调强放疗中剂量验证方法的探究

[目的]探究调强放疗计划的剂量验证方法.[方法]利用Varian Clinal CX 4994号医用电子直线加速器出束的6MV能量X射线,对通过Eclipse 8.6治疗计划系统设计的调强放疗计划,采用PTW二维电离室矩阵进行平面剂量验证,采用Gamma分析.[结果]86.1％(292/339)的调强放疗计划绝对剂量通过率≥90.0％.[结论]使用二维电离室矩阵,进行调强放疗患者的个体化剂量验证,简单可靠,完善了调强放疗剂量验证体系.     

Monaco放疗计划系统的金标准射束模型临床应用可行性分析

背景与目的：“快速验收流程”(accelerated go live,AGL)是医科达加速器从安装、调试、建模到放疗实施的整个管理流程。该流程是基于医科达上千台加速器大数据而建立的一套金标准射束模型，较传统繁琐耗时的加速器验收步骤而言，在数据采集和射束建模阶段得到很大程度优化。本研究旨在评估基于金标准射束数据(gold beam data,GBD)的Monaco放疗计划系统(treatment planning system,TPS)建模临床应用可行性。方法：基于复旦大学附属肿瘤医院放射治疗中心安装的两台Elekta Infinity^TM直线加速器，按照AGL与GBD进行调试和射束建模。然后，利用三维水箱对百分深度剂量(percentage depth dose,PDD)、离轴剂量分布曲线(profile)和开野(open filed,OF)点剂量进行客户验收测试(customer acceptance tests,CAT)和射束模型验证，并利用16例不同部位临床病例进行放疗计划设计、测量及剂量分析，进一步测试和验证射束模型精确度。结果：对于射束模型的误差分析发现...     

两台直线加速器束流匹配后互换执行调强放疗计划的可行性研究

目的:探讨6MV X线调强放疗(IMRT)与容积调强弧形治疗(VMAT)计划在经束流匹配后,在两台医科达公司直线加速器(Versa HD和Synergy)上互换执行的可行性。方法:随机选取鼻咽癌、中心型肺癌、前列腺癌各12例患者影像,分别设计IMRT与VMAT计划,并采用电离室与ArcCheck对两台加速器6MV光子束...     

鼻咽癌调强放射治疗计划的多序列平面剂量仪（Mapcheck）验证

目的:采用多序列平面剂量仪(Mapcheck)对鼻咽癌调强放射治疗计划进行逐野通量验证,探讨其替代胶片验证的可行性.方法:2007年8月-2008年3月共18例病理确诊为鼻咽癌的患者接受了9个照射野的调强放疗.18例患者的调强放疗计划经点剂量验证通过后,对每例患者的调强放疗计划进行逐野0度角通量计算、实施0度角6 MV X线计划、逐野加速器照射、Mapcheck测量和γ辐射相对剂量的比对.每一个调强放疗照射野剂量符合率均≥90%后,再行面剂量胶片验证,并计算通过率.结果:18例患者的调强放疗计划经点剂量验证通过后,其Mapcheck验证的平均每野符合率为(95.5±2.07)%,100%通过验证.随后行面剂量胶片验证的结果显示,平均符合率达(97.8±1.0)%,也全部获得验证通过.结论:本初步研究的结果表明,应用Mapcheck对鼻咽癌调强放疗计划进行逐野通量验证以替代胶片验证是可行的.     

HD-V2胶片在超高剂量率电子线射束剂量测量中适用性的研究

目的评估Gafchromic HD-V2胶片在改造常规直线加速器超高剂量率电子线射束中剂量测量的适用性, 及其能量和剂量率响应特性。方法使用HD-V2胶片测定改造常规直线加速器电子线的平均剂量率, 测量的结果与改进型Markus平板电离室、丙氨酸剂量计进行比较, 并使用HD-V2胶片进行初步物理特性测量。利用直线加速器上不同能量射线(6 MV X线和9、16 MeV电子线), 剂量范围10～300 Gy, 研究HD-V2胶片的能量响应。同时利用直线加速器剂量率(0.03、0.06、0.1 Gy/s)及改造机超高剂量率(范围100～200 Gy/s)射束, 研究HD-V2胶片的剂量率响应。结果使用HD-V2胶片测量改造后电子线在源皮距(SSD)100 cm处平均剂量率约为121 Gy/s, 与改进型Markus平板电离室、丙氨酸剂量计测量结果一致。改造后超高剂量率射束百分深度剂量(PDD)曲线参数与常规9 MeV电子线相近, 离轴剂量分布总体呈现中心轴最高, 随离轴距离增加, 剂量逐渐下降的特点。对于不同能量6 MV X线和9、16 MeV电子线, 剂量范围20～300 Gy, HD-V...     

