呼吸运动幅度对静态IMRT剂量分布的影响研究

目的 研究呼吸运动幅度对静态IMRT剂量分布的影响,为受其影响的剂量修正提供指导。方法 采用QUASAR程控呼吸运动仪带动二维矩阵模拟人体上下方向呼吸运动,采集不同呼吸运动幅度等中心层面剂量分布。通过Verisoft软件及绝对剂量分析,分析采集数据与计划剂量分布、绝对剂量百分误差、射野通过率。结果 呼吸运动对靶区内剂量分布影响较小,主要使运动方向边缘靶区外剂量偏高;当呼吸运动幅度<6 mm时γ通过率能满足临床剂量验证需求,>8 mm时随着呼吸幅度的增加γ通过率变小,不能满足临床需求。结论 呼吸运动对静态IMRT技术的影响主要是模糊效应,可通过适当补偿方法确定静态IMRT周期性呼吸运动肿瘤的可行性。呼吸运动方向靶区边缘正常组织实际受量高于计划评价,制定放疗计划时应尽可能降低周围正常组织受量。对呼吸运动幅度较大者,应采取措施减小呼吸幅度提高靶区受照。     

呼吸运动对两种子野分割算法剂量影响研究

目的 呼吸运动影响患者实际照射剂量,不同多页光栅(multi-leaf collimator,MLC)的运动方式对呼吸运动造成剂量偏差的敏感性不同.本研究旨在定量分析两种子野分割算法受呼吸幅度影响的剂量偏差大小.方法 收集2013-06-10-2015-04-15中国科学院合肥肿瘤医院收治的肺癌患者10例,两种类型放疗计划各制定10例.呼吸运动仪带动QA模体正弦运动模拟患者头脚方向不同呼吸幅度的呼吸运动,分别采集等中心层面剂量.通过Verisoft分析采集数据的射野通过率和剂量分布.结果 10例肺癌患者Slidingwnd和Smartsequence子野分割方式产生的子野数分别为40±5.2和20±7.7,P=0.007;机器跳数分别为(388±56.6)和(346±60.4) MU,P=0.007.随着呼吸幅度的增加,射野通过率变小.Smartsequence和Slidingwnd在8 mm幅度时射野通过率分别为(85.27±4.57)%和(87.26±5.25)%,t=3.435,P=0.007;在10 mm幅度时射野通过率分别为(74.95±5.98)%和(79.13±5.11)%,t=6.05,P<0.001.Smartsequence比Slidingwnd射野通过率低,且通过率<90%;呼吸幅度=6 mm时,两种计划通过率为(91.81±3.65)%和(92.67±4.55)%,差异无统计学意义,P>0.05.呼吸幅度<6 mm时,两种计划通过率差异无统计学意义,P>0.05;通过率>90%,满足临床剂量验证要求.结论 Smartsequence子野分割算法对呼吸运动造成的剂量偏差敏感性大,建议选择Slidingwnd子野分割方式.     

Octavius4D验证系统用于VMAT剂量验证的研究

目的 研究Octavius4D验证系统在VMAT剂量验证中的可行性。方法 在满足临床剂量要求的VMAT计划中选取 20例患者计划,传输至MOSAIQ网络系统上执行验证治疗,使用Octavius 4D验证系统采集实时数据。同时把治疗计划移植至Octavius 4D验证系统的CT模体中进行剂量计算。在剂量偏差2%、3%、5%,位移偏差2 mm、3 mm、5 mm,阈值偏差5%、10%条件下,采用γ通过率法分析模体中计划计算结果与Octavius 4D验证系统实际测量的剂量结果,得出相应验证通过率及Profile等曲线吻合度。结果 实测的剂量信息与计划计算的剂量信息在对应几何平面分布较为一致,Profile等曲线吻合度都较好,在3%剂量偏差、3 mm位移偏差和10%阈值偏差条件下的γ平均通过率为97.78%。结论 Octavius4D验证系统能满足临床VMAT计划剂量验证要求,且测量平面始终随机架旋转与射线束相垂直,无角度依赖性,可行性值得认可。     

