基于光学体表监控和X射线透视影像的膈肌运动自动跟踪

目的:基于直线加速器的光学体表监控系统和X射线透视影像利用人工智能构建膈肌顶点运动的自动跟踪模型。方法:同步采集7例肝肿瘤患者胸腹部的光学体表运动信息和千伏级X射线透视影像,选取其中3例患者数据利用主成分分析与偏最小二乘回归结合的方法计算不同体表感兴趣区域与膈肌运动的相关系数,选择相关系数最大的体表感兴趣区域作为光学体表监控区。首先,使用全卷积网络模型自动识别透视图像中膈肌顶点的位置;再利用随机森林方法建立体表与膈肌顶点运动的关联模型,基于体表运动信息实时预测膈肌顶点运动轨迹;最后,把自动跟踪的膈肌顶点位置与放疗医生手动勾画位置进行对比,以评估模型精度。结果:3例患者的体表感兴趣区域与膈肌运动的平均相关系数在前后（AP）方向最高达到（0.73±0.01） mm,上下（SI）方向最高达到（0.88±0.01） mm。自动跟踪模型预测结果与手动勾画位置的平均绝对误差和均方根误差SI方向分别为（3.09±0.79） mm和（3.89±0.89） mm,AP方向分别为（1.42±0.43） mm和（1.78±0.46） mm。结论:体表呼吸运动与体内膈肌运动是相关的,在放疗过程中基于光学体表运动信息可以实时跟踪体内膈肌顶点运动,该技术可用于胸腹部肿瘤放疗期间膈肌附近肿瘤的实时及无创运动管理。     

Edge加速器Calypso 4D电磁定位系统精确性评估

目的:研究Calypso 4D电磁定位系统的几何精度和电磁阵列对加速器射线的衰减。方法:分别把植入式转发器和表面转发器安装在体模上,对比Calypso测量的体模等中心位移和实际位移,分析系统的定位精度;使用指型电离室测量有和没有电磁阵列时固体水内剂量,验证电磁阵列对射线的衰减;重复测量相同位置的体模等中心,评估系统稳定性。结果:植入式转发器的定位精度是(0.02±0.01)cm,表面转发器的定位精度是(0.01±0.01)cm;在机架角325°到35°范围内,6和10 MV能量电磁阵列对加速器射束的衰减低于2%,在305°和55°衰减低于3.4%;重复测量时出现偏移的标准差在0.012 cm以内。结论:Calypso系统定位精度能够稳定在亚毫米级,电磁阵列对射线的衰减在临床接受范围内,Calypso 4D电磁定位系统是精确、可靠的,能够大大提高放疗精度。     

快速蒙特卡洛模拟调强放疗剂量计算的研究

目的:提高蒙特卡洛模拟速度并应用于临床调强放疗剂量计算。 方法:运用BEAMnrc程序建立Varian_EDGE加速器6 MV FF与FFF模式束流模型,在DOSXYZnrc程序的基础上开发并行运算的Par-DOSXYZnrc（PDMC）剂量计算程序,与SYNCJAWS、SYNCHDMLC组件实现同步调强放疗剂量计算,并利用仿真模体和临床病例对该方法的精确性与运算效率进行评估。 结果:PDMC与DOSXYZnrc的剂量分布一致,与加速器测量值的偏差小于1%。PDMC在6核处理器中效率提升10.5倍以上,能够在0.74 h内完成调强放疗剂量计算,其效率随处理器核心数增加而增长。 结论:建立的PDMC能保证临床调强放疗病例剂量计算的准确性,同时提高的效率可满足临床调强放疗剂量计算的时间需求。     

子宫颈癌放射治疗摆位技术精确度的研究

目的比较子宫颈癌放射治疗的三种不同固定方式(真空袋固定、水解塑料体模固定与无任何固定),对比其头尾方向(C-C)、前后方向(A-P)和左右方向(L-R)上的治疗中心点的偏移误差,探讨不同固定方式的精确度。方法三种不同固定方式患者各12例,用模拟机软件中的标尺测量每例患者放疗前治疗中心点三个方向的偏移误差。结果真空袋固定方式治疗中心点偏移误差最小,次数最少;水解塑料体模固定方式偏移误差较大,次数较多;无任何固定方式偏移误差最大,次数最多(P<0.01)。结论真空袋固定是一种精确度最高的放射治疗方式。     

不同设备不同扫描参数对影像组学特征可再现性影响分析

目的:分析影像组学特征在不同设备不同扫描参数中的可再现性。方法:在3台CT设备上设置不同扫描参数:重建层厚（1、3、5 mm）、重建核函数（和CT设备有关）、曝光时间（50、100、300 mAs）,扫描2种模体,提取影像组学特征并评估特征可再现性。结果:81.6%的特征在不同层厚条件下可再现性差（变异系数CV>10%）;有8.8%的特征在3台设备中均满足要求（CV<10%）。46.4%的特征在不同重建核函数条件下可再现性差;有12.1%的特征在3台设备中均满足要求（CV<10%）;占总数31.7%的特征只在单一设备中达到可再现性要求。54%的特征在不同曝光时间条件下可再现性差。结论:应用影像组学建立模型研究临床问题时,应充分考虑并避免扫描参数对影像组学特征可再现性的不利影响,以获得更好的临床研究结果。