调强放射治疗数据转换系统的研发

本文旨在开发一套能将静态调强放射治疗计划文件转换成制作物理补偿器的切割机执行文件和医用直线加速器多叶准直器(Multiple Leaf Collimator,MLC)控制文件的数据转换系统。该系统采用Visual Studio 2010作为开发平台,结合DCMTK开源库实现对DICOM协议支持。系统导入计划系统输出的放疗计划文件后,经分析将患者姓名、ID、MLC各叶片位置和权重等字段信息并输出为瓦里安MLC控制文件格式;也可对于每个射野、累加射野平面内各点的机器跳数生成跳数矩阵,结合不同补偿器材料的衰减特性将其转换成相应材料的厚度信息,最后实现切割机控制文件输出。该转换系统能够实现患者的RTplan数据导入,并且转换生成物理补偿器切割文件及瓦里安加速器MLC运动控制文件,为患者提供额外的调强放射治疗方式,也能满足网络故障等特殊情况下的放射治疗。     

5种铅门X轴固定技术在鼻咽癌容积旋转调强放疗中的剂量学比较

目的:比较鼻咽癌容积旋转调强（VMAT）计划设计中X轴方向不同铅门大小的剂量学差异,探讨鼻咽癌VMAT设计中最优的铅门固定大小。方法:在Eclipse 11.0计划系统中采用5种铅门固定方法分别对10例鼻咽癌患者设计放疗计划,比较5种计划得到的靶区和危及器官的剂量学参数以及机器跳数。采用SPSS 23.0软件对数据进行配对t检验分析。结果:5种固定铅门技术得到的靶区D95、Dmean和HI等剂量学参数均无明显差异（P>0.05）,铅门在X2方向全关（FJ1）计划组的CI好于其他计划组（t=-2.97~-1.06, P<0.05）;FJ1计划组得到的脊髓Dmax、左右侧腮腺、喉以及口咽的V30和Dmean等剂量学参数均优于其他计划组（t=-5.83~1.14, P<0.05）,而对于脑干、耳蜗和颞叶等器官,5种固定铅门技术无明显差异（t=-0.99~2.99, P>0.05）;FJ1计划组的机器跳数高于其他计划组（t=8.15~8.86, P<0.05）。结论:5种铅门固定技术均能满足临床要求,而FJ1计划组能够更好地降低危及器官照射剂量,但同时增加了机器跳数,增加了照射时间;而铅门在X2方向从半开到全关（FJ2）计划组相比于FJ1计划组对于器官的保护较差,但提高了治疗效率。     

新型国产二维矩阵剂量验证系统的临床测试

目的:对新型国产二维矩阵剂量验证系统在临床条件下进行测试,检验其是否能够满足临床使用需要。方法:参照GB15213-94对用来检测国产二维矩阵剂量验证系统的医用直线加速器进行检测调整,使其达到国家标准。使用新型国产二维矩阵剂量验证系统,对标准照射野下的绝对剂量重复性,标准照射野下的剂量线性,平坦度、对称性,真实病例放疗计划验证进行测试。结果:标准照射野下的绝对剂量重复性检测,其变异系数小于0.7%,符合测试要求;标准照射野下的剂量线性检测与电离室检测结果相比,无明显差异;平坦度检测±3%以内、对称性检测±2%以内,均满足临床使用要求;真实病例计划验证γ通过率均大于98%,完全满足临床放疗计划验证要求。结论:新型国产二维矩阵剂量验证系统具备点剂量、面剂量测量功能,能够对加速器基本剂量性能进行检测,达到临床使用要求;能够实现放疗计划系统的DICOM数据导入,与实际测量结果比较分析,达到临床计划验证要求。     

后装放疗剂量验证软件研究

目的 报道一套独立后装放疗剂量验证软件的实现方法和结果。方法 后装放疗剂量验证软件采用模块化结构设计,以Visual C++为开发平台,剂量计算算法采用AAPM TG 43报告推荐的公式。回顾性选择已完成治疗的宫颈癌患者6例,每例患者都使用了不同的施源器,用剂量体积直方图参数和γ通过率(0.1cm,5%)评估验证软件和计划系统剂量计算结果的偏差。结果 与计划系统剂量计算结果相比,验证软件剂量计算结果的γ通过率均>98%。靶区D100%和D90%的偏差最大值分别为0.29%和0.53%,危及器官D0.1cm³、D1cm³、D2cm³的偏差均<0.5%。结论 仅需极少的人机交互,该剂量验证软件能验证后装临床治疗计划剂量计算的准确性。     

STC1基因对A549细胞放射敏感性影响

目的 探讨斯钙素-1(STC1)基因对人肺癌A549细胞增殖凋亡及放射敏感性影响。方法 将合成的STC1-siRNA及不具有干扰作用的siRNA (阴性对照组)经Lipofectamine^TM2000转染人肺癌A549细胞,并设置空白组,通过Western blotting检测转染48 h后各组细胞STC1的蛋白表达。用克隆形成实验检测A549细胞经STC1-siRNA和照射处理后的增殖情况,用CCK8法检测细胞经STC1-siRNA和STC1-siRNA+8 Gy处理后的活力,用流式细胞仪检测细胞凋亡率。用Western blotting检测ki67、Bcl-2相关X蛋白(Bax)、STAT3和磷酸化的信号转导与转录因子3(p-STAT3)的蛋白表达。结果 STC1-siRNA转染的A549细胞STC1的蛋白表达低于空白组(P<0.05)。与单纯照射组比较,转染STC1-siRNA后的增敏比明显升高。与空白组比较,STC1-siRNA组细胞活力及ki67和p-STAT3的蛋白表达均降低,细胞凋亡率和Bax蛋白表达均升高;与STC1-siRNA组比较,STC1-siRNA+8 Gy组细胞活力及ki67和p-STAT3蛋白表达均降低,细胞凋亡率和Bax蛋白表达均升高(P<0.05)。结论 抑制STC1基因表达可增强非小细胞肺癌的放射敏感性并下调STAT3信号通路。     

