剂量体积直方图的扩充：功能剂量体积直方图

剂量体积直方图（ｄｏｓｅ－ｖｏｌｕｍｅ ｈｉｓｔｏｇｒａｍ，ＤＶＨ）表示三维治疗计划中剂量与体积之间的关系，是立体定向外科中评价治疗计划好坏的重要手段之一。但是传统的ＤＶＨ＾［１都是未考虑到正常器官功能区域分布不均匀性这一特点，故在利用放射线对病人对照时引起了不必要的损伤。本文介绍的功能剂量体积直方图（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌ ｄｏｓｅ－ｖｏｌｕｍｅ ｈｉｓｔｏｇｒａｍｓ，ｆＤＶＨｓ）算法，就是为了     

应用剂量体积直方图分析放疗对心脏毒性影响

目的:本文回顾性研究一组连续收治行放射治疗的恶性胸腺肿瘤病例,应用剂量体积直方图分析心脏受照情况,同时结合临床随访放射性心脏损伤的结果,探讨了影响心脏损伤的因素和避免或减少心脏损伤的有效方法。方法:1983年3月至2001年9月,50例胸腺肿瘤患者在北京大学临床肿瘤学院放射治疗科接受放射治疗。Masaoka分期Ⅱ期14例,Ⅲ期22例和Ⅳ期14例。47例患者接受普通二维技术放射治疗,三例患者接受三维适形放射治疗。治疗的剂量范围为10Gy～84.5Gy穴中位剂量为55Gy雪。根治性放疗20例,术后放疗14例,术前放疗2例和姑息性放疗14例。对所有病例均在三维治疗计划系统上模拟进行CT图象的三维重建和剂量分布的计算,由心脏的剂量体积直方图,借助于正常组织和器官并发症概率模型,计算心脏1/3等效体积的等效剂量,进而导出放射相关心脏疾患发生的概率,并与临床观测结果进行比较。结果:普通照射技术治疗组的心脏等效1/3体积中位剂量为57.9Gy穴21.6Gy～83.3Gy雪;三维适形放射治疗的心脏等效1/3体积中位剂量为26.3Gy穴22.7Gy～52.0Gy雪。全组病例中位随访期为13个月(0.6～111.3个月)。在45例有心脏状况记录的病例中发现7例有放射相关的心脏疾患,SOMA分级1～3级。结论:该研究结果表明,心脏损伤随着心脏等效体积剂量增大而明     

基于Delta4对Truebeam容积调强放疗(VMAT)计划的验证评估

目的:针对美国Varian医疗系统公司新出台的医用电子直线加速器Truebeam,验证和评估在该平台上实施容积调强放射治疗(Volumetric Modulated Arc Therapy,VMAT)计划的剂量准确性。方法:采用三维半导体探测器阵列Delta4剂量验证工具,使用前对其执行严格的校准程序。选取Truebeam临床使用的57例患者的VMAT计划,在应用于治疗前,利用Delta4对其进行测量,使用Gamma分析法对测量得到的剂量分布与Eclipse治疗计划系统各向异性分析算法(Anisotropic Analytical Algorithm,AAA)计算出来的剂量分布进行比较和评估。结果 :统计Gamma值平均通过率,以3mm/3%标准为99.8%±0.5%,以2 mm/2%标准为95.5%±4.6%,结果令人满意。结论:Truebeam平台上执行的VMAT技术在剂量学上稳定可靠,能够保证患者的治疗质量。     

