调强放疗优化中目标函数的研究进展

简要综述了调强放疗中使用的基于剂量、剂量—体积、剂量一效应和等效均匀剂量的四种目标函数，并比较了各种目标函数的优缺点，重点介绍了基于等效均匀剂量的目标函数在调强放疗计划中的应用和发展。     

鼻咽癌调强放疗计划设计和优化方法

目的:讨论鼻咽癌调强放疗计划设计和优化方法.方法:随机选取24例鼻咽癌患者.在Eclips计划系统上对其进行调强放疗计划设计.对靶区和危及器官设定剂量体积限制条件和权重因子.并对凹形靶区对应的扇形正常组织、正常组织中的剂量热点和靶区中的剂量冷点定义剂量成形结构,对这三种剂量成形结构进行优化.最终得到一个现有条件下的最优化计划.结果:分析患者的剂量体积直方图,24例患者GTV1的最大剂量、最小剂量和平均剂量的平均值分别为73.46 Gy,、67.86 Gy和70.65 Gy,GTV2的最大剂量、最小剂量和平均剂量的平均值分别为68.83 Gy、64.67 Gy和66.29 Gy,CTV1的最小剂量为60.95 Gy,CTV2的最小剂量为51.37 Gy.1%体积的脊髓、脑干和视神经所接受的平均剂量为38.10 Gy、46.94 Gy和27.43 Gy,50%体积左侧和右侧腮腺所接受的剂量分别为36.03 Gy和35.88 Gy.结论:通过射野数目、方向的选择,剂量体积约束条件和权重因子合理的设定,以及对DSS的合理定义及优化,最终可以得到一个符合临床要求的较佳的调强治疗计划.靶区在各个断面都能得到较好的剂量覆盖,调强治疗能够提高靶区剂量的同时保护靶区周围的正常组织和重要器官.     

鼻咽癌处理的调强放疗

本文从物理学的观点介绍鼻咽癌处理中调强放疗临床实践的有关概况。文中对于处理过程中挑战性的问题以及临床处理流程，尤其是保证几何和计量计算的精度问题进行了讨论。对那些用于治疗计划和剂量优化计算的技术和策略、处理计划的评价、剂量验证和病人的移动等问题和处理的质量保证和检测问题一起进行了讨论。对调强放疗虚拟剂量验证的原理和邮电进行了介绍和描述。我们用35个鼻咽癌病人处理的初步结果表明：和常规的放疗技术相比，这里介绍的调强技术能够改进处理时的复杂性。     

鼻咽癌调强放疗中目标剂量覆盖率的研究

目的：探索鼻咽癌调强放疗计划中目标剂量是否最大限度覆盖靶区，是否同时满足靶区和重要器官的处方剂量和目标耐受量要求。方法：随机选取70例鼻咽癌病人的PTV70、PTV65、PTV60和PTV504作为研究对象。用剂量体积直方图有关参数进行分析，来评价靶区剂量覆盖率、适形度和不均匀性指数等，并分析正常组织耐受量的余量问题。结果：在四个靶区中,大于85％以上的等剂量面覆盖PTV70和PTV60为100％。其中满足大于93％处方剂量的覆盖率分别为80％和84％；PTV60和PTV504覆盖率不理想,大于85％以上的等剂量面覆盖率为75％和50％。其中满足大于93％处方剂量的覆盖率只有44％和39％，所有靶区的最大剂量均小于110％的处方剂量。正常组织中脊髓、脑干、视交叉、视神经1％体积所受最大剂量均值为39Gy、51Gy、45Gy和42Gy。和目标耐受量相比还有22％、15％、25％和30％的余量；晶体、眼球余部体积所受平均剂量均值为2Gy和7Gy，和目标耐受量相比，还有50％和80％的余量。腮腺受量只有16％的病人健侧50％体积所受剂量小于26Gy以下,其余余部体积的平均剂量均值为36Gy。无加量余地。结论：本研究显示各正常器官除腮腺外还有15％-30％的余量，如果按鼻咽癌的剂量响应梯度19％即再增加靶区19％的处方剂量（GTV总量达83Gy），是可以用正常组织的耐受余量来完成的，那么将鼻咽癌的局部控制率再提高20％应是可行的。在同期整合椎量照射（simuhaneous integrated boost,SIB）技术中，PTV70和PTV66能得到确定的剂量。但是要注意PTV60和PTV504的低剂量区.     

