宫颈癌不同能量调强适形放射治疗的比较

目的 探讨宫颈癌不同能量调强适形放射治疗对肿瘤组织和危及器官受照剂量的影响。方法 患者CT定位,数据传输至计划系统。在CT层面上逐层勾画临床靶区(CTV),对CTV均匀外扩1.0 cm,由计划系统自动生成计划靶区(PTV),同时勾画危及器官(OAR)膀胱、直肠、小肠等。进而同时设计出不同能量调强适形放射治疗计划。应用剂量曲线及剂量体积直方图对肿瘤的PTV和OAR的剂量分布进行比较。结果 宫颈癌不同能量调强适形放射治疗剂量分布无明显差异。结论 调强适形放射治疗能量取6MV,不主张用15MV。     

逆向调强放射治疗质量保证

目的 探讨逆向调强放射治疗(IMRT)的质量保证。方法 加强质量保证和质量控制,用电离室和水箱验证等中心偏差的绝对剂量,在模拟机下拍正侧位照射野验证片。结果 从各个角度进行了全面的叙述。结论 该方法在实践中有效。     

ArcCheck剂量验证角度分析食管上段癌调强放疗技术

目的 从剂量验证角度比较食管上段癌静态调强（sIMRT）、动态调强（dIMRT）、容积旋转调强（VMAT）三种方式放射治疗技术。方法 选取2017年1月到2017年12月在淮安市第一人民医院接受治疗的20例食管上段癌患者资料，按处方要求每位患者在Monaco治疗计划系统分别设计3个不同调强技术的计划，然后将设计完成的计划传输到MOSAIQ系统上，同时将治疗计划均植入到ArcCheck模体上重新计算剂量。对治疗计划系统中计算的结果与实际测量的结果进行对比分析，阈值标准选择3%，3 mm，10%。结果 这三种调强技术Gamma相对剂量和绝对剂量通过率均满足临床要求。sIMRT的通过率相对较高，相对于dIMRT和VMAT有明显的优势，dIMRT和VMAT通过率无明显差异。结论 从剂量验证角度来看食管上段癌静态调强放疗计划通过率更高。     

基于CT图像的三维全身放射剂量计划系统

目的 研究和实现了一种适用于临床的基于CT图像的全身放射剂量计划系统。方法 以MicrosoftVisual C++为开发工具,对CT图像进行DICOM解析,提取有用的信息,用以剂量计算的校正,包括散射校正以及组织不均匀性校正,最后在CT层面生成等剂量曲线。采用VTK技术对患者的CT图像进行冠状面和矢状面的重建。根据横断面的剂量计算结果,生成冠状面和矢状面的等剂量曲线。结果 本系统根据患者的CT图像信息,以及全身放射治疗条件下加速器治疗机的剂量学参数,不仅能计算和绘制符合临床要求的等剂量面,而且能够快速的计算出肺部补偿器的厚度,用以校正患者体内剂量分布的均匀性。结论 系统实现全身放射治疗患者体内剂量的可视化,使得我们能够精确的了解患者体内剂量分布的均匀性。并在此基础上实现对患者体内剂量的优化,进一步改善剂量分布的均匀性。     

EPID在宫颈癌调强放疗中的摆位误差分析及质量控制

目的 通过电子射野影像系统(EPID)测定和分析逆向调强放疗中的摆位误差,并依此计算CTV外扩PTV边界的大小。方法 对逆向调强放疗的宫颈癌患者进行摆位误差测定。体位采用热塑成型固定膜固定,每例患者每周一次于治疗前在加速器上拍摄正、侧位等中心验证片各一张,与治疗计划系统中的DRR片比较,计算出摆位误差。结果 经计算得出放疗中心宫颈癌逆向调强放疗的PTV外扩理论边界。结论 通过对摆位误差的分析为放疗中心宫颈癌逆向调强放疗的CTV外扩边界提供了理论依据。确定了CTV到PTV外扩边界的大小,提出质量控制措施,使边界外扩数值不断减少,提高宫颈癌逆向调强治疗水平。     

