基于临床质子加速器的DeepPlan笔形束模型构建

目的:基于佛罗里达大学质子放疗中心（University of Florida Health Proton Therapy Institute, UFHPTI）质子加速器在笔形束扫描模式下的临床实验数据,在DeepPlan中构建相应模型,验证模型构建的准确性并初步应用于临床前列腺癌的剂量计算。方法:在DeepPlan质子模块中建立UFHPTI质子加速器的笔形束计算模型,并将剂量计算结果与临床实验数据进行对比,包括30组积分深度剂量（Integrated Depth Dose, IDD）、30组空气中质子束斑发散大小、1组多能量多点照射下的纵向扩展布拉格峰（Spread Out Bragg Peak, SOBP）和横向剂量分布,以此验证模型构建的准确性。最后以UFHPTI的两个前列腺癌临床放疗计划为指导,将DeepPlan计算结果与商用放疗计划系统RayStation计算结果通过PTW公司的VeriSoft软件进行gamma分析。结果:DeepPlan质子模块计算产生的30组IDD与UFHPTI加速器的临床实验数据平均相对误差为0.01%,最大相对误差为0.23%;30组空气质子束斑发散大小与临床实验数据平均相对误差为0.15%,最大相对误差为1.14%。在多能量多点照射下,DeepPlan质子模块计算产生的SOBP与临床实验数据平均相对误差为1.07%,最大相对误差为3.91%;横向剂量分布和临床实验数据平均相对误差为1.92%,最大相对误差为4.09%。针对两个前列腺癌的放疗计划,DeepPlan质子模块与RayStation计算的三维剂量结果在以3 mm/3%的标准下每个子野的gamma通过率都达到95%以上,其中病例1两个子野（270°和90°方向）的gamma通过率分别为96.4%和97.5%,病例2两个子野（270°和90°方向）的gamma通过率分别为99.3%和98.9%。结论:在DeepPlan中构建了与UFHPTI质子加速器相匹配的笔形束模型,该模型可初步应用于临床前列腺癌的剂量计算。     

基于笔形束散射核的非均匀模体透射平面散射线分析

目的:利用蒙特卡罗方法分析透射平面上散射光子的物理性质以及非均匀模体厚度对散射核的影响,为基于电子射野影像设备（EPID）的在体剂量验证研究提供基础。方法:利用EGSnrc建立笔形束散射核模型,并模拟获得X射线穿过非均匀模体（水肺水/水骨水模体）以及相应等效厚度水模后30 cm处透射平面上的多种散射线能量注量分布,并分析水肺水/水骨水模体与其等效厚度水模体在散射线能量注量分布上的差异。结果:散射核中一阶康普顿散射线最大能量注量在1×10-4 MeV·cm-2数量级,当离轴距离为8~12 cm时下降至最大值的一半,而散射核中其它散射线能量注量最大值在1×10-5 MeV·cm-2数量级附近或以下。对于水肺水/水骨水模体,散射核能量注量相对偏差变化为±1.2%~±11.5%,且随模体非均匀层厚度增大而增大。结论:散射核中一阶康普顿散射线占比最大,同时也贡献了大部分能量注量相对偏差,在通过散射核来重建非均匀模体后EPID平面上的射线分布时,应着重考虑一阶康普顿散射线对重建结果的影响,并对其进行有效的修正。     

数值方法分析电子线笔形束模型的能量展宽函数

目的:探讨用离轴比曲线分析电子束照射野笔形束模型能量展宽函数的方法.方法:用PTW mp3三维水箱测量Synergy加速器所有电子束能量、限光筒、空气间隙在不同深度的射野离轴比曲线.用数值分析方法对射野离轴比曲线进行分析,得到电子线照射野笔形束模型能量展宽函数σp(z)随电子束标称能量、限光筒大小和限光筒底端面到体模表面空气间隙变化的规律.将计算得到的σp(z)输入到PLATO治疗计划系统,计算吸收剂量,并与相同条件下用0.6 cc电离室剂量仪测量的结果进行比较.结果:能量展宽σp(z)随深度增加而变大,接近电子最大射程末端,很快减小,呈液滴状分布.能量展宽和电子的标称能量以及限光简大小有关,这主要是电子在体模中的单次和多次散射作用引起的.能量展宽随限光筒低端面到体模表面的空气间隙线性变化.标准条件下吸收剂量的计算值和测量值很接近,最大误差小于±5%.结论:电子束照射野笔形束模型充分考虑电子在体模内的作用特点和过程,是比较好的计算模型.用射野离轴比数据分析电子束照射野笔形束模型的特征参数.结果准确可靠.     

