故障模式和效应分析与故障树分析方法在调强放射治疗计划设计流程中的应用

目的 运用故障模式和效应分析（failure modes and effects analysis,FMEA）与故障树分析（failure tree analysis,FTA）对调强放射治疗（intensity modulated radiotherapy,IMRT）计划设计流程进行风险评估,优化和完善质量管理方案。方法 对运用Eclipse计划系统设计IMRT计划的工作流程建立流程图。根据流程图进行FMEA分析,对每个故障模型（failure modes,FM）进行定量评估得出O、S、D值,相乘得到风险优先系数（risk priority number,RPN）。然后按照是否执行质量管理措施（quality management,QM）分为两组进行评估,并按照RPN值大小排序。最后对排序靠前的高危步骤进行FTA分析。结果 研究得出IMRT计划设计流程图,可分为10个主过程,33个子过程。FMEA分析后得出47个FM模型,未执行QM评估组中FM模型的RPN值范围为13.2~271.8,其中有27个FM模型RPN ≥ 80,18个FM模型S ≥ 8。执行QM评估组FM模型RPN值范围为11.2~158.4,其中有11个FM模型RPN ≥ 80。对执行QM评估组（101.17±66.34）和未执行QM评估组（59.54±35.64）的RPN值比较差异有统计学意义（t=8.501,P<0.05）。RPN值排序前25%的FM模型为处方剂量定义错误、计算参数设置错误、影像导入错误、计划评估确认错误等。最后对定义处方剂量和导入影像这两个高危步骤进行FTA分析。结论 FMEA和FTA分析方法具有可操作性和实用性,能够系统全面地分析IMRT计划设计流程中存在的潜在故障和风险,可帮助建立和优化放射治疗中的质量管理规范。     

局部晚期食管鳞癌放疗的实际剂量分布误差追踪评价

【摘要】目的:通过重复扫描模拟CT图像评估局部晚期食管鳞癌放疗过程中因摆位误差、呼吸运动和解剖结构位移等引起的靶区和危及器官剂量变化,探讨食管癌自适应放疗的需求。方法:共入组行放疗的局部晚期食管鳞癌患者13例,其中7例接受调强放疗,6例接受三维适形放疗,处方剂量均为PTV1:64 Gy/32 F,PTV2:46 Gy/23 F。第5、10、15、20、25次治疗结束后,对患者重新行模拟CT扫描并勾画靶区和危及器官,计算治疗计划在重复CT图像上的剂量分布。通过形变配准方法对治疗剂量进行追踪累加,得到治疗的实际累积剂量分布,并与原始计划进行剂量学比较。结果:PTV1和PTV2的处方剂量覆盖率随着放疗的进行均有不同程度的下降,双肺Dmean和脊髓D1 cc均有明显增加。至治疗结束时,PTV1 和PTV2的V95%平均下降了-2.73%±2.82%和-1.88%±1.44%（P<0.05）。其中有2例PTV1的V95%下降超过-5%,最大偏差达到-9.16%。双肺Dmean和脊髓D1 cc实际受照剂量分别从（17.90±2.78） Gy和（47.04±3.21） Gy增加至（18.27±3.18） Gy和（49.02±3.96） Gy,分别增加了1.84%±3.83%和4.25%±5.72%,其中脊髓D1 cc的变化具有统计学意义（P<0.05）,脊髓D1 cc发生偏差大于3%和5%的病例数分别为6例和5例。心脏Dmean变化不明显。结论:在局部晚期食管鳞癌患者放疗过程中,计划靶区的处方剂量覆盖率有所降低,超50%病例的肺和脊髓受照剂量增加,疗程中的剂量评估和在第10次治疗后实施自适应放疗可能会有临床获益。     

Octavius 1600SRS三维剂量验证系统临床可行性测试

目的:通过模体实验对PTW Octavius 1600SRS三维剂量验证系统进行临床应用前性能测试,评估其对立体定向放射治疗（SBRT）计划进行剂量验证的可行性。方法:选用PTW Octavius 1600SRS体模的CT图像,模拟勾画7个球形靶区,中心靶区（PTV0）直径大小为3 cm,其余各靶区直径大小分别为1.0 cm（2个）、1.5 cm（2个）和2.0 cm（2个）,各靶区中心点距PTV0中心点距离为3~6 cm。设置PTV0的中心点为计划中心,在治疗计划系统中制定SBRT计划（Plan0）,处方剂量为8 Gy×3 F。实验分别对Plan0引入临床常见偏差,包括叶片MLC位置偏差（1、2、3 mm）、计划中心点（ISO）位置偏差（1、2、3 mm）和机架位置偏差（0.5°、1.0°、2.0°）,并生成相应的偏差计划。使用1600SRS验证系统分别对原计划和偏差计划进行测量,比较两者γ通过率和靶区覆盖率的差别,以评估系统对放疗剂量偏差的敏感性。另外,对6例临床SBRT计划进行治疗前剂量验证,并与EPID验证结果进行比较,以评估其临床计划验证性能。结果:1600SRS验证系统对MLC偏差检测非常敏感,当MLC出现1 mm偏差时,其γ通过率与各靶区覆盖率均出现显著下降,且随着MLC偏差变大,其下降越明显。当MLC出现3 mm偏差时,（3 mm/3%）和（2 mm/3%）的γ通过率分别从99.6%和98.0%下降至92.8%和81.7%,7个靶区体积的覆盖率（V98%）平均下降（58.8±6.8）%。1600SRS对机架旋转偏差和ISO平移误差检测亦敏感,在机架旋转出现2°偏差或ISO出现3 mm偏差时,其（2 mm/2%）的γ通过率分别从95.1%下降至89.5%或86.2%。另外,6例临床SBRT放疗计划的（2 mm/3%）γ通过率平均为（95.5±1.5）%。结论:Octavius 1600SRS能敏感地检测出SBRT计划中MLC到位偏差、机架旋转角度偏差与ISO偏差,能较好地应用于SBRT计划的治疗前剂量验证。     