前列腺癌患者调强放疗计划中不同算法计算结果分析

目的 分析前列腺癌患者调强放疗计划设计时PBC和AAA算法计算得到的剂量学参数差异。方法 对13例术后接受调强放射治疗的前列腺癌患者进行调强放疗计划设计时,分别用Eclipse Version 8.10治疗计划系统提供的PBC和AAA算法进行剂量计算并用二维电离室矩阵进行验证测量,比较两种算法获得的HI、CI、PTV_DP、PTV_mean、直肠和膀胱V₅₀等参数差异,并将二维电离室矩阵测量的剂量分布与两种算法的计算结果分别进行比较获得γ通过率、单次照射时的及DD_mean等参数差异。结果 两种算法得到的靶区HI、CI、PTV_DP、PTV_mean平均相差分别为0.003、0.004、2.2%、10 cGy,直肠和膀胱V₅₀值平均差异分别为0.3%和1.3%。γ通过率、DD_max及DD_mean平均差异分别为0.9%、1.2%(2.4 cGy)和0.85%(1.7 cGy)。两种算法所获得的剂量学参数差异不大。结论 对前列腺癌患者进行调强放疗计划设计时,PBC和AAA两种算法均可使用。     

等效均匀剂量优化方法在直肠癌逆向调强放疗中的应用研究

目的 比较基于等效均匀剂量生物优化与基于剂量-体积物理优化在直肠癌逆向调强治疗计划中的剂量学差异,探讨计划优化方法对计划质量的影响。方法 在已接受调强放疗的直肠癌患者中随机选取15例,采用Varian Eclipse治疗计划系统,根据不同的优化方法分别制定三种逆向调强放疗计划,其中A组采用传统的剂量-体积（Dose-volume,DV）物理优化,B组采用等效匀剂量（Equivalent uniform dose,EUD）生物优化,C组优化是在物理优化基础上增加生物优化（DV + EUD）,通过剂量学参数比较和评估三组优化方法的剂量学差异。结果 三组计划的靶区（PTV）剂量学指标无统计学差异（P > 0.05）。在保护膀胱、股骨头方面,B和C组间无统计学差异（P > 0.05）,两者均显著优于A组（P < 0.01）。在小肠方面,C组优于B组（P < 0.05）,B组显著优于A组（P < 0.01）,C组显著优于A组（P < 0.01）。结论 直肠癌调强放疗计划设计时同时使用物理和生物优化,可以在满足靶区剂量要求的前提下,更好的保护危及器官。     

调强计划验证设备的绝对剂量刻度方法分析

目的 建立固体水中剂量近似测量方法,从而为调强剂量验证设备的绝对剂量刻度提供理论和剂量学上的支持。方法 尝试理论推导模体与水的等效深度转化关系;比较固体水中和水中测量的绝对剂量结果;比较Matrixx和固体水中测量绝对剂量的结果。结果 建立了模体与水的等效深度转化关系;水中和固体水中的测量结果的误差均小于1%,平均误差为-0.38%;测量结果的误差均小于1%,平均误差为0.39%。结论 建立并验证了利用固体水对调强计划验证设备的绝对剂量刻度的方法。     

MatriXX系统在放疗质控中的应用研究

目的 探讨二维空气电离室矩阵MatriXX系统进行放疗质控监测的准确性、可靠性和方便性。方法 用MatriXX系统在固体水模块中测量医用加速器X射线射野的百分深度剂量(PDD)、组织最大比(TMR)、离轴比、半影和射野宽度,并与RFA300三维水箱扫描结果进行对比分析。MatriXX与自制剂量测量体模相结合验证Pinnac3 V8.0m三维放疗计划系统设计的静态调强和动态调强放疗计划。结果 MatriXX在固体水中所测6MV X射线的PDD和TMR曲线与RFA300水箱扫描曲线基本平行,15MV X射线的PDD曲线与三维水箱扫描结果几乎重合。用MatriXX所测射野半影比三维水箱扫描值大两倍左右,当射野小于3cm×3cm时MatriXX不能自动计算出半影值。MatriXX可在最短采样时间20mS内同时获得射野离轴比、对称性、平坦度、野宽等信息,并能快速准确地完成调强放疗计划二维剂量分布的定量和定性验证。结论 MatriXX在放疗质控测量时具有准确、简便、高效的优势,是较为理想的放疗质控工具。     

三维逆向调强适形放射治疗计划的设计和优化

目的探讨内蒙古自治区首例三维逆向调强适形放射治疗计划的设计、优化及剂量的验证。方法用CT模拟定位机收集患者图像资料，根据病变（靶区）及周围重要器官和组织的三维解剖特点和预定的靶区剂量分布和危及器官的限量，借助计划系统计算出射野方向上的应需要的强度分布。结果靶区处方剂量进一步提高，周围正常组织并发症减低，有效提高患者生存质量。讨论三维逆向调强适形放射治疗计划对内蒙古自治区肿瘤患者的意义。     

