乳腺癌全乳调强放射治疗计划设计方法的研究

背景与目的: 调强放射治疗(IMRT)可显著改善全乳切线野照射中靶区与邻近危及器官的剂量学分布,然而各放疗单位优化设计全乳IMRT计划的方法仍存在较大差异.本研究利用三维治疗计划系统进行全乳IMRT的多种计划设计,以探讨最优化的设计方法.方法: 选择10例接受保乳手术的乳腺癌病例进行全乳放射治疗的常规、正向与逆向计划设计.用子野总数、总跳数等评价计划效率,用剂量体积直方图(DVH)比较靶区剂量和危及器官的受照射剂量差异.结果: 正向IMRT计划包括人工优化法(M0)、多点强制均匀优化法(P0)和自动逆向优化法(A0)等3种,子野总数的中位数分别是5、5.5和5个,逆向IMRT的中位数为20个.总跳数分别为225.8、228.4、226.4和345.8.在正向调强计划中,靶区覆盖率和剂量分布均匀性以A0计划较好(P≤0.01),而心脏、同侧肺、肝脏、对侧肺和对侧乳腺的平均剂量(D<,mean>)在A0和P0计划中明显小于M0计划(P≤0.05).逆向IMRT计划在改善PTV剂量分布均匀性以及减少OARs照射上较正向IMRT计划更好(P≤0.05).结论: 初步建立了全乳IMRT计划设计的方法,以正向计划中A0优化法在效率和剂量学优势上最适合.逆向IMRT计划较正向计划体现了更好的剂量学优势,但需要进一步研究其成熟的设计方法.     

三维适形与调强放疗技术在胃癌术后放疗中的剂量学比较

目的比较胃癌放疗中三维适形放疗(3DCRT)和调强放疗(IMRT)技术的剂量学差异,为临床应用提供参考。方法采用3DCRT治疗的5例胃癌术后患者,放疗时使用了主动呼吸门控技术,以减少呼吸引起的器官运动。IMRT计划采用7个共面等间距野,仅用于剂量学比较。患者靶区设定的处方剂量为至少95%计划靶体积(PTV)接受45.00 Gy,至少99%PTV接受42.75 Gy。根据积分剂量体积直方图(DVH)比较PTV受量和相关正常器官的受量差异和剂量分布。结果与IMRT相比3DCRT的剂量均匀性和适形度略差,但两者在PTV受量上剂量相似。对左、右肾受15 Gy剂量的体积百分比(V_(15))而言,3DCRT好于IMRT;从正常肝的平均受量及V_(30)上看,IMRT稍优于优势;在脊髓的受量上两者相似。结论3DCRT技术在主动呼吸门控辅助下,PTV和部分正常器官的受量上可接近或者达到采用相等野数的IMRT的结果。     

三种阈值下勾画非小细胞肺癌PET图像靶区及影响的研究

目的 比较不同阈值对18FDG PET-CT图像中非小细胞肺癌靶区勾画及放疗计划可能产生的影响.方法 选择CT图像上原发灶边界清楚的、呼吸动度≤5 mm的非小细胞肺癌8例,注射18FDG后1 h行PET扫描并以CT图像作衰减校正.以CT图像勾画的大体肿瘤体积(GTVCT)为标准,比较PET图像上用3种阈值条件[即肿瘤内最大像素值的42%(42%Imax(total))、本底平均像素值+肿瘤内最大像素值与本底平均像素值的差值的20%(Iback+20%Imax-back(max))和本底平均像素值+肿瘤内每层最大像素值与本底平均像素值的差值的20%(Iback+20%Imax-back(slice))]勾画的GTV(计为GTV42%、GTV20%max和GTV20%slice)与GTVCT差异及对GTVCT覆盖率的差异.以GTVCT、GTV42%、GTV20%max、GTV20%slice三维外放1 cm为计划靶体积,分别计为PTVCT、PTV42%、PTV20%max、PTV20%slice.对不同PTV设计三维适形放疗计划,并均给予靶区剂量66 Gy分33次6.6周完成.比较以不同PTV设计的计划中,PTVCT内接受＜95%处方剂量的体积(VPTV)及肺V20,并推算可能产生的TCP和肺NTCP的差异.结果 GTV42%、GTV20%max、GTV20%slice与GTVCT的中位体积差分别为-54.1%,-21.5%和5.3%,三者对GTVCT的覆盖率中位数分别为45.9%、78.0%和95.3%(F=57.50,P＜0.01).以不同PTV设计放疗计划时,PTV42%的中位VPTV为7.5%,由此可能导致TCP中位下降1%.PTV20%max和PTV20%slice的中位VPTV分别为1.3%和0.0%,其TCP与PTVCT的相似,与PTV42%的不同.三者的肺V20和肺NTCP与PTVCT的相似.结论 层面化阈值条件Iback+20%Imax-back(slice)可能是PET图像用于肺癌靶区勾画的较准确阈值,该阈值不依赖于预先由CT提供的肿瘤体积信息,可望用于伴有肺不张的非小细胞肺癌的靶区勾画.     

