多叶准直器叶片位置误差对鼻咽癌调强放疗剂量的影响

目的 分析多叶准直器(MLC)叶片位置误差对鼻咽癌调强放射治疗靶区和危及器官剂量的影响.方法 选取10例已行鼻咽癌调强放疗患者计划,通过修改MLC文件,在计划文件中引入MLC叶片的位置误差,模拟调强计划执行过程中可能出现的叶片不到位情况,比较不同模拟计划与原计划的剂量学差异.结果 2 mm范围内的叶片随机误差及叶片偏移误差的剂量学影响差异无统计学意义(JP＞0.05),计划靶区(PGTV、PTV1及PTV2)D95％最大改变量为(-0.92±0.51)％、(1.00±0.24)％和(0.62±0.17)％,脊髓及脑干D0.1cc最大改变量为(1.90±2.80)％和(-1.78±1.42)％,左右腮腺Dmean最大改变量为(1.36±1.23)％和(-2.25±2.04)％.与原计划相比,当叶片外扩达2 mm时,PGTV、PTV1及PTV2的D95％和D5％受量显著增加(t=8.97、10.97、9.74、7.30、6.04、3.04,P＜0.05);脊髓及脑干D0.1cc显著增加(t=6.16、9.22,P＜0.05);左右腮腺Dmean显著增加(t=7.12、4.25,P＜0.05).结论 鼻咽癌调强放疗时,直线加速器MLC叶片在一定范围内的随机误差及叶片整体偏向一侧的位置误差对剂量分布的影响并不显著,叶片外扩及内收的位置误差对剂量分布的影响不可忽略,应加强对MLC系统位置误差的质量控制以提高放疗精度.     

利用加速器日志文件验证容积旋转调强放疗计划的可行性

目的 明确利用容积旋转调强放疗(volumetric modulated arc therapy,VMAT)加速器的日志文件验证放疗计划技术的可行性.方法 加速器( Elekta Synergy)日志文件以二进制格式记录了加速器执行计划时每个控制点对应的机架角度、多叶准直器叶片位置、累积机器跳数(MU)等信息,利用Matlab7.1编写内部程序从加速器日志文件中读取这些信息,然后将原计划文件中各控制点的机架角度、多叶准直器叶片位置、累积MU替换为日志中对应信息,从而生成一个新的计划.将新计划导入到计划系统( Philips Pinnacle3)中重新计算剂量.对比两者的剂量体积直方图(dose volume histogram,DVH)与剂量分布,判断加速器执行计划的准确性.结果 新计划与原计划相比,12个弧中有4个弧机架角度差别大于±1°的控制点,占整个弧控制点数目的比例约35％.对于所有弧,约95％控制点的叶片误差为±0.5 mm.单个控制点的MU误差较大,但每个弧的累积MU相差很小,所选l2个弧的累积MU为-0.09％ ～0.11％.靶区最大剂量、最小剂量、平均剂量差别分别为-0.07％ ～0.42％、-0.38％ ～0.40％、0.03％～0.08％,危及器官最大剂量和平均剂量差别分别为-1.16％ ～2.51％、-1.21％ ～3.12％.结论 利用加速器日志文件验证VMAT计划的方法可作为实验测量方法的补充.     

鼻咽癌调强放疗对海马结构的剂量影响分析

目的 分析鼻咽癌调强放疗中海马结构的受照剂量及相关影响因素.方法 回顾性分析59例鼻咽癌的调强放疗计划,比较不同临床分期鼻咽癌的海马结构受照剂量及特点.结果 59例鼻咽癌患者的海马结构受照剂量受T分期影响明显,Dmax11.1 ～78.2 Gy,Dmean3.2 ～44.6 Gy,T1 ～T4期海马结构受照剂量(Dmax和Dmean)差异均有统计学意义,Dmax(F=24.2,P＜0.05)、Dmean(P=16.3,P＜0.05).其中T3、T4期病例平均受照剂量和体积明显高于T1、T2期,Dmax、Dmean分别为(58.6±14.8)Gy、(20.9±19.3) Gy和(40.8±9.4) Gy、(12.5±5.1) Gy.结论 鼻咽癌调强放疗中,海马结构可能受到较大剂量的照射,肿瘤T分期是重要的影响因素,特别在T3-4期病例放疗中值得关注.     

