基于仿真头颈模体研究处方等剂量线对射波刀计划质量的影响

【摘 要】 目的:基于仿真头颈模体研究不同处方等剂量线的选取对射波刀计划质量的影响。 方法:以仿真头颈模体中球方中心球体作为靶区,体积为16.9 cc,设置4个剂量限值壳层分别距离靶区表面2、20、40、60 mm,其中最内层的剂量限值为主要优化参数,通过改变其限值参数,在靶区处方覆盖率接近100%的情况下获得不同处方等剂量线计划。 结果:分别获得39%、44%、49%、57%、61%和65%处方等剂量线计划,其中49%处方等剂量线计划的剂量梯度指数、适形度指数、V5、V9、V12参数相对于其它计划各参数的最大值分别降低了17.5%、9.8%、12.9%、16.1%、21.3%,但49%处方等剂量线计划具有最多的射束数和最长的计划时间。 结论:基于仿真头颈模体的射波刀计划研究表明,颅内肿瘤计划的处方等剂量线选择须综合考虑多种因素。提高肿瘤照射剂量并减小正常脑组织照射体积有利于提高肿瘤控制率并降低放射性损伤,但与此同时增加的治疗时间要求患者具有更强的耐受性。     

基于肺部模体研究处方等剂量线对射波刀计划质量的影响

目的:基于仿真肺部模体研究不同处方等剂量线（PIDL）的选取对射波刀计划质量的影响。方法:以仿真肺部模体中球方中心球体外扩3 mm作为靶区,体积13.46 cc,设置3个剂量限值壳层,分别距离靶区表面2、15和25 mm。按照已制定的方案优化计划,在靶区处方覆盖率大于98%的情况下获得不同PIDL计划。结果:采用蒙特卡罗算法计算剂量获得40%~73% PIDL计划,其中剂量梯度指数、均匀性指数和V25与PIDL相关系数分别为0.960（P<0.01）、-1.000（P<0.01）和0.673（P=0.033）,其它参数与PIDL的相关性无统计学意义。结论:肺部模体的射波刀计划参数中剂量梯度指数、均匀性指数和V25与PIDL显著性相关。50%左右PIDL计划具有较陡峭剂量跌落梯度,同时较高或较低PIDL计划可能导致靶区剂量适形性下降。     

射波刀计划设计中治疗路径选择对靶区剂量分布的影响

【摘 要】 目的:研究射波刀治疗计划不同治疗模式选择不同准直器治疗路径对剂量分布的影响。 方法:回顾性分析10例行射波刀治疗的脑部肿瘤患者,10例患者共18个肿瘤,肿瘤体积（9.7±10.4） cc,每个肿瘤计划设计时添加两个剂量限制环,环距离靶区5及15 mm,其中相对规则的6个靶区选取等中心治疗模式,其余选择非等中心模式,观察各个肿瘤的靶区分布情况。 结果:6例规则肿瘤,适形度指数（CI）,新适形度指数（NCI）,包绕体积（Coverage）,以及治疗节点数（Node）,第一条路径（Path1, P1）与其余两条路径相比具有统计学意义。对于CI,P值分别为0.019、0.076、0.819;对于NCI,P值分别为0.031、0.733、0.014;对于Coverage,P值分别为0.009、0.960、0.032;对于Node,P值为0.000、0.584、0.000。12例非等中心治疗模式的肿瘤,选取4 cm的肿瘤进行分析,大小为20 mm的准直器得出最佳的剂量适形度及相对合适的治疗时间。 结论:规则靶区,选取等中心治疗模式,同样可以得出较好的计划质量,射波刀的治疗计划系统的3条路径在使用过程中具有明显差别。在设计时,建议优先选择P1,同时避免选择靶区附近危及器官一侧的治疗路径节点。不规则靶区,选择非等中心治疗模式,建议选择肿瘤短径的70%大小的限光筒,使肿瘤的治疗时间及治疗适形度等得到最优化的计算。     

