基于EPID在体三维剂量验证系统的物理模型测试及初步临床探索

目的 使用模体验证基于电子射野影像装置(EPID)在体三维剂量验证建模的准确性,并进行临床应用的初步研究。方法 通过方野和调强计划在均匀和非均匀模体上检测EPID在体三维剂量验证系统应用于不同介质中的剂量计算精度和重建精度,比较不同剂量/距离一致性标准下的γ通过率。对临床病例进行靶区和危及器官剂量体积分析。结果 方野在均匀模体中3%/3mm标准平均γ通过率为(97.49±1.11)%,在非均匀模体中为(94.06±5.11)%(P>0.05)。不同出束方式的调强计划之间也相近(P>0.05)。临床病例疗前剂量验证3%/2mm标准γ通过率为(97.96±1.84)%,在体三维剂量验证3%/3mm标准为(90.51±6.96)%。临床病例中小体积和体积变化较大的危及器官有较大剂量偏差。结论 基于EPID建立的在体三维剂量验证模型,经初步测试可应用于临床提供更全面的质量保证,为以后自适应放疗工作提供了技术保障。     

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。     

非晶硅平板电子射野影像用于放射治疗剂量学质量控制检验的应用

背景与目的:非晶硅平板型电子射野影像系统(amorphous silicon electronic portal imaging device,a-Si EPID)具有良好的剂量学品质,作为一种快速的二维剂量测量系统,在常规质量控制、调强照射野验证及实时患者剂量监测等方面具有广阔的应用前景.为将非晶硅平板电子射野影像用于放射治疗的剂量学检验,本研究针对其射野影像建立了修正模型,并应用于加速器照射野的常规质量保证工作.方法:对a-Si EPID常用的图像刻度模式进行剂量刻度改进以用于照射剂量测量:通过一种由若干个小野组合形成"泛野"的方式来克服传统的泛野获取方式的缺陷,从而较准确地修正a-Si EPID各像素单元之间的灵敏度差异;并建立离轴剂量的响应曲线和修正数学模型.以修正后的a-Si EPID射野影像测量照射野的剂量分布并与三维水箱中电离室扫描的结果进行比较验证.结果:经所建立的模型进行剂量刻度和修正后,高剂量区,a-Si EPID与电离室测量结果偏差＜2%,在半影区,a-Si EPID测量的剂量分布曲线比电离室测量结果略为陡峭.结论:非晶硅平板型电子射野影像(a-Si EPID)系统具有良好的物理剂量学品质,可以用作照射野常规质控检验和调强放射治疗射野剂量能量分布的快速工具.     

宫颈癌VMAT剂量验证的γ与DVH评估及两者与剂量偏差相关性研究北大核心CSCD

目的比较γ与剂量体积直方图(DVH)在宫颈癌容积调强弧形治疗(VMAT)剂量验证中的应用,并评估两者反映剂量偏差的能力。方法选取20例宫颈癌VMAT病例,由TrueBeam投照、使用FC65-G及ArcCheck测量并与Eclipse计算点、面剂量比对。由3DVH软件重建患者剂量,比较重建靶区D_(mean)、D_(95)%、D_(98)%、D_(2)%,左右股骨头V_(20Gy),直肠V_(40Gy),脊髓D1cm^(3)及50%处方剂量包绕区(IDV)D_(98)%、D_(2)%、D_(50)%与计划值差异并对各器官行三维γ分析。使用皮尔森相关系数分析点剂量偏差、二维γ通过率及其平均值、各器官三维γ通过率与剂量偏差相关性。结果电离室实测、3DVH重建与计划计算点剂量间偏差小,二维γ比对均通过(3%/3 mm,≥90%)。靶区平均剂量、IDV各参数偏差小于3%,直肠V_(40Gy)偏差差异最大。左右股骨头三维γ通过率最高,脊髓差异波动最大。实测、重建点剂量偏差大都与剂量偏差呈中等强度相关,二维γ通过率与各器官剂量偏差未发现明显相关,各病例靶区三维γ通过率与自身及IDV D_(50)%偏差间存在极强相关,其余相关性强弱无规律。结论基于γ和DVH评估均能一定程度揭示剂量误差,但均存在一定局限,临床中应将两者联合应用。     