X线照射野笔形束模型及其特征参数的测量分析

本文介绍了Ｘ线照射野笔形束模型的理论。用测量数据得到了笔形束模型的特征参数。对Ｘ线照射野的主要剂量学参数的测量值和计算值进行了比较，结果发现它们是一致的。     

逆向点杂交技术及其在基因诊断中的应用

逆向点杂交技术采用固化了多种特异性探针的膜条与扩增靶序列杂交，使一次杂交即可同时筛查被检ＤＮＡ中的多种突破，这种以膜上固定探针取代固定靶ＤＮＡ的方式，改变了传统杂交法一次只能检测一种突变的模式，大大提高了基因诊断的效率。近年来，此法在遗传病的基因诊断，ＨＬＡ基因分型，病原微生物鉴定，以及癌基因点突变分析等领域的应用中显示出了良好的技术优势和潜力。本文就这一技术的方法和应用作了一简要评述。     

逆向点杂交技术及其在基因诊断中的应用

逆向点杂交技术采用固化了多种特异性探针的膜条与扩增靶序列杂交，使一次杂交即可同时筛查被检ＤＮＡ中的多种突变。这种以膜上固定探针取代固定靶ＤＮＡ的方式，改变了传统杂交法一次只能检测一种突变的模式，大大提高了基因诊断的效率。近年来，此法在遗传病的基因诊断、ＨＬＡ基因分型、病原微生物鉴定、以及癌基因点突变分析等领域的应用中显示出了良好的技术优势和潜力。本文就这一技术的方法学和应用作一简要评述。     

各向异性分析算法和光子笔形束卷积算法在食管癌放射治疗中的剂量学比较

目的比较食管癌调强放射治疗各向异性分析算法（AAA）与光子笔形束卷积（PBC）算法的剂量学差异。方法选取9例食管癌患者,其中男性6例,女性3例;年龄54-68岁,平均年龄61岁。用瓦里安Eclipse 8.6治疗计划系统设计5野均分逆向调强计划,分别用AAA和PBC算法模型计算并利用COMPASS进行剂量验证。利用剂量体积直方图比较靶区、肺、心脏和脊髓照射剂量和体积。数据应用SPSS15.0进行配对t检验分析。结果大体肿瘤区（GTV）的均匀性指数（HI）、适合度指数（CI）、Dmean及计划靶区（PTV）的HI,AAA结果均优于PBC算法,差异均有统计学意义（P〈0.05）。AAA双肺各指标差值为-0.02%～-1.87%,即低估了肺2%以内的受量。PBC算法双肺各指标差值为-3.95%～1.05%,低剂量区（V5～15）低估了肺4%以内的受量,高剂量区（V20～30）则稍高估。对于脊髓,AAA和PBC算法分别高估了1.57%、4.49%。两种算法都低估了心脏的受量,但AAA相对准确。结论食管癌放射治疗中采用AAA优于PBC算法。     

逆向计划调强放射治疗的临床验证

目的:探讨逆向计划调强放射治疗IMRT临床治疗前的验证方法。方法:用胶片法验证Cadplan(包括Helios逆向计划系统)三维治疗计划系统生成的各个照射野注量图与在Varian23EX直线加速器(安装120叶MLC)照射中实际释放的注量图的一致性;用电离室法验证等中心绝对剂量计算值与实测值的符合性。结果:等中心绝对剂量的误差小于5%,符合临床要求;各射束轴垂直方向测得的注量图与计划系统计算的注量图一致;等中心位置验证显示,CT模拟的正侧位DRR片与加速器正侧位验证片误差在±2 mm以内。结论:Varian逆向调强放射治疗系统符合临床要求。     

鲁棒性优化在质子调强放射治疗中的应用

【摘要】质子治疗过程容易受射程偏差、摆位偏差、患者解剖结构改变等不确定因素的影响,质子调强放疗的鲁棒性优化是将这些不确定因素考虑进计划的制定过程中,增加治疗计划鲁棒性的一种方法,在临床中有广泛的应用。鲁棒性优化的方法主要有4种:（1）概率法;（2）最差剂量法;（3）添加约束项;（4）多CT优化。本文综述了这4种方法的原理、优缺点和临床应用情况。同时,还介绍了治疗计划鲁棒性的评估方法。虽然目前剂量体积直方图束是最常用的评估治疗计划鲁棒性的方法,但是,剂量体积直方图束不能反映质子调强放疗计划对解剖结构改变的鲁棒性,因此,还急需建立一个简单易用并能被广泛接受的鲁棒性评估方法,方便质子调强放疗计划的对比和评估。     