位置重复性对射波刀模体绝对剂量验证的影响

目的:对医院新引进的射波刀按照国际原子能机构（IAEA）TRS-398号报告进行模体绝对剂量测量,进而探索水模 体位置的重复性对治疗计划绝对剂量验证通过率的影响,确保输出剂量更加精准地投照到患者肿瘤。方法:选取60、40 和25 mm 3种准直器按照正面入射、侧面入射和混合入射方式分别设计3个计划,采用德国PTW公司的UNIDOSEwebline型 静电计和TW31010 0.125cc 指形电离室测量绝对剂量。结果:每一组实验3 种不同准直器测量对治疗计划绝对剂量的 TPS计算值与实际测量值之间的偏差基本一致（小于0.7%）。当射束全部从模体的正面入射时,无论是单射束还是多个射 束,验证偏差均在2%左右;随着侧向射束的引入,其值由3%左右逐渐增大到4%左右;甚至当射束全部从侧向入射时,偏 差达5%以上;但将模体固定之后再重复测量,即使在侧向射束也存在的条件下,偏差下降为2%左右。结论:模体空间相 对位置的重复性是引起计划系统计算结果和实际测量结果之间偏差增大的主要原因。     

不同重建方式下CT层厚对胸部肿瘤体积和剂量的影响

目的:基于两种不同的重建方式,分析CT层厚对胸部肿瘤靶区体积、剂量和危及器官受量的影响。 方法:随机选取11例胸部肿瘤患者（主要为食管癌、肺癌和乳腺癌）,获取层厚2 mm的CT影像（2-CT）并将其传至放疗计划系统（Eclipse 10.0）中,分别基于靶区最大层面（方法1）和定标金属小球所在层面（方法2）作为起始层进行重建,得到层厚为4、6、8、10 mm的CT影像（4-CT、6-CT、8-CT、10-CT）。由医生在2-CT影像上勾画靶区和危及器官,并将其复制到其余层厚的影像中。同样基于2-CT影像中设计调强放疗（IMRT）计划,随后将其复制到其余层厚影像中重新计算。统计两种重建方法得到的各层厚影像中的靶体积和剂量,并以2-CT数据为基准加以比较。 结果:两种重建方式中,靶体积的相对变化随着层厚的增大逐渐增大。当靶体积为1.3 cm3时,10-CT中相对偏差两种方法均高达84.62%,8-CT时两种方法相对偏差分别为38.46%、84.62%;体积为30~100 cm3时,各层厚的体积测量偏差方法1均小于方法2;体积>100 cm3时,两种方法中靶体积基本不随层厚而改变。适形指数相对变化随着层厚的变大而变大,对于小体积靶区（<30 cm3）,两种方法在10-CT中相对变化率分别为13.60%、11.18%,在8-CT时为6.56%、13.18%,在6-CT和4-CT时均小于等于5.08%;体积在30~100 cm3时,方法1相对变化率为1.29%~3.03%,方法2为1.34%~5.42%;大体积靶区受层厚的影响小,均<1.38%。两种重建方法的均匀性指数相对变化率只在小体积时随层厚增大有小幅度增加,在8-CT、10-CT时相对偏差较大,方法1为12.95%、17.42%,方法2为16.15%、15.43%。两种重建方式得到的IMRT计划中,脊髓的最小值、平均值,肺的V5、V30,心脏的V30、V40受层厚影响显著（P<0.05）。结论:在胸部肿瘤放疗中,基于靶区最大层面为起始层的重建方式优于基于定标金属小球所在层面为起始层的重建。同时,本研究可以为改进现有的CT扫描流程提供依据。     

金标伪影对射波刀剂量计算及分布的影响

目的:分析金标伪影对射波刀剂量计算及分布的影响。方法:采用能谱CT的GSI扫描技术和MARS重建技术获取Lucy模体的原始CT图像和去除金标伪影后的CT图像,利用射波刀Multiplan?划系统对两组CT图像进行等中心计划设计计算,分析金标伪影对剂量计算及分布的影响。结果:金标伪影使CT图像伪影区域的CT值发生改变,最大可达63.22%,金标伪影低估了金标周围（伪影区域）正常重要组织的最大剂量值,高估了金标周围（伪影区域）正常重要组织的最小剂量值,高估了PTV的剂量覆盖率。结论:使用能谱CT可降低金标伪影对射波刀剂量计算及分布的影响。 【关键词】射波刀;金标伪影;剂量计算;剂量分布     