非小细胞肺癌放疗中靶区和危及器官真实剂量体积直方图

目的:应用非小细胞肺癌患者锥形束CT(CBCT)图像和计划CT图像比较,分析在治疗过程中靶区及危及器官的体积和剂量学变化,并应用变形配准方法进行剂量叠加,分析计划剂量与实施剂量的差别。方法:通过回顾分析8例接受适形放疗或调强放疗的非小细胞肺癌患者,应用Ray Station的变形配准功能将每周CBCT图像作为靶图像与计划CT进行变形配准,应用配准的映射关系分别将每周CBCT实施剂量叠加至计划CT,比较靶区和危及器官(心脏、脊髓、双肺等)计划剂量与累积剂量的差别。结果:8例患者大体肿瘤靶区在治疗末CBCT图像上显示的平均体积变化为原体积的88.28%。大体肿瘤靶区的计划剂量平均为(1 166.49±645.42)c Gy,累积剂量平均为(1 150.13±630.27)c Gy,两者比较,差异有统计学意义(P0.05)。CT计划和累积计划的计划靶区达到处方剂量的体积(V100)平均分别为95.59%和81.47%(P0.05)。治疗末期,CBCT图像中左右肺的体积平均变化分别为原体积的88.95%和80.32%。左右肺CT计划平均剂量分别为(167.31±165.75)和(79.33±54.11)c Gy,累加剂量平均为(164.63±164.96)和(77.63±53.36)c Gy,差异无统计学意义。心脏的平均剂量为(61.88±66.70)c Gy,累积剂量平均为(68.38±60.91)c Gy,差异无统计学意义。脊髓的最大剂量平均为(372.62±185.91)c Gy,累积最大剂量平均为(360.00±173.14)c Gy,差异无统计学意义。结论:非小细胞肺癌患者靶区解剖结构的变化使计划剂量与实施剂量存在差别,应用剂量变形叠加的方法可发现计划与实施剂量的差距,为自适应放疗提供参考。     

三维剂量验证系统Delta4在容积旋转调强计划剂量验证中的应用

目的：探讨三维剂量验证系统Delta4对容积旋转调强计划进行剂量验证的可行性。方法：利用Delta4对20例患者的容积旋转调强计划进行剂量验证;为了对比,同时用MatriXX电离室矩阵对相同计划的冠状面进行剂量分布验证：利用剂量仪、指形电离室对相同计划进行点剂量的绝对剂量验证;将三种方法的验证结果进行比对。剂量分布验证采用Gamma分析,取剂量3％、距离3mm,通过率≥95％为验证通过标准。结果：三种验证方法所有计划的误差均在允许范围之内。使用Delta4验证治疗计划的Gamma通过率平均为98．90％,各个射野的Gamma通过率平均99．83％;用MatriXX电离室矩阵验证各计划冠状面剂量分布Gamma通过率平均为98．02％;绝对剂量验证平均误差为1．18％。结论：利用Delta4对旋转容积调强计划进行剂量验证是可行的。     

Compass验证系统与Oncentra治疗计划系统剂量体积直方图参数差异分析

目的:比较Compass验证系统与Oncentra治疗计划系统之间剂量体积直方图(DVH)参数差异。方法:随机选取11例胸部肿瘤和10例头颈肿瘤的计划,计划数据由Oncentra传出,导入到Compass系统中,比较两个系统间的靶区和危及器官DVH参数的差异,胸部肿瘤DVH评估参数:肺的5、10、20 Gy受量体积(Lung_V_5、Lung_V_(10)、Lung_V_(20)),肺平均剂量(Lung_mean),脊髓最大量(Cord_D_(Max))和2%体积受量(Cord_D_2),靶区95%体积受量(PTV_D_(95));头颈部肿瘤DVH参数:脊髓最大量(Cord_D_(Max))和2%体积受量(Cord_D_2),左右晶体最大量(Lens_L_D_(max)、Lens_R_D_(max))和2%体积受量(Lens_L_D_2、Lens_R_D_2),左右腮腺平均量(Parotid_L_Mean、Parotid_R_Mean)和50%体积受量(Parotid_L_D_(50)、Parotid_R_D_(50)),脑干最大量(Stem_D_(max))和2%体积受量(Stem_D_2),靶区95%体积受量(PTV_D_(95))。结果:对两系统DVH参数比较,导入到Compass系统中后,胸部肿瘤计划Lung_V_(10)、Lung_V_(20)、Cord_D_(max)和Cord_D_2均显著变大,差异在1%左右;头颈部肿瘤计划:Cord_D_(Max)、Cord_D_2、Lens_L_D_(max)、Lens_R_D_(max)、Parotid_L_Mean、Parotid_R_Mean、Stem_D_(max)、Stem_D_2变大,有统计学意义,其中Cord_D_(Max)、Lens_L_D_(max)、Lens_R_D_(max)、Stem_D_(max)离散程度要高于Cord_D_2、Stem_D_2,所有计划靶区剂量在两系统间差异非常小。结论:两个不同系统按照DICOM协议可以传输剂量数据,但导入新系统中,因为勾画轮廓内剂量格点定义等原因,DVH都有一定的差异,而这个差异不论是否有统计学意义,其差值都非常小,在临床可接受范围内,但在评估计划时仍然需要注意其改变。对于串联器官建议使用体积剂量来比较两系统间的差异。     

