基于蒙卡算法的乳腺癌术中放疗模型的剂量学优化

目的：探讨蒙特卡罗算法在乳腺癌术中放疗（IORT）模型剂量学优化中的应用价值。方法采用MCTP的MCBEAM程序建立乳腺癌术中放疗模型，利用MCSIM程序对患者术前CT模拟术中影像模型进行剂量计算，分析其剂量学特点，并对靶区剂量进行优化。结果通过蒙卡计算，优化的乳腺癌术中放疗模型方案为：靶区表面添加2-3 mm等效材料，靶区后缘添加5 mm等效材料再加2 mm铅板，这可以使90%以上等剂量线包绕整个靶区，同时可以消除＞110%的热点区域，肺最大剂量＜1 Gy。结论蒙特卡罗算法在乳腺癌IORT模型剂量学优化中的应用能显著提高IORT靶区剂量的计算精度，优化剂量分布，值得临床推广。     

miR-424 通过靶向调控HMGA1 对乳腺癌细胞放疗敏感性的影响

[摘要] 目的：探讨miR-424/高迁移率蛋白A1 基因（nigh mobility protein A1,HMGA1）分子轴对乳腺癌细胞放疗敏感性的影响及其分子机制。方法：收集2014 年4 月至2017 年4 月无锡市第四人民医院肿瘤放疗科经手术切除的50 例乳腺癌患者的癌组织标本,用qPCR和Western blotting 检测miR-424 和HMGA1 mRNA与蛋白在乳腺癌放疗敏感患者和放疗抵抗患者癌组织中的表达水平。用不同辐射强度（0、2、4、6 和8 Gy）的60Co γ - 射线处理人乳腺癌细胞株MDA-MB-468 后,观察细胞miR-424 和HMGA1 的表达变化。向MDA-MB-468 细胞中转染miR-424 mimic/inhibitor 和pcDNA-HMGA1,采用平板克隆形成实验、MTT法、Transwell 小室法和Annexin V-FITC/PI 染色流式细胞术检测miR-424 对辐射处理后乳腺癌细胞增殖、侵袭和凋亡的影响。用双荧光素酶报告基因验证miR-424 与HMGA1 的靶向关系。结果：与放疗抵抗的乳腺癌患者比较,miR-424 在放疗敏感的乳腺癌患者癌组织中高表达（P<0.01）,HMGA1 低表达（P<0.01）。与0、2 和4 Gy 处理组细胞比较,6 和8 Gy 的γ-射线处理后乳腺癌MDA-MB-468 细胞凋亡率和miR-424 的表达水平显著升高（均P<0.01）;细胞的侵袭能力和HMGA1 的表达水平显著降低（均P<0.01）。双荧光素酶报告基因证实miR-424 靶向作用HMGA1 并下调其表达水平。miR-424 通过靶向下调HMGA1 显著抑制MDA-MB-468 细胞的增殖、侵袭并促进细胞凋亡（均P<0.01）,进而上调MDA-MB-468 细胞对放疗的敏感性。结论：miR-424/HMGA1 分子轴可调控乳腺癌放疗敏感性,过表达miR-424 可增强乳腺癌MDA-MB-468 细胞对γ-射线放疗的敏感性。     

补偿膜下空腔间隙对浅表组织剂量影响

目的 研究补偿膜下空腔厚度、面积及相邻间隔对浅表组织剂量的影响。方法 应用Geant4构建加速器模型,将计算数据与测量数据对比验证模型正确性。构建上表面位于加速器等中心的30 cm×30 cm×30 cm水模体及30 cm×30 cm×1 cm水膜,分别设计水膜与水模体紧密贴合和有不同空腔的模型,计算6 MV X线10 cm × 10 cm射野下不同模型水模体中心轴深度剂量分布和0.1 cm深度侧向剂量profile (profile1),对比各空腔模型与紧密贴合模型所计算数据。结果 厚度≤0.5 cm时,空腔对最大剂量深度(Dmax)和浅表剂量影响较小,随厚度增加,Dmax增加,0.1 cm深度处PDD (PDD1)迅速减小,profile1自空腔中心至边缘逐渐增加;随面积增加,Dmax先增大后减小,PDD1先减小后增大,面积较小时,自空腔中心至边缘profile1逐渐增加,面积较大时profile1则先减小后增加;空腔间隔≥0.2 cm时基本满足临床要求,≥1.0 cm时影响消失;远离空腔处profile1基本不受影响。结论 摆位时尽量减少补偿膜下空腔,使空腔足够薄、面积尽量小、相距间隔不宜太近。     