容积旋转调强多叶准直器叶片位置误差分析研究

目的 研究鼻咽癌容积旋转调强计划执行过程中多叶准直器叶片的位置误差,验证一种检测叶片到位精度的方法。方法 随机数字表法选取32例鼻咽癌患者的容积旋转调强双弧计划,分别为第1个治疗弧（顺时针181°~179°）与第2个治疗弧（逆时针179°~181°）,每个治疗弧包含A、B两组叶片,使用Argus软件提取在Varian Trilogy加速器上计划实际执行时的Dynalog文件,比较叶片实际位置与计划位置间的差别。结果 所有计划在±2、±1.5、±1和±0.5 mm位置误差以内的叶片占比分别为99.99%、99.90%、99.07%和93.98%;第1、2个治疗弧和A、B组在±1 mm位置误差以内的叶片占比分别为98.08%、100%和98.97%、99.01%。第1个治疗弧与第2个治疗弧的叶片位置误差范围分别为-2.95~2.99和-0.22~0.23 mm,差异有统计学意义（t=2.35,P<0.01）;A与B组的叶片位置误差范围分别为-2.95~2.68和-2.92~2.99 mm,差异无统计学意义（P>0.05）。结论 容积旋转调强计划执行中,叶片到位精度在误差控制范围内,多个治疗弧计划验证时需要考虑对治疗弧分别验证,日志文件分析可作为加速器叶片到位精度检测的一种行之有效的方式。     

多叶准直器整体到位偏差对有无均整器模式鼻咽癌调强放疗计划剂量学影响的比较

目的 研究多叶准直器(MLC)整体到位偏差对均整器(FF)和无均整器(FFF)模式的鼻咽癌固定野调强计划剂量学影响的比较。方法 选取10例鼻咽癌患者,分别设计FF和FFF调强计划。修改两种计划的MLC文件,人为引入0.5和1 mm两种偏移量的3种MLC整体到位偏差。重新计算修改MLC文件后的调强计划的剂量分布,比较两种射束模式调强计划的剂量学变化趋势。结果 与FF计划比较,MLC整体闭合时,FFF计划的靶区D_95%和两侧腮腺的D_mean对MLC到位偏差的敏感性稍高(t=3.298~4.793,P<0.05);MLC整体平移时,FFF计划靶区D_mean、D_95%和左侧腮腺的D_mean对MLC到位偏差的敏感性稍高(t=2.372~6.844,P<0.05),但是右侧腮腺的D_mean却表现出较低的敏感性(t=-4.049、-3.378,P<0.05)。结论 对于射野外的器官或体积较大器官,无均整器模式比均整器模式计划对MLC整体到位偏差表现出更高的敏感性。     

ArcherQA三维剂量验证系统在鼻咽癌调强放疗计划中的应用

目的 探讨ArcherQA三维剂量独立验证系统在鼻咽癌调强放疗计划验证中的可行性。方法 回顾性选取Eclipse治疗计划系统（TPS）制定的105例鼻咽癌患者调强放疗计划,分别利用ArcherQA与Portal dosimetry （PD）验证系统进行剂量验证。比较ArcherQA与PD的γ通过率（3 mm/3%,TH=10%）,以及ArcherQA与TPS在靶区剂量（D_mean、D_90%）与危及器官剂量（D_mean）上的差异,并分析ArcherQA结果中各危及器官的三维γ通过率情况。结果 ArcherQA计算得到的平均三维γ通过率为（99.04±1.01）%,PD测量结果的平均二维γ通过率为（99.49±0.78）%,二者差异具有统计学意义（t=-3.35,P<0.05）。ArcherQA与TPS在靶区的剂量学差异为：GTV：D_mean（0.57±0.48）%,D_90%（0.65±0.56）%;平均γ通过率：GTV （97.67±3.43）%,GTVnd-L （97.80±4.35）%,GTVnd-R （97.82±4.07）%,CTV1（97.88±2.44）%,CTV2（96.64±4.32）%;各靶区平均剂量差异为CTV1（0.57±0.46）%,GTVnd-L （0.85±0.55）%,GTVnd-R （0.73±0.55）%,CTV2（0.88±0.52）%;ArcherQA结果中各危及器官的平均γ通过率为脑干（99.93±0.22）%,视交叉（99.17±2.82）%,眼晶状体（100±0）%,脊髓（99.56±1.05）%,甲状腺（99.00±2.06）%,气管（87.86±10.42）%。各危及器官平均剂量,除左侧视神经、右侧海马、右侧腮腺外,差异均具有统计学意义（t=-14.62~4.82,P<0.05）。结论 ArcherQA基于高性能图形处理器平台,采用高精度蒙特卡罗算法,可根据患者CT图像快速并准确地计算出体内的三维剂量分布和γ通过率,并给出各感兴趣区域的剂量-体积直方图（DVH）指标参数比较,可用于鼻咽癌调强放疗计划验证,不占用加速器机时,有利于提高工作效率。     