基于EPID三维剂量验证系统的物理模型测试及临床应用的初步研究

目的 使用EPID三维剂量验证系统进行物理建模和物理参数优化,并行临床应用前的初步研究。方法 通过EPID采集3、5、10、15、20、25 cm的方野图像建立物理模型,比较在均匀水模体中系统重建的百分深度剂量、射野总散因子及10 cm深度处的离轴比曲线,优化物理模型参数。采用指型电离室和免冲洗胶片,在均匀模体和仿真人模体中测量单野、组合野及IMRT计划点剂量和平面剂量,并与系统重建结果比较。在仿真人模体和 10例不同部位IMRT计划中,比较系统重建和TPS计算的5%/3 mm、3%/3 mm标准下的γ通过率,并对临床病例进行靶区和OAR剂量体积分析。结果 对于单野、组合野以及IMRT计划,系统重建剂量和电离室测量及TPS计算的点剂量平均偏差分别<0.5%和2.0%;在均匀或仿真人模体中以及临床病例中其平面或三维剂量的5%/3 mm、3%/3 mm平均γ通过率均>95%;但临床病例中体现小体积的OAR有较大剂量偏差。结论 通过一系列临床应用前测试,明确了该三维剂量验证系统可有效应用于临床剂量验证,并有较好的临床应用价值。     

基于三维影像解剖结构的调强剂量验证的初步研究

目的 对调强治疗计划进行点、平面和三维剂量验证,在γ通过率基础上具体分析三维解剖结构的剂量误差。方法 分别用指形电离室、Matrixx和ArcCheck测量鼻咽癌和肺癌调强治疗计划各 6例,分别比较IMRT和VMAT治疗计划中心点测量剂量偏差,并行成组t检验。比较IMRT和VMAT治疗计划在3%/3 mm、2%/2 mm标准下剂量验证的γ通过率,并行单因素方差分析。使用3DVH来分析患者靶区和OAR的测量剂量偏差。结果 IMRT和VMAT治疗计划中心点剂量平均偏差分别为(0.59±1.31)%和(－1.00±1.03)%,最大偏差均<3%。在3%/3 mm标准下,IMRT计划Matrixx、ArcCheck和3DVH的γ通过率分别为96.28%、97.55%和99.02%,VMAT计划的分别为97.24%、99.67%和98.48%。3DVH系统比较结果表明γ通过率较高情况下(3%/3 mm标准>95%),有 2例治疗计划(占总计划16.7%)测量结果中的靶区和OAR的DVH存在明显偏差,包括GTV、脊髓和脑干等在临床指标下的差异。结论 通过γ分析基于三维影像解剖结构来分析测量结果能更有效评估剂量误差对临床计划执行的影响和对临床治疗的损害。     

IMRT不同剂量验证技术差异性分析

目的 比对瓦里安Portal dosimetry与Matrixx剂量验证结果,分析两种验证技术差异,评估EPID剂量验证临床应用的可靠性。方法 瓦里安Truebeam加速器,配置120片MLC和非晶硅EPID系统。IBA公司Matrixx矩阵及分析软件。配置EPID 算法、进行剂量校准和使用前测试。采用sliding-window计划设计,77个病种涉及头颈部(主要是鼻咽癌)、纵隔、腹部、盆腔肿瘤。创建剂量验证计划,SDD=100 cm,机架角与治疗计划一致,获剂量图像。在加速器上执行验证计划,比对分析EPID测量与TPS计算图像,比对分析EPID与Matrixx验证结果,采用3%/3 mm标准γ分析评估。配对t检验差异。结果 对77个不同部位肿瘤调强计划EPID和Matrixx验证结果显示两者验证γ通过率均在97%以上,除头颈部癌P=1.018外余均P> 0.05)。结论 EPID与Matrixx验证结果具有较好的一致性。可以用EPID进行验证,仅对结果通过率低者用电离室矩阵复验,确保治疗安全。     

