红外定位系统在精确放疗中的应用

目的:介绍红外定位系统(OPS)在精确放疗的摆位和验证中的应用。方法:在患者面膜或体膜上粘贴红外自动跟踪装置专用标记球4个,通过红外线探头探测标记球的位置,在x、y、z方向上移动治疗床,将病灶中心精确定位于加速器的等中心上。比较模拟定位时荧光球与实际治疗时荧光球的位置差异,测量x、y、z方向上的摆位误差。结果:用红外定位系统测量的摆位误差结果为:摆位误差在x、y、z方向上,头颈部肿瘤误差最小,盆腔、腹部肿瘤误差为1 mm~4 mm,主要发生在x、z方向,胸部肿瘤误差为2 mm~5 mm,主要发生在y、z方向。结论:红外定位系统能准确完成摆位与验证,与EPID相比使用更加方便、效率更高、更加适应临床需要。     

肿瘤快速旋转调强放疗摆位误差的测量与分析

目的:采用直线加速器机载的千伏级锥形束CT扫描技术对不同部位肿瘤患者的摆位误差进行探讨。方法:应用瓦里安RapidArc直线加速器治疗肿瘤患者180例,其中头颈部患者53例,胸部患者58例,盆腔患者69例。所有患者在首次放疗前行KV-CBCT扫描,以后每周扫描1次。将CBCT扫描图像和计划CT图像及其靶中心匹配,分析靶中心在x、y、z方向上的误差值及其误差分布情况,探讨我科CTV–PTV外放边界大小。结果:系统误差(均数)±随机误差(标准差)在平移误差Lateral左右(x)方向、Vertical背腹(y)方向、Longitudinal头脚(z)方向分别为头颈部x(0.55±0.79)mm,y(0.81±1.00)mm,z(1.21±1.12)mm;胸部x(1.13±1.26)mm,y(1.03±1.09)mm,z(2.12±2.15)mm;盆腔x(0.94±1.16)mm,y(0.87±1.08)mm,z(2.02±1.78)mm;绕y轴方向旋转(Rtn)误差分别为头颈部(0.39±0.48)°,胸部(0.47±0.54)°,盆腔(0.44±0.51)°。结论:CBCT可以减少分次治疗间的摆位误差,保证放疗摆位精度。     

CBCT引导下不同体位子宫肿瘤IMRT摆位误差及其外放边界

目的:研究在千伏级CBCT引导下,不同体位子宫肿瘤患者调强放射治疗中的摆位误差及靶区的外放边界。方法:采用医科达直线加速器机载影像系统对251例子宫肿瘤患者接受调强放射治疗前行CBCT扫描,其中仰卧位117例、俯卧位134例。系统自动重建图像并与治疗计划CT图像进行配准,获得俯卧位与仰卧位患者x、y、z方向摆位误差,并分别计算患者临床靶区到计划靶区(PTV)的外放边界。结果:所有患者共行3 128次扫描,俯卧位1 679次与仰卧位1 449次。x、y、z轴的误差均小于0.3 cm为981次,占31.36%;距离治疗等中心偏差距离小于0.3 cm为415次,占13.27%。考虑摆位误差方向时,俯卧位患者的x、y、z方向上摆位误差分别为(0.109 5±0.380 7)、(-0.035 1±0.569 2)、(0.075 1±0.285 2)cm;仰卧位患者的x、y、z方向上摆位误差分别为(0.001 1±0.303 4)、(0.118 4±0.583 0)、(0.033 2±0.248 0)cm。而考虑摆位误差大小时,俯卧位患者的x、y、z方向上摆位误差分别(0.300 8±0.257 7)、(0.442 8±0.359 2)、(0.227 1±0.188 2)cm;仰卧位患者的x、y、z方向上摆位误差分别为(0.229 3±0.198 6)、(0.470 2±0.364 4)、(0.183 2±0.170 3)cm。俯卧位患者PTV在x、y、z方向分别外放0.540、0.486、0.387 cm;仰卧位患者PTV在x、y、z方向分别外放0.215、0.704、0.257 cm。结论:子宫肿瘤患者仰卧位和俯卧位这两种体位的摆位误差有一定差异,以距离治疗等中心偏差距离小于0.3 cm作为摆位误差校准较适合;俯卧位患者的靶区在x、y、z方向分别外放0.540、0.486、0.387 cm;而仰卧位患者则外放0.215、0.704、0.257 cm。     