基于迭代更新模型的鼻咽癌自动计划质量研究

目的：以鼻咽癌调强计划作为对象,应用瓦里安eclipse治疗计划系统的Rapid Plan自动计划模块,建立一种新的迭代更新方法提高Rapid Plan模型的质量,并验证该方法在临床应用的可靠性。方法：本研究随机选取鼻咽癌患者计划117例,运用计划质量评估方法及RTOG protocol 0615报告来制定计划质量评估指标对其打分。通过打分筛选每次建模的入组计划,对被筛掉的低分计划利用每次迭代更新模型辅助重新设计,并逐步提高入组计划分数,最终经过3次迭代获得最终模型。另选取20例鼻咽癌测试病例验证模型每次迭代的变化以及进行最终模型与原手工计划的比较。结果：经3次迭代分别获得模型A1、A2、A3。随着模型迭代,分数呈上升趋势,最终模型A3评分与原计划相比差异有统计学意义(P<0.05)。3个模型靶区剂量覆盖均满足临床要求,PTV_nx的V_{70 Gy},PTV₁的V_{60 Gy},PTV₂的V_{54 Gy}均值差别没有超过1%。危及器官脊髓的D_max     

鼻咽癌调强放疗计划质量量化评价方法研究

目的:研究鼻咽癌放疗计划质量量化评价方法的可行性。方法:以RTOG 0615临床试验的剂量要求为基础,结合本中心临床需求设计鼻咽癌放疗计划质量的量化评估计算模型,计算每个计划的计划质量指数（PQI）。选取123例鼻咽癌放疗病例,通过调节临床计划的处方剂量（±3%）并计算其PQI,来评估量化评价方法对处方剂量变化的敏感性。同时根据已有的30例临床计划,将算法评价方法计算结果与临床医生的选择相比较,验证评价方法与临床医师决策的一致性。结果:+3%、-3%处方剂量和原治疗计划3组计划PQI分别为68.27±9.84、63.93±12.78、79.33±12.40,组间差异均有统计学意义（P<0.01）;30例临床计划中,医师选择的计划的PQI为80.15±10.96,未被选择的计划PQI为74.78±9.41（P<0.01）,量化评价算法与临床医生选择结果一致性为83.3%。结论:量化的计划质量评价方法对处方剂量较敏感,与临床医生选择有较高一致性,可以用于临床计划质量的评价。     

鼻咽癌容积调强剂量验证与计划复杂性的相关性

目的:研究鼻咽癌容积调强剂量验证γ通过率与计划复杂性之间的相关性。 方法:选取106例鼻咽癌容积调强计划,采用二维电离室矩阵Matrixx进行剂量验证,比较测量的和计划的剂量分布,评价在不同标准（3%/3 mm、3%/2 mm、3%/1 mm、2%/2 mm）下的通过率。采用调强复杂性指数（MCS）定量评价计划的复杂性,并分析计划验证γ通过率与MCS间的关系。 结果:鼻咽癌容积调强计划在3%/3 m、3%/2 mm、3%/1 mm、2%/2 mm标准下的通过率分别为（98.49±0.95）%、（95.92±1.71）%、（89.74±2.44）%、（90.58±2.87）%。计划的平均MCS值为0.210±0.019,与通过率间（3%/3 m、3%/2 mm、3%/1 mm、2%/2 mm标准）的Pearson相关性系数分别为0.333（P<0.001）、0.303（P=0.002）、0.347（P<0.001）、0.267（P=0.006）。 结论:鼻咽癌容积调强计划验证γ通过率与MCS之间有相关性,但相关性较弱。     

