斯卷积修正优化参数,再利用模拟退火选择备选优化参数向量集,结合射野通量优化,并行探索最优的优化参数组合,实现计划自动试错。选取20例肿瘤个体化差异较大的病例进行方法测试。邀请具备5年以上临床工作经验的物理师进行人工计划设计。人工计划和ATP-STAR计划均基于开源matRad计划系统完成,射野及处方剂量与临床治疗计划保持一致。分析不同病种ATP-STAR与人工计划的靶区和危及器官剂量学差异。结果对靶区而言,ATP-STAR计划的均匀性优于人工计划(脑瘤:z=2.28,P=0.022;肺癌:z=2.29,P=0.022;肝癌:z=2.11,P=0.035),脑瘤和肝癌ATP-STAR计划的适形性与人工计划相当,肺癌ATP-STAR计划的适形性略差于人工计划(z=2.29,P=0.022)。对脑瘤的危及器官而言,相比于人工计划,ATP-STAR计划的左眼晶状体Dmean平均受量由2.19 Gy降至1.76 Gy(z=2.28,P=0.022),左视神经Dmean由11.36 Gy降至10.22 Gy(z=2.28,P=0.022),右视神经Dmax由32.92 Gy降至29.97 Gy(z=2.10,P=0.036),垂体Dmax由39.53 Gy降至35.21 Gy(z=2.29,P=0.022)。对肺癌的危及器官而言,ATP-STAR计划的脊髓Dmax平均受量由38 Gy降至31.17 Gy(z=2.12,P=0.034),双肺Dmean由8.51 Gy降至8.07 Gy(z=2.29,P=0.022),心脏Dmean由3.21 Gy降至2.69 Gy(z=2.29,P=0.022)。对肝癌的危及器官而言,ATP-STAR计划的脊髓Dmax由18.19 Gy降至14.76 Gy(z=2.11,P=0.035),肝脏Dmean由15.61 Gy降至14.45 Gy(z=2.11,P=0.035),肾脏Dmean由4.76 Gy降至4.04 Gy(z=2.10,P=0.036)。结论ATP-STAR方法较少依赖人工计划设计经验,易于推广,有望改善调强放疗计划质量及一致性,并节省临床人力和时间成本。     

二极管半导体探测器(Diode)测量放射治疗患者剂量方法的研究

目的 研究用Diode探测器测量光子线束治疗中患者接受剂量的方法,验证治疗计划系统(TPS)计算剂量,并与Diode探测器测量剂量进行比较.方法 用60Coγ射线、6 MV X射线、水模体和固体模体,开展Diode探测器的重复性、剂量率响应、非线性剂量响应及刻度因子等实验.根据临床治疗需要,选择在不同条件下,研究剂量随机器角度、能量响应、源皮距、照射野、楔形角度、挡块和托盘因子等变化的影响,求出Diode探测器校准因子,用仿真人模体、Diode探测器、6 MV X线束,验证骨盆、头颈等部位剂量.再用Diode探测器测量6 MV X射线照射9例放疗患者的头颈、胸及腹等部位的剂量.结果 仿真人模体骨盆前面,左、右两侧(加楔形和不加楔形角度),以及头颈部左、右两侧(戴面具和不带面具)条件下,Diode测量值与TPS计算值的相对偏差均在±3%以内;放疗患者的头颈部两侧(戴面具)、胸部及腹部,Diode测量值与TPS计算值的相对偏差均在±5%以内.结论 用Diode探测器验证放疗患者剂量方法准确可靠,能快速获得数据.

Abstract：

Objective To explore the measurement method of the treatment dose of the patient with Diode for photon beam in radiotherapy,and to validate the treatment dose by comparing with the treatment planning system (TPS).Methods Experiments of the reproducibility,dose rate dependence,non-linearity dose response,and calibration factor in 60Co γ and 6 MV X beams were carried out with Diode on the surface of solid phantom and in water phantom.According to the needs of clinic treatment,different conditions were chosen to observe the dose changes with the angle of incidence,energy response,distance of source to skin,field size,wedge angle,block and tray using ionization chamber and water phantom.The Diode was placed on the surface of the solid phantom to obtain the correction factors.The doses of the chest,abdomen,and head and neek were verified with the Alderson phantom and Diode.Diode doses of the pelvis,head and neck at 14 points on the patient were measured.Results The Diode was irradiated at the points of the Alderson phantom,such as AP,RL and LL of the pelvis,with and without wedges,RL and LL junction of the neck and chin,with and without mask,the maximum relative deviation of doses was within ± 3% between Diode and TPS.The Diode was placed in different locations on the patient,including chest,abdomen and head and neck.The relative maximum deviation of doses was within ±5% between Diode and TPS.Conclusions The Diode method is reliable for measuring the exposure doses of the patient in radiotherapy.     

