AXB算法与AAA算法在直肠癌VMAT放射治疗中的剂量学差异

摘 要：［目的］ 比较AXB算法与AAA算法在直肠癌VMAT放射治疗中的剂量学差异,并进行剂量验证。［方法］ 随机选取40例直肠癌患者定位CT影像资料,采用VMAT双弧方式设计放射治疗计划。比较两种算法的剂量体积直方图、靶区、危及器官和正常组织的剂量、机器跳数、验证通过率和计算时间。［结果］ 靶区：95％靶体积受到的剂量（D95%）和最大剂量（Dmax）两种算法间差异无统计学意义 (P>0.05),平均剂量（Dmean）AXB算法高于AAA算法(P<0.05),最小剂量（Dmin）AAA算法高于AXB算法（P<0.05）;小肠：Dmean与D50%差异无统计学意义(P>0.05),Dmin：AAA算法高于AXB算法（P<0.05）,Dmax：AXB算法高于AAA算法(P<0.05);膀胱：Dmin、Dmean与D50%差异无统计学意义(P>0.05),Dmax：AXB算法高于AAA算法(P<0.05);双侧股骨头：Dmin和Dmax差异无统计学意义(P>0.05),Dmean：AAA算法高于AXB算法(P<0.05),D5%：AAA算法高于AXB算法（P<0.05）;通过率：两种算法差异无统计意义（P>0.05）。［结论］ 在直肠癌VMAT计划中两种算法剂量学上存在一定差异,但都满足剂量学和临床要求,且在验证通过率方面差异无统计学意义,两种算法都可以应用于临床治疗。     

紫外荧光法测铀过程中影响因素的分析

目的 研究溶液pH值及Fe³⁺、Mn²⁺对铀酰离子荧光特性的影响。方法 采用紫外荧光法测量液体样品中的微量铀。结果 溶液pH值在3~10时对标准加入法测微量铀无明显影响;pH值为6左右时,单位铀浓度增长所对应的荧光增长计数最多,测量结果最接近标准值,pH值为13左右时已无法进行测量。Fe³⁺、Mn²⁺会熄灭铀的荧光,对测量产生负干扰,1 ng/mL铀溶液中Fe³⁺的最大允许量为10μg/mL,Mn²⁺的最大允许量为0.1 μg/mL;可通过预处理或适当稀释样品溶液的方法来降低Fe³⁺、Mn²⁺的干扰。结论 采用标准加入法测量时应尽量控制pH值在3~10之间;Fe³⁺、Mn²⁺与荧光增强剂形成的络合物会吸收紫外光,对铀的测量产生负干扰。当待测样品铀浓度超出测铀量程是测量结果偏高,无法得出准确结果。     

千伏级锥形束kV-CBCT在鼻咽癌调强放疗摆位误差的研究

目的 应用机载千伏级锥形束CT (CBCT)分析鼻咽癌调强放射治疗的摆位误差。方法 本研究选取32例IM-RT的鼻咽癌患者,治疗过程中每周一次治疗前行CBCT扫描,获取的CBCT图像和CT图像匹配后得出三维方向上的平移误差。结果 摆位误差绝对值分别为左右(1.50±0.87) mm,头脚(1.59±0.87) mm,腹背(1.95±0.99) mm,根据van Herk公式计算得到各个方向的PTV外扩值分别为左右2.9 mm、头脚4.5 mm、腹背3.1 mm。结论 建议PTV不均匀外扩;腹背方向摆位误差较左右、头脚方向大,在摆位中应注意误差大的方向,提高摆位的准确性。     

3DCT扫描模式与运动肿瘤靶体积相关性研究

目的 研究3DCT在不同扫描速度下获取的运动肿瘤靶区体积及中心位置变化,并确定接近ITV的扫描速度。方法 利用QUASAR呼吸运动模体进行研究,模体内有3 cm×3 cm×3 cm立方体模拟肿瘤运动。以4DCT获得的靶体积为金标准。设置模拟肿瘤运动振幅为0.5、1.0、2.0 cm,每一振幅设20、15、10 次/min呼吸频率,在每种条件下行不同速度3DCT扫描,扫描12 cm径向长度用时分别为6.6、12.8、31.7 s。计算出3DCT上的靶体积及中心位置,与相应4DCT结果比较。3DCT扫描运动肿瘤靶体积的准确率用靶区长度(30±2) mm的次数/总扫描次数评价。结果 3DCT扫描的准确率为6.8%。扫描时间为6.6、12.8、31.7 s时的准确率分别为13%、4%、2%。在振幅为0.5、1.0、2.0 cm下靶区中心位置分别为(318.9±2.75)、(683.2±3.22)、(682.9±4.83) mm;以31.7 s扫描时所得靶体积落在ITV－10 mm范围内概率较大,分别占50%、78%、56%。结论 3DCT快速扫描是某一系列随机时相的融合,反映真实肿瘤体积的准确性低。获得的影像中心位置具有随机性,振幅越大或扫描速度越快中心位置变化随机性就越强。     