基于简化机头模型与筒串卷积算法的调强计划独立三维剂量验算

目的 建立医用直线加速器的双点源机头模型,结合筒串卷积算法实现调强治疗计划三维独立剂量验算。 方法 分别对瓦里安、医科达直线加速器建立双点源机头模型,结合筒串卷积剂量算法计算三维剂量分布。与电离室水箱扫描数据比较规则野的Scp、PDD、离轴剂量分布确认计算模型。两种加速器分别各选取 12例共 24例调强治疗计划进行比较,对TPS计算结果进行独立验算,并且与探测器矩阵测量结果进行比较。 结果 矩形野中心点剂量偏差均<1%,射野内相同位置二者剂量偏差≤1%,半影区域位置偏差≤1 mm。采用3%/3 mm标准γ通过率均>90%。 结论 建立了基于双点源机头模型结合筒串卷积算法实现调强治疗计划三维独立剂量验算,对规则射野及调强治疗计划的验证比较,表明该方法和计算模型可用于临床计划的三维独立剂量验算。     

二维电离室矩阵在调强放射治疗中的剂量验证

目的:对逆向调强计划进行剂量学验证,保证IMRT计划临床实施的正确性。方法:利用ELEKTA precise直线加速器6MV X线,对pinnacle治疗计划系统设计的调强治疗计划。采用PTW公司的729二维电离室矩阵进行平面剂量的验证。结果:平面剂量验证采用Gamma分析(3%/3mm),结果是计划的测量点通过率均＞95%。结论:实际测量的剂量分布与计划计算的剂量分布符合的相当理想,可用于临床治疗。     

基于TG119报告测试病例对VMAT技术剂量学验证结果的初步研究

目的 初步探讨利用TG119报告对容积旋转调强放疗(VMAT)计划进行评估的可行性。方法 选取6 MV和10 MV能量的X射线,针对TG119报告中的测试病例,在Eclipse治疗系统中依照TG119报告中的要求设计7或9个野的IMRT计划和双弧VMAT计划,采用电离室、MatriXX和Delta 4进行剂量验证,并将结果与TG119报告中多机构测试的结果进行对比。结果 IMRT和VMAT计划在系统中的剂量指标均达到了TG119报告中的要求。在靶区测量点和危及器官测量点,不同能量光子束的VMAT计划的点剂量误差为±2.55%,IMRT计划的点剂量误差为±1.85%。使用6 MV和10 MV能量的X射线时,IMRT计划的平均γ通过率(±3%/3 mm)为99.38%和99.53%,VMAT计划的平均γ通过率(±3%/3 mm)为99.32%和99.46%,复合射野的γ通过率均在98%以上。结论 6 MV和10 MV能量光子束的VMAT计划均满足TG119报告验证标准。TG119报告对VMAT技术的剂量学验证基准的确定有一定指导意义。     

股骨头人工关节对盆腔放疗剂量分布的影响

目的 测量钴、镉、钼合金股骨头人工关节在放疗过程中次级射线引起的散射效应,以及其作为高原子序数材料对剂量分布的影响.方法 测量6、10 MV X射线入射方向距关节0.5、1.0、2.0 cm处剂量,出射方向距关节3.0、5.0、7.0 cm处剂量及距关节头部5.0、10.0 cm的剂量曲线.结果 6、10 MV X射线入射方向距关节0.5、1.0、2.0 cm处剂量偏差在0%～5%之间,随能量增加背散射效应更加显著.射线出射方向距关节3.0、5.0、7.0 cm处剂量偏差为21.6%～30.8%,射野和深度相同时随能量增加剂量偏差减少,同一能量和深度下剂量偏差随射野增加而减少.透射剂量曲线显示关节头部对剂量衰减作用极为显著.结论 在进行盆腔放疗时尽量避免射野穿过关节,或者至少降低穿越关节的射野权重.