头颈部面罩和胸部体罩固定对胸上段食管癌放疗剂量分布的影响

目的：研究头颈部面罩和胸部体罩固定在胸上段食管癌(EC)三维放疗计划系统(TPS)放疗应用中对剂量分布的影响。方法：回顾性分析128例胸上段EC患者临床资料,根据放疗时体位固定工具不同,将患者分为面罩组46例和体罩组82例,所有患者均取仰卧位并采用调强适形放射治疗进行干预,体位固定方法为面罩组以热塑头颈面罩固定,体罩组采用热塑体膜固定,比较两组摆位误差、剂量分布、危及器官受照剂量、近期疗效和不良反应等指标。结果：面罩组X轴、Y轴和Z轴摆位误差绝对值明显低于体罩组(P<0.05),面罩组射线均匀性指数明显低于体罩组,射线适形度指数明显高于体罩组(P<0.05),两组肿瘤靶区D_max、D_min和D_mean比较差异无统计学意义(P>0.05);面罩组双肺V₁₀、V₂₀、V₃₀以及脊髓D_mean均低于体罩组,差异有统计学意义(P<0.05);面罩组和体罩组患者客观缓解率分别为58.70%和54.88%,两组近期疗效比较...     

基于体模的DSA类CT图像质量研究

目的 在血管造影（DSA）设备上,通过对等效性能的人体仿真体模进行类CT成像,分析DSA中的类CT的图像质量,为DSA设备中类CT图像质量评估提供基础。方法 分别在配置相同的西门子dTA DSA设备上和飞利浦FD20 DSA设备上,利用仿真头颅体模Kyoto Kagaku PBU-60和自制小孔体模进行类CT成像,对采集到的数据进行低对比度、空间均匀性等分析,并进行体模一致性分析。结果 这2台设备均能清晰地呈现头模内部血管结构、走行,以及相应的组织结构等信息,对于自制的体模2台设备的低对比度均为0.2 %,场均匀性2.624 07 Hu 和2.489 75 Hu。结论 这2台设备的类CT图像质量指标,包括噪声、低对比度、场均匀性等均符合检测要求,对DSA设备的类CT图像质量控制工作的开展具有一定的实际意义。     

基于3D打印的胸部个体化剂量验证体模设计

目的:为更精确地对治疗计划进行验证,利用3D打印设计出反映患者真实情况的个体化体模。方法:依据病人定位时的CT图像重建并进行3D打印得到患者的三维立体结构空壳,然后以CT值为依据选择各组织的辐射等效材料完成填充,即得到体现病人特征的个体化剂量验证体模。结果:将合成的等效材料行CT扫描,骨组织、肺组织、软组织、肿瘤CT值分别为1 100、-747.6、-22、-471 HU,误差均小于22%。结论:最终设计的胸部体模能够较准确地体现个体之间的差异,等效材料辐射等效性较好,可用于实际剂量验证。     

SRS MapCHECK半导体矩阵用于射波刀脊柱计划剂量验证的应用研究

目的:评估SRS MapCHECK半导体矩阵探测器用于射波刀脊柱计划剂量验证工作的适用性。方法:将SRS MapCHECK探测器安装于专用模体StereoPHAN开展研究工作,测试了射波刀固定和Iris可变准直器的单野计划,以及脊柱临床计划的质量保证（QA）计划,采用SNC Patient软件对比分析实测与计划剂量分布之间的差异,分别计算在2 mm/5%、2 mm/3%和2 mm/2%标准下的γ通过率。结果:在绝对剂量分析模式2 mm/5%,2 mm/3%和2 mm/2%标准下,固定和Iris可变准直器单野计划的γ通过率均为100.0%,脊柱QA计划的平均γ通过率分别为（99.3±1.2）%、（96.5±2.7）%和（93.5±5.3）%。结论:SRS MapCHECK半导体矩阵探测器在2 mm/5%和2 mm/3%的γ分析标准下适合用于开展射波刀脊柱临床计划的剂量验证工作。     

