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。     

相关统计分析模型在调强放疗计划优化过程中的应用

目的 研究相关统计分析模型在前列腺癌调强放疗计划优化过程的应用.方法 随机抽取5例前列腺癌的调强放疗计划,保持射野物理参数、靶区目标函数和优化参数不变,在优化过程中相继改变危及器官的等效均匀剂量(EUD)参数a、权重(w)、最大EUD(EUD_(max))值.应用相关性分析模型对剂量运算结果进行关联性(CF)和参数优化作用(OF)分析,得到有最佳剂量分布的优化参数a、w、EUD_(max)值域,将其代替原计划中的相应参数重新进行调强计划优化,并将计划结果与原计划进行比较.结果 OF分析显示各优化方法的优化作用存在明显差异,a、w优化对危及器官的体积剂量基本无优化作用(OF<0.01),但对剂量热点和平均剂量有较强优化作用(OF≈1).CF分析显示各危及器官剂量与计划靶体积(PTV)(V_(95))的关联性在a、w优化时存在差异,差异与靶区和危及器官间距离呈正比.将各最优参数值MOR{a}、MOR{w}、MOR{EUD_(max)}赋给原计划重新进行剂量优化,剂量结果显示危及器官的平均受照剂量明显减少,PTV平均剂量更接近处方剂量,剂量体积直方图和等剂量分布图显示新计划剂量分布较好.结论 通过相关统计分析模型能准确地确定前列腺癌调强放疗计划优化参数值的最佳选择范围,高效率得到在较大程度上能满足临床要求的调强治疗计划.     

多叶光栅叶片宽度对鼻咽癌剂量学的影响

目的：评估加速器治疗机多叶光栅（MLC）叶片宽度在鼻咽癌调强放疗中的剂量学影响。方法：建立两个直线加速器治疗机模型：两个模型的剂量学参数完全一致,将多叶光栅宽度分别设置为10 mm和5 mm,其余机械参数也完全一致;将这两个治疗机模型应用于7例鼻咽癌患者的调强放疗计划设计,比较不同的多叶光栅叶片宽度对鼻咽癌调强放疗计划带来的剂量学影响。结果：使用10 mm MLC叶片宽度的模型和5 mm MLC叶片宽度的模型制定调强放疗计划,其脑干最大剂量分别为54.5 Gy±3.4 9 Gy和53.5 Gy±3.67 Gy,左侧视神经最大剂量分别为43.6 Gy±15.5 Gy和42.5 Gy±15.3 Gy,右侧视神经最大剂量分别为40.8 Gy±16.3 Gy和39.6 Gy±16.4 Gy,左侧颞叶大于65 Gy的体积分别为0.58 cm^3±0.57cm^3和0.48 cm^3±0.46 cm^3。对于几例脑干受侵和视神经视交叉受侵的鼻咽癌病人,使用5 mm MLC叶片宽度相比10 mm MLC叶片宽度的机器模型,能够明显的降低其对应受侵部位的高剂量,且能带来更好的靶区剂量均匀性。结论：5 mm MLC叶片宽度治疗机相对于10 mm MLC叶片宽度治疗机,更适合对危及器官有高剂量要求的鼻咽癌的放射治疗。     

基于全卷积网络U-Net宫颈癌近距离治疗三维剂量分布预测研究

目的:基于全卷积网络U-Net预测宫颈癌近距离治疗(BT)感兴趣区(ROI)三维剂量分布,并评估其预测精度。方法:首先选取100例宫颈癌腔内结合组织间插植病例作为整个研究数据集,并将其划分为训练集(72例)、验证集(8例)、测试集(20例);然后利用U-Net建立模型,将是否包含宫腔管及插针作为区分因素训练两个模型;最...     

蒙卡剂量算法(XVMC)在胸部肿瘤调强放射治疗计划设计中的临床价值

目的:比较蒙卡剂量算法(Monte Carlo)和笔形束剂量算法(Finite Site Pencil Beam)在胸部肿瘤调强放射治疗计划设计中对计划结果的影响。方法:在MONACO(CMS)治疗计划系统中,分别使用其内嵌的光子蒙卡(XVMC)剂量算法和笔形束剂量算法,对5例胸部肿瘤病例比较其靶区和危及器官的剂量。结果:蒙卡方法得到的结果和笔形束算法的结果相差较大。结论:对于组织密度差异较大的胸部肿瘤病例,特别是使用调强放射治疗技术时,用XVMC剂量算法评估放射治疗计划更准确。     