剂量网格分辨率大小对非小细胞肺癌立体定向放射治疗的剂量学影响

目的:定量分析剂量网格分辨率的大小对非小细胞肺癌（NSCLC）立体定向放射治疗（SBRT）计划剂量分布的影响,指导临床选用合适的剂量网格分辨率用于肺癌SBRT计划设计。 方法:选取10例NSCLC患者,采用容积旋转调强技术,使用0.20 cm的剂量网格分辨率设计SBRT计划,将治疗计划结果再分别用0.40、0.30、0.25、0.15、0.10 cm 的剂量网格分辨率计算最终剂量。比较6种不同剂量网格分辨率下的计划靶区（PTV）:D2%、Dmean、D98%、均匀性指数（HI）、适形度指数（CI）和危及器官:全肺、胸壁、食管、心脏、脊髓、主动脉、气管树等的相关剂量学参数的差异。 结果:与0.20 cm剂量网格分辨率组计划相比较,0.40、0.30、0.25、0.15、0.10 cm剂量网格分辨率计算得到的计划的靶区D2%、Dmean、CI均具有统计学意义（P<0.05）;HI除0.15 cm剂量网格分辨率组以外,均具有统计学意义（P<0.05）。在危及器官受照剂量方面,与0.20 cm剂量网格分辨率组计划相比较,大于0.20 cm（0.40、0.30、0.25 cm）组计划全肺、胸壁、食管、心脏、脊髓、主动脉、气管树等的相关剂量学参数差异均有统计学意义（P<0.05）;小于0.20 cm（0.15、0.10 cm）组计划除全肺[V10]、[V20]、[V12.5]和[V13.5]有影响以外（P<0.05）,胸壁、食管、心脏、脊髓、主动脉、气管树等的相关剂量学参数差异较小（P>0.05）。 结论:剂量网格分辨率的大小会影响剂量计算的准确性,在NSCLC患者SBRT计划设计时,建议使用0.20 cm或更小的剂量网格分辨率。     

直肠癌术后固定剂量率容积调强放射治疗的初步研究

目的 初步探讨固定剂量率容积调强在直肠癌术后盆腔放射治疗中的可行性。方法 选取10例直肠癌放疗患者,利用RayStation计划系统为每例患者制定可变剂量率容积调强(VDR-VMAT)、固定剂量率容积调强(CDR-VMAT)和5野静态调强(5F-sIMRT)计划。运用剂量体积直方图评估三种计划的靶区、危及器官和正常组织剂量学参数,评估机器总跳数(MU)和计划执行时间。结果 靶区剂量方面,三种计划的靶区D2%、D_mean、D98%、HI和CI在总体上均有差异(P＜0.001)。CDR-VMAT与VDR-VMAT相比较,D2%、D_mean、D98%、HI、CI差异均无统计学意义;CDR-VMAT与5F-sIMRT相比较,D2%减小1.55 Gy(P=0.005)、D_mean减小0.99 Gy(P=0.005)、D98%增大0.60 Gy(P=0.03)、HI值减小(P=0.008)、CI值增大(P=0.008)。危及器官方面,三种计划的膀胱D_mean、V₄₅、V₄₀,小肠D_mean、D_max、V₄₅,左右股骨头D_mean在总体上均有差异(P＜0.05);小肠V₄₀、V₃₅,左右股骨头V₄₅、V₄₀在总体上均无差异(P＞0.05)。CDR-VMAT与VDR-VMAT相比较,膀胱、小肠、左右股骨头的各剂量学参数差异无统计学意义;CDR-VMAT与5F-sIMRT相比较,膀胱D_mean减小3.05 Gy(P=0.005)、V₄₀减小0.88%(P=0.042),小肠D_mean减小1.75 Gy(P=0.002)、D_max减小1.70 Gy(P＜0.001),左、右股骨头D_mean减小(P=0.008,0.042)。正常组织低剂量受照体积方面,三种计划的正常组织受照低剂量体积除V₁₀(P=0.497)之外,V₅、V₁₅、V₂₀、V₂₅和V₃₀在总体上均有差异(P＜0.001)。CDR-VMAT与VDR-VMAT相比,V₅、V₁₀、V₁₅、V₂₀、V₂₅和V₃₀差异无统计学意义;与5F-sIMRT相比,CDR-VMAT的V₅减小1.18%(P=0.005)、V₁₅减小0.61%(P=0.022)、V₃₀减小0.80%(P=0.022),V₁₀、V₂₀和V₂₅差异无统计学意义。CDR-VMAT计划的MU为(668.51±45.92),比VDR-VMAT(574.13±50.20)增加16.44%,比5F-sIMRT(537.19±37.34)增加24.45%;CDR-VMAT计划执行时间(3.34±0.22)min是VDR-VMAT(1.76±0.04)min的近两倍,比5F-sIMRT(4~6)min稍短。结论 CDR-VMAT可形成与VDR-VMAT一样高质量的计划,较5F-sIMRT有更优的靶区覆盖率、危及器官保护和正常组织低剂量受照体积。但CDR-VMAT计划的MU比VDR-VMAT和5F-sIMRT增多;执行时间比VDR-VMAT长,比5F-sIMRT稍短。CDR-VMAT初始成本较低,有望为不具备可变剂量率的直线加速器提供额外的旋转放疗的选择。     