鼻咽癌乏氧区MRI影像组学特征分析

目的 分析鼻咽癌乏氧区MR图像中影像组学特征,为乏氧区识别和分析提供参考。方法 回顾分析32例初诊鼻咽癌患者¹⁸F-FMISO-PET图像和短期内获得的MRI T1、T2、T1+图像。在MR图像勾画GTV,以4h的PET图像为依据勾画乏氧区域(GTV-H),将GTV减乏氧区定义为非乏氧区(GTV-NH)。提取GTV-H与GTV-NH影像组学特征,比较二者影像组学特征在不同MRI序列图像中差异。结果 GTV-H平均值为(10.92±11.02) cm³,GTV-NH平均值为(7.21±5.70) cm³。GTV-H与GTV-NH在MRI-T1中的灰度强度中全域最小值(ID-GM)获得的最大变化率为46%(P<0.05、AUC>0.7、约登系数>0.5);在MRI-T2中的灰度游程矩阵长游程因子(LRE)、长游程高灰度因子(LRHGLE)、长游程低灰度因子(LRLGLE)平均变化率达136%(P<0.05、AUC>0.7、约登系数>0.5);在MRI-T1+中的ID-GM、LRE、LRHGLE、HRLGLE变化率>90%(P<0.05、AUC>0.7、约登系数>0.5)。结论 MRI部分影像组学特征可客观反映鼻咽癌肿瘤靶区乏氧区域,量化和追踪这些特征变化有利于对鼻咽癌乏氧区域的识别。     

三种含天然放射性布料使用所致成年男性参考人的辐射剂量评估

目的评估使用含天然放射性物质的3种布料所致人体的皮肤年当量剂量与年有效剂量。方法首先利用γ能谱仪测量3种布料样品中所含放射性核素的活度。然后利用蒙特卡罗软件建立理论照射模型,基于国际放射防护委员会(ICRP)男性参考体素模型计算器官剂量及有效剂量,从而对人体的皮肤年当量剂量和年有效剂量进行评估。结果在四周包裹和上覆盖的估算模型中,样品质量从135 g至7197 g变化范围内,这些布料所致成年男性参考人皮肤的年当量剂量范围为:155.41~9028.61μSv,一年中的有效剂量范围为:11.91~1234.44μSv。结论含放射性物质的消费品对人体会产生一些影响。     

鼻咽癌乏氧区MRI影像组学特征分析

目的 分析鼻咽癌乏氧区MR图像中影像组学特征,为乏氧区识别和分析提供参考。方法 回顾分析32例初诊鼻咽癌患者¹⁸F-FMISO-PET图像和短期内获得的MRI T1、T2、T1+图像。在MR图像勾画GTV,以4h的PET图像为依据勾画乏氧区域(GTV-H),将GTV减乏氧区定义为非乏氧区(GTV-NH)。提取GTV-H与GTV-NH影像组学特征,比较二者影像组学特征在不同MRI序列图像中差异。结果 GTV-H平均值为(10.92±11.02) cm³,GTV-NH平均值为(7.21±5.70) cm³。GTV-H与GTV-NH在MRI-T1中的灰度强度中全域最小值(ID-GM)获得的最大变化率为46%(P<0.05、AUC>0.7、约登系数>0.5);在MRI-T2中的灰度游程矩阵长游程因子(LRE)、长游程高灰度因子(LRHGLE)、长游程低灰度因子(LRLGLE)平均变化率达136%(P<0.05、AUC>0.7、约登系数>0.5);在MRI-T1+中的ID-GM、LRE、LRHGLE、HRLGLE变化率>90%(P<0.05、AUC>0.7、约登系数>0.5)。结论 MRI部分影像组学特征可客观反映鼻咽癌肿瘤靶区乏氧区域,量化和追踪这些特征变化有利于对鼻咽癌乏氧区域的识别。     