鼻咽癌调强放疗计划设计中自动勾画剂量限制结构的初步应用

目的 鼻咽癌（NPC）调强适形放射治疗（IMRT）（简称调强放疗）计划设计中,需勾画一定数量剂量限制结构（DLSs）,传统的常规方法只能逐一单个处理,极大浪费了物理师的有效工作时间.本研究利用MIM（V6.5）软件编译工作流,根据NPC计划优化需求,自动生成DLSs,观察、对比其与常规方法在不同分期NPC计划DLSs勾画上的时间差异,探讨其临床推广的应用价值.方法 对10例不同TNM分期的NPC患者,按统一要求由3名物理师采用Eclipse放射治疗计划系统（TPS,V11.0）提供的勾画工具逐一处理方法与MIM软件设计编译的工作流批处理方法,分别生成DLSs,观察工作流自动处理结果并对比完成时间.结果 工作流可一键自动生成包括计划靶区（PTVs）外、PTVs内、危及器官（OARs）及辅助等4类最多28个DLSs,所花费时间较逐一处理方法最多可节省92.8％,平均节省90.5％,其差异具有统计学意义（t=32.14～61.59,P＜0.05）.结论 在NPC的IMRT计划设计中,利用MIM平台编译的工作流,可批处理自动生成DLSs,可有效减少勾画时间,提高了物理师的工作效率.     

鼻咽癌放射治疗正向调强计划设计方法

目的利用正向调强计划实现鼻咽癌放射治疗计划设计,总结出适合笔者单位的计划设计方案。方法选择2009年1月至2010年5月40例鼻咽癌患者,其中男性26例,女性14例,年龄30～70岁,平均年龄45岁。进行鼻咽癌治疗计划设计,讨论鼻咽癌计划设计的技巧。根据靶区和危及器官的形态和位置、预设射野方向,人工设置射野形状,根据处方剂量做射野权重的优化,再人为增加子野并调整子野形状,再优化,循环调整和优化,最后得到合适的计划。结果在所有病例中,一般预设7个大野,角度是210°、260°、300°、0°、60°、100°、150°,实际射野角度可以在预设方向附近做调整。根据处方剂量设计计划,大体靶体积(GTV1)为(6636.45±126.43)cGy,均匀度为1.0660±0.0217;临床靶体积(CTV1)为(6396.08±106.01)cGy,均匀度为1.1440±0.0306;CTV2为(5647.16±197.53)cGy,均匀度为(1.0860±0.0456)。并且所有计划基本满足90%CTV达到100%处方剂量,95%以上GTV达到100%处方剂量。结论调强放射治疗(IMRT)是先进的放射治疗技术,但正向调强计划的优劣很大程度上取决于操作者的经验,掌握合适技巧,运用合理方案,才可以得到符合要求的计划,总体说来鼻咽癌的正向调强计划比逆向调强计划有更加灵活的射野形状设置和权重给予,更有助于满足临床要求。     

鼻咽癌调强适形放射治疗计划与传统计划的比较

目的：对局部晚期鼻咽癌的调强适形放射治疗计划与传统计划进行比较。材料和方法：用计算机治疗计划系统对局部晚期的鼻咽癌患者分别制定调强适形放射治疗（IMRT），三维适形放射治疗（3D-CRT）和双侧对穿野计划，根据剂量适形度，DVH曲线，危及器官所受剂量来对这些计划进行比较。结果：IMRT计划的靶区剂量分布适形度好于其它计划，在CTV覆盖剂量相近的情况下，例如规定大于95%的CTV体积接受60Gy剂量，IMRT计划较好地保护了危及器官，与此同时，IMRT能够给予GTV较高的单次剂量，使95%的GTV体积受到至少68Gy剂量。结论：在局部晚期鼻咽癌的治疗中，与传统方法比，IMRT方法在改善肿瘤靶区高剂量覆盖的同时，也明显地改进了对危及器官的保护，并提高了治疗效率。应该进一步研究规范鼻咽癌的IMRT计划和治疗方法，以便充分发挥这种新技术的临床优势。     