Abstract：

Objective To study the scattering effect of Co-Cr-Mo hip prosthesis which was high Z material for patients undergoing pelvic irradiation.Methods The hip prosthesis was set in water phantom (30 cm×30 cm×30 cm), determing points were chosen on the entrance side of both 6 MV and 10 MV beams at the distance of 0.5 cm, 1.0 cm, 2.0 cm to the hip prosthesis, and also on the exit side of both 6 MV and 10 MV beams at the distance of 3.0 cm, 5.0 cm, 7.0 cm to the hip prostheses.Dose behind the hip prosthesis at depths of 5.0 cm and 10.0 cm for 6 MV and 10 MV beams are also measured.ResultsThe dose deviation on the beams′ entrance side is between 0 to 5.0%, the backscatter effect was more obviously with the higher energy beam.The dose deviation on the beams′ exit side was between 21.6%-30.8%.With the same field size and depth, dose deviation becomes smaller when the beam energy was higher;while with the same energy and depth, dose deviation becomes smaller when the field size was bigger.Dose profiles behind the head of the hip prosthesis indicate obvious attenuation of the beam.Conclusions Beam arrangements that avoid the prosthesis should be considered first or we should at least reduce the weight of the beam that pass through the prosthesis.     

基于电子射野影像装置的容积调强弧形治疗二维剂量验证研究

目的 基于电子射野影像装置(EPID)建立二维剂量精确重建模型并验证容积调强弧形治疗(VIMAT)剂量,与其他测量工具进行比较与分析。方法 采用EPID进行VIMAT的二维剂量验证,基于卷积、反卷积以及修正函数建立二维剂量重建模型。通过电离室测量的离轴比剂量曲线并用最小二乘法确定计算模型参数。对 12例不同部位肿瘤患者的VIMAT计划用电离室测量中心点剂量,采用其他平面剂量测量工具测量相应平面剂量分布。所有工具测量深度均设置为10 cm,并采用γ分析法比较测量结果。结果 对中心点绝对剂量,EPID与电离室测量结果偏差<1.5%。对平面剂量,2%2 mm标准下EPID与Seven29、Matrixx的平均γ通过率分别为98.9%、99.8%,3%3 mm标准下EPID与治疗计划系统计算结果的平均γ通过率为99.9%。结论 基于EPID建立的二维剂量重建模型能很好地用于调强放疗二维剂量验证工作,今后将考虑将该模型拓展到均匀模体的三维剂量验证中。     

基于已验6 MV X线相空间和能谱信息重建加速器机头蒙特卡罗模拟方法

目的 基于IAEA Varian 6 MV X线相空间文件和目标机头的光子能谱分布,建立一种新的蒙特卡罗模拟方法,重建医用加速器机头模型及X射线能量的能谱。方法 对已验的6 MV X线相空间文件进行预处理,提升每个粒子能量;根据位置、能量不同将粒子保存到不同的Phase-Space-Let (PSL)文件中,得到初始目标能量加速器机头的蒙特卡罗模拟的初始光子能谱;然后对某一待验目标能量(医科达PRECISE 10 MV X线)加速器机头的光子能谱,用初始光子能谱拟合得到拟合系数,即每个PSL的权重;最后使用初始PSL文件和该权重信息重建出待验目标能量的加速器机头模型,对其不同开野进行中轴PDD分布的计算,并用一维γ通过率验证该方法的有效性。结果 重建的10 MV光子能谱与已验的10 MV能谱峰值位置相同,整体分布一致;由重建的10 MV机头模型计算得到的PDD与实测的吻合度较高,一维γ通过率(参数1 mm 1%,Threshold=0%)>96%。结论 笔者提出的蒙特卡罗重建方法可靠、准确有效。     

加速器百分深度剂量蒙特卡罗模拟计算准确性研究

目的 比较蒙特卡罗模拟计算与实际测量的百分深度剂量差异。
方法 利用模拟加速器机头的蒙特卡罗算法BEAMnrc软件模拟西门子PRIUMS直线加速器6 MV X线,利用DOSXYZnrc程序生成百分深度剂量。实际测量西门子加速器百分深度剂量由PTW公司生产的MP3三维水箱采集得到。计算两种方法不同深度下百分深度剂量偏差[(测量值－模拟计算值)/测量值×100%]。
结果 离水面距离<1.2 cm时偏差>2%,离水面距离>1.2 cm时偏差<2%。
结论 在建成区深度内由蒙特卡罗模拟计算的百分深度剂量更为准确。     

宫颈癌三维适形调强放疗剂量分布特性研究

目的研究宫颈癌调强放疗(IMRT)和三维适形放疗(3D-CRT)时靶区及其周围正常组织受照剂量的差异。方法用WiMRT三维适形调强放疗计划系统分别进行6~9个照射角度的3D-CRT和IMRT计划设计,肿瘤量45Gy,计算出正常组织和靶区的剂量-体积直方图以及所需照射的总跳数,并根据10cm×10cm射野外漏射线和散射线剂量率的测量值,估算3D-CRT和IMRT放疗时射野外正常组织所受漏射线和散射线剂量。结果照射野数和照射角度一致,IMRT时膀胱、直肠、阴道所受平均剂量分别只有3D-CRT时的19.5%(29.3/150.3)、64.5%(538.0/833.0)和61.0%(1553.6/2546.3),靶区平均受照剂量略高于3D-CRT。IMRT病人射野外正常组织所受散射线和漏射线剂量约为3D-CRT病人的1.5倍。结论宫颈癌IMRT时射野外正常组织受漏射线和散射线照射剂量较高,但射野内靶区和邻近器官剂量分布优于3D-CRT。     