《调强放射治疗计划系统性能和试验方法》的个案研究

目的参考《调强放射治疗计划系统性能和试验方法》(标准报批稿),对RayStation调强放疗计划系统进行一系列测试,并验证标准报批稿的可行性。方法试验内容包括治疗计划剂量目标、点剂量计算准确性和剂量分布计算准确性。测试模体包括AAPM TG119号报告的测试例模体和固体水验证模体,调强测试例主要包括模拟多靶区、模拟前列腺肿瘤、模拟头颈肿瘤和模拟C形靶区(又分简单和困难)等。使用常见测量设备和工具,在RayStation和加速器上分别优化计算和测量感兴趣剂量,并计算和分析两者误差。结果5个模拟不同肿瘤计划的剂量目标均满足标准要求。点剂量电离室测量结果均符合标准要求,全部模拟计划的总误差为(0.83±165)%。单野剂量分布平面探测器测量结果的γ通过率均>990%,复合剂量分布胶片测量结果的γ通过率均>925%。结论RayStation 调强放疗计划系统性能试验结果均符合标准报批稿要求且证明其可行。     

容积调强弧形治疗冠矢状面剂量验证的初步探讨

目的 初步探讨容积调强弧形治疗(VMAT)在冠状面和矢状面的剂量验证意义。方法 选取 12例癌症患者的VMAT计划,在多插孔圆柱形体模内插入2个0.125 cm³的电离室探头进行点剂量测量。采用平面二维矩阵电离室及其组合体模,分别在冠状面和矢状面摆位方式下进行γ通过率的剂量验证。结果 在高剂量区域(>最大剂量的80%)和低剂量区域(≤最大剂量的80%)内,点剂量测量与计算结果平均误差分别为1.5%和1.7%。在冠状面和矢状面下二维电离室矩阵中心探头测量的点剂量与计算结果的平均差异为1.7%和1.8%。采用2%/2 mm、3%/3 mm标准的平均通过率分别为93.7%、97.2%。 结论 冠状面和矢状面VMAT剂量验证为临床VMAT计划提供了有意义的数据。     

基于4D剂量分布下适形放疗和滑窗调强放疗模体研究

目的 基于4D剂量分布,探究呼吸运动对三维适形放疗(3DCRT)和滑窗调强放疗(SW-IMRT)的计划剂量分布的影响,评估在4D剂量模式下呼吸运动引起剂量误差的大小。方法 使用动态胸部模体(CIRS-008A),设定振幅分别为5、10 mm的cos⁴(x)和sin (x)波形的运动曲线。分别进行4DCT扫描,将最大密度投影(MIP)、平均密度投影(AIP)和10个相位图像发送到计划系统,用于设计3DCRT和滑窗IMRT计划及剂量计算。将AIP计划复制到10个时相,把所有相位的剂量配准并叠加到参考相位,创建得到4D累积剂量分布。利用免冲洗胶片(EBT2)、光释光检测器(OSLD)对计划的平面剂量、点绝对剂量进行分析。结果 3DCRT和滑窗IMRT的预期4D累积剂量与EBT2测量剂量在3%/3mm误差标准下,对于不同呼吸模式的平均γ通过率分别为(98.8±0.78)%和(96.4±1.89)%,两者4D累积剂量分布与OSLD点绝对剂量在靶区内外区域显示出良好的一致性。结论 基于4DCT定位、4D累积剂量分布评估呼吸运动对放疗计划的影响是有必要的。在不同的呼吸模式下,3DCRT 和滑窗IMRT计划实际测得的剂量和预期4D累积剂量显示结果相似。     