二维半导体探测器阵列与免洗放射性铬胶片在调强放射治疗计划剂量验证中的应用比较

[目的]比较两种放射剂量探测器（二维半导体阵列和放射性铬胶片）用于剂量分布测量的特性差异．探索和优化调强放射治疗（IMRTt计划验证与质量保证工作的规范及效率。[方法]分别应用该两种探测器对根据实际IMRT计划在模体上移植生成“归一侧强野”和“合成调强野”验证计划进行剂量分布测量，比较两者之间及与计划计算的剂量分布差异。[结果]对同一个“归一调强野”验证计划；二维半导体阵列和放射性铬胶片测量的γ像素通过率分别为99．4％和95．0％；对相同IMRT计划的生成的“合成调强野”验证计划．放射性铬胶片测量的通过率为93．59％。[结论]两种剂量探测方法均方便易行，在对归一调强野验证计划的测量中均获得较满意的验证结果：同一IMRT计划的归一调强野与合成调强野验证结果可能有明显差异．建议适当提高归一调强野方式的IMRT计划验证的通过率指标，以更好地保证实际合成的IMRT治疗剂量分布的精确度。     

基于解剖在线测量的调强放疗三维剂量验证系统测试与应用

目的 测试基于患者解剖图像和矩阵探测器在线测量进行重建(RDBMOM)的调强放疗(IMRT)三维剂量验证系统的准确性,评估其临床应用可行性。方法 分别在体模设计规则野和非规则野测试计划,同时以指形电离室和二维电离室阵列测量各测试例的点剂量和平面剂量分布,评估RDBMOM系统剂量重建精度。选择 2例鼻咽癌IMRT计划做RDBMOM验证,分析验证结果的临床应用意义。结果 与指形电离室点测量结果比较,RDBMOM系统对各测试例的重建剂量偏差均<1%(3 cm×3 cm小野除外),IMRT测试例的重建剂量偏差最大为2.12%。与电离室阵列测量比较,RDBMOM重建的测量平面内离轴剂量分布曲线符合良好,两者比较的γ通过率(3%/3 mm)为 94.56%~100%。2例IMRT计划的RDBMOM验证结果整体γ通过率>99%;计划靶体积γ通过率>98%且 D₉₅误差<0.4%,腮腺和晶体平均剂量的最大误差分别达2.97%和59.58%。结论 测试系统剂量重建精度可满IMRT验证要求,并能给出与患者解剖结构相关的体积剂量误差与误差位置等信息,有利于评估其对临床的影响。     

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.     

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。     

Accelerated partial-breast intensity-modulated radiotherapy results in improved dose distribution when compared with three-dimensional treatment-planning techniques

PURPOSE: To compare dose distribution and normal tissue sparing in partial-breast treatment using three-dimensional conformal radiotherapy (3D-CRT) vs. intensity-modulated radiotherapy (IMRT). METHODS AND MATERIALS: Sixty-three patients with Tis-1N0M0 breast cancer were treated on a Phase II prospective accelerated partial-breast IMRT protocol at two facilities between April 2004 and January 2006. Fifty-six patients had data sets sufficient to adequately contour all structures. These cases were subsequently replanned with 3D-CRT techniques using the same contours, to compare the dose distribution patterns of 3D-CRT vs. IMRT. RESULTS: The average planning target volume (PTV) to ipsilateral breast (IB) ratio was 24% (range, 7-58%). The average volume of IB receiving 25%, 50%, 75%, and 100% of the prescribed dose was 4.0%, 5.0%, 5.5%, and 10.5% less with IMRT than with 3D (p < 0.01). The dose reduction to normal breast was further improved in the subset of patients whose PTV to IB ratio was >25%, and in patients with contoured breast volume <750 cm(3). No difference was detected in delivery to the lumpectomy cavity or clinical target volume. The PTV volume receiving 95% of the dose was higher in the 3D conformal plans (p < 0.01), but no significant difference was observed in the PTV volume receiving 90% (p = 0.17). The irradiated heart and lung volumes were small with both techniques but also favored IMRT. CONCLUSIONS: In T1N0 patients treated with external beam partial-breast radiotherapy, IMRT improves normal tissue sparing in the ipsilateral breast compared with 3DRT, without compromising dose delivery to the lumpectomy cavity and clinical target volume.     