逆向调强放射治疗计划软件临床病例的比较

目的：评价北京海思威科技有限公司和北京大学肿瘤物理诊疗技术研究中心联合研制的逆向放疗计划是否达到商用软件的功能。方法：用我们研发的HW-3D TPS和用临床真实病例进行逆向优化计算,获得处方剂量场分布,看是否满足医生对治疗靶区和周围危及器官的剂量分布要求,并和已经商业化的软件Varian Eclipse A10用相同病理获得的结果进行比较,进行综合评价。结果：研究和比较在人体内有典型意义的11个病理,获得结果：①所有计划均符合临床医生的处方要求,PTV 95%的体积都能达到95%的处方剂量;②检测PTV的STD是否小于5%,PTV的95%的体积都能达到95%的处方剂量,符合国家标准;③综合比较两个TPS系统PTV的STD值,Varian Eclipse A10的PTV STD平均值为2.8%;HW-3D TPS系统PTV的STD平均值为2.2%。在允许误差范围内达到可比性。结论：HW-3D TPS对临床病例有较好的逆向优化处理能力,其结果与商业化的TPS软件的处理结果具有可比性。     

TCP/NTCP生物模型在胸中上段食管癌调强放疗中的应用

目的:探究TCP/NTCP生物模型在胸中上段食管癌放疗计划优化中的应用及剂量学特点。方法:回顾性分析47例胸中上段食管癌患者,为每位患者制定基于剂量体积（DV）限制的IMRT计划,在DV计划基础上添加对计划靶区（PTV）的TCP（限值90%、95%）生物模型以及危及器官的NTCP（限值10%、5%）模型优化,依次生成[PlanTCP90%]、[PlanTCP95%]、[PlanNTCP10%]、[PlanNTCP5%]4组计划。从剂量学及生物学参数方面评估计划间差异。结果:[PlanTCP90%]、[PlanTCP95%]相比于DV计划,靶区剂量参数均提高（P<0.05）,其中[Dmean]、[D2%]、[D98%]分别提高（2.1%、9.8%）、（1.9%、9.8%）和（1.7%、9.3%）,CI分别降低5%、20%,HI相近,TCP值分别提高2%、7%;危及器官受照剂量均有不同程度提高,[PlanTCP95%]增加更显著（P<0.05）。经TCP优化后的计划仅[PlanTCP90%]满足临床要求;[PlanNTCP5%]与DV计划相比,靶区、心脏相关剂量参数间差异没有统计学意义（P>0.05）,但双肺[Dmean]、[V5 Gy]、[V10 Gy]、[V20 Gy]、NTCP值降低4.4%、1.6%、2.6%、6.2%、0.52%（P<0.05）。[PlanNTCP10%]与DV计划相比,PTV及危及器官相关剂量学参数间差异没有统计学意义（P>0.05）。结论:TCP/NTCP生物学优化可以使靶区及危及器官剂量更符合生物学要求,建议在胸中上段食管癌放疗DV计划优化后引入TCP/NTCP的评估,进而进行选择性的靶向深入优化。     

调强逆向治疗计划中使用简化剂量计算模型的影响及其改善方法

制定逆向放疗计划时往往使用计算效率较高的简化剂量计算模型来得到射束元剂量矩阵,但使用简化的剂量计算模型可能会对最终调强计划的质量产生一定的影响.我们研究了在制定调强计划时使用简化剂量计算模型得到射束元剂量分布对最终沉积剂量的影响及其改善方法.采用两个模拟实例,使用两种剂量计算模型:原射线剂量计算模型(不考虑散射线的影响)和微分卷积积分剂量计算模型(考虑散射线的影响).结果表明用原射线剂量计算模型得到射束元剂量矩阵作调强最优化,可能导致靶区边缘剂量欠缺的情况,采用给靶区加扩展区的方法和平移叠野法可以改善靶区边缘的剂量分布情况.     