CT扫描电压与CT值-相对电子密度值转换曲线不匹配对放疗计划剂量的影响

目的:探讨选取不同放疗定位CT扫描电压和CT值-相对电子密度值（CT-RED）转换曲线对放疗计划剂量计算的影响。方法:利用大孔径CT模拟定位机在80、100、120和140 kV电压下对CIRS 062M模体进行扫描,分别建立不同电压下的CT-RED转换曲线;在均匀石蜡模体中心嵌入高密度材料,通过选择不同CT扫描电压与CT-RED转换曲线的组合条件,在计划系统（TPS）设计不同照射角度的放疗计划。分别在高密度材料前、材料中和材料后选取3个兴趣点I1、I2、I3,统计高密度材料的Dmean、D2、D98,分析CT扫描电压与CT-RED转换曲线不匹配时对以上3个兴趣点剂量（DI1、DI2、DI3）和高密度材料Dmean、D2、D98的影响。结果:CT扫描电压与CT-RED转换曲线不匹配的组合条件下,放疗计划剂量有较大差异,其中Dmean、D98、DI2、DI3影响较大,差异具有统计学意义（均P<0.05）。结论:放疗患者CT定位的扫描电压需要与TPS计划设计时选取的CT-RED转换曲线匹配,否则会造成高密度组织中的剂量和射野出口处的剂量计算有较大差异,从而影响放疗计划的准确性。     

用两种体模作CT性能检测的对比研究

本文介绍使用两种不同的标准体模(AAPM体模和RMI461A体模),对3台新安装的CT设备作性能检测,把两组实验数据进行双边对比研究.结果:大多数性能项目,包括高对比度分辨率、影像均匀性和噪声、层厚偏差和CT值线性等的测量数据有较好的一致性.发现低对比度分辨率的测量值存在明显差异,可能是体模(插件)长期受X线照射,化学效应引起材料CT值漂移及本底对比度升高所致,需要用对比度-细节反比关系校正.本文还就当前CT性能检测的若干技术问题,包括检测方法与评价标准的改进等进行探讨.     

放疗靶区呼吸运动对CT模拟定位图像重建的几何体积精度的体模实验研究

目的:研究放射治疗病人的不同呼吸运动状态对CT模拟定位扫描的图像重建精度的影响以及对放射治疗计划设计和评估的影响。方法:使用动态体模模拟放疗患者肺部靶区的呼吸运动,测试和计算不同运动周期和幅度下用于治疗计划设计的CT扫描的图像重建几何体积的变化。体模运动单元包含1cm和2cm的两个统一密度的球体和边长3cm的正方体,分别设定在沿CT定位床轴向以±1cm和±2cm的幅度作运动周期为3s,4s,5s,6s和10s的匀速振动。CT扫描条件为螺距1.5,层厚5mm,扫描速度1Slice/s。在CT模拟定位工作站上对扫描的原始数据进行三维图像重建,以自动阈值勾画方式计算模拟靶区体积大小,并与体模的实际几何体积比较确定误差。结果:(1)在体模运动方向有明显的几何体积误差,且可能形成明显的成像间隙。(2)重建的模拟运动靶区体积变化与其物理体积大小和运动状态相关。在选定的CT扫描参数和靶区体积的运动状态下,CT扫描图像重建的体积误差最大达66.7%,在振幅为2cm时相隔2cm的模体图像甚至可能发生部分重迭。(3)靶区图像的几何中心可能发生偏差,从而造成治疗计划设计的射野中心偏差。结论:在呼吸运动幅度和周期分别大于2cm和4s时有必要对定位患者采取呼吸限制方式进行CT模拟定位扫描或根据实际测量结果评估靶区体积误差可能带来的计划误差。     

基于胶片测量方法研究金属植入物对放疗剂量分布的影响

目的:采用胶片剂量仪测量方法研究不同材质金属植入物对放疗剂量分布的影响。方法:应用西门子ARTISTE直线加速器6MV X线在VENUS-SPD模体中分别对钛合金内固定板及不锈钢钢板进行照射,采用美国ISP公司GAFCHROMIC EBT2胶片进行测量并采用Film QA Pro3.0胶片分析软件将测量结果与治疗计划系统计算结果进行比较和评估。结果:不锈钢板和钛合金板X方向离轴曲线胶片测量值与TPS计算值的最大剂量偏差分别为9.6%和6.6%,相同DTA和△D条件下,不锈钢板和钛合金板治疗计划计算与胶片剂量测量通量分布比较Gamma检验通过率分别为78.11%和81.07%。结论:不同材质金属植入物对放疗剂量分布存在明显影响,治疗计划系统不能精确计算和评估金属植入物的剂量分布,建议实际放射治疗中对金属植入物患者进行剂量分布修正。     