鼻咽癌调强放射治疗中心点Y轴精度分析

目的:分析鼻咽癌（NPC）调强放射治疗中心点Y轴的精度情况。方法:选取200例NPC患者为观察对象,将其随机分为A、B两组,每组100例。A组采用双弧容积旋转调强放射治疗（VMAT）逆向优化设计,B组采用传统的调强放射治疗（IMRT）逆向优化设计,两组均采用Eclipse13.5计划系统进行优化设计。比较两组优化设计放疗中心点与重建放射图像中心点Y轴精度情况。结果:A组Y轴移动的发生率为43.00%,B组为58.00%,A组低于B组（P<0.05）。A组Y轴移动的方向向下移动的占比为53.49%,B组Y轴移动方向向上移动占比为68.97%。在摆位误差方面,A组上移摆位误差为（1.07±1.01） mm,B组为（2.15±1.38） mm,A组下移摆位误差为（1.12±1.13） mm,B组为（2.07±1.24） mm,A组均低于B组（P<0.05）。在治疗中心点1层,A组占比为38.00%,B组占比为44.00%,两组无统计学差异（P>0.05）。在治疗中心点2层,A组占比为62.00%,B组占比为56.00%,两组无统计学差异（P>0.05）。中心点层数移动方面,A组移动主要发生在2层,发生率为69.35%。B组1层移动的发生率为36.36%,2层移动的发生率为75.00%。位于治疗中心点1层,B组的移动方向主要是向上移动。位于治疗中心点2层,A组上移的发生率为46.51%,下移的发生率为53.49%。B组在这一层中,主要是上移,发生率为51.72%。结论:NPC调强放射治疗过程中,采用VMAT逆向优化设计更具优势,能够提高调强放射治疗过程中治疗中心点Y轴的精度,具有应用和推广价值。     

保护颈动脉鞘的局部晚期鼻咽癌IMRT计划对靶区及危及器官剂量的影响

【摘 要】 目的:探讨保护颈动脉鞘的局部晚期鼻咽癌调强放疗（IMRT）计划对靶区及危及器官剂量的影响。 方法:对10例局部晚期鼻咽癌患者行回顾性分析,分别设计常规IMRT计划及保护颈动脉鞘的IMRT计划。对PGTVnx和PCTV1的平均剂量（Dmean）、D98%、D50%、D5%、D2%、适形度指数、均匀性指数,颈动脉鞘和危及器官剂量进行评价。 结果:与常规IMRT计划相比,保护颈动脉鞘的IMRT计划中PGTVnx的适形度指数、均匀性指数,PCTV1的D50%、Dmean,颈动脉鞘的Dmax、Dmean,脊髓的Dmean,以及脑干的V40、Dmean均有所降低,有统计学差异（P<0.05）;其它指标比较无统计学差异。 结论:保护颈动脉鞘的局部晚期鼻咽癌IMRT计划能保证靶区剂量覆盖,降低颈动脉鞘和脑干的剂量,同时,计划的剂量分布也更为合理     

鼻咽癌IMRT前后唾液腺功能变化及与受照剂量的关系

目的:探讨鼻咽癌患者调强放射治疗（IMRT）前后唾液腺的功能变化及与受照剂量的关系。方法:选取广西医科大学第一附属医院接受IMRT初治鼻咽癌患者30例为研究对象,在放疗前、放疗后3个月采用99mTcO4-SPECT唾液腺动态显像测定腮腺、颌下腺的时间-放射性曲线（TAC）、最大浓聚率（MAR）和酸刺激最大分泌率（MSR）,研究唾液腺的功能变化及与受照剂量的关系。结果:放疗后3个月出现1~2级口干症状,腮腺、颌下腺TAC曲线主要表现为轻中度受损,口干程度、TAC曲线与唾液腺受照剂量正相关。放疗后3个月较放疗前腮腺MAR、MSR和颌下腺MSR明显减低（P<0.05）,而颌下腺的MAR无减低（P>0.05）,但两组唾液腺的MAR、MSR对比差异无统计学意义（P>0.05）,两组唾液腺照射剂量均合理。结论:鼻咽癌患者IMRT后出现唾液腺摄取和排泄功能轻中度受损,引起1~2级口干,IMRT能够将唾液腺的受照射剂量控制在合理范围内。     

子野小数机器跳数取整对鼻咽癌静态调强放射治疗计划剂量学的影响

目的:探讨Prowess5.1计划系统在鼻咽癌静态调强放疗（IMRT）计划设计时子野小数机器跳数（MU）的四舍五入取整对计划剂量学的影响。 方法:选择33例病理诊断明确的鼻咽癌患者的IMRT计划纳入研究,分为两组计划:计划系统优化完成的原始计划组为Porig;对原始计划组的子野小数机器跳数四舍五入取整,做最终剂量计算后生成新计划组Pnew。两组计划所有子野形状未改变,比较两组计划的MU变化及剂量学差异。 结果:两组计划所有靶区的CI和HI相近,差异均无统计学意义;Pnew组靶区覆盖率、PGTVnd的D98、D95、D2、Dmean及PTV2的D98、D95,Pnew组均低于Porig组（P<0.05）,PGTVnd、PTVnx和PTV1的V100%分别降低了1.807%、0.655%和1.258%;危及器官仅左颞叶的Dmean差异具有统计学意义（P<0.05）;对于P1计划,单次Pnew比Porig跳数增加了1.600,差异具有统计学意义（519.758±46.410 vs 518.158±46.693, P<0.05)。 结论:Prowess5.1计划系统在制定鼻咽癌静态调强IMRT计划时,子野小数MU的微小变化会引起剂量学的变化,临床实践中应引起重视。     