基于几何不确定性鲁棒性优化在肺癌容积旋转调强计划中的应用

目的:研究基于几何不确定性的鲁棒性优化对肺癌容积旋转调强(VMAT)治疗计划的剂量分布影响以及不确定性大小对剂量分布的影响。方法:选取非小细胞肺癌病例10例,利用Raystation计划系统设计基于Minimax原理随机几何误差为4 mm的鲁棒性优化计划(P_(2.8)),同传统基于靶区外放的计划(Pnormal)进行剂量学比较,并分别对误差减半(P1.4)和翻倍(P5.6)两种情况考察不确定性大小对剂量学的影响。结果:P_(2.8)和P_(normal)靶区覆盖率相似,二者平均差值为-0.3 Gy,肿瘤控制概率均为78%,均无统计学意义;但P_(2.8)肺部大于20 Gy的体积(V_(20))比P_(normal)平均降低1.1%,平均剂量(Dmean)减少0.6 Gy,并发症发生概率平均降低0.4%,均有统计学意义;食管的D_(mean)则平均降低5 Gy,有统计学意义。P5.6的肺、食管及心脏的各剂量指标均增加,有统计学意义,尤其食管Dmean增加4.4 Gy,肺V_5平均增加4%以上。P_(1.4)的食管D_(mean)减少1.1 Gy,肺部V_(40)减少0.4%,均具有统计学意义。P_(5.6)和P_(1.4)的肿瘤控制概率均为78%。结论:基于几何不确定性的鲁棒性优化降低了危及器官的照射剂量,VMAT对随机几何不确定性剂量影响较敏感。     

ASC算法在鼻咽癌容积调强放射治疗中的应用

[摘要] 目的:基于ESAPI脚本与可视化脚本（Visual Scripting）,评估分析射束形态控制器（Aperture Shape Controller）算法在鼻咽癌容积调强（RapidArc）中的应用。方法:采用Eclipse v15.5计划系统对40例鼻咽癌患者做回顾性分析,每位患者制定六组容积调强（RapidArc）计划。对照组（ASC-no）设置为off;实验Ⅰ组（ASC-verylow）设置为verylow;实验Ⅱ组（ASC-low）设置为 low;实验Ⅲ组（ASC-moderate）设置为moderate;实验Ⅳ组（ASC-high）设置为high;实验Ⅴ组（ASC-veryhigh）设置为veryhigh,且所有计划的优化参数均相同。采用Eclipse v15.5内置可视化脚本与ESAPI脚本编译,评估各组计划之间的靶区与危及器官剂量学差异,进一步分析射束孔不规则度（Aperture irregularity, AI）与计划复杂度（Plan complexity index, PCI）的变化。结果:相比于照组（ASC-no）,实验组PGTV69的CI未有统计学差异;而实验组PGTV69和PCTV1的HI均存在统计学差异（P<0.05）,且随着ASC权重的增大而呈现增加趋势;对于PCTV2的HI,实验组中II组ASC-low、III组ASC- moderate和IV组ASC-high存在统计学差异（P<0.05）。危及器官中,Spinal cord的Dmax、Larynx的Dmean、Parotid-L的Dmean仅V组ASC-veryhigh存在统计学差异(P<0.05);I组ASC-verylow的Brainstem的Dmax存在统计学差异(P<0.05);II组ASC-low的Parotid-R 的V30存在统计学差异(P<0.05);I组ASC-verylow和V组ASC-veryhigh的Len 的Dmax存在统计学差异(P<0.05);III组ASC-moderate、IV组ASC-high和V组ASC-veryhigh的Pituitary的Dmax存在统计学差异(P<0.05)。此外实验组计划中,I组ASC-verylow组和II组ASC-low组total MU值存在统计学差异(P<0.05),其余各实验组变化差异无统计学差异。随着通ASC权重值的增加,计划复杂度PCI与射束孔不规则度AI均呈现降低趋势。结论:相较于对照组,ASC算法改善了计划复杂度和射野不规则度。其中,低权重ASC降低计划执行Total MU,高权重ASC则无显著差异。此外,高权重ASC也影响靶区均匀性以及其他剂量学指标。综合考虑计划质量和投照效率,对于鼻咽癌类型的复杂放疗计划,建议ASC权重设置为verylow、low和moderate。     