多叶准直器透射对调强放疗剂量计算准确性影响观察

目的 探讨多叶准直器透射及其对调强放疗剂量计算准确性的影响。方法 使用电离室分别测量瓦里安Trilogy直线加速器多叶准直器(MLC)叶片平均透射和叶片剂量学间距(DLG),并使用电子射野影像装置测量MLC叶片内透射和叶片间透射。通过 10例肿瘤调强放疗患者资料评价计划系统使用实际测量结果模拟MLC透射计算剂量准确性。结果 6、10 MV X射线MLC叶片平均透射值分别为1.6%、1.8%,透射值随射野增大而增加、随深度增加而增加、离轴位置稍低于中心轴;叶片内透射值分别为 0.8%~1.2%、1.1%~1.6%;叶片间透射值分别为 1.3%~1.9%、1.6%~2.5%。计划系统使用实际测量结果模拟MLC的透射值具有很好一致性。3%3 mmγ通过率 2例鼻咽癌患者分别为93.6%和94.5%,其余 8例患者均>95%。结论 调强放疗中MLC透射直接影响靶区剂量准确性,MLC叶片透射与测量深度、射野大小和离轴位置有关。     

三维水箱测量系统在超长服役直线加速器质控中的应用

目的：利用三维水箱对超长服役直线加速器进行质控，分析实施过程和质控结果，以更好地的监测加速器的性能，保障临床治疗的准确性。方法：收集2017.7月份至今的Elekta Synergy 直线加速器月检质控数据。测量使用德国PTW公司生产的三维水箱系统，共计26组有效数据。采用机器验收标准分析输出数据，6MV、10MV能量射线平坦度标准参考值为100±6%、对称性标准参考为100±3%。6MV、10MV能量X射线质参考值分别为67.5%、73.0%，误差允许范围为±2%。记录每次水箱架设时间。分析其中出现的非理性现象。结果： GT、AB方向，6MV能量射野平坦度测量误差均值为4.01%、4.91%，对称性测量误差均值为0.78%、0.98%；10MV能量射线平坦度测量误差均值为3.56%、5.07%，对称性测量误差均值为0.8%、1.36%。6MV、10MV 射线质测量误差均值为0.59%、1.38%。6MV、10MV能量射线平坦度、对称性、射线质测量结果均在误差允许范围内。水箱从架设到调试成功的平均时间为35.67min。结论：测量结果表明，在严密的质控实施下，加速器运行状况良好。     

螺旋断层放疗系统调强放疗验证

目的 通过螺旋断层放疗系统一系列调强放疗验证方法的研究,探讨其调强放疗的质量保证验证方法是否可行.方法 采用断层放疗计划系统进行调强放疗计划设计.为实现其剂量验证,笔者采用圆柱形固体水模体、0.056cm3 AISL电离室及EDR2胶片来实现对计划进行绝对剂量及相对剂量验证.将剂最胶片和电离室分别置于模体中,调用患者治疗计划束流数据对模体进行模拟照射;由此得出轴向截面上的等剂量分布和点绝对剂量,与计划模体的等剂量曲线及计算剂量结果进行比对.束流照射前,利用调强放疗兆伏特CT对摆位模体实行图像引导,与计划系统中模体千伏特CT图像进行配准比较,实现验证模体摆位准确性.结果 轴向测得注量分布与断层放疗计划系统计算结果相一致,测量点绝对剂量测量的结果与计划系统的计算误差均在±3%以内.测量模体的摆位误差基本可保持在1mm以内,但由于床从摆位虚拟中心到束流中心之间存在垂直下降2mm的系统误差,需要在模体或患者摆位中予以考虑.结论 3个月临床实践证明断层放疗的调强放疗所采用上述质量保证措施是切实可行的,建立了其质最保证体系.     