调强计划验证中MatriXX电离室的角度响应修正

目的 用MatriXX验证调强计划时其存在角度响应问题,本工作旨在对MatriXX电离室矩阵中的每个电离室分别进行角度响应修正。方法 在0°机架角且射野开野28 cm×28 cm条件下,用MatriXX测量平面剂量分布,并与计划系统的计算值对比,得到MatriXX中各单元电离室的剂量校准系数。在此基础上,测量不同机架角且开野条件时的平面剂量分布,通过相应计算值对各角度各电离室的测量值进行角度修正。用MatriXX测量实际调强计划中的剂量分布,比较角度响应修正后和未修正时的验证结论,评价该修正方法的作用。结果 0°机架角时,各电离室的剂量校准系数随X、Y坐标值增加略有增加,平均为1.00±0.01。各电离室的角度响应修正系数在机架角为60°~150°和210°~300°范围内时变化范围大且波动大,且分别在90°和270°附近达到最小。经过修正后的计划验证结论好于未修正的。结论 经角度响应修正后,MatriXX可以更好适用于多机架角IMRT计划的验证。     

Bolus与皮肤间空腔对浅层组织剂量沉积影响研究

目的 研究Bolus与皮肤间空腔厚度和面积对浅层组织剂量的影响。方法 运用Geant4构建出射6 MV X线的加速器模型,模拟10 cm×10 cm射野下出束情况并记录出射粒子相空间文件。在源轴距水平构建30 cm×30 cm×30 cm水模体,分别在其靠近加速器一侧构建紧贴模体表面及含有不同空腔的30 cm×30 cm×1 cm水膜,以相空间文件作入射粒子源,模拟粒子输运过程,获取水模体中心轴深度剂量分布和射野中心区域不同深度处侧向剂量profile。将含有不同空腔时的模拟数据与水膜和水模体紧密贴合时的数据进行对比。结果 空腔厚度≤5 mm时,影响较小,之后随厚度增加,最大剂量深度(Dmax)增加,对应处百分深度剂量减小,侧向剂量profile受影响深度增加,中心区域剂量减小;随空腔面积增加,Dmax先增大后减小,对应处百分深度剂量先减小后增加,侧向剂量profile受影响深度先增加后减小,中心区域剂量先减小后增加;在远离空腔及深度≥15 mm时侧向剂量profile基本不受影响。结论 使用Bolus时其下空腔厚度应在5 mm以内,面积尽量小。     

蒙特卡罗算法的乳腺癌术中放疗剂量优化及临床应用

目的 运用蒙特卡罗算法指导乳腺癌IORT剂量优化并评价临床应用效果。方法 利用MCTP的MCBEAM程序建立加速器乳腺癌IORT的模型,采用自主开发的编辑器将乳腺癌患者术前CT图像编辑成术中状态影像,勾画靶区并分别在靶区前后设置不同厚度等效材料和铅板,通过MCSIM程序运算得到等效材料与铅板最佳优化组合。将优化组合应用于 23例IORT患者并观察伤口愈合、不良反应、美容效果和肿瘤复发情况。结果 靶区表面加 2~3 mm等效材料、靶区后缘加5 mm等效材料和2 mm铅板,优化的乳腺癌IORT靶区剂量90%等剂量线基本包绕整个靶区,靶区 V₉₀>90%、V₁₁₀<4%,肺 D_mean<1 Gy。23例患者伤口均愈合良好,未出现感染及不良反应,愈合后和术后半年乳房外观优良率达80%以上,未发现肿瘤复发。结论 蒙特卡罗算法指导下的乳腺癌IORT剂量优化方法可靠,靶区剂量分布均匀、理想,患者无不良反应,美容效果满意,值得临床推广应用。