束旁核、束旁下核和丘脑腹内侧核与脊髓的神经联系

用辣根过氧化物酶逆行性传送法,在8只成年大白鼠脊髓颈膨大注射50％HRP(Sigma Ⅵ型)生理盐水,发现在丘脑束旁核(pf),束旁下核(spf)和丘脑腹内侧核(tvm)都有HRP标记神经元。其中以束旁核最多,丘脑腹内侧核次之,束旁下核最少。从这几个丘脑神经核发出的投射纤维,是丘脑与脊髓直接联系的传导束,其功能意义进行了讨论。     

基于Python脚本的RayStation治疗计划系统逆向调强放疗计划半自动设计

目的:利用Ray Station治疗计划系统提供的基于Python语言的脚本平台,进行逆向调强放疗计划半自动设计。方法:以胸部放疗计划设计为例,介绍了Ray Station治疗计划系统下利用Python脚本进行半自动计划设计的关键步骤,包括感兴趣区轮廓名称和颜色的标准化、计划的创建和修改、临床目标和优化函数的设置、优化函数的自动更新等。结果:通过Python语言可以实现放疗计划制定过程中各步骤的自动化,并编写成可根据处方剂量一键生成放疗计划的脚本程序,支持不同肿瘤类型、处方和其他个性化设置。结论:使用Python脚本的半自动计划工具可提高Ray Station治疗计划系统下放疗计划制定的效率,物理师可将更多时间留给个体化的计划修改和优化,有利于提高放疗计划的水平。     

激光点云结合逆向工程快速构建软组织立体模型在美容外科的应用

背景：面部美容手术设计及医患沟通相比创伤整复手术更为精细,因此需要采集高精度的面部数据,重建更高精度的三维模型。 目的：旨在探究激光三维扫描设备和匹配的图形数据处理软件对面部进行精确的数据采集及形态学分析在现代美容外科中的应用前景。 方法：采用手持式激光扫描仪获取2例面部软组织缺损或对颜面外观不满意要求进行面部轮廓整形者患者术前面部点云数据,构建面部可视化三维模型,在此模型基础上进行面部轮廓的测量分析以及美容外科手术模拟和术后效果分析评价。 结果与结论：整形前在NURBS曲面模型上模拟手术,整形后将模拟效果模型与术后模型进行3D比较,经偏差分析,整形后模型和模拟整形模型离异度在1 mm内的比率> 80%。结果说明,激光点云结合逆向工程技术,能够快速构建面部三维数字模型,为临床美容设计提供准确的三维数据指导及效果的量化检验。 中国组织工程研究杂志出版内容重点：组织构建;骨细胞;软骨细胞;细胞培养;成纤维细胞;血管内皮细胞;骨质疏松;组织工程全文链接：     

三叉神经脊束间质核的研究进展

三叉神经脊束间质核位于三叉神经脊束内 ,主要包括背侧边缘旁核和三叉旁核。本文主要就三叉神经脊束间质核的细胞构筑和纤维联系、神经递质分布和功能方面的研究进展进行综述     

家兔束旁核的组织学观察

目前有不少作者认为,针刺镇痛作用,可能是针刺信号与痛觉信号在中枢神经系统内相互作用的结果。张香桐的工作指出,在丘脑的束旁核和中央外侧核中存在有痛敏神经细胞。这些神经元对伤害性刺激可产生特殊形式的单位放电。这种放电的主要特点是:潜伏期较长,放电频率较高,后放电持续时间较久,而且对于重复刺激没有适应性。电针刺激经穴可以抑制这类痛放电。罗氏的工作表明:电刺激中央中核亦可抑制束旁核痛敏神经元的痛     

简化调强技术在胃癌术后放射治疗中的应用

目的：研究评价简化调强技术在胃癌术后辅助放射治疗中的剂量学与应用特点。方法：采用10例胃癌术后辅助放疗的病人,分别设计7野IMRT计划和5野sIMRT计划,利用剂量体积直方图比较这两种计划的适形度指数（CI）、不均匀度指数（SI）、总跳数以及相关的正常组织的受照射剂量。结果：7野调强计划的适形度指数和不均匀度指数都好于简化调强计划,但是简化调强计划在肝脏的受照剂量上均好于7野调强计划,总跳数也少于前者。结论简化调强技术对正常组织的照射剂量与总机器跳数明显少于7野调强计划,虽然在靶区的适形度和均匀性上不如前者,但也能满足靶区剂量条件,所以简化调强技术在临床应用中具有更便捷且能降低放疗毒性的优势。