穿透型参考电离室在立体定向放疗的相对剂量学中的应用

目的 探讨Stealth穿透型参考电离室在立体定向放疗的相对剂量学中的实际应用价值。方法 在IBABlue Phantom水箱中使用2种方法对于配备Brianlab圆锥形限光筒的VarianNovalis 6 MV光子射线进行相对剂量测定。第1种方法无Stealth穿透型参考电离室,单独使用SFD半导体电离室配合“Step by Step”逐点测量;第2种方法有Stealth穿透型参考电离室,使用SFD半导体电离室配合“Continuous”连续测量。测量内容包括直径4、15 mm限光筒下中心轴百分深度剂量(PDD)曲线和离轴剂量比(OAR)曲线并记录每次测量所需时间。结果 对于配备直径4 mm及15 mm的X刀限光筒的6 MV光子射线,逐点测量和连续测量所得的射野中心轴PDD曲线及10 cm深度处OAR曲线吻合度较好,差异在1%以内。连续测量PDD曲线及OAR曲线所需时间大幅缩短,较逐点测量平均缩短为13.1%和20.7%。结论 Stealth穿透型参考电离室在立体定向放疗相对剂量学中的应用可以在保证剂量结果准确性前提下大幅提高测量效率。     

自动IMRT计划在宫颈癌术后放疗中的可行性

目的:通过比较自动IMRT计划与人工IMRT计划的剂量学差异,探讨自动计划在宫颈癌术后IMRT计划设计中的可行性。 方法:使用飞利浦Pinnacle3 9.10计划系统的自动IMRT和人工IMRT方法分别对25例宫颈癌术后患者进行计划设计,比较2种计划得到的靶区和危及器官的剂量学参数、机器跳数、调试次数及计划设计时间。结果:自动和人工IMRT计划靶区的Dmean、D95、CI及HI等参数均无明显差异（P>0.05）;自动IMRT计划得到的危及器官剂量学参数均优于人工IMRT计划,其中膀胱V40减少2.5%（P<0.05）,直肠V40减少0.9%（P<0.05）,骨V35减少2.8%（P<0.05）,小肠V30减少4.2%（P<0.05）,左侧股骨头V30减少5.2%（P<0.05）以及右侧股骨头V30减少5.5%（P<0.05）;并且自动计划明显减少了计划调试次数,将人工IMRT计划的平均调试次数由3次减少到平均2次,计划设计时间由人工IMRT的69.5 min减少到42.7 min;但自动计划的平均跳数（1 042 MU）高于人工计划（931 MU）。结论:基于Pinnacle3的自动IMRT计划质量可以达到人工IMRT计划水平的同时,明显提高了计划设计效率,在宫颈癌术后的IMRT计划设计中具有可行性。     

应用AAPM标准模体评估MLC宽度对VMAT计划的影响

目的：使用AAPM119报告标准模体和标准靶区设计双弧VMAT计划,依照AAPM119报告剂量目标要求比较Agility和MLCi2两种叶片剂量参数。方法利用AAPM119报告中Cshape、Head and Neck、Prostate和Multitarget标准靶区勾画结构,按照AAPM计划目标要求,首先采用医科达Agility MLC进行计划设计,在计划设计参数不变情况下仅更换为医科达MLCi2进行计划优化和剂量计算。以AAPM119报告目标剂量为标准,分析两种MLC叶片在4种靶区勾画结构下的靶区和OAR剂量体积参数的差异。结果依照AAPM119号报告所达到的平均剂量标准,Cshape、Head and Neck和Multitarget 靶区结构采用Agility制作的放疗计划剂量指标多优于采用MLCi2制作的放疗计划, Prostate靶区结构采用MLCi2制作的放疗计划剂量指标优于采用Agility制作的放疗计划。结论在靶区勾画结构、计划设计人员、计划设计参数和评价标准全部相同下,对严苛剂量限值目标医科达Agility比医科达MLCi2能更好达到剂量目标要求。     

GZP型60Co源剂量学参数的蒙特卡洛模拟

目的 GZP型⁶⁰Co源高剂量率后装机在临床中已有应用,模拟计算GZP型⁶⁰Co源的剂量学参数。方法 使用EGSnrc蒙特卡洛软件模拟计算已知的BEBIG ⁶⁰Co源(Co0.A86)剂量学参数,与其结果进行对比,验证方法的可行性。对GZP型高剂量率后装机⁶⁰Co源进行建模,用同样方法模拟计算GZP型⁶⁰Co源剂量学参数。结果 对BEBIG⁶⁰Co源,结果与标准数据吻合很好,单位活度空气比释动能强度S_K/A相差0.2%,剂量率常数Λ相差1.0%,径向剂量函数g_L (r)和各向异性函数F (r,θ))曲线吻合。计算得到的GZP型⁶⁰Co源(1、2)号通道的S_K/A和Λ分别是3.011×10^-7cGycm²h^-1Bq^-1和1.118cGyh^-1U^-1, GZP (3)号通道⁶⁰Co源的S_K/A和Λ分别是3.002×10^-7cGycm²h^-1Bq^-1和1.110cGyh^-1U^-1,g_L (r)、F (r,θ)和水模中单位空气比释动能强度的剂量率参照AAPM推荐列出。