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。     

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。     

子宫内膜癌单通道和六通道柱状施源器三维近距离照射的剂量学比较

目的 比较单通道和六通道柱状施源器2D、3D治疗计划靶区和正常组织照射剂量,评估三维近距离治疗在子宫内膜癌术后阴道内照射中的应用优势。方法 早期子宫内膜癌10例,分别置入六通道和单通道柱状施源器,CT模拟定位扫描后做治疗计划。CTV定义为阴道上段3 cm,黏膜下5 mm区域,处方剂量为5 Gy/次,共6次。分别制定不同施源器2D和3D治疗计划。比较两种施源器2D与3D计划CTV和OAR的剂量。结果 两种施源器2D、3D治疗计划均能很好满足CTV剂量要求。使用单通道施源器时3D计划可显著降低直肠D_{0.1 cm³}、D_{1.0 cm³}、D_{2.0 cm³}约18.2%、12.4%和10.7%。使用六通道施源器时,3D计划可显著降低直肠D_{0.1 cm³}、D_{1.0 cm³}、D_{2.0 cm³}和D_mean约36.6%、24.8%、20.4%和6.1%,并降低了膀胱和尿道D_mean。与单通道施源器3D计划相比,六通道施源器3D计划进一步降低了直肠、膀胱和小肠的照射剂量。结论 使用单通道或六通道柱状施源器进行阴道内照射时,2D和3D治疗计划均取得了很好的靶区剂量分布。3D治疗计划与2D治疗计划相比,能降低以直肠为主的OAR受量,六通道施源器3D计划进一步降低了直肠照射剂量。     

Ⅱb～Ⅲb期宫颈癌腔内联合宫旁插植近距离治疗计划中的3种不同优化方法的剂量学比较

目的 比较分析Ⅱb～Ⅲb期宫颈癌腔内联合宫旁插植近距离治疗计划中的3种优化方法的剂量学差异.方法 选取Ⅱb～Ⅲb期宫颈癌患者33例,对每例患者制订3种计划,分别为手动优化组、模拟退火逆向计划优化算法(IPSA)组、混合逆向计划优化算法(HIPO)组.比较3组计划中高危临床靶区(HR-CTV)的体积剂量参数V150、V100、D100、D90、均匀性指数(HI),以及危及器官(直肠、膀胱、乙状结肠)的剂量参数D0.1 cm3、D1 cm3、D2 cm3.结果 IPSA组和HIPO组的V150、V100均低于手动优化组,HI均高于手动优化组,HIPO组的V100高于IPSA组,差异均有统计学意义(P﹤0.05).IPSA组和HIPO组直肠、膀胱、乙状结肠的D0.1 cm3、D1 cm3和D2 cm3均低于手动计划组,差异均有统计学意义(P﹤0.05);HIPO组直肠、膀胱的D0.1 cm3、D1 cm3和D2 cm3均低于IPSA组,差异均有统计学意义(P﹤0.05).结论 对于局部晚期宫颈癌腔内联合宫旁插植技术,基于3组优化方法的计划均能满足临床需求.HIPO计划和IPSA计划能提高靶区剂量覆盖;HIPO计划较IPSA计划可以进一步提高靶区的V100和HI指数,同时减少膀胱和直肠的受量.     

宫颈癌三维后装治疗插植针路径优化的可行性研究

目的 比较宫颈癌腔内结合插植后装治疗(IC/IS BT)时徒手方式插针计划与虚拟优化插针计划的剂量学差异,探讨现有插植后装计划的改善空间。方法 回顾性分析18例宫颈癌高剂量率放疗计划,利用Nucletron Oncentra三维近距离治疗计划系统在已实施的徒手方式插植后装治疗计划(Treatment-Plan)的基础上,再为每例患者设计一个虚拟优化插植后装治疗计划(Optimized-Plan)。运用剂量体积直方图评估两种计划的高危临床靶区剂量分布、危及器官受量及计划执行效率。结果 两种计划相比较,Optimized-Plan显示出更适形的靶区覆盖和更均匀的剂量分布(P=0.000、0.008)。膀胱、直肠、乙状结肠和小肠的D0.01 cm³、D1 cm³、D2 cm³和D5 cm³差异均有统计学意义(P<0.05),Optimized-Plan可以降低危及器官受量,膀胱、直肠、乙状结肠、小肠D2 cm³分别减小60.41、36.43、27.53、12.43 cGy。计划执行时间上,Treatment-Plan为(857.92±243.39) s,Optimized-Plan为(804.53±239.13) s,平均缩短53.39s (P<0.001)。结论 虚拟优化插针计划比徒手方式插针计划显示出更适形的靶区覆盖和更均匀的剂量分布,同时各危及器官受量都有不同程度降低,计划执行时间缩短。     