鼻咽癌放疗旋转与平移误差的相关性

【摘 要】 目的:研究放射治疗摆位时旋转、平移误差的相关性,探索减少分次放疗摆位误差的方法,以提高肿瘤放疗摆位的稳定性与精确性。 方法:收集2015年7月至2017年12月期间接受调强放疗的70位鼻咽癌患者,按首次摆位旋转误差值进行分类:将旋转误差＜2°设为对照组;旋转误差≥2°设为研究组。所有病例连续1周行锥形束CT扫描。首次放疗前对校正前、后分别进行一次锥形束CT扫描。 结果:对照组首次摆位测得X、Y、Z方向校正前、后误差为:（1.05±0.73）、（1.20±0.74）、（1.44±1.20） mm;（0.43±0.29）、（0.41±0.25）、（0.39±0.30） mm。研究组首次摆位测得X、Y、Z方向校正前、后误差为:（1.17±0.91）、（1.61±1.27）、（1.43±0.82） mm;（0.62±0.35）、（0.83±0.39）、（0.77±0.44） mm。校正前摆位误差无显著性差异（P>0.05）;校正后研究组摆位误差显著大于对照组（P<0.05）。对照组首次摆位、分次间摆位通过率为:88.57%、82.86%、71.43%和97.10%、97.10%、94.86%。研究组首次摆位、分次间摆位通过率为:71.43%、60.00%、68.57%和89.71%、82.29%、83.43%。放疗前首次摆位X、Y轴方向摆位误差通过率对照组高于研究组（P<0.05）,Z轴无显著性差别（P>0.05）;分次间摆位X、Y、Z轴方向摆位误差通过率对照组都高于研究组（P<0.05）。在X、Y、Z方向上研究组外放边界较对照组分别增大0.84、1.19、1.30 mm。旋转误差分布结果显示RX与Z轴有强相关,与Y轴中等相关;RY与X、Y、Z轴均为中等相关;RZ与X轴有强相关,与Y轴中等相关。 结论:放射治疗过程中旋转误差对平移误差影响较大,旋转误差较大时平移误差也较大,尤其在放疗过程中分次间误差显著增大。减少旋转误差能有效地提高鼻咽癌放疗摆位精确度与稳定性。     

MLC叶片系统误差对鼻咽癌VMAT和IMRT计划剂量影响的比较

【摘要】目的:研究多叶准直器（MLC）叶片系统误差对鼻咽癌容积调强（VMAT）计划和普通调强（IMRT）计划剂量学影响的差异。方法:随机选取20例鼻咽癌患者,分别设计VMAT计划和IMRT计划。通过MATLAB 2009a只修改计划文件中MLC运动叶片的位置,人为引入0.2、0.5、1.0 mm的系统误差,导入治疗计划系统中重新进行剂量计算。对两种调强技术,比较靶区和危及器官生物学剂量（gEUD）受叶片位置误差影响的差异,并研究gEUD差值与叶片误差之间的关系。结果:靶区和危及器官两种计划gEUD的变化差异具有统计学意义（P<0.01）。PGTV、PTVnd、PTV1、PTV2、脑干、脊髓、左侧腮腺、右侧腮腺等gEUD的变化与叶片误差成线性关系,VMAT计划分别变化为3.6、3.8、4.0、3.0、5.6、5.6、6.8、6.8 %/mm（P<0.001）;IMRT计划分别变化为10.7、10.5、11.2、10.7、16.6、15.0、14.6、14.4 %/mm（P<0.001）。结论:MLC叶片系统误差对VMAT计划剂量的影响比IMRT计划小。为保证PGTV的gEUD变化控制在2%以内,VMAT和IMRT叶片系统误差应分别小于0.6和0.2 mm。     