应用MV级CR进行射野验证的临床研究

目的:探讨利用MV级计算机X线摄影(computed radiography,CR)技术拍摄放射治疗病人射野验证片的价值与意义.材料与方法:采用双曝光技术进行放射治疗射野验证片的拍摄,在曝光时加入射野参考坐标十字插板,十字线坐标为实际射野的参考坐标,并根据片中人体解剖标记计算中心移位误差,与模拟机的计划摄片、治疗计划系统生成的DRR(digital reconstructed radiography)进行比较分析,测量摆位误差.结果:15例病人,在首次进行放射治疗前用AGFA高能CR分别拍摄0°和90°验证片,共得到30张验证片.模拟定位片和射野验证片都能较清晰显示照射野形状、大小、治疗中心以及与人体解剖标记之间的关系.由两位医师得出的两组误差数据没有统计学差异(在x、y、z方向上,P>0.05).结论:利用CR技术拍摄放疗病人模拟定位片和射野验证片,成像满意,操作简便,可以有效减少放疗摆位误差,提高摆位的准确性,及时纠正摆位误差,是质量控制和质量保证的有力工具.作为放射治疗病人位置的验证、实现放射治疗科数字化具有积极的意义.     

千伏级锥形束CT与兆伏级电子摄野影像系统在鼻咽癌影像引导放疗的对比研究

目的:分析千伏级锥形束CT与兆伏级电子射野影像系统用于测量鼻咽癌调强放射治疗的摆位误差,评价两种技术在鼻咽癌调强放疗摆位修正中的应用价值。方法:选取施行IMRT的鼻咽癌患者21例,于放疗实施前先进行EPID正侧位片的拍摄,再进行KV-CBCT的扫描。将EPID拍摄的正侧位片与数字重建射线影像(DRR)配准,得出x、y、z三个线性方向的摆位误差值,同时将扫描的CBCT图像与计划CT图像进行自动的骨性配准,得出x、y、z三个线性方向和绕x轴、y轴和z轴的三个旋转方向的摆位误差值;最终对EPID和CBCT获得的两组数据进行分析比较,分别计算摆位误差以及计划靶体积(planning target volume,PTV)边界;两种技术校正前后的结果进行配对t检验;两种技术的残余误差进行配对t检验结果。结果:CBCT组校正前x、y、z轴的MPTV分别是:3.30 mm、2.58 mm、2.99 mm,校正后分别是1.71 mm、1.71 mm、1.98 mm,t检验有统计学意义(P<0.05);EPID组校正前x、y、z轴的MPTV分别是:2.56 mm、4.02 mm、3.40 mm,校正后为校正前后各个方向0.9 mm、2.37 mm、4.23 mm,t检验有统计学意义(P<0.05)。CBCT与EPID残余误差的数据有统计学意义(P<0.05)。结论:与EPID相比较,CBCT在校正后能使MPTV缩小至2 mm,大大提高了放疗精度,通过残余误差的比较发现CBCT校正误差的能力优于EPID。     

32例鼻咽癌调强放疗摆位误差的简单分析

目的:利用电子射野影像验证系统(electronic portal imaging device,EPID)监测鼻咽癌调强放射治疗的摆位误差,为临床医生的计划靶区(planning target volume,PTV)勾画与外放提供参考数据。方法:随机选取32例接受调强放疗的鼻咽癌患者,利用电子射野影像验证系每周一次统获取患者正侧位图像(electronic portal image,EPI),在iView GT系统下与患者首次计划设计时的数字化重建图像(digitally reconstructed radiograph,DRR)进行对照比较,计算摆位误差。结果:左右x轴方向误差为1.36 mm±1.02 mm,前后y轴方向误差为1.23 mm±1.05 mm,上下z轴方向误差为:1.34 mm±1.08mm。结论:32例鼻咽癌患者治疗时三个方向的摆位误差均小于5 mm,严格执行摆位质量控制前提下,这个数据可以用于指导临床医生从内靶区放外5 mm产生PTV,这样既能保证患者的肿瘤受到完全的照射,同时也能保护更多的正常组织避免不必要的照射。     