不同级别肿瘤中心医师对鼻咽癌调强放疗靶区和危及器官勾画差异比较

目的：评估不同级别肿瘤中心医师对鼻咽癌调强放疗计划靶区和危及器官勾画的个体化差异,为多中心放疗临床试验的质量控制提供数据参考。方法：随机抽取12例不同TMN分期的鼻咽癌患者,3名同一市级肿瘤中心医师以手工方式勾画每例患者的靶区（GTVnx）和危及器官（OAR）。以国家区域级肿瘤中心放疗专家手工修改和确认的靶区（GTVnx）和OAR勾画结构作为标准勾画。采用绝对体积差异比（△V＿diff）、体积最大/最小比（MMR）、离散系数（CV）和体积相似性指数（DSC）分别比较不同级别肿瘤中心（市级与国家区域级）医师之间和市级肿瘤中心3名医师之间的器官勾画差异,并进一步比较不同级别肿瘤中心医师对不同TMN分期的鼻咽癌放疗计划器官的勾画差异。结果：不同级别肿瘤中心（市级与国家区域级）医师之间勾画GTVnx体积差异明显,3名医生中的最大△V＿diff、MMR和CV分别为97.23%±83.45%、2.19±0.75和0.31±0.14,平均DSC<0.7。同时,他们之间对于左右视神经、视交叉、脑垂体等小体积OAR勾画差异也较大,平均MMR>2.8,CV>0.37,DSC<0.5...     

影像引导食管癌放射治疗研究进展

放射治疗在食管癌治疗中扮演了重要的角色。历经数十年，放疗技术取得了长足的进步，剂量适形性和摆位精准性不断提高，取得了较好的疗效。近年来，使用各种在线成像手段，在分次治疗前或治疗中获取患者影像，跟踪肿瘤靶区及周围器官位置、形状和密度的改变，引导调整摆位或修改治疗计划的影像引导放疗技术广泛进入临床应用。影像引导放疗可缩小治疗分次之间的摆位误差，有望进一步提高治疗增益比，减少放疗副反应。本文基于现有证据，对影像引导在食管癌放疗中的研究进展进行了综述，以期为该技术的临床推广应用提供参考。     

基于磁共振图像手工勾画宫颈癌危及器官稳定性分析

目的 以宫颈癌MR图像为基础,分析不同勾画者、同一勾画者不同时间手工勾画危及器官（OARs）的稳定性,为放疗计划设计的序列选择进行初步探索。方法 回顾性分析中山大学肿瘤防治中心放疗科2016—2018年经MR-sim扫描的30例宫颈癌患者,选取共有的T1WI、T1dixonc和T2WI 3序列MR图像导入Monaco计划系统,由两位临床放疗医师独立在每个患者3个序列上分别勾画膀胱、直肠、肛管、左/右股骨头。其中一位医师在完成首次勾画工作后的一个月再次完成T1WI序列及各OARs的勾画。统计分析各OARs的相似性系数（DSC）、豪斯多夫距离（HD）和位置差异（Δx、Δy、Δz）。结果 不同勾画者在T1WI、T1dixonc、T2WI序列和同一个勾画者在T1WI序列上勾画5个OARs的HD值均<2 mm;位置差异均<5 mm。不同勾画者和同一个勾画者不同时间勾画的DSC、HD及位置差异与OARs体积呈正相关性（R=0.178~0.582,P<0.05）。因肛管体积较小（7.385±1.555）cm³,DSC值均<0.7表现稍差外,其余OARs平均DSC值均>0.82。通过两两比较3个序列上不同勾画者勾画OARs的DSC、HD发现,T1WI序列直肠、左/右股骨头的DSC值、膀胱、左/右股骨头、直肠的HD值以及肛管、右股骨头Δz轴差异均优于T1dixonc,差异有统计学意义（t=-3.116~3.604,P<0.05）;T1WI序列直肠DSC值和肛管HD值较T2WI序列好（t=2.934、3.677,P<0.05）;T1dixonc序列直肠DSC、肛管HD差异稍优于T2WI（t=6.806、2.130,P<0.05）;T2WI序列勾画骨组织（左/右股骨头）稳定性优于T1WI、T1dixonc,且差异均具有统计学意义（t=-6.580~6.542,P<0.05）。结论 基于MR图像的不同勾画者和同一勾画者不同时间勾画膀胱、直肠、股骨头稳定性较好,肛管次之。且T1WI序列OARs勾画稳定性较优于T1dixonc、T2WI。     