利用矩阵电离室对加速器和放疗计划系统进行剂量学研究

目的:探讨利用矩阵电离室对医用直线加速器及放射治疗计划系统进行快速剂量学的检测方法和项目。方法:在矩阵电离室上方放置5cm的固体等效水模,下方放置5cm的反射水模,对标准方野和矩形野测试,测试条件SSD=95cm,SAD=100cm,射野大小分别为2cm、5cm、10cm、15cm、20cm和2cm×10cm、5cm×20cm、20cm×5cm,MU为100cGy;对治疗计划系统的中央挡铅、MLC形成的中央挡铅、不对称射野、MLC末端形状(叶片末端效应)和相对叶片之间的间隙和MLC侧面效应、叶片凹凸槽效应、以及简单模拟调强模型等相关参数进行检测。结果:方野和矩形野的平坦度为100.07%～102.66%,对称性为0.10%～1.49%;光野、射野一致性检测:X方向为-1.5%～0.7%,Y方向为-1.4%～1.0%,平均为-0.47%;对放疗计划系统的检验,主要验证计算值与实际测量值的结果比较,以Gamma值和绝对剂量偏差值(4%)来判断两者的符合性。对于方形野和矩形野Gamma值在92.02%～96.35%,而对于多野光栅的相关检测,在计划系统设置的两个半野(X1=5cm,X2=0cm,Y=10cm和X1=0cm,X2=5cm,Y=10cm)合成实验中,合成区域间隔处有5%的剂量偏差,5个2cm×10cm合成10cm×10cm实验中,在射野连接处误差值最大可达10%;在两个2cm×2cm的方野,间距6cm实验中,第一个射野Gamma值可达96.6%,第二个Gamma值为93.2%。结论:利用矩阵电离室可对医用直线加速器和放疗计划系统实现快速的剂量学检测,对加强两者日常的QA和QC具有重要的意义。     

应用OriginLab对调强放射治疗中剂量体积直方图的建模初步分析

目的以非小细胞肺癌调强放射治疗中剂量体积直方图（DVH）为研究对象,旨在建立数学模型,分析由呼吸运动所致靶区位移对剂量分布的影响。方法选取临床上采用调强放射治疗的非小细胞肺癌8例,通过在放射治疗计划系统中设置治疗床在单一方向上特定步长的位移,模拟呼吸运动造成的靶区位移,获取位移后的DVH曲线数据,采用数据分析软件OriginLab8.0对DVH曲线进行拟合,比较模型之间的拟合效果,并对位移前后的参数变化作初步分析。结果高斯模型和费米模型都能较好地拟合DVH曲线,但费米模型的残差平方和较高斯模型更小,AIC值相对更小;2个模型的参数计算结果经过转换后数值上一致;对于临床靶区或肿瘤靶区未移出计划靶区的位移时,剂量均值下降,方差增大,并未呈现出对称性变化。结论费米模型更适合应用于今后的DVH曲线建模研究。模型中的参数有助于在临床放射治疗计划系统中利用DVH曲线参数评价肿瘤靶区的剂量体积关系。     