TLD在肿瘤放疗中剂量测量基本特性研究

目的 研究LiF (Mg、Cu、P) TLD在肿瘤放疗中测量剂量的基本特性,为临床放疗热释光剂量测量提供可靠依据。方法 应用⁶⁰Coγ射线和6 MV X射线进行LiF热释光片的分散性、重复性、剂量响应等实验。根据临床放疗需要研究热释光计在肿瘤测量中随能量、剂量(50~600 cGy)、照射剂量率(50~600 MU/min)和加速器机架角度(0°~±90°)变化影响,分别求出校正因子。结果 LiF热释光计重复性和分散性的误差控制在±3%以内,一定剂量范围照射下的读出数值与照射剂量呈线性关系。用6 MV X射线照射,剂量率为300 MU/min,入射角度为0°,得到的读数值的相对偏差最小,为0.3%。结论 LiF热释光计具有重复性好、分散性小、稳定性高、线性相关性强等基本特性,符合国际推荐标准,可应用于肿瘤放疗中剂量的测定。     

射线能量对应用RapidArc进行肝脏多发性肿瘤放疗的剂量学影响

 目的 探讨应用6 MV和15 MV X射线容积调强放疗（RapidArc）进行肝脏多发性恶性肿瘤放射治疗的剂量学差异。方法 选取12例多发的肝脏恶性肿瘤（原发5例，继发7例）患者进行自由呼吸下的三维计算机断层成像（3D-CT）模拟定位。针对同一患者分别应用6 MV和15 MV X射线设计单个和两个358°全弧的RapidArc计划，处方量为2 Gy/次×25次。比较不同RapidArc计划间剂量学差异.结果 4种RapidArc计划均能满足临床要求。4种RapidArc计划的适形指数(CI)、均匀性指数(HI)、靶区最大剂量和最小剂量间的差异均无统计学意义(P>0.05)，CI均可达0.91，HI均达0.88。双弧RapidArc计划中正常肝脏V5、V10、V15略高于单弧计划， V20、V25、V30、V35、V40低于单弧计划。正常肝脏的V5至V40、胃、十二指肠、脊髓受量在不同RapidArc计划之间的差异均无统计学意义(P>0.05)，6 MV X射线RapidArc计划的机器跳数较15 MV的平均增加12%。结论 应用全弧RapidArc技术进行肝脏多发恶性肿瘤放疗时，6 MV X射线可作为首选。      

Compass 在食管癌IMRT三维剂量验证中应用研究

目的 探索Compass 三维QC系统在食管癌调强放疗剂量验证中的应用。方法 选取 12例食管癌病例在Eclipse 8.6治疗计划系统中进行优化设计,将计划分别传入Compass 系统和瓦里安Trilogy加速器。Compass 在患者解剖影像上重建三维剂量分布,将重建剂量与治疗计划系统计算剂量比较,验证PTV及各OAR体积γ通过率、D_mean偏差等参数。同时使用MatriXX对治疗计划做二维剂量验证,使用平面γ通过率(3%/3 mm)评估剂量验证结果。结果 二维剂量验证实际角度γ通过率普遍低于角度归零的γ通过率(P=0.018~0.001)。三维剂量验证PTV体积γ通过率>93%,D_95%、D_50%、D_2%偏离<3%;肺和心脏体积γ通过率>95%,D_mean偏离>3%;脊髓和气管体积γ通过率>98%。独立计算与TPS计算剂量有更好符合度,测量重建与TPS计算剂量偏差出现在射野边缘区域。结论 三维剂量验证可提供更多的信息全面来评价计划,对指导治疗更有意义。     

COMPASS验证系统在放射治疗中的应用研究

目的:测试COMPASS三维验证系统在临床应用中的可行性。方法:以三维水箱为基准,比较分析COMPASS系统在百分深度剂量(Percentage depth dose,PDD)、输出因子(Output factor,OUF)、离轴曲线(Profile)和绝对剂量等方面的测量数据与三维水箱所测量数据的相关性和一致性;在均匀模体和非均匀模体中验证7例患者的放疗计划,检测COMPASS系统软件的剂量计算精度和剂量重建精度;通过BallBearming模体测试COMPASS系统硬件对加速器等中心的影响。结果:COMPASS系统测量和重新计算的PDD、OUF、Profile与三维水箱测量的数据具有较好的一致性,其绝对剂量偏差均小于2.5%;COMPASS系统软件在均匀模体和非均匀模体中验证7例患者放疗计划的绝对剂量偏差均小于3%,γ通过率不低于93%,重建精度和剂量计算精度接近于计划系统(Teatmentplanning system,TPS);COMPASS系统的硬件不影响等中心的精度,在三个方向上的偏差都小于1mm。结论:COMPASS系统的独立计算功能和剂量重建功能具有类似TPS的精度,可以提供三维的剂量分布信息,为临床治疗提供安全、可靠的技术保障。