鼻咽癌CT/MRI配准方法的临床研究

目的 探讨鼻咽癌CT／MRI的临床配准方法并评价配准效果。方法 8例未经治疗的鼻咽癌患者采用相同放疗体位和面罩固定方法，Cr、MRI扫描后全部图像经网络传输至AcQSIM4．9．2及Pinnacle3 V7．0工作站，分别由两名医师和一名物理师在AcQSIM4．9．2采用点标记法、交互法及在Pinnacle3 V7．0上采用归一化互信息法来配准。采用盲法由两名医师分别在不同工作站上目测评价，评价配准结果采用四点法：极差、差、良、很好；评价配准时间采用三点法：短时（（1min）、长时（1～3min）、很长（〉3min）。结果 归一化互信息法较交互法、点标记法更为准确，配准速度最快。医生组较物理师配准更为准确，速度快，其中点标记法医生组较物理师配准更为准确，速度快，而归一化互信息法和交互法医生组与物理师配准准确性及速度相当。结论 归一化互信息法在速度和Robust上占优势，因由软件自动配准、人为因素影响较小故适合放疗计划配准应用。     

兆伏级锥形束CT影像质量定量分析

Objective To quantitatively analyze the image quality of megavoltage cone-beam CT (MVCBCT) under different scanning conditions to provide reference in clinical applications. Methods Si-emens ONCOR linear accelerator with MVCBCT was used to scan the phantom under different conditions. The image quality was evaluated in terms of image noise, uniformity, spatial resolution, contrast resolution, the number of Monitor Units(MUs) used in imaging,and the size of the reconstruction matrix. The comparison of the image quality between MVCBCT and conventional simulator CT was also analyzed. Results The image noise was decreased with the increase of the number of MUs. The uniformity index showed that the system u-niformity was weakly dependent on MU numbers or the size of the reconstruction matrix. Except for the ima-ges with 5 MUs,all other images had the spatial resolution of 0.4 lp/mm with a reconstruction matrix of 256 ×256. Better low contrast resolution was achieved by using more MUs. For typical pelvis and head-and-neck patients,the imaging dose at the center was 0.8 cGy/MU and 0.7 cGy/MU, respectively,and the maxi-mum dose was about 1.2 cGy/MU. For typical abdomen patients,the image maximum dose and center dose was 1.3 cGy/MU and 0.7 cGy/MU,respectively. Conclusions The image quality of MVCBCT is inferior to the conventional kilo-voltage CT. However,with the optimization of the parameters in imaging,we can a-chieve sufficient image contrast in the bone,air and some soft-tissue structures with low imaging dose to pa-tients. Such images can be used for IGRT.     

联影可旋转540°机架直线加速器在容积调强放疗计划中的效率优势分析

背景与目的：由于传统加速器机架无法跨过180°,对于肿瘤靠近背侧的患者,常采用拼接弧的方式进行放疗计划设计,虽能提高肿瘤控制率,但会增加机架空转时间,同时也会增加机架与患者碰撞的风险。对比分析联影可旋转540°加速器与传统360°加速器（不跨越180°）在容积弧形旋转调强放疗（volumetric-modulated arc therapy,VMAT）计划执行时的潜在优势。方法：按照不同弧长和任意起始角度,随机生成100个弧,按照机架运动轨迹的特性分别分为A、B两组,其中A组计划（540°机架）为可以跨越180°的弧;B组计划（360°机架）为两段位于180°两侧,由总弧长等于A组的两段弧拼接而成。通过轨迹模拟软件,采用double S velocity模型描述转动轨迹,进行复位情况下的执行效率模拟,并结合临床实际病例对A、B两组进行效率优势分析。结果：A组和B组总执行时间、出束时间接近,差异主要来自机器空转。结合临床实际场景,考虑复位,空转时间与双弧计划比例成正比,节省时间最大值为全双弧计划,节省约32 min。对于临床实际病例,全满弧计划执行时间最多可缩短约85 min。结论：540°机架在执行VMAT计划时,特别是对偏离人体中心的计划,在满足临床剂量分布的同时,可以节省机架空转和复位时间,提高治疗效率,并且能有效地避免机架与患者碰撞的风险。     