基于数据库的宫颈癌自动调强计划设计可行性研究

目的 基于重叠体积直方图(OVH)和优质宫颈癌IMRT计划数据库,研究并评估宫颈癌IMRT自动计划的可行性。方法 选取200例宫颈癌患者的优质IMRT计划和OVH,建立OVH和优质计划数据库。另选取26例宫颈癌病例作为测试病例,自编程序实现OVH数据至图像转化及图像相似度计算。选取图像相似度最高的数据库病例的计划优化函数,结合Pinnacle³计划系统脚本实现自动计划设计。比较自动计划和手工计划的剂量学参数、计划质量和设计时间。结果 与手工计划相比,自动计划的靶区覆盖、适形性、均匀性相当(P>0.05);直肠V40、V45和平均剂量分别下降了6.1%、1.3%和50.7 cGy (P<0.05),小肠和股骨头的平均剂量分别下降了31.7 cGy和188.9 cGy(P<0.05),髂骨的平均剂量下降了92.3 cGy(P>0.05)。自动计划降低了71%的计划设计时间。结论 基于OVH和优质宫颈癌IMRT计划数据库所设计的宫颈癌自动调强计划,不仅大大减少了计划设计时间,而且能够在不降低靶区覆盖度、适形性的同时降低正常组织的受照剂量。     

HexaMotion系统模拟三维呼吸运动对乳腺癌根治术患者胸壁浅表剂量分布的影响

目的:用HexaMotion系统模拟乳腺癌根治术患者三维呼吸运动,并结合金属氧化物导体场效应晶体管,研究呼吸运动对乳腺肿瘤放射治疗时胸壁浅表剂量分布的影响。方法:调研57例乳腺癌患者胸壁在X、Y和Z方向的平均运动幅度,结合RPM系统测量9例乳腺癌患者的平均呼吸振幅,利用呼吸运动产生器合成三维运动曲线,再将呼吸曲线文件输入ScandiDoseHexaMotion软件,驱动Delta4模体模拟病人的呼吸运动。为模拟左(右)乳腺癌患者胸壁内侧、中间、外侧测量位置,在Delta4处于机架角为0°、30°(330°)和60°(300°)下十字铅丝投影下的位置固定MOSFET剂量仪,执行计划,测量模体在静止与运动状态下的剂量,评估呼吸运动对乳腺胸壁浅表剂量分布的影响。结果:模体在静止和平均运动振幅状态下的相对剂量差异基本在±3%左右,整体在±5%以内,且在0°、30°(330°)和60°(300°)静止与运动状态下测量值的差异无显著意义(P值分别为0.73、0.28和0.52);胸壁运动振幅在一定范围内,混合调强计划对胸壁浅表剂量分布影响不大,但随着振幅增加,当运动振幅增加到cm数量级,胸壁浅表剂量分布明显增加。结论:呼吸曲线振幅轻微的改变并不会造成胸壁浅表剂量明显的变化,但随着呼吸运动振幅的显著增加,胸壁浅表剂量分布也随之增加。     

托卡马克等离子体密度梯度对边缘输运垒形成的作用

从电子、离子的输运方程出发,通过一维输运代码模拟了不同功率下JET装置中的等离子体输运过程。模拟结果表明:当加热功率在一定范围内时,离子的密度梯度趋势变化不大,输运系数增大;当加热功率超过一定阈值,在边缘将产生陡峭的密度梯度,形成边缘输运垒,输运系数显著降低,约束明显改善。