转移性骨肿瘤放射治疗临床分析

目的分析79例转移性骨肿瘤放射治疗止痛效果及中位生存期。方法采用6MV和15MV X线照射转移性骨肿瘤79例共141处病灶。常规分割组18例，照射DT40—50Gy／20—25次共4—5周；大分割组61例，照射DT30-36Gy／10-12次共2-2．5周。结果（1）总的中位生存期为3．81个月。中位生存期单纯骨转移者8．05个月，原发灶已控制者4．29个月，分别显著高于合并内脏转移者的3．10个月（P〈0．05）和原发灶未控或不明者的3．31个月（P〈0．05）；中位生存期单发和多发骨转移者差异无统计学意义（P〉0．05）。（2）放射止痛总的有效率为92．90％，常规分割组止痛效果优于大分割组（x^2=12．99，P=0．005），而止痛效果与原发灶是否得到控制、转移是单发还是多发均无关系。（3）放射止痛起效的快慢与单次剂量成正比（x^2=9．55，P=0．002）。结论放射治疗可作为转移性骨肿瘤的一种主要止痛手段。     

剂量计算中解析组织非均匀性修正方法的比较研究

目的研究和比较目前放射治疗计划系统中常用的几种组织非均匀性修正方法。方法通过真实病人算例对不同修正方法的计算精度和计算速度进行对比测试。结果等效组织空气比修正（ETAR）方法虽然较Batho等修正方法考虑的影响因素多，但ETAR方法在大大增加计算时间的基础上，计算精度并未得到明显的提高。结论可使用新近开发的混合Batho修正方法替代目前计划系统中常用的ETAR方法。     

宫颈癌调强放疗同步补量与常规照射剂量分布比较

目的 评价调强放疗同步补量(IMRT SIB)代替常规照射(全盆外照射加腔内放疗)治疗局部进展期宫颈癌(LACC)的可行性。方法 根据子宫的不同位置选择5例LACC患者,分别制订常规放疗和IMRT SIB计划,比较2种放疗方式靶区的剂量分布。结果 子宫前位、水平位、后位以及偏位时IMRT SIB可以为靶区提供优于常规照射均匀、足量的剂量分布,降低危险器官(直肠、膀胱和小肠)受照体积和剂量;IMRT SIB能够得到较常规放疗更高的A、B点和宫底剂量。但如果小肠邻近或环绕子宫时靶区则欠量。结论 剂量学研究证明LACC IMRT SIB在不同子宫位置(过度前倾前曲位除外)时肿瘤靶区的剂量分布优于常规放疗。     

放疗中评估不同剂量分布治疗方案效果的方法比较

目的比较肿瘤控制概率(TCP)及等效均匀剂量(EUD)在评估不同剂量分布治疗方案时受生物学参数取值变化的影响程度。方法根据TCP和EUD的定义推出各自的计算公式。假设治疗后肿瘤内的剂量为正态分布，将肿瘤分为很多体积相等的小体元，用蒙特卡罗方法对这些小体元的剂量进行模拟，根据计算画出不同放射敏感性(α)及克隆源性细胞倍增时间(Tp)取值时的TCP或EUD与剂量取值标准差(Sd)之间的关系曲线进行分析。结果TCP与Sd的关系曲线受肿瘤生物学参数取值的影响较大，而EUD与Sd的关系曲线则基本不受影响。结论在对不同病人间剂量不均匀分布的治疗方案进行比较时，如果已经准确获得了肿瘤生物学参数的取值，则使用TCP方法较好，否则应使用EUD方法。     