后装放疗剂量验证软件研究

目的 报道一套独立后装放疗剂量验证软件的实现方法和结果。方法 后装放疗剂量验证软件采用模块化结构设计,以Visual C++为开发平台,剂量计算算法采用AAPM TG 43报告推荐的公式。回顾性选择已完成治疗的宫颈癌患者6例,每例患者都使用了不同的施源器,用剂量体积直方图参数和γ通过率(0.1cm,5%)评估验证软件和计划系统剂量计算结果的偏差。结果 与计划系统剂量计算结果相比,验证软件剂量计算结果的γ通过率均>98%。靶区D100%和D90%的偏差最大值分别为0.29%和0.53%,危及器官D0.1cm³、D1cm³、D2cm³的偏差均<0.5%。结论 仅需极少的人机交互,该剂量验证软件能验证后装临床治疗计划剂量计算的准确性。     

后装放疗剂量验证软件研究

目的 报道一套独立后装放疗剂量验证软件的实现方法和结果。方法 后装放疗剂量验证软件采用模块化结构设计,以Visual C++为开发平台,剂量计算算法采用AAPM TG 43报告推荐的公式。回顾性选择已完成治疗的宫颈癌患者6例,每例患者都使用了不同的施源器,用剂量体积直方图参数和γ通过率(0.1cm,5%)评估验证软件和计划系统剂量计算结果的偏差。结果 与计划系统剂量计算结果相比,验证软件剂量计算结果的γ通过率均>98%。靶区D100%和D90%的偏差最大值分别为0.29%和0.53%,危及器官D0.1cm³、D1cm³、D2cm³的偏差均<0.5%。结论 仅需极少的人机交互,该剂量验证软件能验证后装临床治疗计划剂量计算的准确性。     

COMPASS验证系统在放射治疗中的应用研究

目的:测试COMPASS三维验证系统在临床应用中的可行性。方法:以三维水箱为基准,比较分析COMPASS系统在百分深度剂量(Percentage depth dose,PDD)、输出因子(Output factor,OUF)、离轴曲线(Profile)和绝对剂量等方面的测量数据与三维水箱所测量数据的相关性和一致性;在均匀模体和非均匀模体中验证7例患者的放疗计划,检测COMPASS系统软件的剂量计算精度和剂量重建精度;通过BallBearming模体测试COMPASS系统硬件对加速器等中心的影响。结果:COMPASS系统测量和重新计算的PDD、OUF、Profile与三维水箱测量的数据具有较好的一致性,其绝对剂量偏差均小于2.5%;COMPASS系统软件在均匀模体和非均匀模体中验证7例患者放疗计划的绝对剂量偏差均小于3%,γ通过率不低于93%,重建精度和剂量计算精度接近于计划系统(Teatmentplanning system,TPS);COMPASS系统的硬件不影响等中心的精度,在三个方向上的偏差都小于1mm。结论:COMPASS系统的独立计算功能和剂量重建功能具有类似TPS的精度,可以提供三维的剂量分布信息,为临床治疗提供安全、可靠的技术保障。     

基于EPID三维剂量验证系统的物理模型测试及临床应用的初步研究

目的 使用EPID三维剂量验证系统进行物理建模和物理参数优化,并行临床应用前的初步研究。方法 通过EPID采集3、5、10、15、20、25 cm的方野图像建立物理模型,比较在均匀水模体中系统重建的百分深度剂量、射野总散因子及10 cm深度处的离轴比曲线,优化物理模型参数。采用指型电离室和免冲洗胶片,在均匀模体和仿真人模体中测量单野、组合野及IMRT计划点剂量和平面剂量,并与系统重建结果比较。在仿真人模体和 10例不同部位IMRT计划中,比较系统重建和TPS计算的5%/3 mm、3%/3 mm标准下的γ通过率,并对临床病例进行靶区和OAR剂量体积分析。结果 对于单野、组合野以及IMRT计划,系统重建剂量和电离室测量及TPS计算的点剂量平均偏差分别<0.5%和2.0%;在均匀或仿真人模体中以及临床病例中其平面或三维剂量的5%/3 mm、3%/3 mm平均γ通过率均>95%;但临床病例中体现小体积的OAR有较大剂量偏差。结论 通过一系列临床应用前测试,明确了该三维剂量验证系统可有效应用于临床剂量验证,并有较好的临床应用价值。     