宫颈癌多次计划CT引导三维近距离治疗可行性研究

目的 探讨宫颈癌患者多次计划CT引导的三维近距离治疗可行性及对危及器官剂量学影响。
方法 10例接受根治性放疗的Ⅱ_b~Ⅲ_b期宫颈癌患者每次腔内放疗前行CT扫描并勾画高危临床靶体积(HRCTV)及膀胱、直肠、乙状结肠。PLATO14.3计划系统设计,HRCTV采用D₉₀,危及器官采用D_{2 cm³}评价。处方剂量A点7 Gy单次后进行几何优化,直肠、乙状结肠D_{2 cm³}≤5 Gy,膀胱D_{2 cm³}≤5.5 Gy。第1次腔内治疗优化计划为标准计划,每次腔内放疗进行CT扫描制定几何优化计划。两组计划参数行独立样本t检验,危及器官体积与参数相关性采用Pearson法相关分析。
结果
标准计划与优化计划HRCTV的D₉₀相似(t=－0.03~－1.61,P=0.978~0.128),膀胱、直肠、乙状结肠D_{2 cm³}不同(t=－2.27~－3.35,P=0.049~0.004)。膀胱、直肠、乙状结肠体积与各自D_{2 cm³}均呈正相关(r=0.314、0.407、0.539,P=0.026、0.003、0.000)。
结论 CT引导的宫颈癌三维近距离治疗中多次计划有必要,危及器官体积对治疗CTV剂量无影响,但体积越大受照最多部位的D_{2 cm³}越高。     

宫颈癌三维后装治疗插植针路径优化的可行性研究

目的 比较宫颈癌腔内结合插植后装治疗(IC/IS BT)时徒手方式插针计划与虚拟优化插针计划的剂量学差异,探讨现有插植后装计划的改善空间。方法 回顾性分析18例宫颈癌高剂量率放疗计划,利用Nucletron Oncentra三维近距离治疗计划系统在已实施的徒手方式插植后装治疗计划(Treatment-Plan)的基础上,再为每例患者设计一个虚拟优化插植后装治疗计划(Optimized-Plan)。运用剂量体积直方图评估两种计划的高危临床靶区剂量分布、危及器官受量及计划执行效率。结果 两种计划相比较,Optimized-Plan显示出更适形的靶区覆盖和更均匀的剂量分布(P=0.000、0.008)。膀胱、直肠、乙状结肠和小肠的D0.01 cm³、D1 cm³、D2 cm³和D5 cm³差异均有统计学意义(P<0.05),Optimized-Plan可以降低危及器官受量,膀胱、直肠、乙状结肠、小肠D2 cm³分别减小60.41、36.43、27.53、12.43 cGy。计划执行时间上,Treatment-Plan为(857.92±243.39) s,Optimized-Plan为(804.53±239.13) s,平均缩短53.39s (P<0.001)。结论 虚拟优化插针计划比徒手方式插针计划显示出更适形的靶区覆盖和更均匀的剂量分布,同时各危及器官受量都有不同程度降低,计划执行时间缩短。     