容积调强旋转放疗的计划验证通过率对多叶准直器位置误差的灵敏度

目的 针对容积调强旋转放疗技术(VMAT),分析患者计划验证通过率对多叶准直器(MLC)位置误差的灵敏度。方法 选取6例双弧VMAT计划,引入MLC位置误差 (±0.5 mm、±1 mm和±2 mm),模拟VMAT执行过程中MLC可能出现的系统误差,包括MLC射野宽度误差和MLC整体偏向一侧的误差。每个病例有10个计划,1个原计划和9个带有误差的新计划。利用螺旋形半导体探测阵列(ArcCheck)进行验证测量,得到每个病例原计划和新计划的剂量分布。采用绝对剂量结合等剂量距离差别的计算方法,以原计划计算剂量分布为参考,分别得到每个计划的通过率。结果 当评价指标为3%/3 mm时,6例原计划的平均通过率为96%,带有+1 mm、+2 mm、-2 mm射野宽度误差的计划和2 mm MLC整体偏向一侧误差的计划平均通过率下降8.8%、15.5%、6.1%和7.9%,这些MLC位置误差通过计划验证可以检测到,其他MLC位置误差对计划通过率影响小,无法检测到。2%/2 mm评价指标较3%/3 mm对MLC位置误差更敏感。结论 对于1 mm以内的MLC位置误差,VMAT计划的验证对其不敏感。为保证VMAT计划执行的准确性,需要针对MLC做专门的质量控制。     

有无均整器模式下鼻咽癌容积旋转调强放疗计划的剂量学比较

目的 比较加速器6 MV X射线非均整模式（FFF）和均整模式（FF）下局部进展期鼻咽癌容积调强（VMAT）计划的剂量学差异。方法 选取10例已行放疗的局部进展期鼻咽癌患者,分别设计FFF和FF VMAT计划,在满足临床要求的情况下,比较两种计划的剂量体积直方图（DVH）、靶区剂量分布、危及器官受量、靶区适形度、总机器跳数和治疗时间。 结果 两者均能满足临床治疗需求,FFF VMAT计划靶区最大剂量和平均剂量大于FF VMAT计划（t=-0.31、-0.35,P<0.05）,而计划靶区适形度略低（t=5.42,P<0.05）,左右晶状体的最大剂量低于FF VMAT计划（t=25.87、17.45,P<0.05）,其他危及器官剂量无明显差异。机器总跳数FFF VMAT为（699±16）MU,FF VMAT为（628±12）MU。平均单次治疗时间均约2 min,两者无明显差别。结论 两种计划均能满足临床治疗需求,FFF VMAT计划更利于保护照射野边缘危及器官,如晶状体。机器总跳数FFF VMAT计划高于FF VMAT计划但两者平均单次治疗时间无明显差别。     