Delta4模体通过率与其角度依赖性研究

目的 研究瑞典ScandiDos公司的Delta4模体在VMAT计划验证时摆位不确定性偏转对γ通过率的影响。方法 从接受VMAT患者中随机抽取2个头颈部、2个肺部和1个盆腔部位共5个病例。在Eclipse8.6 TPS中分别对5个病例的放疗计划制作验证计划,采用Delta4在瓦里安Clinac IX直线加速器下做剂量验证测量。在Delta4模体精确摆位后,分别将模体以直线加速器等中心为中心在水平方向偏转一定角度,完成11次剂量验证测量。分析Delta4模体发生偏转后对γ通过率的影响。结果 Delta4模体依次偏转0.0°、0.2°、0.4°、0.6°、0.8°、1.0°、1.2°、1.4°、1.6°、1.8°、2.0°时测量所得γ通过率略有下降,但均>90%(剂量偏差为3%,吻合距离为3 mm)。结论 Delta4在VMAT计划验证中,在模体摆位不确定性偏转≤2°范围内,其γ通过率对模体摆位的不确定性偏转无依赖性,而在模体不确定性偏转后剂量偏差、吻合距离的通过率均发生明显变化。     

基于EPID在体三维剂量验证系统的物理模型测试及初步临床探索

目的 使用模体验证基于电子射野影像装置(EPID)在体三维剂量验证建模的准确性,并进行临床应用的初步研究。方法 通过方野和调强计划在均匀和非均匀模体上检测EPID在体三维剂量验证系统应用于不同介质中的剂量计算精度和重建精度,比较不同剂量/距离一致性标准下的γ通过率。对临床病例进行靶区和危及器官剂量体积分析。结果 方野在均匀模体中3%/3mm标准平均γ通过率为(97.49±1.11)%,在非均匀模体中为(94.06±5.11)%(P>0.05)。不同出束方式的调强计划之间也相近(P>0.05)。临床病例疗前剂量验证3%/2mm标准γ通过率为(97.96±1.84)%,在体三维剂量验证3%/3mm标准为(90.51±6.96)%。临床病例中小体积和体积变化较大的危及器官有较大剂量偏差。结论 基于EPID建立的在体三维剂量验证模型,经初步测试可应用于临床提供更全面的质量保证,为以后自适应放疗工作提供了技术保障。     

模拟呼吸运动对三维放疗剂量分布的影响

目的 通过模拟呼吸运动来观察对三维适形放疗(3DCRT)和调强放疗(IMRT)剂量分布的影响。方法 将德国PTW 2D-ARRAY seven29剂量矩阵平板放在呼吸模拟机上,比较模拟呼吸运动和静止状态下的质量保证计划和治疗计划系统输出的等中心处水平面剂量分布。两组间数据行配对t检验。结果 呼吸运动均能降低靶区剂量分布和靶区剂量的适形度;3DCRT的γ通过率(3%3 mm)大于IMRT的\[(53.58±0.74)%、(30.71±1.00)%,t=57.91,P<0.01\]。呼吸运动对3DCRT的影响集中在靶区周边,对IMRT的影响分布与整个靶区。结论 对呼吸运动幅度较大处肿瘤采用3DCRT,若采用IMRT应根据情况对靶区及剂量均应适当修正。     

剂量计算网格与γ评估标准对于三维晶格放疗剂量验证的影响

目的:评估剂量计算网格和γ评估标准对三维晶格放疗(lattice radiotherapy,LRT)剂量验证的影响,并确定合适的剂量计算网格和γ评估标准。方法:回顾性选取14例行LRT放疗的肿瘤患者计划,并移植到Delta4三维剂量验证模体上,使用4种剂量计算网格（1 mm、1.5 mm、2 mm和2.5 mm）创建验证计划。在4种评估标准（2%/2 mm、2%/3 mm、3%/2 mm和3%/3 mm）下进行剂量验证并获得γ通过率。最后,使用Kruskal-Wallis检验分析数据。结果:2%/2 mm和3%/2 mm评估标准的γ通过率低于2%/3 mm和3%/3 mm评估标准,2 mm和2.5 mm计算网格的γ通过率低于1 mm和1.5 mm计算网格（P＜0.05）。结论:剂量计算网格和γ评估标准影响了LRT计划剂量验证中γ通过率的准确性,LRT验证计划宜采用1.5 mm或更小的计算网格和3%/2 mm或更严格的γ评估标准。     