Characterisation of mega-voltage electron pencil beam dose distributions: viability of a measurement-based approach

The concept of electron pencil-beam dose distributions is central to pencil-beam algorithms used in electron beam radiotherapy treatment planning. The Hogstrom algorithm, which is a common algorithm for electron treatment planning, models large electron field dose distributions by the superposition of a series of pencil beam dose distributions. This means that the accurate characterisation of an electron pencil beam is essential for the accuracy of the dose algorithm. The aim of this study was to evaluate a measurement based approach for obtaining electron pencil-beam dose distributions. The primary incentive for the study was the accurate calculation of dose distributions for narrow fields as traditional electron algorithms are generally inaccurate for such geometries. Kodak X-Omat radiographic film was used in a solid water phantom to measure the dose distribution of circular 12 MeV beams from a Varian 21EX linear accelerator. Measurements were made for beams of diameter, 1.5, 2, 4, 8, 16 and 32 mm. A blocked-field technique was used to subtract photon contamination in the beam. The "error function" derived from Fermi-Eyges Multiple Coulomb Scattering (MCS) theory for corresponding square fields was used to fit resulting dose distributions so that extrapolation down to a pencil beam distribution could be made. The Monte Carlo codes, BEAM and EGSnrc were used to simulate the experimental arrangement. The 8 mm beam dose distribution was also measured with TLD-100 microcubes. Agreement between film, TLD and Monte Carlo simulation results were found to be consistent with the spatial resolution used. The study has shown that it is possible to extrapolate narrow electron beam dose distributions down to a pencil beam dose distribution using the error function. However, due to experimental uncertainties and measurement difficulties, Monte Carlo is recommended as the method of choice for characterising electron pencil-beam dose distributions.     

双种群遗传算法优化射野方向及权重的研究

目的:研究双种群遗传算法在同时优化射野方向和射野权重中的应用。方法:建立基于三维光子笔射束的IMRT剂量计算模型,用VisualC#.Net编写剂量计算并实现双种群遗传算法优化射野方向和权重的算法,分析优化结果。结果:在射野较少的情况下射野方向的微小变化可以使靶区剂量分布更加适形,且高剂量区域更大,用双种群遗传算法同时优化射野方向和权重,能够在一个临床可接受的计算时间内得到较高适形度的剂量分布。结论:在射野较小的情况下,射野方向的改变对剂量的分布有很大的影响。双种群遗传算法是一种有效的随机全局优化方法,它的并行性、全局性、鲁棒性使得方向和权重两个具有复杂耦合关系的量能够同时优化。双种群遗传算法在IMRT计划优化中具有广阔的应用前景。     

基于SCG算法的调强放疗计划优化

梯度算法是目前商用调强放疗（IMRT）计划系统中最常用的算法,SCG（scaled conjugate gradient）算法很好地解决了梯度算法中线性搜索过程带来的求二阶导数的问题,进一步提高了梯度算法的性能.将笔射束核模型应用于IMRT剂量计算,并用SCG算法实现了IMRT计划优化中射束权重的优化,给出了优化结果并进行了讨论.     

螺旋断层加速器MVCT图像用于头颈部剂量计算的研究

目的评估螺旋断层加速器兆伏级CT图像进行头颈部剂量计算的可行性和准确性。方法使用Cheese Phantom测量MVCT电子密度校准曲线，采集10例鼻咽癌病例的常规CT图像设计调强计划，将计划保持参数不变移植到MVCT图像上进行剂量重算，将重算剂量结果与原计划进行比较，并验证剂量重算的准确性。结果 MVCT的CT值与电子密度呈较好的线性和稳定性，相对剂量分布保持一致，绝对剂量误差均小于±3%。结论 MVCT图像进行头颈部剂量计算具有较好的可靠性，符合临床应用要求。     

