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1.
目的:调强放射治疗是治疗癌症的一种主要手段。对放射治疗计划进行优化是实现调强放射治疗的关键步骤。传统的直接子野优化方法比较耗时,为了改进此缺点,本文提出一种基于共轭梯度法的快速直接子野优化方法。方法:将多叶光栅的叶片位置和子野的权重同时纳入问题模型,将该直接子野优化问题建模为一个非线性数学优化问题。直接求解该问题比较困难,采用"分而治之"的策略,将其分解为两个较容易的子问题。第一步采用共轭梯度法来优化子野权重,第二步通过移动叶片的方法来优化子野形状,两个步骤交替进行,最终在较短时间内找到满足要求的治疗方案。结果:本文对两个临床病例:胰腺肿瘤病例和头部肿瘤进行了测试。对胰腺肿瘤病例的优化用了3 min 20 s,优化后靶区和危及器官的剂量体积直方图以及等剂量线均满足临床要求。对头部肿瘤病例的优化用了9 min 37 s,尽管该病例包含较多的勾画器官,器官分布较集中,对优化提出了较大挑战,但优化后靶区和危及器官的剂量体积直方图以及等剂量线还是能较好的满足临床要求。结论:本文提出的方法很好的解决了调强放射治疗中一个复杂的非线性优化问题,对临床两例实际病例的测试结果显示,该方法可以在较短时间内找到满足要求的治疗方案,有较好的临床实用价值。  相似文献   

2.
目的:本文分析了CMS治疗计划系统XiO在制定调强放射治疗(IMRT)计划时,子野权重优化对治疗计划结果的影响。方法:本文选取10例宫颈癌全程放射治疗病例,制定影像引导下(IGRT)的调强放射治疗计划,首先直接用静态调强(Step&Shoot)方式进行优化一步生成调强放射治疗计划(S-IMRT),之后继续进行子野权重优化(Segment weight op-timization,SWO)并生成新的治疗计划(SWO-IMRT),比较子野权重优化前后总子野数、总跳数,同时分析比较正常组织受照剂量的变化。结果:结果显示,经过子野权重优化后,总的子野数显著减少,减少约26%~31%(p<0.0001);总的机器跳数有所降低,减少约5.1%~9.7%(p<0.0001),同时,直肠、膀胱和小肠的剂量也有所降低。结论:在使用CMS治疗计划系统XiO进行宫颈癌全程调强放射治疗计划设计过程中,充分利用子野权重优化方式,可以减少总的机器跳数,降低正常组织剂量,缩短治疗时间,这既降低正常组织的毒性反应,也为肿瘤剂量的提高提供了可能。在其他病种的调强放射治疗计划设计中,子野权重优化也可以发挥重要的作用。  相似文献   

3.
鼻咽癌放射治疗正向调强计划设计方法   总被引:1,自引:0,他引:1  
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。  相似文献   

4.
目的:本研究试图比较Elekta Xio TPS(版本:4.62)计划设计中使用SmartSequence和SlidingWnd两种子野分割算法的特点。方法:对9例宫颈癌患者优化计划设计后的射野通量分布,分别用两种子野分割算法分别分割子野,将剂量归一到95%ptv=5000 cGy。然后利用剂量体积直方图(DVH)、靶区和危及器官的剂量分布、子野数、机器跳数(MU)以及治疗时间,对两组计划进行比较。结果:两种子野分割算法得到的计划均满足临床要求,剂量分布基本一致,DVH接近。相对于SlidingWnd子野分割算法,SmartSequence分割算法得到的子野数数目平均减少了28%,总MU数减少了20%,但是在治疗时间上没有明显优势。结论:在维持治疗计划方案质量相同的条件下,与SlidingWnd子野分割算法相比,SmartSequence分割算法可以显著减少子野数和总MU数。  相似文献   

5.
目的:比较基于直接机器参数优化模式(DMPO)下3种不同子野数的宫颈癌调强放疗计划的靶区和危及器官的剂量学差异。方法:选取12例I~Ⅲ期宫颈鳞癌患者,采用Pinnacle~(3)9.10放疗计划系统制定7野调强放疗计划,分别设置子野数目为49、35和21个,比较3种不同计划的剂量体积直方图,分析靶区和危及器官受照剂量的差异。结果:较其他两组,49子野组的靶区平均剂量(D_(mean))、D95较高,靶区最大剂量降低,差异均有统计学意义(P0.05);49子野组的膀胱V_(50),直肠V_(50)、D_(mean)和股骨头V_(30)、D_(mean)均降低,差异有统计学意义(P0.05)。各组靶区均匀指数和适形指数比较均无统计学意义(P0.05)。结论:在DMPO下,子野数的适当增多能较好地提高靶区剂量,降低危及器官的受照剂量。  相似文献   