锥形束CT对非小细胞肺癌放疗摆位误差及放疗射线剂量的影响

目的:探讨锥形束CT(CBCT)引导对非小细胞肺癌(NCSLC)放疗摆位误差和靶区组织射线受量的影响。方法:选取NCSLC患者30例作为研究对象,对其行239次CBCT图像采集。放疗前行CBCT扫描,将CBCT图像与计划CT图像匹配,获得左右(x轴)、头脚(y轴)、前后(z轴)方向的线性误差,分析误差及其分布规律,将所得误差输入CMS治疗计划系统中模拟实际照射,得出实际照射中靶区及正常组织受量,通过和治疗前计划相比,研究误差对胸部肿瘤放疗剂量分布的影响。结果:x轴误差为(-0.40±2.81)mm,y轴误差为(1.40±5.18)mm,z轴误差为(-0.80±2.15)mm。x轴摆位误差≤3 mm为203次(86.01%),y轴摆位误差≤3 mm为121次(51.27%),z轴摆位误差≤3 mm为210次(88.98%),均显著高于其他误差区间(P0.05)。首次CBCT扫描x、y和z轴误差均值均低于其它各次x、y和z轴扫描,差异无统计学意义(P0.05);x、y和z轴的首次CBCT扫描误差和其它各次扫描误差差异具有统计学意义(P0.05)。模拟未移床时肺V_5、V_(10)、V_(20)、V_(30)和脊髓D_(max)及心脏D_(mean)分别为原计划(102.6±6.5)%、(103.2±8.5)%、(105.3±15.1)%、(110.6±40.0)%、(98.1±6.8)%、(92.4±5.5)%,计划靶体积(PTV)D_(95)为原计划的(88.1±10.3)%,大体肿瘤体积D95为原计划的(98.8±5.2)%,其中PTV D_(95)和原计划差异比较具有统计学意义(P0.05);PTV D_(95)摆位误差5 mm组和计划相比差异有统计学意义(P0.01)。结论:CBCT可有效纠正接受放疗患者摆位误差,降低靶区和正常组织射线受量,值得临床推广。     

鼻咽癌放疗中红外定位系统与锥形束CT的摆位精度比较

目的:量化研究鼻咽癌放射治疗过程中红外定位系统OPS与锥形束CT(CBCT)摆位精度的差异。方法:随机选取南通市肿瘤医院2018年4月~11月收治的鼻咽癌患者21例,使用头颈肩热塑膜固定体位,CT扫描前,在热塑膜上粘贴OPS专用定位球6个。首次治疗时使用千伏级CBCT进行位置验证,并移床校正,记录CBCT移床值和移床后的OPS监测偏差值。选择CBCT肿瘤中心摆位值作为理想放疗摆位参考,对室内激光定位系统的肿瘤中心摆位值和OPS肿瘤中心摆位值进行比较和分析。当摆位误差在2.0 mm内,则被认定与CBCT摆位临床一致。结果:与室内激光定位系统摆位相比,OPS大大提高了鼻咽癌放疗摆位的精度。OPS与CBCT在鼻咽癌放疗摆位一致性结果为:患者左右方向(用x轴表示)95.2%、腹背方向(用y轴表示)71.4%、头脚方向(用z轴表示)100.0%。腹背偏差较大主要是因为放射治疗计划系统选择颈椎骨作为参考点,此时选择CBCT摆位将无法消除颈椎骨弯曲产生的偏差。结论:OPS实现了在鼻咽癌放疗中实时、准确和快速的患者摆位,代替室内激光定位系统大大提高了鼻咽癌放疗摆位精度。在鼻咽癌放疗摆位精度方面,OPS和CBCT表现出较高的一致性,而且在每次放疗中均可使用。     

