光学体表监测系统在乳腺癌术后放疗颈胸膜固定中的应用

目的 建立光学体表监测系统（OSMS）在乳腺癌术后患者放疗颈胸膜固定中的摆位流程,与传统体表标记线摆位方式的摆位精度及其计划靶区体积（PTV）外放边界进行比较。方法 回顾性分析2019年3月至2019年8月于北京大学肿瘤医院行乳腺癌放疗的20例患者摆位数据,根据摆位方式分为OSMS摆位组和传统体表标记线摆位组,每组10例。通过锥形束CT（CBCT）刚性配准靶区微调后获取床左右（x轴向）、升降（y轴向）、进出（z轴向）、床旋转（Rtn）、进出倾斜（Pitch）、左右转动（Roll）配准误差;采用独立样本t检验和χ²检验分别统计误差绝对值和误差分布;最后由PTV外扩公式计算CTV-PTV外扩范围。结果 OSMS组和传统体表标记线组6维度配准误差取绝对值后平均值依次为0.18和0.18 cm、0.12和0.13 cm、0.13和0.23 cm、0.55°和0.74°、0.63°和0.99°、0.67°和0.68°;标准差依次为0.13和0.12 cm、0.09和0.09 cm、0.11和0.16 cm、0.37°和0.55°、0.53°和0.65°、0.42°和0.55°。两组病例摆位误差在z和Pitch方向差异均具有统计学意义（t=3.53、2.98,P<0.05）,两组z方向误差分布差异具有统计学意义（χ²=11.090,P<0.05）。OSMS组和传统体表标记线组x、y、z轴向CTV-PTV外放边界分别为0.28和0.26 cm、0.21和0.20 cm、0.24和0.35 cm。结论 建立和应用OSMS引导乳腺癌术后患者摆位流程,其摆位精度整体优于传统体表标记线摆位方式,且在z、Pitch方向摆位精度提升显著,z方向PTV外扩边界明显缩小,具有临床应用价值。     

一种基于光学体表监测技术的新型摆位方法在头部放疗中的应用

目的提出一种基于光学体表监测技术的新型摆位方法,并对比分析其在头部放疗中与传统摆位方法的差异。方法通过图像引导配准结果回顾性分析2018年5月至2019年4月北京大学肿瘤医院放疗科99例头部肿瘤患者358次摆位数据,其中传统摆位方法130次(41例),新型摆位方法228次(58例)。对比摆位误差分布情况、异常摆位个数、摆位时间等指标评估新型摆位法的优势。结果新型摆位方法3个线性方向即升降(Vrt)、头脚(Lng)、左右(Lat)摆位误差绝对化后分别为(0.07±0.07)、(0.08±0.06)、(0.06±0.06)cm,3个旋转方向即偏转角(Rtn)、俯仰角(Pitch)、翻滚角(Roll)摆位误差绝对化后分别为(0.53±0.41)°、(0.59±0.44)°、(0.59±0.46)°。其摆位精度相对于传统方法组均有不同程度的改善,且差异均具有显著的统计学意义(t=3.24~6.10,P<0.001)。同时,新型摆位方法与传统摆位方法比较,异常摆位次数大幅降低,差异具有显著的统计学意义(χ^2=60.66,P<0.001),且摆位时间有所降低,但差异无统计学意义(P>0.05)。结论基于光学体表监测技术的新型摆位方法有效提高了头部肿瘤放疗患者的摆位精度,显著缩小了6自由度床修正范围,大幅度降低了异常摆位概率,提示在头部放疗中具有潜在的临床获益。     