6.
目的:研究子野数目对脑转移瘤患者调强放射治疗(IMRT)计划质量、治疗时间、机器磨损等影响,获得最佳子野数目。方法:重新优化30例患者的IMRT计划,保持其它参数一致,仅改变子野数制定放疗计划P0、P1、P2…。原始计划P0优化获得子野数的90%作为P1给定的子野数,优化P1获得子野数的90%作为P2给定的子野数,以此类推直到IMRT计划质量不能满足临床要求。统计靶区最小剂量、最大剂量、平均剂量、靶区适形指数、靶区均匀性指数、危及器官受量等参数,用于对计划质量进行分析比较,得到计划质量满足临床要求的同时子野数最少的最佳放疗计划Pm。结果:最优子野计划相对于原计划的子野数由81减少到34,总MU减少205.00,每个射野MU减少34.00,子野MU增加10.72,子野面积增加9.35 cm2,治疗时间减少228.96 s,3 mm/3%标准通过率变化不大。结论:对于较简单的靶区,每个射野的子野数给定为3~6;较复杂的靶区,每个射野的子野数给定为4~8,既不影响计划质量又能减少治疗时间,降低分次内的不确定度和减少机器磨损。  相似文献   

7.
目的:研究直接子野优化(DMPO)算法与多目标优化(MCO)算法在胸部肿瘤放射治疗计划设计优化过程中的差异。方法:选取20例食管癌患者,将患者在Pinnacle3计划系统的CT图像、勾画的靶区、设计参数和剂量信息等资料,通过DicomRT协议从Pinnacle3计划系统传输到Ray Station计划系统中。保持照射野设置、处方剂量不变,改用MCO算法重新优化治疗计划,比较两种优化算法在剂量分布、靶区适形指数(CI)与靶区均匀指数(HI)、危及器官(OAR)剂量、计划设计与执行效率的差异性。结果:两种算法优化的计划结果均能基本满足临床剂量要求,与DMPO相比,MCO计划靶区PGTV适形指数CIpgtv和均匀指数HIpgtv以及靶区PTV的适形指数CIptv均差别不大,但危及器官的受量明显小于前者,其中肺的V10、V20、V30、平均剂量Dmean-l,心脏的V30、V40和平均剂量Dmean-h以及脊髓最大剂量D1cm3-s和平均剂量Dmean-s,均存在显著性差异;从计划的设计时间上来看,MCO计划组明显短于DMPO计划组,而从执行效率上来看,两者差异不大。结论:对于食管癌同期加量三维调强放疗计划,与DMPO算法相比,MCO算法可得到更低的OAR剂量,并且在临床应用上明显提高工作效率。  相似文献   

8.
目的:研究在引入模拟退火算法后,分子动力学再优化算法应用到调强放射治疗(IMRT)计划制定过程中的可行性。方法:在利用分子动力学完成IMRT计划后,再利用模拟退火方法对子野叶片位置和子野跳数进行进一步优化,最后用AAPM119号报告提供的测试例评估该算法是否满足处方剂量要求。结果:模拟多靶区、模拟前列腺肿瘤、模拟头颈肿瘤和模拟C形靶区(第一种情况)的优化结果满足并优于处方剂量要求。对于约束更严格的模拟C形靶区(第二种情况),优化结果略低于处方要求。总体结果比AAPM119号报告对其它系统的评价更好。结论:在引入模拟退火方法后,分子动力学再优化算法可以满足调强计划的处方要求。  相似文献   