鼻咽癌束流调强放疗的腮腺保护剂量学研究

目的探讨不同鼻咽癌束流调强放疗计划对腮腺剂量分布的影响。方法在相同的剂量要求和限制下,比较鼻咽癌常规束流调强放射治疗计划与仅保护一侧腮腺时或腮腺扩大计划靶区（加2或3mm边缘）时的束流调强放射治疗计划。结果仅保护一侧腮腺的调强计划与常规计划比较,PTV70在靶区覆盖情况、均匀指数和适形指数方面均相似。PTV59.4的最小剂量大于常规计划（P〈0.01）,D95也得到提高（P〈0.01）。两个计划需保护的腮腺D50%VOL和Dmean相似。扩大腮腺计划靶区（加2或3mm边缘）的调强计划与常规计划比较：PTV70在靶区覆盖情况、均匀指数和适形指数方面均相似。然而从常规计划到腮腺加2mm边缘的调强计划再到加3mm边缘的调强计划,PTV59.4的Dmin和Dmean有下降的趋势,而脑干和脊髓的受量有增加的趋势。结论调强计划中腮腺保护困难时,可仅做保护一侧腮腺的束流调强放疗计划;估计腮腺可能产生明显的位置变化时,可考虑加大腮腺的计划靶区,以保证治疗过程腮腺始终能得到较好的保护。     

鼻咽癌调强放疗中实施同一计划对剂量的影响

目的 探讨鼻咽癌调强放疗过程中实施同一治疗计划的可行性。方法 选10例采用调强放射治疗的鼻咽癌患者,用Pinnacle³制定IMRT计划。在患者放疗中期重新行CT定位扫描,把基于初次定位CT图像所做的IMRT计划复制到重新定位CT图像上,使得照射野参数保持一致,测得基于两套图像计划中的肿瘤靶区、脊髓、脑干和腮腺的受量。统计在整个放疗过程中如果实施同一计划,患者靶区及各器官的剂量变化率。结果 两组计划相比,等中心层面外轮廓左右和前后长度平均缩小8%、3%。靶区PTV₁(D₉₅)减少0.6%~5.3%;放疗中期和放疗前相比右侧和左侧腮腺体积分别缩小13.1%~41.4%、12.0%~49.0%;右侧和左侧腮腺平均剂量增加5.6%~45.1%、3.3%~32.2%;脊髓最大剂量变化为-4.1%~13.9%;脑干剂量变化为-3.9%~9.3%。结论 对于采用鼻咽癌调强放射治疗的患者,在不考虑摆位误差的影响因素下,由于靶区及正常组织显著变化等因素影响有重新定位修改计划的必要性。     

AAA and AXB algorithms for the treatment of nasopharyngeal carcinoma using IMRT and RapidArc techniques

The aim of this study is to evaluate the impact of anisotropic analytical algorithm (AAA) and 2 reporting systems (AXB-D_m and AXB-D_w) of Acuros XB algorithm (AXB) on clinical plans of nasopharyngeal patients using intensity-modulated radiotherapy (IMRT) and RapidArc (RA) techniques. Six plans of different algorithm-technique combinations are performed for 10 patients to calculate dose-volume histogram (DVH) physical parameters for planning target volumes (PTVs) and organs at risk (OARs). The number of monitor units (MUs) and calculation time are also determined. Good coverage is reported for all algorithm-technique combination plans without exceeding the tolerance for OARs. Regardless of the algorithm, RA plans persistently reported higher D_2% values for PTV-70. All IMRT plans reported higher number of MUs (especially with AXB) than did RA plans. AAA-IMRT produced the minimum calculation time of all plans. Major differences between the investigated algorithm-technique combinations are reported only for the number of MUs and calculation time parameters. In terms of these 2 parameters, it is recommended to employ AXB in calculating RA plans and AAA in calculating IMRT plans to achieve minimum calculation times at reduced number of MUs.     

应用Detector729的两种IMRT剂量验证方法比较

目的：比较、分析Detector729用于IMRT质量控制的两种剂量验证方法。方法用Pinnacle 8.0 m计划系统对13例肿瘤患者做IMRT治疗计划,根据Detector729的CT扫描图像,分别做出实际机架角和0＆#176;机架角的验证计划,并在Varian 23EX加速器上实施剂量验证;依据剂量偏差（距离偏差）分别为3%（3 mm）、3%（4 mm）和4%（4 mm）的判定标准,得到两种验证方法的γ验证通过率,采用SAS统计学软件对验证结果进行分析。结果 Detector729两次测量的重复性均＜0.3%;应用Detector729对IMRT实际机架角验证3%（3 mm）、3%（4 mm）和4%（4 mm）的平均通过率分别为91.2%、92.4%和95.6%,较0＆#176;机架角计划验证通过率分别低了2.2%（t=-2.04,P=0.053）、2.2%（t=-2.02,P=0.055）和1.4%（t=-1.97,P=0.060）,两种剂量验证方法的通过率差异无统计学意义。结论 Detector729测量结果可信、准确;实际照射剂量验证和0＆#176;机架角剂量验证均与验证计划剂量分布基本一致;建议医疗机构采取符合实际治疗情况的剂量验证方法。     