肺癌放射治疗后放射性肺炎与剂量体积直方图相关性分析

目的 分析接受图像引导放射治疗（IGRT）的肺癌患者其剂量体积直方图（DVH）的参数设定与放射性肺炎（RP）发生情况的相关性。方法 选取我科行放射治疗的肺癌患者50例,分析DVH中接受5、10、20、30 Gy照射的肺体积占全肺体积的百分比（V5、V10、V20、V30）和平均照射肺体积（MLD）,以及年龄、性别、吸烟史、化疗史、肺部疾病史、肿瘤位置、病理类型、总剂量、射野个数等临床指标。根据随访结果及临床表现,把患者分为无RP组（0级）和有RP组（1~4级）,比较所有因素与放射性肺炎的相关性。结果 放射性肺炎发生率为58.00%（29/50）,其中无RP组（0级）21例（42.00%）,有RP组（1~4级）中1级 19例,2级8例,3级2例,无4级放射性肺炎发生,分析显示所有剂量学参数以及临床指标中吸烟史和化疗史与放射性肺炎发生有统计学意义（P＜0.05）,而其他临床指标如年龄、性别、肿瘤位置及病理分型,放疗总剂量及射野个数与放射性肺炎发生无明显相关。结论 DVH上所有参数均可以作为评估及预测放射性肺炎发生的指标,同时有化疗史和吸烟史的患者在治疗时尤其需要控制剂量。     

应用两种三维探测器阵列进行螺旋断层调强放疗计划剂量验证

目的:研究分别采用Delta4和Arc Check三维探测器阵列对螺旋断层放疗系统(TOMO)的调强计划实施剂量验证的异同。方法:分别采用Scandi Dos公司Delta4三维半导体探测器阵列和Sun Nuclear公司Arc Check三维半导体探测器阵列对10例患者的TOMO调强放疗计划实施验证。通过TOMO系统MVCT成像和配准消除床面沉降的影响,确保实现两种三维探测器阵列的精确摆位。实施治疗质量保证(Delivery Quality Assurance,DQA)计划照射后将探测器阵列测量获得的平面剂量分布与TOMO计划系统模体计划计算获得的平面剂量分布进行比较。采用Gamma分析方法,选择多个不同的剂量标准分析评估验证情况。结果:阈值水平(Threshold,TH)分别为5%、10%、20%、70%、90%时,采用3%/2 mm、3%/3 mm、3%/4 mm、3%/5 mm四种不同剂量偏差/吻合距离剂量标准,γ≤1的平均通过率均超过94.1%,测量所得剂量分布与计算结果在相应平面的几何分布均呈现出良好的一致性。结论:两种三维探测器阵列各具特点,用于TOMO调强放疗计划验证能够获得令人满意的结果 。     

利用模拟机对鼻咽癌调强放疗进行位置验证

目的：讨论使用模拟机在鼻咽癌调强放疗中进行位置验证的方法。方法：比较50例接受调强放疗的鼻咽癌患者的数字重建影像（DRR）和模拟机图像，选择骨性标志作为参考点，测量出患者在前后、左右、头脚三个方向的位置偏移量，对位置偏移≥2mm的患者进行调整。在治疗之前，利用EPID进行适时的位置验证。结果：在模拟机室进行位置验证时，位置需要进行调整的患者数为34例（68％，34／50），只有一个方向需要移动的患者数共有23例（46％），有两个方向需要移动的患者数有8例（16％），头脚、前后、左右三个方向都需要移动的患者数有3例（6％）。头脚、前后和左右三个方向需要调整的患者数分别为27例、14例和7例。结论：在模拟机室进行治疗前的位置验证可以帮助我们减小摆位误差，避免发生摆位差错，使鼻咽癌调强放疗的摆位误差控制在可接受的范围内。     

基于Web的剂量体积直方图数据自动提取工具开发及验证

目的:开发并测试一套基于Web的剂量体积直方图(DVH)数据自动提取工具。方法:(1)采用Django应用框架和Python编程语言,设计一套基于Web的DVH数据自动提取工具。(2)利用自动工具分析从Eclipse计划系统中导出的30例相同类型计划的DVH表单数据,并采用人工方法读取DVH图中的相应参数作为对比,分析其耗时、准确性等方面的表现及误差产生原因。结果:自动提取DVH数据的效率远高于人工分析,且正确率更有保障。对于计划靶区体积的均匀性指数、股骨头和膀胱D_(50%)和平均剂量等参数,自动与人工提取的差异极小(误差≤0.01%,P0.05)。但对于适形指数(CI)值的计算,由于计划系统空间采样算法的原因使得基于等剂量线结构转换测量以及DVH表单数据分析之间的结果存在较大差异[CI_PGTV平均相差(2.60±1.04)%,CI_PTV平均相差(0.66±0.29)%,P0.001],但Web工具采用的DVH分析结果更加接近Eclipse自动生成的CI值,且有效避免了后者一次只能计算一个CI值的缺陷。结论:本工作开发的基于Web的工具可以对海量DVH数据进行高效、准确的自动统计,且具有跨平台应用等优势。     