胸部肿瘤调强放疗中摆位误差的原因与控制

目的:测定胸部肿瘤在调强放射治疗中的摆位偏差,分析计划设计中从临床靶区到计划靶区的外扩边界。方法:随机抽取115名胸部肿瘤患者,在治疗时用电子射野影像装置拍摄射野片,将射野片和计划系统中的数字重建射野图像片进行误差比较。结果:在左右、头脚、腹背方向的摆位误差分别是(-0.46±0.24)cm,(-0.37±0.08)cm,(-0.42±0.19)cm,外扩边界分别是0.7 cm,0.45 cm,0.61 cm。结论:对于胸部调强放疗的患者,CTV到PTV的外放边界在左右方向需要2.5 mm,头脚方向和腹背方向需要2 mm。     

胰腺癌患者螺旋断层放疗摆位误差分析

目的：通过兆伏级CT（MVCT）在线测量校正胰腺癌患者螺旋断层放疗的摆位误差,确定临床靶区CTV和计划靶区PTV之间的外放距离。方法：2012年5月至12月,21例接受TomoTherapy治疗的胰腺癌患者,每次治疗前均行靶区部位MVCT扫描。并将扫描后的MVCT图像与定位时千伏级CT（kVCT）图像进行配准,分别记录患者左右x、头脚y、腹背z和横断面旋转Roll四个方向的偏差数值,对其误差值进行统计分析。结果：21例患者共行358次MVCT扫描,其摆位误差值在x、y、z和Roll方向分别为：（-0．14±0．60）mm、（-1．21±0．44）mm、（0．69±0．93）mm和（0．02±0．26）。x、y、z方向CTV和PTV之间的外放距离分别为：5．5mm、7．4mm和3．9mm。结论：胰腺癌患者治疗摆位误差较大,Tomotherapy通过在线摆位校正能有效减小摆位误差。临床上建议胰腺癌患者在x、y、z方向上CTV和PTV之间可分别外扩5mm、7mm和4mm,为精确照射提供必要的质量保证。     

光学表面监测系统自动摆位功能对乳腺癌放疗患者治疗精度及摆位时间的影响

目的:研究放射治疗摆位时,相较于以传统体表标记实行摆位,利用光学表面监测系统（OSMS）自动摆位功能实行摆位对乳腺癌放疗患者治疗精度及摆位时间的影响。方法:30例乳腺癌保乳术后患者随机分为两组,每组15例。OSMS组,以OSMS引导放疗摆位,利用六维自动移床摆位功能。体表标记组,以体表标记引导放疗摆位。记录每次摆位时间和CBCT配准误差数据。误差数据包括左右（x）、头脚（y）、前后（z）方向平移误差和旋转方向（Rx、Ry、Rz）误差。分别对两组CBCT配准误差数据和摆位时间数据行独立样本t检验。结果:OSMS组x、y、z方向平移误差和Rx、Ry、Rz方向旋转误差分别为（0.12±0.11）、（0.12±0.09）、（0.13±0.08） cm和0.33°±0.43°、0.56°±0.50°、0.50°±0.52°,体表标记组分别为（0.15±0.11）、（0.22±0.16）、（0.25±0.16） cm和0.66°±0.72°、0.99°±0.69°、0.78°±0.56°。两种摆位方法在平移y和z方向以及旋转Rx、Ry、Rz方向统计结果有统计学意义（P<0.01）。在x方向平移误差无统计学差异（P>0.05）。OSMS组平移误差绝对值≤0.3 cm在x、y、z方向分别为94%、97%、97%,体表标记组为91%、63%、60%;OSMS组旋转误差绝对值≤1°在Rx、Ry、Rz方向分别为88%、78%、82%,体表标记组为74%、53%、67%。OSMS组摆位时间为（130±27） s,体表标记组为（202±31） s,结果有统计学差异（P<0.01）,OSMS引导自动摆位可减少约70 s摆位时间。结论:相较于体表标记引导摆位,利用OSMS自动摆位功能可明显提高摆位精度,减少摆位时间。 【关键词】乳腺癌;光学表面监测系统;放射治疗;自动摆位;体表标记     