The effect of the target-organ geometric complexity on the choice of delivery between RapidArc and sliding-window IMRT for nasopharyngeal carcinoma

We attempted to assess the effect of target-organ geometric complexity on the plan quality of sliding-window intensity-modulated radiotherapy (IMRT), double-arc (RA2), and triple-arc (RA3) RapidArc volumetric-modulated arc radiotherapy for nasopharyngeal carcinoma (NPC). Plans for 9-field sliding-window IMRT, RA2, and RA3 were optimized for 36 patients with NPC ranging from T1 to T4 tumors. Initially the patients were divided into 2 groups, with group A representing the most simple early stage (T1 and T2) cases, whereas group B represented the more complex advanced cases (T3 and T4). Evaluation was performed based on target conformity, target dose homogeneity, organ-sparing capability, and delivery efficiency. Based on the plan quality results, a subgroup of advanced cases, group B2, representing the most demanding task was distinguished and reported separately from the rest of the group B cases, B1. Detailed analysis was performed on the anatomic features for each group of cases, so that planners can easily identify the differences between B1 and B2. For the group A cases, RA3 plans were superior to the IMRT plans in terms of organ sparing, whereas target conformity and dose homogeneity were similar. For the group B1 cases, the RA3 plans produced almost equivalent plan quality as the IMRT plans. For the group B2 cases, for most of which large target volumes were adjacent to (5 mm or less) and wrapping around the brain stem, RA2 and RA3 were inferior to the IMRT regarding both target dose homogeneity and conformity. RA2 plans were slightly inferior to IMRT and RA3 plans for most cases. The plan comparison results depend on the target to brain stem distances and the target sizes. The plan quality results together with the anatomic information may allow the evaluation of the 3 treatment options before actual planning.     

组织不均匀条件对调强计划系统计算模型精度的影响

目的 探讨在组织不均匀条件下,治疗计划系统(MONACO)中的有限笔形束算法(FSPB)与快速X射线体积元蒙特卡罗算法(XVMC)的调强放射治疗计划计算精度差别,以及对临床治疗的影响和各自的应用范围。方法 在非均匀仿真人体模型中,对两种算法模型计算的规则照射野及调强照射野的剂量精度,利用经过刻度的放射性铬胶片(EBT2胶片),进行剂量测量以及二维平面剂量的分析比对。结果 在非均匀仿真人体模型中,不同能量的X射线规则照射野,XVMC算法在不同介质中的剂量计算与胶片测量的结果偏差均在±2.00%范围内,而FSPB计算的结果与测量结果的偏差除了15 MV射野为10 cm×2 cm情况下肺中的剂量偏差高达6.51%以外,其他条件下的结果偏差都在±3%范围内。调强放疗计划(IMRT)的胶片验证测量结果中,3%/3 mm γ通过率XVMC算法组>90%;FSPB算法组为80%~90%,且4%/4 mm γ通过率>90%。结论 当临床治疗病例的组织密度不均匀性较大、子野数较多时,XVMC算法的剂量计算精度优于FSPB算法,采用XVMC治疗设计胸腹部IMRT治疗计划可以将算法所引起的误差控制在±3%以内,而且可以避免由于算法原因所致的计划靶区剂量缺失。     

Dosimetric Comparison of Manual and Beam Angle Optimization of Gantry Angles in IMRT