高分辨多叶准直器HD-MLC的Edge加速器TPS模型建立及测试

目的 探讨配备HD-MLC的Edge加速器Eclipse模型建立与测试。方法 利用Razor、CC13采集小野百分深度剂量、离轴曲线、输出因子并与标准数据比对。使用EBT3、EPID、 SRS1000&SRS1500测量MLC半影、穿射漏射、凹凸槽、到位准确性、DLG,并根据测试例γ通过率选出最佳DLG/透射率值。利用 FC65-G对规则野、IMRT、VMAT病例行点剂量验证。使用Octavius 4D及EBT3对测试例行面剂量验证。结果 实测PDD与标准数据一致。3、4 cm射野半影较标准值小,6 cm的较标准值大。所有方野左右边界、射野大小、射野中心偏差分布为-1.0~0.4 mm、0.2~1.7 mm、-0.3~1.9 mm、-0.1~0.8 mm。左、右MLC在不同位置处的半影平均值分别为(2.5±0.042)、(2.7±0.005) mm;MLC透射率分布为 0.009~0.016。测得的DLG、透射因子分别为0.1861 cm、0.0116,最佳DLG、透射因子分别为0.015 cm、0.014。除 1例位于低剂量区外,其余所有测试点剂量偏差均位于 ±3%内。IMRT面剂量验证局部、全局γ通过率分别为 79.81%~100%、96.3%~100%(3%/3 mm),VMAT病例上述通过率分别为 71.3%~98.9%、94.3%~99.8%。结论 本研究方法能准确地实施HD-MLC&Edge系统Eclipse模型建立与测试。     

模拟呼吸运动对肿瘤三维技术放疗的剂量分布影响

目的 通过模拟呼吸运动研究呼吸运动对三维技术放疗剂量分布的影响。方法 对11例肺癌患者进行三维技术放疗计划设计,将二维半导体阵列Mapcheck放在呼吸模拟运动平板3 cm等效水模上,使用近似呼吸运动周期为3.5 s,运动幅度分别为±3、±5、±10、±15 mm,比较运动和静止状态下Mapcheck实测的剂量分布和治疗计划系统输出的相应平面剂量分布。两组数据行配对t检验。结果 呼吸运动均能降低靶区剂量分布的适形度,剂量分布产生模糊效应;11例患者呼吸运动状态下,3DCRT-QA的γ通过率平均值(3%/3 mm)均大于动态IMRT-QA的,且相互比较的P均<0.05;通过Mapcheck系统分析出呼吸运动对3DCRT剂量分布的影响主要集中在靶区周边,可对动态IMRT的影响分布于整个靶区。结论 对呼吸运动幅度较大的肿瘤建议采用3DCRT技术,更能确保运动的肿瘤得到预期较准确的剂量分布,若采用IMRT技术应根据情况对运动肿瘤进行呼吸运动补偿等方法以确保肿瘤相对静止。     

The next step in patient-specific QA: 3D dose verification of conformal and intensity-modulated RT based on EPID dosimetry and Monte Carlo dose calculations.