有无均整器模式下鼻咽癌容积旋转调强放疗计划的剂量学比较

目的 比较加速器6 MV X射线非均整模式（FFF）和均整模式（FF）下局部进展期鼻咽癌容积调强（VMAT）计划的剂量学差异。方法 选取10例已行放疗的局部进展期鼻咽癌患者,分别设计FFF和FF VMAT计划,在满足临床要求的情况下,比较两种计划的剂量体积直方图（DVH）、靶区剂量分布、危及器官受量、靶区适形度、总机器跳数和治疗时间。 结果 两者均能满足临床治疗需求,FFF VMAT计划靶区最大剂量和平均剂量大于FF VMAT计划（t=-0.31、-0.35,P<0.05）,而计划靶区适形度略低（t=5.42,P<0.05）,左右晶状体的最大剂量低于FF VMAT计划（t=25.87、17.45,P<0.05）,其他危及器官剂量无明显差异。机器总跳数FFF VMAT为（699±16）MU,FF VMAT为（628±12）MU。平均单次治疗时间均约2 min,两者无明显差别。结论 两种计划均能满足临床治疗需求,FFF VMAT计划更利于保护照射野边缘危及器官,如晶状体。机器总跳数FFF VMAT计划高于FF VMAT计划但两者平均单次治疗时间无明显差别。     

基于Contourlet变换的CT和锥形束CT图像配准算法

目的提出一种基于Contourlet变换,用于放射治疗定位的CT与锥形束CT（cone beam CT,CBCT）图像配准的方法。方法利用Contourlet变换多尺度多方向的分辨特性,将待配准图像进行Contourlet变换分解,分解后的高频方向子带合成梯度图像,采用归一化互信息作为相似性测度,把梯度图像与低频方向子带以加权函数结合,进行临床医学图像的刚性配准,有效弥补了互信息配准中缺少空间信息的不足。结果通过已知空间变换参数图像的配准结果验证了算法的准确性。配准后lO幅图像变换参数的误差极小,且均方根误差接近于0。结论该图像配准算法精确度高,并具有很好的鲁棒性,有助于提高图像引导放射治疗（image guid edradiation therapy,IGRT）中解剖组织结构和靶区的定位精度。     

利用VMAT模型基于知识IMRT计划半自动优化

目的 利用RapidPlan系统评估VMAT模型用于基于知识优化固定野动态IMRT计划可行性及剂量学特点。方法 ①利用81例优质直肠癌术前同步推量VMAT计划训练DVH预测模型并进行统计学验证;②复制经临床确认的10例相同处方IMRT计划,保持布野及能量等参数不变,用上述模型自动生成新的优化参数及各野动态MLC序列;③利用相同剂量计算方法计算原计划及新计划的绝对剂量以排除版本间差异;④将计划归一至相近靶区剂量覆盖后对各剂量学参数行统计学分析。结果 在相似靶区剂量均匀性及覆盖率基础上,RapidPlan计划显著且大幅减低了膀胱受量[D_50%降低9.01 Gy (P=0.000),D_mean降低8.08 Gy (P=0.005)]和股骨头受量[D_50%降低4.20 Gy (P=0.000),D_mean降低3.84 Gy (P=0.005)],但平均总跳数也显著高于原计划[(1211±99) MU比(771±79) MU,P=0.000]且劈野数更多。基于知识的半自动优化导致高剂量热区明显增加,但D_2%相近(52.54 Gy∶52.71 Gy,P=0.239)。结论 VMAT模型可用于基于知识IMRT半自动优化以提高效率并改善OAR保护,但高剂量热区需进一步人工干预。     

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。     

基于蒙特卡罗方法的光子束均整与非均整模式能谱对比分析

目的:对比分析6 MV光子束均整与非均整模式在空气和标准水模中特定深度处的能谱分布。 方法:利用BEAMnrc程序建立美国Varian公司TrueBeam加速器均整和非均整模式的机头模型,分别计算（40×40） cm2照射野下空气和标准水模中SSD=110 cm深度处的相空间文件,并利用BEAMDP程序对射野内不同区域的能谱分布进行对比分析。 结果:空气中（40×40） cm2射野内SSD=110 cm深度处,均整模式能谱分布低能部分随着统计区域增大而增大,与非均整模式分布规律相反;在标准水模体中Depth=10 cm深度处,有无反散的情况下两种模式的能谱分布相差较大,主要在小于0.511 MeV的区域;射野内不同位置的能谱分布均整模式在离轴方向低能部分逐渐减少,而非均整模式分布情况相反;相对于电子和正电子来说,相同射野内光子对能谱分布影响较大。 结论:该研究为医用直线加速器临床剂量学数据的测量和校正提供依据。     