TomoDirect技术在鼻咽癌放疗中的剂量学研究

目的:研究鼻咽癌患者应用TomoDirect（TD）、TomoHelical（TH）及常规加速器固定野调强技术（FF-IMRT）设计的计划的剂量学差异。 方法:选取10例鼻咽癌患者,对患者CT图像分别设计TH、TD和FF-IMRT计划,评估靶区、危及器官和正常组织的剂量分布。采用单因子方差分析法比较TH、TD、FF-IMRT计划的剂量学参数差异,并用LSD法进行两两比较。 结果:TD技术设计的计划,靶区剂量学与TH、FF-IMRT无明显差异;危及器官保护与TH相似,相比于FF-IMRT,脊髓最大剂量降低约4 Gy（P=0.000）;腮腺平均剂量降低约20%（P=0.000）,[D33]、[D50]、[D60]显著低于FF-IMRT（P=0.000）;口腔、喉的平均剂量分别比FF-IMRT降低约7 Gy（P=0.000）和20 Gy（P=0.000）;颞颌关节的最大剂量比FF-IMRT降低10 Gy（P=0.000）;而在视神经、视交叉的保护上,TD与TH均不如FF-IMRT;靶区外正常组织受照剂量,TD计划具有一定优势。 结论:鼻咽癌患者TD计划的剂量学参数与TH计划相似,整体优于FF-IMRT计划,完全满足临床剂量学要求,可以作为一种新的治疗手段。     

铅门跟随与固定技术结合有无均整器模式的鼻咽癌IMRT剂量学比较

目的:研究铅门跟随与固定技术结合有无均整器4种模式在鼻咽癌调强放疗中的剂量分布,为选择最优治疗技术提供指导和参考。方法:选择10例早期鼻咽癌患者,采用Varian公司的Eclipse 13.6治疗计划系统,设计铅门跟随无均整器模式（JTT-FFF）、铅门跟随有均整器模式（JTT-FF）、铅门固定无均整器模式（SJT-FFF）和铅门固定有均整器模式（SJT-FF）4种治疗计划,评估靶区、危及器官和正常组织剂量学参数以及机器跳数。结果:4组计划的靶区剂量分布均达到临床要求,且靶区的适形度差异无统计学意义（P>0.05）;SJT-FF计划靶区的均匀性最好,相对于JTT计划差异有统计学意义（P<0.05）,但相对于SJT-FFF计划差异无统计学意义（P>0.05）。在JTT-FFF计划中,晶体的最大剂量以及眼球、口腔、颞叶、下颌骨和Body的平均剂量最低但机器跳数最多;在JTT-FF计划中,脑干、垂体、交叉、视神经、脊髓的最大剂量和腮腺、喉、内耳的平均剂量最低。结论:4种计划均能满足临床使用要求,靶区适形度差异无统计学意义,JTT计划靶区均匀性相对于SJT计划要差,但能更好地降低危及器官和正常组织的受照剂量。     

调强放疗联合卡培他滨治疗对晚期鼻咽癌患者外周血CD4+/CD8+的影响

目的:探讨调强放疗联合卡培他滨治疗对晚期鼻咽癌患者外周血CD4+/CD8+的影响。方法:采用随机数表法将90例确诊的晚期鼻咽癌患者分为观察组（45例）和对照组（45例）。对照组患者进行单纯调强放疗,观察组患者采用调强放疗联合卡培他滨治疗,持续治疗6周。比较两组临床疗效、治疗前后外周血CD4+/CD8+水平;记录两组治疗期间不良反应发生情况及生存、复发、转移情况。结果:观察组患者治疗有效率为71.11%,显著高于对照组患者的53.33%（P<0.05）;治疗后,观察组患者外周血CD4+、CD4+/CD8+比例显著高于对照组,外周血CD8+比例显著低于对照组（P<0.05）;观察组治疗期间骨髓抑制、白细胞减少等不良反应发生率为33.33%,与对照组的27.78%无统计学差异（P>0.05）;观察组患者1年无局部区域复发生存率、1年无远处转移生存率及1年无病生存率均大于对照组（P<0.05）。结论:调强放疗联合卡培他滨治疗可以明显提高晚期鼻咽癌患者的临床疗效,改善患者的免疫功能。