Dosimetric comparison of manual beam angle selection (MBS) and beam angle optimization (BAO) for IMRT plans is investigated retrospectively for 15 head and neck and prostate patients. The head and neck and prostate had planning target volumes (PTVs) ranging between 96.0 and 319.9 cm³ and 153.6 and 321.3 cm³, whereas OAR ranged between 8.3 and 47.8 cm³ and 68.3 and 469.2 cm³, respectively. In MBS, a standard coplanar 7–9 fields equally spaced gantry angles were used. In BAO, the selection of gantry angle was optimized by the algorithm for the same number of beams. The optimization and dose-volume constraints were kept the same for both techniques. Treatment planning was performed on the Eclipse treatment planning system. Our results showed that the dose-volume histogram for PTV are nearly identical in both techniques but BAO provided superior sparing of the organs at risk compared with the MBS. Also, MBS produced statistically significant higher monitor units (MU) and segments than the BAO; 13.1 ± 6.6% (p = 0.012) and 10.4 ± 13.6% (p = 0.140), and 14.6 ± 5.6% (p = 1.003E-5) and 12.6 ± 7.4% (p = 0.76E-3) for head and neck and prostate cases, respectively. The reduction in MU translates into the reduction in total body and integral dose. It is concluded that BAO provides advantage over MBS for most intenisty-modulated radiation therapy cases.     

局部进展期鼻咽癌同期调强放化疗Ⅰ期临床观察

目的 前瞻性研究局部进展期鼻咽癌调强放疗联合同期化疗的不良反应,探讨同期调强放化疗的最佳剂量方法。方法 2004年8月至2006年3月,20例Ⅲ～Ⅳa期的鼻咽癌患者在北京大学临床肿瘤学院接受了调强放疗和同期化疗。肿瘤靶体积和临床靶体积的放疗中位剂量分别是70.8和61.5 Gy。同期化疗采用顺铂和氟尿嘧啶方案,化疗药物分为4个剂量水平。MRI和CT用于疗效评价。CTC2.0评分标准用于评价近期治疗相关的不良反应。结果 中位随访时间是16.5个月。随访期间局部区域控制率是100%。2例出现远地转移。放疗结束时影像学评价疗效,完全缓解:20.0%,部分缓解:75.0%,稳定:5.0%。近期治疗相关不良反应随着化疗药物剂量的增加而加重。结论 同期调强放化疗的近期不良反应程度与化疗药物剂量明显相关。选择同期化疗剂量时应将3、4度不良反应分别控制在30%～40%和10%以下。     

加速器运行误差对宫颈癌容积旋转调强放疗的剂量学影响

目的 研究加速器机架旋转角度、准直器到位和多叶光栅（MLC）叶片到位等误差对宫颈癌容积旋转调强放疗（VMAT）的剂量学影响。方法 选取10例已行VMAT的宫颈癌计划,提取Pinnacle³ V9.2计划系统（美国Philips公司）中每个临床计划的plan.Trail文件,使用Matlab编写的程序读取并修改每个控制点运行参数,从而模拟加速器运行误差。通过各引入误差的计划与原计划的剂量比较,评估加速器各参数运行误差对VMAT的剂量学影响及主要的影响因素。结果 在引入机架旋转角度误差、准直器到位误差和两侧MLC叶片同向偏移误差中,PTV各剂量限值的最大变化分别为0.16%、0.46%和0.57%,危及器官（OAR）各剂量限值的最大变化分别为0.38%、-1.32%和-0.44%。引入两侧MLC叶片反向或相向运动误差,其幅度为±0.5、±1和±2 mm时,导致PTV各剂量限值变化的最大值分别为2.11%、3.04%和6.03%,各OAR平均剂量变化的最大值分别为2.17%、3.92%和7.97%,且PTV和OAR各剂量限值与MLC反向或相向运动误差呈强线性相关（t=21.201~90.562,P<0.05）。引入各参数实际执行误差值时,PTV和OAR各剂量限值的最大变化分别为0.16%和1.30%,适形指数（CI）和均匀性指数（HI）基本不变。结论 执行宫颈癌VMAT计划时,两侧MLC叶片反向或同向运动误差相比机架旋转角度误差、准直器到位误差和MLC叶片同向偏移误差对VMAT剂量学影响更加显著,因此,应加强对加速器质控尤其MLC叶片到位误差的质量控制以提高放疗的精度。