9.
目的比较宫颈癌术后不同射野方向和射野数目的静态调强放射治疗(IMRT)计划对靶区和危及器官的剂量分布,以及计划的机器跳数和子野数,以便确定较优的静态IMRT计划。方法随机选择10例宫颈癌术后患者,年龄44~64岁,中位年龄54岁。为每例患者设计6种静态IMRT计划,给予处方剂量50 Gy/2 Gy/25 f,所有计划都满足靶区目标剂量覆盖靶区体积达到95%。6种静态IMRT计划分别命名为5F-IMRT-0、5F-IMRT-180、7F-IMRT-0、7F-IMRT-180、9F-IMRT-0、9F-IMRT-180。分别比较每种计划的靶区最大剂量、最小剂量、平均剂量、均匀性指数,危及器官受照剂量,以及计划的机器跳数和子野数目。结果6种静态IMRT计划临床靶区(CTV)的最大剂量、最小剂量、平均剂量、均匀性指数的差异无统计意义(P0.05)。对于脊髓,5F-IMRT-180计划比9F-IMRT-180计划平均高327.8 Gy(t=2.706,P=0.03);与其他IMRT计划差异无统计学意义(P0.05);9F-IMRT-180计划的受照剂量最低。对于膀胱,6种静态IMRT计划相互之间的平均受照剂量Bladder_(mean)、V_(50)差异无统计学意义(P0.05),但9F-IMRT-180计划相对于其他5种静态IMRT计划的平均受照剂量Bladder_(mean)、V_(40)受照体积都要低。对于直肠,6种静态IMRT计划的平均受照剂量Rectum_(mean)、V_(50)差异无统计学意义(P0.05),但9F-IMRT-180计划的平均受照剂量Rectum_(mean)、V_(40)和V_(50)都较低。对于左股骨头,6种IMRT计划相互之间平均受照剂量差异无统计学意义(P0.05),但9F-IMRT-180计划的平均受照剂量、V_(25)和V_(35)都较低。对于右股骨头,6种IMRT计划中,5F-IMRT-0计划的平均受照剂量和V_(25)都是最高的(P0.01);但5F-IMRT-180、7F-IMRT-0、7F-IMRT-180、9F-IMRT-0、9F-IMRT-180 5种计划受照剂量相互之间差异无统计学意义(P0.05)。6种静态IMRT计划的危及器官受照剂量、机器跳数、子野数差异有统计学意义(P0.05)。结论6种静态IMRT计划中,5F-IMRT-0计划相对其他5种IMRT计划在保护危及器官方面和正常组织剂量分布方面较差;所有计划中,9F-IM-RT-180计划的危及器官受量处于最低的水平,可作为临床首选。  相似文献   

10.
目的:评估基于危及器官分区约束的等效均匀剂量优化在直肠癌容积调强放疗中的剂量学和生物学优势。方法:随机选取临床批准的经过剂量-体积优化的直肠癌容积调强放疗计划10例(PHY计划)。以PHY计划为基础,分别根据小肠,膀胱与靶区的位置关系,将危及器官进行分区并根据组织特性参数(a值)对剂量热点敏感性的不同,给予不同的a值进行等效均匀剂量优化(EUD计划)。根据a值越大对剂量热点越敏感这一特点,靶区与危及器官重叠部分的剂量相对其它区域来说较高,热点出现概率较大,取较大的a值进行等效均匀剂量优化(a=10)。重叠部分外扩9 mm且与小肠和膀胱相交区域的剂量热点出现概率相对重叠区域较低,a值取8和5;同理,其余小肠和膀胱区域由于远离高剂量的靶区,a值分别取6.7和2.3。最后对EUD计划和PHY计划的剂量学以及生物学进行比较,并且通过SPSS 22软件对所得数据的差异性进行分析。结果:EUD计划的靶区情况与PHY计划基本一致。进行分区处理的EUD计划中危及器官的剂量参数和正常组织并发症概率均有不同程度降低,其数据差异均具有统计学意义(P0.05)。其中,小肠和膀胱的平均剂量分别下降4.5、6.8 Gy;正常组织并发症概率下降40.0%和6.6%。结论:基于危及器官分区约束的等效均匀剂量优化在直肠癌容积调强放疗中能够在保持靶区不受影响的情况下显著降低危及器官的受照剂量以及放疗并发症概率,对改善计划质量具有一定意义。  相似文献   

11.
目的:探讨三维静态调强放射治疗计划的子野机器跳数(MU)与加速器实际输出的MU存在的误差,为计划设计时最小跳数的设置提供参考。方法:选择50例调强放射治疗计划,子野数共4 842个。对治疗计划每个子野输出的MU(PDM)与实际加速器出束时每个子野的MU(ADM)进行统计学分析,判断两者的误差情况。结果:计划PDM与ADM的平均值存在显著差异(P0.05);当PDM值较小时,PDM与ADM的相对误差概率大大增加,最高达16.33%。结论:PDM与ADM之间存在的误差临床上不可忽视。在不影响计划剂量分布的前提下,当误差可接受在5%内时,建议PDM应该大于8.49 MU;当可接受误差在3%内时,建议PDM应大于14.46 MU。  相似文献   