螺旋断层放疗用于胸中下段食管癌的最优计划参数探讨

目的探讨螺旋断层放疗（helicaltomotherapy,HT）用于胸中下段食管癌的最优计划参数，初步制定治疗规范。方法搜集2016年1月到2018年8月接受HT的18例胸中下段食管鳞癌病例，统计各例放疗计划的靶区（PTV）和危及器官（OAR）的剂量分布、剂量学参数、单次治疗时间、机器跳数（MU）；记录全部540次摆位误差数据，包括3例154次修正前后的摆位误差数据；分析18次计划剂量验证结果，包括点绝对剂量偏差及γ通过率；利用M=2.5Σ+0.7δ计算靶区边界外扩值；对18例患者分别制作调强放疗（IMRT）和容积旋转调强放疗（VMAT）计划，与HT计划进行多参数比较；抽取3例进行不同射野宽度（FW）和螺距（pitch）组合的HT计划设计，确定最优计划参数；应用SPSS22.0统计软件进行分析。结果热塑体模组和真空负压垫组摆位误差在左右（X）、头脚（Y）、前后（Z）和横断面上的旋转（Roll）分别为（1.71±1.62）mm、（1.21±1.28）mm、（1.18±1.41）mm、（0.55±1.02）毅和（1.68±1.71）mm、（1.23±1.57）mm、（1.22±1.31）mm、（0.73±1.21）毅，对应的靶区外扩值在X、Y、Z分别为5.41mm、3.92mm、3.94mm和5.40mm、4.13mm、3.97mm。3例在线修正前后的摆位误差在X、Y、Z和Roll分别为（1.63±1.59）mm、（1.25±1.33）mm、（1.19±1.29）mm、（0.61±1.12）毅和（0.61±0.41）mm、（0.52±0.49）mm、（0.43±0.52）mm、（0.51±0.52）毅，对应的靶区外扩边界值分别为5.19mm、4.06mm、3.76mm和1.81mm、1.64mm、1.44mm。计划剂量验证的点绝对剂量偏差平均值为（0.14±1.54）%，γ通过率平均值为（95.47±2.35）%。HT与IMRT和VMAT相比，在PTV、脊髓、心脏、肺的最大剂量和肺的V20、V30上具有优势（H=10.786、14.028、7.433、11.403、7.138、6.847，P=0.006、0.001、0.024、0.003、0.028、0.049），但是在PTV均匀性、适形性、危及器官平均剂量、治疗时间、MU上差异不具有统计学意义。HT最优计划参数设置为：FW=2.5cm、Pitch=0.287、调制因子（MF）=2.7。结论HT与IMRT、VMAT相比优势在于降低靶区及危及器官的最大剂量和肺的体积剂量，基于兆伏级CT的摆位误差修正功能可确保每次治疗的精度。     

TOMO相关质控指南解读及临床应用

随着国内TOMO技术的推广应用和相关质控指南的相继出台,目前还没有较为完善的质控指南解读和质控项目操作规范的研究发布,TOMO质控技术实施的同质化和推广受到了一定影响,更缺少适合国内临床需求的优化质控方案。本研究对《AAPM TG148号报告》、WS531-2017《螺旋断层治疗装置质量控制检测规范》和NCC/T-RT003-2019《螺旋断层放疗系统的质量保证》这3种TOMO质控相关指南进行分析及横向比较。文献搜集分析了近5年国内外有关常规直线加速器主流质控设备及新型质控设备在TOMO质控中的应用,从而提出一套操作性更强、效率更高的质控方案。完善的质控检测操作规范有利于相关从业人员对TOMO质控技术的学习和掌握,合理的质控项目设置更有利于质控的高效实施,三维及更新型质控设备的应用会节省质控费用并大幅度提升质控效率。     

宫颈癌三维后装治疗插植针路径优化的可行性研究

目的 比较宫颈癌腔内结合插植后装治疗(IC/IS BT)时徒手方式插针计划与虚拟优化插针计划的剂量学差异,探讨现有插植后装计划的改善空间。方法 回顾性分析18例宫颈癌高剂量率放疗计划,利用Nucletron Oncentra三维近距离治疗计划系统在已实施的徒手方式插植后装治疗计划(Treatment-Plan)的基础上,再为每例患者设计一个虚拟优化插植后装治疗计划(Optimized-Plan)。运用剂量体积直方图评估两种计划的高危临床靶区剂量分布、危及器官受量及计划执行效率。结果 两种计划相比较,Optimized-Plan显示出更适形的靶区覆盖和更均匀的剂量分布(P=0.000、0.008)。膀胱、直肠、乙状结肠和小肠的D0.01 cm³、D1 cm³、D2 cm³和D5 cm³差异均有统计学意义(P<0.05),Optimized-Plan可以降低危及器官受量,膀胱、直肠、乙状结肠、小肠D2 cm³分别减小60.41、36.43、27.53、12.43 cGy。计划执行时间上,Treatment-Plan为(857.92±243.39) s,Optimized-Plan为(804.53±239.13) s,平均缩短53.39s (P<0.001)。结论 虚拟优化插针计划比徒手方式插针计划显示出更适形的靶区覆盖和更均匀的剂量分布,同时各危及器官受量都有不同程度降低,计划执行时间缩短。     

关于调强放射治疗最优化存在简并解的检验

采用一个模拟实例,用模拟动力学方法进行调强放疗的最优化计算,检验该最优化问题是否存在简并解.结果表明,在有剂量-体积约束的情况下,最优化计算有简并解,即这些解都给出了满足优化条件的剂量-体积直方图,但射束元强度分布不同.因此,可以在这些简并解中作进一步优化,挑选强度分布最平滑的解作为最后的最优解,这将有利于调强的实现.     

调强放疗射束方向最优化计算中解空间和体元尺寸的影响

调强放射治疗中射束方向最优化是个比较困难的问题,主要是计算时间长.为提高计算效率,可预设一些候选射束射束,然后进行组合优化.解空间的大小由候选射束的数目确定.用遗传算法实现组合优化用,对于每个射束组合,用模拟动力学进行强度分布优化,考察了候选射束数时最优化结果的影响,发现候选射束较多的情况下,用较少的遗传叠代数就可最优解.同时还考察了优化计算中体元尺寸对优化结果的影响,发现采用较粗的体元尺寸(0.4×0.4×0.4 cm3),也不会对最优化结果产生明显影响.这些结论可以用于提高射束方向最优化的计算效率.