BACKGROUND AND PURPOSE: A method was evaluated to reconstruct the 3D dose distribution in patients using their planning CT-scan in combination with a Monte Carlo calculation, and the energy fluence of the actual treatment beams measured pre-treatment with an EPID without the patient or a phantom in the beam. MATERIALS AND METHODS: Nine plans of lung cancer patients treated with a 3D conformal technique, calculated using a simple convolution algorithm (CA), as well as five IMRT treatments of head-and-neck cancer patients, calculated with a more advanced superposition algorithm (SA), were verified. Differences between planned and reconstructed dose distributions were quantified in terms of DVH parameters. RESULTS: For the lung cancer group, differences between the reconstructed mean PTV dose and the values calculated with the TPS were 5.0+/-4.2% (1SD) and -1.4+/-1.5% for the CA and SA algorithm, respectively. No large differences in the lung and spinal cord DVH parameters were found. For the IMRT treatments, the average dose differences in the PTV were generally below 3%. The reconstructed mean parotid gland dose was 3.2+/-1.2% lower, while the maximum spinal cord dose was on average 3.1+/-1.9% higher. CONCLUSIONS: EPID dosimetry combined with 3D dose reconstruction is a useful procedure for patient-specific QA of complex treatments. DVH parameters can be used to interpret the dose distribution delivered to the patient in the same way as during standard treatment plan evaluation.     

呼吸运动模式对胸部肿瘤SBRT剂量分布影响的研究

目的:研究呼吸运动的波形、幅度及肿瘤体积对胸部肿瘤立体定向放射治疗剂量分布的影响,为临床选取呼吸管理措施提供参考.方法:选取30例胸部肿瘤患者,用QUASARTM程控呼吸运动仪拖动二维矩阵PTW 1000SRS模拟肺部肿瘤在头脚方向运动,在不同呼吸信号(正弦波、呼吸训练后平稳信号、真实不规则信号)和呼吸幅度(0 mm、...     

Dosimetric Comparison between Single and Dual Arc-Volumetric Modulated Arc Radiotherapy and Intensity Modulated Radiotherapy for Nasopharyngeal Carcinoma Using a Simultaneous Integrated Boost Technique

Backround: Plan quality and performance of dual arc (DA) volumetric modulated arc therapy (VMAT) , single arc (SA) VMAT and nine field (9F) intensity modulated radiotherapy were compared using a simultaneous integrated boost (SIB) technique. Methods: Twelve patients treated in Elekta Synergy Platform (mlci2) by 9F-IMRT were replanned with SA/DA-VMAT using a CMS Monaco Treatment Planning System (TPS) with Monte Carlo simulation. Target delineation was conducted as per Radiation Therapy Oncology Protocols (RTOG0225 and 0615). A 70Gy dose prescribed to PTV70 and 61Gy to PTV61 in 33 fractions was applied for the SIB technique. The conformity index (CI) and homogeneity index (HI) for targets and the mean dose and maximum dose for OAR’s, treatment delivery time (min), monitor units (MUs) per fraction, normal tissue integral dose and patient specific quality assurance were analysed. Results: Acceptable target coverage was achieved for PTV70 and PTV61 with all the planning techniques. No significant differences were observed except for D98 (PTV61), CI(PTV70) and HI(PTV61). Maximum dose (Dmax) to the spinal cord was lower in DA-VMAT than 9F-IMRT (p=0.002) and SA-VMAT (p=0.001). D50 (%) of parotid glands was better controlled by 9F-IMRT (p=0.001) and DA-VMAT (p=0.001) than SA-VMAT. A lower mean dose to the larynx was achieved with 9F-IMRT (P=0.001) and DA-VMAT (p=0.001) than with SA-VMAT. DA-VMAT achieved higher CI of PTV70 (P= 0.005) than SA-VMAT. For PTV61, DA-VMAT (P=0.001) and 9F-IMRT (P=0.001) achieved better HI than SA-VMAT. The average treatment delivery times were 7.67mins, 3.35 mins, 4.65 mins for 9F- IMRT, SA-VMAT and DA-VMAT, respectively. No significant difference were observed in MU/fr (p=0.9) and NTID (P=0.90) and the patient quality assurance pass rates were >95% (gamma analysis Ґ3mm, 3%). Conclusion: DA-VMAT showed better conformity over target dose and spared the OARs better or equal to IMRT. SA-VMAT could not spare the OARs well. DA-VMAT offered shorter delivery time than IMRT without compromising the plan quality.