12.
目的:在调强放射治疗(IMRT)的优化过程中,权重是一个可调参数。本文探讨加入体元密度权重的目标函数对IMRT优化结果的影响。方法:设定目标函数时,在权重中加入一个体元密度的幂乘项。首先制作一个虚拟体模,根据该体模的优化结果选择合适的参数。再选取5例临床实例设计10个放疗计划,对每一例病例分别用不考虑密度影响的IMRT优化方法和基于体元密度权重的IMRT优化方法设计放疗计划,比较靶区及危及器官的受量。结果:改进的目标函数中最佳幂指数为3。根据剂量体积直方图和均匀性指数的评估结果,改进后的优化方法与传统方法相比,正常组织受量相当,靶区均匀性有所提高。结论:本文提出的改进优化算法可以提高放疗计划质量。  相似文献   

13.
目的:比较蒙卡剂量算法(Monte Carlo)和笔形束剂量算法(Finite Site Pencil Beam)在胸部肿瘤调强放射治疗计划设计中对计划结果的影响。方法:在MONACO(CMS)治疗计划系统中,分别使用其内嵌的光子蒙卡(XVMC)剂量算法和笔形束剂量算法,对5例胸部肿瘤病例比较其靶区和危及器官的剂量。结果:蒙卡方法得到的结果和笔形束算法的结果相差较大。结论:对于组织密度差异较大的胸部肿瘤病例,特别是使用调强放射治疗技术时,用XVMC剂量算法评估放射治疗计划更准确。  相似文献   

14.
目的:研究降低食管癌调强计划子野数及MU数的可行性方法。方法:(1)射野方向:IMRT计划由物理师按照经验非均匀共面布野。(2)优化强度级数:分别设计为12、10、8、6优化强度级数。(3)围绕PTV连续定义六个和PTV同心的空心环并限制每个环剂量的计划(4)直接子野优化方法:使用DMPO模式设计,该模式允许预先设定最多子野数。结果:(1)选择的共面非均匀布野与均匀布野调强计划相比,肿瘤靶区的适形度、均匀性较好,总子野数和MU数无差异。(2)优化强度级数为12、10和8的计划质量基本相当,都满足食管癌临床要求,但优化强度级数为8的计划总子野数减少17%,MU数基本不变。(3)设定同心环并限制每个环剂量的计划,肿瘤受照剂量的适形度和正常组织受量均明显好于没有设定椭圆环的调强计划,同时该计划总子野数减少23%、总MU数减少9%。(4)与两步法调强计划相比,DMPO模式PTV的适形度更好,总子野数比原计划减少37%,总MU数减少16%。结论:通过优化强度级数选择、定义治疗靶区同心空心环、直接子野优化等方法,在不改变甚至提高原计划质量的前提下,可以减少食管癌IMRT计划总子野数和MU数。  相似文献   

15.
目的:本研究探索调强计划等效均匀剂量(EUD)优化方法对提高放疗靶区均匀度的作用。方法:选取乳腺癌保乳术后和胶质瘤术后病人各5例,使用两种调强计划优化方法,一种使用纯物理约束条件,另一种在物理约束条件的基础上在靶区优化条件中加入等效均匀剂量(EUD)优化条件。比较这两种计划的靶区剂量均匀度和危及器官受量。结果:发现采用等效均匀剂量(EUD)优化的计划能提高靶区95%处方剂量的体积,降低大于处方剂量105%的体积,提高了靶区的最小剂量,提高了靶区的均匀性,而危及器官的受量没有变化。结论:调强计划中靶区中等效均匀剂量(EUD)优化方法的应用比一般纯物理约束限制调强计划能更好的提高靶区的均匀度。  相似文献   

16.
目的:比较乳腺癌保乳术后常规放疗(CR)、三维适形(3D-CRT)放疗、直接子野优化调强适形(DMPO-IMRT)放疗靶区剂量分布及危及器官受照体积等方面的差异。方法:随机选择10位乳腺癌患者,为每位患者设计上述三种照射技术的治疗计划。处方剂量为50 Gy/2 Gy/25次。所有计划都使95%靶区体积达到处方剂量要求。根据积分剂量体积直方图(DVH)比较靶区受量和相关正常器官受量的差异和剂量分布。结果:三种技术靶区均匀性指数(HI)和适形度指数(CI)差异均有显著性意义(P=0.049,P=0.001),其中尤以DMPO-IMRT的指标最佳。与CR相比,3DCRT降低了患侧肺、对侧乳腺和心脏在各个剂量区的受照体积,而DMPO-IMRT增大了患侧肺(V20、V30除外)、对侧乳腺和心脏的受照体积。与3DCRT相比,DMPO-IMRT增大了患侧肺(V30除外)、对侧乳腺和心脏的受照体积。结论:与CR相比,3D-CRT和DMPO-IMRT改善了靶区的均匀性和适形度。与此同时,3DCRT降低了本研究中各个剂量区危及器官的受照体积,DMPO-IMRT在降低患侧肺高剂量受照体积的同时,增大了患侧肺、对侧乳腺、心脏的低剂量受照体积。  相似文献   