射野角度优化方法在全段食管癌IMRT计划设计中的应用

目的:分析射野角度优化（BAO）布野、均分布野和人工布野3种5野全段食管癌IMRT计划设计方法的剂量学差异，为全段食管癌IMRT计划设计提供临床参考。方法:选取15例行IMRT治疗的全段食管癌患者，分别设计3种5野IMRT（5f-IMRT）计划:基于BAO方法布野计划组（A组）、均分布野计划组（B组）以及人工布野计划组（C组）。用靶区覆盖率、适形度指数（CI）和均匀性指数（HI）以及各危及器官的剂量学参数来比较3组计划方法的剂量学差异，统计分析用配对t检验方法。结果:3组计划的靶区剂量覆盖均能满足临床要求。对于危及器官，A组计划的双肺Dmean和心脏平均值明显低于其他两组计划，差异有统计学意义（P<0.05）。相对于C组计划，A组和B组计划中双肺的V20 Gy和心脏V30 Gy均明显降低（P<0.05），其中A vs C、B vs C的双肺V20 Gy和心脏V30 Gy分别为［（29.15±2.75）% vs （30.03±2.55）%, P=0.005］、［（29.08±2.40）% vs （30.03±2.55）%, P=0.005］和［（45.37±4.59）% vs （48.24±6.45）%, P=0.010］、［（45.79±4.60）% vs （48.24±6.45）%, P=0.040］。最后，对3组计划的剂量学参数进行综合评分，其中A组计划中的靶区PTVx综合评分、危及器官综合评分和计划综合评分得分均为最高，其中计划综合评分CSFTotal为7。C组计划综合评分最差，CSFTotal为-4。结论:相比于人工布野方法与均分布野方法设计的全段食管癌5f-IMRT计划，BAO计划具有明显的剂量学优势，建议在全段食管癌的计划设计中推广应用。     

锥形束CT图像引导乳腺癌放疗中不同配准方法研究

目的：比较锥形束CT(CBCT)图像引导乳腺癌放疗中采用不同配准方法[3D配准（平移）和6D配准（平移+旋转）对配准精度的影响,为选择合理的图像引导方法提供临床依据。方法：回顾性分析18例乳腺癌患者共101次治疗前摆位CBCT图像,将CBCT图像与计划CT图像分别采用3D灰度配准和6D灰度配准方法进行配准,比较和分析两种配准方法的3D平移方向的配准偏差差异并计算其平移差别,进一步统计分析旋转角度偏差与平移差别的相关性并做线性模拟。结果：3D和6D两种配准方法得到不同的平移配准结果,其中在头脚（Y）方向[（-1.47±3.00）mm vs(-0.87±3.27)mm]和前后（Z）方向[（-2.91±4.49）mm vs(-3.41±5.38)mm]的差异存在统计学意义（P<0.001）。旋转角度偏差与平移差别存在相关性,其中ΔX和ΔZ均与Ry呈线性强相关性,其相关系数PCC分别为-0.883和0.795(P<0.001);ΔY与Rx呈线性强负相关性,PCC=-0.722(P<0.001)。根据线性模拟公式计算,当Rx>1°且Ry>2°时,两种配准方法将在各平...     

局部晚期食管鳞癌放射治疗中CT影像组学特征的变化

目的:通过提取和筛选食管癌计划CT和每周重复CT图像的影像组学特征,分析其特征变化与放射治疗响应的相关性。方法:共入组行放疗的局部晚期食管鳞癌患者15例,每周治疗结束后对患者重新行模拟CT扫描,由同一名医师在5次重复CT图像上勾画靶区。利用Python编程提取计划CT和重复扫描CT图像中靶区的影像组学变量特征并做统计分析,筛选出与放疗周数、靶区体积变化以及治疗结局(2年生存)因素强相关的组学特征,并用斯皮尔曼相关性和点双列相关性分析法对特征相关性进行统计学分析。结果:影像组学特征分析中,在靶区CTV1和CTV2中各提取了1 688个特征,并分别筛选出了10个与放疗周数、靶区体积变化以及治疗结局(2年生存)最强相关的特征。组学特征与治疗次数(放疗周数)呈强负相关(<-0.6),与体积变化呈强正相关(>0.6),与治疗结局(2年生存)呈弱相关,其相关系数分别为(-0.81～-0.67)、(0.72～0.99)和(-0.37～0.52)。结论:食管癌放疗过程中靶区CT影像组学变量特征与治疗时间、靶区体积大小以及治疗结局均存在相关性,基于CT影像组学变量特征变化可潜在地预测食管癌放...