放疗计划系统DeepPlan光子放疗剂量计算的临床可行性验证

目的:评估DeepPlan放疗计划系统患者计划剂量计算的准确性和临床应用的可行性。方法:剂量算法准确性评估主要是针对YY 0775号和YY/T 0889号报告中的例题内容进行测量验证。临床病例验证是基于Pinnacle计划系统设计的前列腺肿瘤患者9例、胸部肿瘤患者13例和头颈部肿瘤患者5例,试验将各病例原计划优化的子野等信息直接导入DeepPlan进行重新剂量计算,比较不同计划系统得到的靶区和危及器官剂量分布,并用PTW VeriSoft软件对两组计算结果进行全空间剂量γ分析。结果:DeepPlan光子剂量算法通过了剂量计算准确性验证,YY 0775号报告中所有测试例题误差均在2%以内。YY/T 0889号报告中所有患者计划的γ通过率均在96.8%以上,复合野的γ通过率平均值为98.1%。在病例验证中,前列腺肿瘤病例的等中心层面2D γ通过率平均值为97.6%,3D γ通过率平均值为96.9%。胸部肿瘤病例的等中心层面2D γ通过率平均值为98.7%,3D γ通过率平均值为98.3%。头颈部肿瘤病例的中间层面2D γ通过率为98.6%,3D γ通过率平均值为98.8%。结论:通过模体实际测量和临床病例测试,验证了DeepPlan光子放疗剂量计算的准确性和临床应用的可行性。     

基于梯度特征的调强放疗计划剂量插值算法

充分考虑调强放疗计划系统产生的计划剂量数据中存在较多梯度边缘点的特点,提出了一种基于梯度特征的调强放疗计划剂量插值算法(TDAGI)。算法首先改进了传统Canny边缘探测方法,并根据计划剂量数据平面的梯度信息来获取该平面上各梯度边缘点和非梯度边缘点;对梯度边缘点追踪梯度剖面并计算其所对应的锐度,对非梯度边缘点计算自定义的偏离系数。使用锐度和偏离系数,通过TDAGI所构造的分布函数得到以该数据平面上每一点为双三次插值中心点时对应的双三次插值核的系数,对每一个待插值点进行特定的双三次插值,从而得到每一个待插值点的计划剂量数据。结果表明TDAGI与传统双三次插值算法以及目前治疗计划系统中广为使用的双线性插值算法相比,在减小误差的同时,具有梯度保持方面的优势,因此TDAGI对于调强放疗计划剂量插值有一定的实际应用意义。     

三维适形放疗计划轮照对肺癌剂量分布影响的研究

介绍了肺癌的常规放疗.分析了肺癌三维适形放疗的CT定位和靶区确定、计划的设计、计划的优化、计划的评价,计划的轮照对肺癌正常组织等影响.提出了减少正常组织损伤的方法.     

基部计划剂量补偿优化方法在肺癌调强放疗计划中的应用

【摘要】目的:比较基部计划剂量补偿（BDPC组）和冷热点控制（HCSC组）两种计划优化方法得到的肺癌调强放疗计划的剂量学差异。方法:选取13例肺癌患者,采用相同优化条件分别设计BDPC和HCSC两组放疗计划。计划处方:PGTV为60 Gy/26 f、PCTV为50 Gy/26 f。比较两组肿瘤靶区和危及器官的各项剂量评价参数、计划时间和机器跳数（MU）。采用配对t检验或非参数检验进行统计学分析。结果:BDPC组相对于HCSC组有较好的靶区CI（PGTV:0.66±0.14 vs 0.58±0.15, P<0.05;PCTV:0.61±0.28 vs 0.57±0.27, P=0.066）和HI （PGTV:0.08±0.02 vs 0.11±0.05, P<0.05;PCTV:0.23±0.03 vs 0.27±0.03, P<0.05）;前者较后者重要危及器官的剂量低,食管的Dmax、双肺的V5 Gy和V20 Gy分别为（59.92±2.87） Gy vs （62.09±3.34） Gy、49%±18% vs 51%±11%和22%±9 % vs 24%±7%,P值均小于0.05。结论:对于肺癌调强放疗计划,BDPC优化方法得到的计划剂量分布较HCSC优化方法更优,能保证靶区覆盖的同时降低重要危及器官的受照剂量,可在临床上推广应用。     