不同位置子宫颈癌三维与二维近距离放疗剂量学研究和最适治疗人群探讨

目的 通过对CT引导的宫颈癌三维与二维近距离放疗计划的剂量学比较,探讨不同位置子宫对危及器官剂量分布和靶区适形度的影响以及二维近距离放疗治疗宫颈癌的最适人群。方法 纳入我科30例宫颈癌患者的72 次三维近距离放疗计划,并重新设计二维计划,测量子宫位置前后、左右偏离角度。分别按照宫体前后偏离角度(T)及HRCTV体积(VHRCTV)将数据分为A、B、C、D及Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ组,以探寻二维计划最适子宫位置和HRCTV体积范围。统计采用配对t检验差异。结果 宫体前后偏离角度与两种计划的CI值及HRCTV D90无相关性(P值为0.077~0.633),与两种计划中膀胱D2 cm³呈正相关(P值为0.001~0.030),直肠D2 cm³呈负相关(P值为0.011~0.016)。B组(|T|≤10°)及Ⅲ组(VHRCTV为86~96 cm³)中两种计划危及器官参数及CI 值均相近(P值为0.040~0.463);而其他组均有不同程度上的差异(P值为0.000~0.940)。结论 子宫前后位置虽然不影响靶区适形度,但会干扰周围危及器官剂量分布,而当子宫位置接近平位(前后偏离角度≤10°)、靶区体积适当(VHRCTV为86~96 cm³)时两种计划的剂量学相近,此时最适采用二维近距离放疗。     

准直器角度对肺癌SBRT-VMAT治疗计划的影响

目的:研究准直器角度对中央型非小细胞肺癌(NSCLC)患者体部立体定向放射治疗(SBRT)容积旋转调强(VMAT)计划剂量学影响。方法:选取10名中央型NSCLC患者进行VMAT计划设计。使用Varian Eclipse系统,6 MV FFF X射线,最大剂量率1400 MU/min。机架角度:CCW 179°~181°、CW 181°~179°,双弧准直器角度互组,0°~90°每间隔10°设置准直器角度,即为(0°,0°)、(10°,350°)、(20°,340°)、(30°,330°)、(40°,320°)、(50°,310°)、(60°,300°)、(70°,290°)、(80°,280°)和(90°,270°)制定十个计划。在处方剂量相同并且处方剂量线包绕相同靶区体积的前提下(归一至80%),比较计划靶区参数:D 95%、V 90%、适形度指数(CI)、梯度指数(GI)、D 2 cm以及机器跳数(MU),危及器官参数:双肺(D 1500 cm³、D 1000 cm³)、心脏(D 15 cm³)、脊髓(D 1.2 cm³、D 0.35 cm³)。用SPSS软件对每个分析指标做Wilcoxon符号秩检验,判断差异是否具有统计学意义。结果:在有统计学意义的基础上,10组计划中,准直器角度为60°时(P<0.05),靶区D 95%剂量最高,准直器角度为50°时(P<0.05),靶区V 90%最高。CI和GI在0°最佳。危及器官双肺(D 1500 cm³、D 1000 cm³)、心脏(D 15 cm³)、脊髓(D 1.2 cm³)受照剂量均在0°最低,脊髓D 0.35 cm³在整个角度范围内不具有统计学差异。此外,所有计划中危及器官受照剂量均远远低于计划规定值,其中双肺(D 1500 cm³)在50°的剂量与最低值仅相差4.1%(P<0.05),心脏(D 15 cm³)在60°的剂量与最低值仅相差3.4%(P<0.05)。结论:改变准直器角度对肺癌SBRT-VMAT计划剂量有明显的影响。选择合适的准直器角度,正常组织受照剂量远远低于计划限量时,靶区体积剂量明显提高,但计划复杂度也略有提升。在临床计划设计过程中,应充分考虑准直器角度的影响,制定更合适的治疗计划。     

容积调强弧形治疗与质子调强放疗在室性心动过速放射消融中的计划对比研究

目的 模拟室性心动过速(VT)患者行立体定向消融体部放疗,探索质子调强放疗(IMPT)的剂量学优势。方法 对资料完整的5例患者的胸部定位CT图像均分别勾画左心室的心尖部、心前壁、间隔壁、下壁、外侧壁心肌全层共25个大体靶体积(GTV)。GTV三维外扩5 mm为ITV,ITV外扩3 mm为PTV。每个靶区均分别设计容积调强弧形治疗(VMAT)与IMPT计划。处方剂量为单次25 Gy (RBE)。比较两种计划靶区及危及器官剂量参数。结果 中位ITV体积45.40cm³(26.72~67.59 cm³),所有计划均达到足够的靶区覆盖(ITV V95%Rx≥99%)。相比VMAT计划,IMPT组全心、心包及靶区外心脏组织Dmean分别降低44.52%、44.91%、60.16%,左前降支D0.03 cm³降低17.58%(P<0.05)。按病灶部位分析后发现,IMPT仍可降低绝大多数危及器官剂量,但当病灶位于前壁及心尖时左前降支D0.03 cm³两者相近,病灶位于前壁或下壁时左回旋支D0.03 cm³也相近(P>0.05)。结论 模拟VT患者立体定向消融体部放疗时,VMAT与IMPT计划均满足临床剂量学要求;而IMPT可降低正常心脏组织受量,具有降低缺血性心脏病、心包炎或心包积液等并发症的潜在获益。     