RTS-200S放疗二维自动扫描测量水箱的研制

目的 本研究组在参考国外先进技术的基础上历时5年研制成功了先进的放疗剂量自动化检测大型仪器。该机适用于医院放疗科和省级放射卫生检测机构对放疗设备的验收检测。对于放疗计划系统需要的大量临床物理参数可以实现快速测量。方法 采用2个电离室为扫描探头和检测探头，利用最新的自动化测量和控制技术，可以快速方便和准确地扫描测量各种型号医用直线加速器、X刀和60Co远距离治疗机的射线束参数。通过计算机控制多细分步进电机驱动精密机械传动系统，使该系统的扫描定位精度小于0．1mm；实现对放疗射线束的水平和垂直方向的扫描，对放射治疗射野的离轴比和百分深度等参数实现快速的测量。结果RTS-200放疗二维自动扫描水箱系统扫描测量的加速器x射线的Profide和PDD测量曲线比较平滑，对X射线的均整度，对称性等数据的分析结果与Varian公司的测量结果吻合；从测量PDD曲线可以看出，15MV的测量的D10／Dmax的分析值与Varian公司的测量标称值接近。结论 RTS-200S放疗二维自动扫描测量水箱的性能完全可以满足测量医用加速器的射线束特性的需要。     

Comparison of calculated dose distributions reported as dose-to-water and dose-to-medium for intensity-modulated radiotherapy of nasopharyngeal cancer patients

Advanced dose calculation algorithms for radiation therapy treatment planning can report external beam photon dose 2-sided, in terms of dose-to-medium (D_m) and dose-to-water (D_w). The purpose of our study was to determinate the effect of D_w and D_m reporting modes built in Elekta Monaco treatment planning system on intensity-modulated radiotherapy dose distributions for patients with nasopharyngeal cancer. For 13 patients involved in this retrospective study, 2 plans were created: 1 using D_w and another according to D_m reporting mode. Treatment plans were normalized such that 100% planning target volume should be covered by 95% of prescribed dose. Dose-volume constraints were assigned according to international standards. The comparison between dose distributions was performed evaluating quantities important for respective volumes of interest. For target volumes, heterogeneity index and conformity index methodology were used along with the maximum dose concept. Also, for the comparisons over particular organ at risk, maximum dose or mean dose as well as dose-volume concepts were used. For all target volumes and majority of organs at risk, the differences between 2 reporting modes are statistically insignificant, but this is not the case for bony structured organs at risks: mandible and cochlea. It was observed that D_w is higher than D_m with mean difference of 9.91% (p?=?0.000009) of the mandible volume covered with 70?Gy. The same trend was observed for left and right cochlea with difference in mean dose of 8.74% (p?=?0.037) and 6.87% (p?=?0.029), respectively. The comparative analysis of dosimetric parameters in this study shows that the selection of reporting modes in Monaco treatment planning system can produce dose differences up to 15% in high-density volumes such as mandible and cochlea, which might have clinical consequences.     

基于结构相似性指数评估放疗计划质量的可行性研究

目的 利用结构相似性指数（structural similarity index,SSIM）对放疗计划的三维剂量分布进行评价,比较SSIM相对现有常用质量评价指数的优缺点,同时构建以SSIM为基础的多处方剂量计划的评估方法。方法 引入SSIM来分析实际与理想三维剂量数据并结合其空间位置信息给出各体素质量评分,进而计算感兴趣区域（ROI）内的平均值作为该区域的质量评分。选取2018年1月至2020年5月北京大学肿瘤医院既往已实施治疗的53例临床同步推量放疗计划,抽取两例计划分别引入两种质量缺陷（局部高量、剂量跌落）与正常计划进行对比实验来表征SSIM指数的响应,展示SSIM指数评价结果的图像模式。分析53例放疗计划各ROI的均匀性指数（HI）、适形性指数（CI）与SSIM的相关性,评估SSIM反映均匀性和适形性的能力。结果 SSIM指数的图像模式能够反馈剂量分布存在质量缺陷的位置信息。HI与SSIM在转移与可疑淋巴结（PGTVnd）中由于HI敏感性降低导致未表现出相关性,在计划靶区（PTV）去除PGTVnd后的区域中存在显著负相关（R=-0.86,P<0.01）,CI与SSIM指数在PGTVnd中存在显著正相关（R=0.83,P<0.01）。结论 SSIM指数在改善以往评价参数缺陷的基础上,能够结合均匀性与适形性对计划进行质量评价,同时精准反馈存在质量缺陷的空间位置。     

脑转移瘤的放射治疗进展

脑转移瘤是肿瘤最常见的神经系统并发症,发病率呈上升趋势。治疗方案已经从传统的全脑放射治疗发展到个体化治疗阶段。放疗仍是当前的主要治疗手段之一。随着放疗技术的不断发展,脑转移瘤患者的生活质量明显改善,生存期明显延长。全脑放疗、立体定向放射外科以及两者联合是目前的主要治疗方法,但在最佳联合方式及患者的选择等方面尚待进一步明确。笔者将对脑转移瘤的放射治疗进展进行综述。