SunCHECK软件在调强放疗计划剂量验证中的应用

目的:探讨SunCHECK软件在调强放疗计划剂量验证中的应用。方法:选取新疆医科大学第一附属医院已执行IMRT计划的40例患者,应用SunCHECK软件,对所接受数据进行单独计算,然后对原始放疗计划和QA计划进行Gamma分析。最后对QA计划与ArcCHECK测量结果进行Gamma通过率比较。结果:在SunCHECK软件单独计算结果中,Monaco计划平均Gamma通过率略高于Eclipse计划。相同计划系统原始计划与QA计划Gamma通过率没有差异。使用SunCHECK软件计算QA计划（包括Monaco计划和Eclipse计划）Gamma通过率略高于ArcCHECK测量结果的Gamma通过率。结论:SunCHECK软件符合IMRT计划剂量验证需要,给放疗质控工作带来了很大的便利性。无论是作为单独放疗计划验算工具,还是以log日志文件反推进行计划验证,都应该把SunCHECK作为质量保证程序的一部分。     

应用一维、二维、三维探测器阵列进行螺旋断层调强放疗计划剂量验证

目的：比较Tomotherapy标配Cheese模体联合EBT3免冲洗胶片（一维探测器阵列）、Octavius八角模体配合PTW Seven29二维探测器阵列（二维探测器阵列）、Delta4三维探测器阵列用于螺旋断层放疗系统（Tomo Therapy,TOMO）的调强计划实施剂量验证的差异。方法：分别采用一维、二维、三维探测器对10例患者TOMO的调强计划实施验证。通过TOMO系统MVCT成像和配准消除床面沉降的影响,确保实现体模和探测器阵列的精确摆位。实施治疗质量保证（Delivery Quality Assurance,DQA）计划照射后将测量获得的平面剂量分布与TOMO计划系统模体计划计算获得的平面剂量分布进行比较。采用Gamma分析方法,选择多个不同的剂量标准分析评估验证情况。结果：采用3%/2mm、3%/3 mm、3%/4 mm、3%/5 mm四种不同剂量偏差/吻合距离剂量标准,γ≤1的平均通过率均超过95.2%,测量所得剂量分布与计算结果在相应平面的几何分布均呈现出良好的一致性。结论：胶片空间分辨率高于二维、三维探测器阵列,是调强计划验证的＂金标准＂。而二维和三维探测器阵列凭借其操作简便、数据处理快捷的特点可作为一维验证方法的有效补充。     

剂量预测引导的鼻咽癌放疗计划质量定量评估方法

目的:利用人工神经网络模型对鼻咽癌计划进行剂量预测,根据剂量预测值建立计划质量测度标准（PQM）,实现放疗计划个性化定量评估。方法:回顾性分析于福建省肿瘤医院进行放射治疗的鼻咽癌计划114例。提取25项危及器官（OAR）与靶区之间的几何空间关系特征,训练（81例）得到基于人工神经网络的剂量预测模型并测试（23例）验证其准确性。分别用基于剂量限值建立PQM和基于剂量预测值建立PQM两种评估方法对10例临床通过计划进行定量评估,讨论两种评估方法的合理性。结果:11项鼻咽癌主要OAR剂量学指标,预测值与实际值的剂量相关总体平均差值为（-0.07±4.55） Gy,体积相关总体平均差值为-1.06%±3.80%,预测准确性可达90%。10例临床通过的鼻咽癌计划,基于剂量限值建立PQM方法对病例4评估为不合格,其余病例合格。基于剂量预测值建立PQM方法对病例9评估为不合格,其余病例合格。结论:剂量预测引导的鼻咽癌计划质量定量评估方法可以反映计划是否存在继续优化的空间,且该评估方法克服了剂量限值未考虑病例特异性的缺陷,能更科学合理地对放疗计划进行定量评估。