宫颈癌术后调强计划稳健性研究

目的:通过移动等中心模拟系统误差,探讨宫颈癌术后调强放射治疗（IMRT）中剂量分布受系统摆位误差的敏感程度。方法:分别制定30例宫颈癌术后IMRT计划,在治疗计划中移动等中心,假设每次治疗时系统误差都为同一方向,每位患者沿原始x、y、z轴各移动等中心±3.0、±5.0和±7.0 mm模拟左右、腹背、头脚方向系统摆位误差对剂量分布的影响,在不改变优化条件的情况,重新计算剂量分布,得到30个参考计划与540个再计划DVH参数。配对t检验不同方向差异。结果:误差为3、5和7 mm时,CTV D98和PTV V95下降平均偏差分别为0.16%和0.55%、0.44%和1.72%、0.89%和3.41%;小肠、直肠、膀胱、左股骨头和右股骨头V50超标频率分别为2.22%、0.00%、0.00%、0.00%和0.00%,11.11%、2.22%、0.00%、4.44%和4.44%,15.56%、6.67%、2.78%、13.33%和14.44%。采用配对t检验对不同方向误差进行对比时发现:（1）y轴方向摆位误差比x和z轴方向对CTV D98和PTV V95影响更敏感（P<0.05, P<0.05）;（2）背方向摆位误差比其他方向对小肠和膀胱V50 影响更敏感（P<0.05, P<0.05）;（3）腹方向摆位误差比其他方向对直肠V50影响更敏感（P<0.05）;（4）右方向摆位误差比其他方向对左股骨头V50影响更敏感（P<0.05）;（5）左方向摆位误差比其他方向对右股骨头V50影响更敏感（P<0.05）。结论:摆位误差较小时（<5 mm）,靶区剂量和小肠、膀胱、直肠、左右股骨头V50受摆位误差敏感程度较小,宫颈癌术后IMRT计划较稳健。当摆位误差增大时,宫颈癌术后IMRT计划不再稳健,治疗前一定需要寻找原因,如有必要还需重新做体位固定装置。     

光学表面监测系统引导实现左侧乳腺癌深吸气屏气治疗临床应用及评估

目的:通过分析摆位精度、摆位时间和心脏位置评估以光学表面监测系统（OSMS）引导实现左侧乳腺癌深吸气屏气（DIBH）治疗的临床价值。方法:30例左侧乳腺癌保乳术后患者,运用OSMS的“Move Couch”自动摆位功能,以OSMS引导摆位、DIBH和治疗监控,实现DIBH技术治疗。分析CBCT配准靶区六维绝对误差数据和心脏位置的误差数据,记录摆位时间。结果:绝对摆位误差在x、y、z平移方向和Rx、Ry、Rz旋转方向分别为（0.11±0.08）、（0.14±0.11）、（0.13±0.10） cm和（0.79±0.66）、（0.69±0.57）、（0.73±0.64）°。心脏位置在x、y、z方向平移误差分别为（0.01±0.30）、（0.05±0.34）、（0.01±0.09） cm。摆位时间为（4.1±1.2） min。结论:左侧乳腺癌DIBH放疗技术可将心脏向下、后方推移,远离放疗靶区,减少心脏受量。基于OSMS实施左侧乳腺癌DIBH治疗实现了较好的靶区和心脏位置准确性,OSMS的自动摆位功能可帮助提高摆位精度,减少摆位时间。     