一种新型质子治疗剂量递送系统的设计研究及模拟验证

目的:针对激光等离子体加速的质子束流特性,设计用于剂量递送的新型紧凑治疗头系统,并通过模拟计算验证该方法的有效性与适用性。方法:基于实验上已实现的激光质子束流参数,利用散射体设计软件NEU（Nozzles with Everything Upstream）进行流线型散射体设计。通过散角选择和能散调制进一步优化剂量递送效率,并利用蒙特卡罗模拟计算软件TOPAS（TOol for PArticle Simulation）及底层的Geant4（GEometry ANd Tracking）计算引擎分析并验证激光质子通过此剂量递送方法后水模体中的剂量分布。结果:在直径6 cm、高5 cm的圆柱形靶区内,深度剂量分布平坦度在±1%以内,横向剂量分布在±3%以内。结论:此剂量递送方法及系统适用于现阶段激光质子束流特性,水模体靶区内剂量递送均匀、高效且稳定。     

瓦里安Portal Dosimetry和PTW 1500矩阵在HalcyonTM治疗计划剂量验证的对比研究

目的 比较Portal Dosimetry（PD）和PTW OCTAVIUS 1500矩阵结合Octagonal模体（Oct1500）两种剂量验证方式在Halcyon^TM加速器治疗计划剂量验证中的表现。方法 选取在Halcyon^TM做临床试验的20例入组患者,包括22个IMRT/VMAT治疗计划和74个辐射野,分别采用两种验证方式和多种γ 2D评估策略进行剂量验证,对比验证方式及评估策略之间的验证结果,为Halcyon^TM治疗计划验证方式和评价策略的选择提供数据支持。结果 Oct1500方式74个辐射野和22个治疗计划γ 2D通过率分别为95.26±3.59、95.01±3.62（局部剂量）、99.05±1.35、98.57±1.96（最大剂量）,两种评估策略之间差异有统计学意义（Z=-7.220、-4.108,P<0.05）;PD方式为84.11±1.35（1 mm/1%）、99.07±1.35（2 mm/2%）、99.86±1.35（3 mm/3%）,3种评估策略之间差异有统计学意义（Z=-7.475、-7.475、-6.906,P<0.05）;74个辐射野全局剂量、3 mm/3%的评价策略两种验证方式之间差异有统计学意义（Z=-5.072,P<0.05）。结论 两种剂量验证方式均可用于Halcyon^TM治疗计划剂量验证;PD方式在验证效率和由空间分辨率所致的剂量验证精度方面优于Oct1500。推荐使用2 mm/2%（PD）和全局剂量、3 mm/3%（Oct1500）评估策略。     

肱骨外侧克氏针交叉加压固定治疗儿童肱骨髁上骨折20例

目的:探讨肱骨外侧克氏针交叉加压固定在儿童肱骨髁上骨折中的应用。方法:根据病情分别采取手法闭合复位肱骨外侧经皮克氏针交叉加压固定和小切口肱骨外侧克氏针交叉加压固定两种方法。结果:治疗20例,12～18周(平均16.5周)后随访,骨折全部愈合。参照Flyun功能评定标准结合屈伸功能评价,优17例,良2例,一般1例,差0例,优良率95%。结论:该方法在原交叉克氏针内固定的基础上加以改良,集手法闭合复位外固定与切开复位内固定的优点,降低了术后肘内翻的发生率,最大限度的避免尺神经损伤。