X线蒙特卡洛算法与有限元笔形束算法在旋转容积调强放疗计划中的剂量学比较

目的：比较Monaco治疗计划系统X线蒙特卡洛算法（X—ray voxel Monte Carlo,XVMC）和有限元笔形束算法（finite size pencil beam,FSPB）在食管癌和直肠癌旋转容积调强放疗计划中的剂量学差异。方法：选取7例食管癌和7例直肠癌旋转容积调强放疗计划,分别使用XVMC算法和FSPB算法进行剂量计算,比较靶区和危及器官的剂量分布差异。结果：XVMC算法的剂量计算值均高于FSPB算法,在食管癌的靶区和脊髓、直肠癌的靶区和危及器官,各项指标差值都小于3％,肺的各项指标差值最大达到10％。结论：在临床旋转容积调强治疗中,尤其是计算区域含有低密度组织较多的病例,优先推荐更为精确的XVMC算法进行剂量计算。     

调强放疗的计划设计

本文系统介绍调强放疗(IMRT)的计划设计方法.与常规/适形放疗计划相同,IMRT计划设计过程也包含6个步骤,分别是输入患者一般信息和图像信息,登记和配准图像,定义解剖结构和给定临床处方剂量要求,采用正向或逆向方式确定射野参数,评价治疗计划,输出治疗计划报告和传输射野数据.与常规/适形放疗计划不同,IMRT计划设计有3个鲜明的特点,分别是只能采用逆向方式设计,需要定义剂量成形结构,选择射野方向的原则不同.IMRT计划设计方法还在迅速发展中,主要的发展趋势有确定照射子野序列的方法由两步法向一步法过渡,优化参数的数目不断增加和参数之间逻辑关系变得复杂,优化的目标函数和约束条件越来越体现临床要求.     

Evaluation of beam hardening and photon scatter by brass compensator for IMRT

When a brass compensator is set in a treatment beam, beam hardening may take place. This variation of the energy spectrum may affect the accuracy of dose calculation by a treatment planning system and the results of dose measurement of brass compensator intensity modulated radiation therapy (IMRT). In addition, when X-rays pass the compensator, scattered photons are generated within the compensator. Scattered photons may affect the monitor unit (MU) calculation. In this study, to evaluate the variation of dose distribution by the compensator, dose distribution was measured and energy spectrum was simulated using the Monte Carlo method. To investigate the influence of beam hardening for dose measurement using an ionization chamber, the beam quality correction factor was determined. Moreover, to clarify the effect of scattered photons generated within the compensator for the MU calculation, the head scatter factor was measured and energy spectrum analyses were performed. As a result, when X-rays passed the brass compensator, beam hardening occurred and dose distribution was varied. The variation of dose distribution and energy spectrum was larger with decreasing field size. This means that energy spectrum should be reproduced correctly to obtain high accuracy of dose calculation for the compensator IMRT. On the other hand, the influence of beam hardening on k_Q was insignificant. Furthermore, scattered photons were generated within the compensator, and scattered photons affect the head scatter factor. These results show that scattered photons must be taken into account for MU calculation for brass compensator IMRT.     

X线照射野笔形束模型建立方法的研究

通常,用于高能X线照射野剂量计算的笔形束核是用MonteCarlo方法得到的。在本文中,我们通过使用反卷积方法建立了笔形束模型,并且用这个模型重建其它尺寸射野的射束分布,与实际测量的相同尺寸射野的射束分布进行比较,取得了较好的一致性,从而为进一步的实际应用奠定了理论基础。     

Dose volume histogram comparison between ADAC Pinnacle and Nomos Corvus systems for IMRT

This paper compares dose volume histograms (DVHs) generated by the ADAC Pinnacle and the Nomos Corvus planning systems. Seven prostate cases and seven head and neck cases were selected for review. Plans computed on both systems possessed exactly the same anatomical contours and IMRT segments. The Pinnacle system used the collapsed cone convolution superposition, while Corvus employed a finite size pencil beam (FSPB) convolution. Prostate DVH results demonstrated similar DVH curves from both systems. For each structure, the ratio of Pinnacle dose value divided by Corvus value was calculated. The high dose structures (which might contain tumour) had ratios close to unity, while the low dose structures (the critical organs) had ratios farther away from unity. Almost all ratios were less than unity, indicating a systematic difference that Pinnacle calculated doses were lower than Corvus ones. Head and neck data provided similar findings. A possible cause for this discrepancy could be the beam modelling. The difference in DVH parameters that we discovered between the two systems was about the same order of magnitude as the measurement-computation difference. When low dose is critical, such difference may affect the clinical planning decision.