17.
在适形调强放射治疗计划优化方法中,基于广义等效均匀剂量(gEUD)的生物优化不能较好地控制靶区剂量覆盖特性,基于剂量体积(DV)的物理优化不能反映组织对剂量的非线性反应,为此提出一种基于gEUD生物准则和物理准则(最小剂量和平均剂量)混合准则约束的方法,结合两类准则的优势,更好地兼顾靶区剂量覆盖特性和保护危及器官。采用10例前列腺病例数据仿真,从剂量学和生物学两方面比较和评价。混合准则优化较物理准则优化能够在保证靶区剂量覆盖特性相似的前提下,降低危及器官的剂量,直肠的平均剂量、V50V60,膀胱的平均剂量、V65、V70、V75、正常组织并发症概率(NTCP)和gEUD有统计学显著差异(P<0.05)。混合准则优化与生物准则优化相比,一方面靶区剂量覆盖特性得到很大改善,靶区剂量统计指标和生物指标均有显著性差异(P<0.05);另一方面危及器官得到保护,表现在直肠平均剂量、V50、V60、V75、NTCP和gEUD,膀胱V75和gEUD有显著性差异(P<0.05)。总之,在保证靶区放疗剂量的同时,基于gEUD的混合准则放疗优化能够减少危及器官的照射剂量,为进一步改善靶区剂量覆盖特性、提高治疗增益比提供可能。  相似文献   

18.
目的比较动态多叶光栅(DMLC)调强放射治疗与分步照射(SS)调强放射治疗的剂量学差异,为DMLC调强放射治疗在宫颈癌放射治疗中临床应用提供依据。方法选择20例经病理确诊的宫颈癌患者,年龄41~69岁,平均年龄53岁。分别使用DMLC调强技术和SS调强技术进行放射治疗计划设计,然后对两种放射治疗计划进行剂量学的对比,主要比较了剂量体积直方图、靶区剂量分布、危及器官受量、机器跳数和实际治疗时间。结果 DMLC调强放射治疗计划与SS调强放射治疗计划对靶区的覆盖程度是基本一致的,但最大剂量、均匀指数两者差异存在统计学意义(t=-11.686、-4.243,P 0.05),DMLC调强放射治疗计划的靶区剂量更均匀、最大剂量更低。对于危及器官的受量,膀胱、直肠4 500 cGy剂量的受照体积,两者差异有统计学意义(t=-4.469、-5.029,P 0.05),DMLC调强放射治疗计划的受照体积更少。对于膀胱、直肠、小肠、股骨头和乙状结肠的平均剂量,小肠的3 000 cGy、4 000 cGy剂量的受照体积,以及股骨头的最大剂量,虽然差异无统计学意义,但DMLC调强放射治疗计划均低于(少于)SS调强放射治疗计划。DMLC调强放射治疗计划的单次机器跳数高于SS调强放射治疗计划,但DMLC调强放射治疗计划的单次治疗时间更少。结论宫颈癌DMLC调强放射治疗计划和SS调强放射治疗计划都能满足临床要求,但DMLC调强放射治疗计划的靶区剂量均匀性更好,对危及器官的保护也更好,且大大缩短了单次治疗时间。  相似文献   

19.
鼻咽癌调强适形放射治疗计划与传统计划的比较   总被引:5,自引:2,他引:5  
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。  相似文献   

20.
目的:对比Monaco治疗计划系统中Pareto和Constrained两种优化模式在食管癌容积旋转调强(VMAT)中的剂量学差异。 方法:回顾分析23例食管癌患者临床资料,使用Monaco治疗计划系统在相同优化条件下分别使用Pareto和Constrained模式进行优化和剂量评估。比较两种优化模式的靶区剂量、适形度指数、均匀性指数、危及器官受量、子野数和机器跳数。 结果:两种模式优化的靶区剂量、适形度指数、均匀性指数和危及器官受量差异不明显,无显著统计学意义(P>0.05)。 结论:在使用Monaco设计食管癌的VMAT治疗计划时使用Pareto和Constrained优化模式均可获得较好的剂量分布,可以应用于临床。  相似文献   

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