基于患者出射EPID剂量验证的在体调强放疗质控技术研究

背景与目的：调强放疗（intensity-modulated radiation therapy，IMRT）中剂量投照失误可导致严重后果，而目前常用的治疗前计划验证方法并不能反映患者真实投照剂量。实现一种评估患者在体剂量执行准确度的方法，能够在分次治疗中及时发现较大剂量错误，避免发生患者投照剂量过高或不足。方法：复旦大学附属肿瘤医院收治的患者首次实施治疗前行锥形束计算机断层成像（cone beam computed tomography，CBCT）扫描，与定位CT图像进行配准保证治疗体位与模拟定位时一致，实时治疗中使用电子射野影像装置（electronic portal imaging device，EPID）获取患者出射剂量影像，并把首次出射EPID影像作为剩余分次治疗的基准值，后续分次实时治疗野结束后快速将其出射EPID影像与对应基准影像进行γ分析比较，以验证治疗计划是否准确执行于患者身上。设计模体实验对治疗部位错误和摆位误差情况进行分析，来评估本方法识别放疗差错的准确性。结果：本方法可有效地识别出IMRT放疗中患者治疗部位错误和非平行于射野角度方向的摆位误差，但对平行于射野角度方向的摆位误差并不敏感，30例鼻咽癌患者临床应用结果中能够直观显示分次治疗间摆位重复性情况。结论：基于EPID实现的一种在体剂量验证方法能够对调强放疗中患者实时剂量的准确性进行评估，在单个治疗野结束后可快速检测出较大治疗错误。     

基于Xenapp虚拟系统在放疗流程中的应用

目的 放疗流程中牵涉到许多软件应用系统和复杂的硬件设备,借助基于Xenapp虚拟系统整合放疗流程中的各个应用系统。方法 采用windows2008r2操作系统,Citrix Xenapp 6.5 sp1企业版,sqlserverr2008 express 数据库。安装Xenapp服务器,将放疗科常用的软件应用在服务器上安装并发布,在放疗科局域网内的电脑上安装CitrixReceiver,并使用网页浏览器登录Xenapp服务器站点,即可使用站点发布的所有应用。结果 使用了Citrix Xenapp的虚拟化系统,大大减少了计算机硬件的开销,使得计算机硬件的开销减少50%以上,减少了技术人员的维护成本,使得放疗科的工作做到无缝衔接,提高了放疗科工作人员的办公效率。结论 基于Xenapp的虚拟化系统在放疗流程中可以起到节约开销,提高效率的作用,值得在临床工作中大力推广。     

基于图像引导的小动物立体放疗系统介绍

小动物放疗模型的相关理论及其应用,对于放射生物学和临床肿瘤放疗学的研究与发展至关重要。而综合考虑普适性与成本效应等因素,研究人员常运用小鼠模型来研究肿瘤与正常组织的放射生物学机制。近年来,基于不同图像引导的小动物立体放疗设备也取得了巨大发展,它们已能较好模拟人体放疗流程。本文着重介绍了基于不同图像方式(如CBCT与MRI)引导的小动物放疗系统,其次对小动物荧光成像技术进行理解学习,总结对比了不同生物发光与荧光成像设备在小动物成像系统中的应用,最后对未来小动物放疗设备优化方向提出展望。     

研究生学科交叉人才培养模式的研究与经验探索

在当今社会经济迅猛发展的大环境下,科技的发展越来越呈现出多学科相互交叉、高度融合、相互渗透的趋势,学科交叉培养已经成为当代社会发展的重要命题之一.在当今社会从学科专业单一模式向学科交叉综合模式转型的大背景下,研究生培养的学科交叉人才培养体系及联合培养模式亦将成为主要趋势,培养未来能够解决综合性重大科技问题的复合型创新人才已经成为研究生教育发展的共识.医学物理专业是一个交叉专业,单一学科的人才培养方式已经相对滞后于时代脚步,运用交叉学科的方法及联合培养模式进行研究和训练,才能满足当前高等教育的动态需求.文章以生物医学工程(医学物理方向)专业学位硕士培养为例,对研究生交叉人才培养模式进行了初步的实践与探索.