3D打印多通道施源器在宫颈癌术后患者近距离治疗中研究北大核心CSCD

目的比较3D打印多通道施源器与常规阴道单通道施源器用于近距离治疗的剂量学差异,为宫颈癌术后患者的近距离治疗提供一定的指导依据。方法选取25例自2019年1月—2020年11月接受^(192)Ir高剂量率近距离治疗的宫颈癌术后合并阴道上皮内瘤变Ⅲ级的患者,每位患者均采用3D打印多通道施源器和常规阴道单通道施源器进行CT扫描定位,并制定相应计划及评估,运用逆向剂量优化算法计算后得出剂量体积直方图,比较两组施源器用于近距离治疗时的高危临床靶区、膀胱及直肠受照剂量的差异,选择最优计划实施治疗。结果采用3D打印个体化多通道施源设计计划的D_(90)%、D_(100)%、V_(100)%、V_(150)%与常规单通道施源器设计的计划相比,差异均无统计学意义(P>0.05);膀胱、直肠的D2cm3与常规相比均明显降低,差异有统计学意义(均为P<0.05)。结论采用3D打印技术制作的多通道个体化施源器靶区适形性好,可更好地保护膀胱和直肠,有一定的治疗优势。     

CT引导下子宫内膜癌3D腔内近距离治疗计划的剂量学分析

目的 通过比较子宫内膜癌腔内近距离治疗3D计划和2D计划,探讨子宫内膜癌3D腔内近距离治疗的剂量学特性。方法 回顾性分析11例子宫内膜癌患者的39次3D近距离治疗计划并重新设计2D计划,从DVH上比较靶区V₁₅₀、D₉₀,膀胱、直肠、小肠及乙状结肠D_{2 cm³} 。采用配对t检验方法分析组间差异。结果 靶体积<60 cm³时,3D、2D计划靶区D₉₀分别为(551.17±90.33)、(574.15±117.18) cGy (P=0.390),随着靶体积增加3D计划的D₉₀增加(P=0.001)。3D、2D计划靶区V₁₅₀分别为(51.05±21.61)、(53.41±11.71) cm³(P=0.482)。当靶体积>60 cm³时,与2D计划相比,3D计划提高靶区覆盖同时增加了危及器官受量,但小肠受量增加不明显(P=0.128)。此外,不同计划模式下BMI增加对直肠、小肠、膀胱及乙状结肠的受量无显著影响,P值分别为0.239、0.198、0.744和0.834。结论 子宫内膜癌3D腔内近距离治疗与2D计划相比可显著提高较大靶区的覆盖范围,有效控制OAR受量,临床疗效与不良反应尚需进一步观察。     

后装放疗计划的鲁棒优化研究

目的 探讨后装放疗计划的鲁棒优化方法在宫颈癌放疗中的应用价值。方法 回顾性选择已完成治疗的根治性宫颈癌患者 20例,用剂量体积直方图(DVH)参数对比常规优化和鲁棒优化计划差异,用DVH和DVH束评估常规优化和鲁棒优化计划的鲁棒性。鲁棒优化方法使用最差剂量分布考虑放疗中不确定因素存在时的剂量,每次优化迭代计算放射源沿人体左右(x轴)、前后(y轴)、头脚(z轴)方向偏移固定值(2mm)时的剂量分布,再加上放射源位置无偏移情况;每个体元的最差剂量分布是这几种情况中靶区内剂量最低值和靶区外剂量最高值,迭代目标函数通过最差剂量分布计算。结果 在没有放射源位置偏移情况下,鲁棒优化HR-CTV D100%均值比常规优化低,而V150%均值比常规优化高(P<0.05)。在考虑放射源位置偏移情况下,对比多种剂量分布的最差剂量学参数,鲁棒优化和常规优化的HR-CTV D100%均值相近,但鲁棒优化 的D90%均值比常规优化高(范围 0.02~0.03Gy)(P<0.05)。鲁棒优化增加了膀胱和小肠的D2cm³,直肠剂量随着鲁棒优化中考虑的放射源位置偏移方向的增加而增加。所有患者的常规优化和鲁棒优化的DVH束宽度相近。结论 基于最差剂量分布的鲁棒优化不能明显地提升宫颈癌后装放疗计划的鲁棒性,需要其他的方式减小后装放疗中的不确定因素对剂量的影响。     