宫颈癌术后调强放疗摆位误差对靶区累积剂量偏差的影响

目的:千伏级锥形束 CT（CBCT）获取分次间宫颈癌术后调强放射治疗(IMRT)摆位误差,分析分次间摆位误差对靶区累积剂量偏差的影响。方法:选取61例宫颈癌术后行调强放疗的患者,全程916次CBCT获取摆位误差,将误差值输入治疗计划系统中,由分次间摆位误差剂量叠加得到累积摆位误差剂量,通过偏差公式与标准计划剂量计算偏差百分比。结果:摆位误差x、y、z方向的偏差和偏移等中心距离分别为0.04（-0.16, 0.25）、-0.05（-0.37, 0.28）、0.10（-0.06, 0.24）和0.55（0.38, 0.78） cm。临床靶区除CTV的HIsum-HIplan和CTV1 的Dsum_D50-Dplan_D50与HIsum-HIplan无统计学差异外,其他临床靶区的配对检验均有统计学差异。计划靶区除PGTVnd的Dsum_median-Dplan_median、Dsum_mean-Dplan_mean、Dsum_D50-Dplan_D50无统计学差异外,其他计划靶区均有统计学差异。累积摆位误差剂量与标准计划剂量分布对比呈现负偏态分布,峰度降低。GTVnd、CTV、CTV1、CTVn、CTV_all与PGTVnd、PTV、PTV1、PTVn、PTV_all剂量偏差均呈降低,计划靶区的累积剂量偏差比临床靶区偏差明显增大。Dmin偏差、D98偏差、D95偏差偏离最大,Dmax偏差、D5偏差、D2偏差变化次之,Dmedian偏差、Dmean偏差、D50偏差变化最小,反S型DVH曲线向左偏移,斜率增大。临床靶区HI偏差均上升。结论:宫颈癌术后调强放疗摆位误差对靶区累积剂量影响存在统计差异性,靶区累积剂量降低、均匀性变劣。宫颈癌术后调强放疗在每次治疗前需进行CBCT位置校准以保证靶区各结构剂量准确性。在放疗计划设计时考虑增加CBCT次数带来额外剂量的风险。     

Registration using tomographic projection files

An algorithm has been developed and experimentally verified for tomographic registration--a patient positioning method using internal anatomy and standard external fiducial marks. This algorithm improves patient set-up and verification to an accuracy sufficient for tomotherapy. By implementation of this technique, the time-consuming reconstruction process is avoided. Instead, offsets in the x, y and z directions are determined directly from sinogram data by an algorithm that utilizes cross-correlations and Fourier transforms. To verify the efficiency and stability of the algorithm, data were collected on the University of Wisconsin's dedicated tomotherapy research workbench. The experiment indicates offset statistical errors of less than +/-0.8 mm for offsets up to 30 mm. With standard clinical techniques, initial patient offsets are expected to be less than 5 mm, so the 30 mm limitation is of no consequence. The angular resolution for the direction of patient translation is within the +/-2 degrees needed for tomotherapy.     

系统摆位误差对保护海马脑预防照射的剂量学影响

目的:研究不同系统摆位误差对肺癌的保护海马脑预防照射剂量分布的影响。方法:随机选取20例肺癌脑预防照射患者,均采取保护海马的脑预防照射。通过在计划系统中移动治疗计划的等中心,分别模拟患者在三维6个方向上1、3和5 mm系统摆位误差。移动等中心后的计划,在不做通量计算的情况下,重新计算剂量分布。分析在不同系统摆位误差下,靶区和危及器官剂量分布的变化情况以及系统摆位误差对靶区和危及器官剂量影响的灵敏度。结果:系统摆位误差为1、3和5 mm时,CTV D90在三维6个方向的剂量变化均值均未超过2%。误差为1 mm时,CTV D90的剂量变化仅脚方向有统计学意义（P<0.05）;误差为3 mm时,CTV D90的剂量变化仅头脚方向有统计学意义（P<0.05）;误差为5 mm时,CTV D90的剂量变化仅头脚方向和背部方向有统计学意义（P<0.05）。系统摆位误差为1 mm时,海马体剂量变化均值在左右方向和头脚方向均大于3%;系统摆位误差为3、5 mm时,海马在三维6个方向的剂量变化均值均超过10%;对于海马剂量变化,仅1 mm误差下背部方向无统计学意义（P>0.05）,其余误差下所有方向的剂量变化,有统计学意义（P<0.05）。系统摆位误差为1 mm时,海马、左右眼球和左右晶体剂量变化大于5%的占比分别是26.19%、26.20%、26.19%、10.71%、17.86%;系统摆位误差为3 mm时,海马、左右眼球、左右晶体和左右视神经剂量变化大于10%的占比分别是97.62%、69.05%、66.67%、30.95%、25.00%、1.19%、3.57%。靶区和海马均在头脚方向误差敏感度最大。结论:系统摆位误差对CTV剂量影响较小,CTV外扩3 mm形成的PTV足以保证靶区接受足够的处方剂量的照射。危及器官尤其是海马、眼球和眼晶体对系统摆位误差尤为敏感,且误差越大对剂量分布的影响越大。因此在实际治疗的过程中要严格控制摆位误差尤其是头脚方向的摆位误差。