基于4D-CT研究随呼吸运动靶区的剂量分布规律

目的:基于4D-CT探讨随呼吸运动靶区的受照剂量分布特征及进行个体化精确放疗计划设计方法。材料和方法:患者在自由呼吸状态下进行多床位Cine模式扫描,每个床位Cine扫描持续时间约4s～6s。扫描后,用研究开发的4D-CT图像重建系统对所得图像进行4D-CT、最大密度投影(MIP)和平均密度投影(AIP)重建,生成多相位4D-CT、MIP和AIPCT。将重建图像传入放疗计划系统中,分别以呼气末相4D-CT、AIPCT和MIPCT图像作为基准图像,其它相位4D-CT作为融合图像进行图像配准,在基准图像上勾画靶区并进行放疗计划设计,比较基准图像和融合图像中靶区的剂量分布。结果:当肿瘤靶区位于肺尖时,呼气末相和吸气末相4D-CT中靶区的剂量分布无明显差异;靶区在肺中部和腹部时,在呼气末相4D-CT上设计的放疗计划,其剂量分布不能很好地覆盖吸气末相时的靶区,可能导致靶区漏照射;在MIP和AIPCT上设计的放疗计划,其剂量分布能较好地覆盖呼气末相/吸气末相时的靶区。结论:基于4D-CT能直观地得到不同呼吸相位时靶区的剂量分布,利用MIP和AIPCT可快速实现运动靶区的个体化精确放疗计划设计。     

基于锥形束CT研究肺癌图像引导放疗的内靶区外放边界值

目的：研究肺癌锥形束CT图像引导放疗联合在线配准方式的内靶区外放边界。方法：选取24例肺癌患者,应用医科达Synergy加速器行CBCT扫描,将获取的CBCT图像与计划4DCT图像配准,得到患者放疗时三维方向上的平移摆位误差和旋转误差,XVI系统配合治疗床进行在线校正,并计算内靶区外放边界值。结果：24例患者共行380次CBCT扫描,校正前后：左右、头脚、前后方向的外放值M分别为5．3mm、8．6mm、3．8mm和2．2mm、1．8mm、1．1mm。校正前后旋转误差数据结果显示,RⅣ、R）,轴向上有统计学意义（t=2．817,P=-0．005;产一3．481,P=0．001）,Rz轴上差异无统计学意义（t=0．554,P=0．580）。结论：肺癌患者采用CBCT下图像引导放疗可显著缩小ITV外放范围,提高放疗精度,有效降低正常组织受照射范围,提升肿瘤放疗剂量,弥补手术局部复发率高的劣势。     

TTF电极阵列及头皮保护技术对放疗剂量分布影响的初步研究

目的:研究肿瘤治疗电场（TTF）电极阵列及头皮保护技术对放疗剂量分布的影响。方法:实测TTF电极对于剂量分布的影响;在没有TTF电极阵列的CT上设计容积旋转调强计划,在有TTF电极阵列的CT上重新计算,比较TTF电极阵列对于剂量分布的影响;比较TTF电极阵列不同位置对计划剂量分布的影响;设计头皮保护计划,探讨保护前后靶区和头皮剂量的差异。结果:TTF电极阵列使靶区Dmean降低约0.55%,头皮的D20 cc、D30 cc、Dmean和Dmax升高8.8%、8.9%、8.1%和4.0%,TTF电极阵列位置改变对剂量分布影响不大。头皮保护计划可明显降低头皮剂量,D20 cc、D30 cc、Dmean和Dmax下降8.4%、7.0%、4.2%和19.7%。结论:TTF电极阵列对靶区剂量分布的影响是可接受的,但会使头皮剂量明显增加,采用头皮保护计划,能明显降低头皮剂量,值得进一步研究。