CT引导下局部晚期宫颈癌组织间插植BT正向与逆向治疗计划比较

目的 比较逆向模拟退火法(IPSA)和等剂量线手动优化法在局部晚期宫颈癌组织间插植治疗中的剂量学差异,为临床提供更佳的计划优化方式。方法 纳入的104例宫颈癌患者均行盆腔体外放疗及5次组织间插植治疗,患者每次BT时均同时采用IPSA和等剂量线手动优化两种计划方式进行剂量优化,配对t检验两种计划方式的剂量学差异。结果 两组间HR-CTV D90、D100以及IR-CTV D90剂量无明显差异,但IPSA组IR-CTV D100为(58.36±2.06) Gy,明显高于等剂量线手动优化组(53.99±2.17) Gy (P=0.025)。OAR方面,IPSA组直肠D2cc为(68.53±2.85) Gy,明显优于手动优化组(71.77±1.79) Gy (P=0.002);膀胱D2cc手动优化组优于IPSA组,乙状结肠D2cc两者间差异无统计学意义。IPSA组靶区剂量HI及CI均优于等剂量线手动优化组,靶区OI两组差异无统计学意义(P=0.107)。结论 与等剂量线手动优化法相比,IPSA法可提高肿瘤组织的照射剂量,降低直肠D2cc受量,提高靶区CI和HI,是临床上更可取的计划优化方式。     

宫颈癌近距离治疗中隐匿性子宫穿孔研究

目的:基于宫颈癌近距离治疗中隐匿性穿孔CT图像,评价三维计划和二维计划剂量学差异,为临床提供参考。方法:回顾2019—2020年间在重庆大学附属肿瘤医院行单纯腔内(宫腔管+穹隆管)三维近距离治疗宫颈癌817人次,其中发生隐匿性子宫穿孔16人次。基于Oncentra Brachy Therapy计划系统,单次处方剂量6G...     

Plan quality score to evaluate the dwell time deviation restricted inverse planning by simulated annealing and graphically optimized treatment plans for template based interstitial brachytherapy

PurposeTo evaluate the impact of dwell time deviation constraint (DTDC) on the quality of IPSA-optimized treatment plans in comparison with graphical plans using plan quality scores (PQS).Material and methodsSeventy optimized plans (graphical & IPSA with different DTDC values) of ten cervical cancer patients were generated. Various DVH parameters like D₉₀, V₁₀₀, V₁₅₀, V₂₀₀, V₃₀₀ were compared to evaluate the impact of DTDC on target coverage and high dose regions inside target for different plans. Similarly, for the OAR dose, values of D_2cc were compared. Various planning parameters like CI, COIN, DHI, DNR, ODI, EI and gain factor (GF) for different OARs were calculated. Based on these indices a plan quality score (PQS) was formulated and calculated. PQS values were used to see the impact of DTDC on plan quality of IPSA in comparison with dosimetric quality of graphical plan.ResultsWe have found that target coverage is similar for IPSA and graphically optimized treatment plans. However, dose homogeneity was improved in IPSA compared to graphical optimization whereas conformality was better in graphically optimized plans. OAR dose was less in IPSA plans. High-dose regions inside the target were also reduced in IPSA comparatively. However, IPSA plans optimized with various values of DTDC did not necessarily reduce high-dose regions beyond 0.6. Plan quality scores (PQS) were 6.31, 6.31, 6.34, and 6.17 for the graphically optimized plan, IPSA with DTDC values of 0.0, 0.4, and 1.0 respectively.ConclusionWe found that IPSA is dosimetrically advantageous over graphical optimization. IPSA with a DTDC value of 0.4 improved overall plan quality. However, DTDC value beyond 0.6 produces dosimetrically sub-optimal plans hence the use of DTDC should be very selective and limited.