ArcCHECK系统在食管癌螺旋断层放疗计划验证中的应用

目的 探讨ArcCHECK系统在食管癌断层治疗旋转照射和固定野照射计划验证中的应用,总结相关经验。方法 对32例不同部位食管癌分别制作Helical旋转照射和Direct固定野照射验证计划,并通过ArcCHECK测量、分析,对比验证结果通过率。分析靶体积与计划验证通过率的相关性。将靶体积较小的治疗验证计划分别放在ArcCHECK模体中心和外周探测点处,分析验证通过率差异。结果 Helical计划验证通过率高于Direct计划(P<0.01),其靶体积与验证通过率的相关系数分别为-0.364和-0.042,P值分别为0.041和0.819。Helical计划采用3%/2mm标准时,高剂量区放在模体中心和外周探测点处测得的通过率不同(P=0.005),后者通过率更高;采用3%/3mm标准时与Direct计划的3%/3m、3%/2mm标准的相近(P均>0.05)。结论 Helical计划验证通过率普遍高于Direct计划,原因可能与ArcCHECK探测器的角度响应以及因更多参考点受到低剂量辐射而未参与计算有关,另外还可能跟Direct计划对断层治疗剂量控制系统要求更高有关。在Helical验证计划中,当采用3%/3mm标准时,靶体积越大,验证时出现较低通过率的可能性增加,但相关系数较低。验证计划的高剂量区位于模体中心或者探测点处都可以实现计划验证,综合考量建议放在模体等中心处。     

调强放疗计划设计参数对剂量验证结果影响的初步研究

目的 通过分析调强放疗计划设计参数与验证时γ分析通过率的关系,探讨各参数对调强验证通过率的影响。方法 取不同参数水平下生成的调强照射野共457个,将γ分析(3%/3 mm)通过率作为观测变量,将优化设置的最小子野面积、子野序列中最小MU数、单一射野中子野数、子野转化模式以及计划系统生成平面剂量图的像素间距作为控制变量。结果 在不同最小子野面积设置值、子野转化模式及计划系统生成的平面剂量图像素间距分组中,γ分析通过率差异有统计学意义(P<0.05),子野数及序列中的最小MU数对验证结果的影响均较小(P>0.05)。结论 应根据设备实际情况,在调强优化时选取合适的最小子野面积,尽可能地采用直接机器参数优化模式,并根据验证设备的最小探头间距选则合适的平面剂量图分辨率。     

Compass 在食管癌IMRT三维剂量验证中应用研究

目的 探索Compass 三维QC系统在食管癌调强放疗剂量验证中的应用。方法 选取 12例食管癌病例在Eclipse 8.6治疗计划系统中进行优化设计,将计划分别传入Compass 系统和瓦里安Trilogy加速器。Compass 在患者解剖影像上重建三维剂量分布,将重建剂量与治疗计划系统计算剂量比较,验证PTV及各OAR体积γ通过率、D_mean偏差等参数。同时使用MatriXX对治疗计划做二维剂量验证,使用平面γ通过率(3%/3 mm)评估剂量验证结果。结果 二维剂量验证实际角度γ通过率普遍低于角度归零的γ通过率(P=0.018~0.001)。三维剂量验证PTV体积γ通过率>93%,D_95%、D_50%、D_2%偏离<3%;肺和心脏体积γ通过率>95%,D_mean偏离>3%;脊髓和气管体积γ通过率>98%。独立计算与TPS计算剂量有更好符合度,测量重建与TPS计算剂量偏差出现在射野边缘区域。结论 三维剂量验证可提供更多的信息全面来评价计划,对指导治疗更有意义。     

基于MatriXX系统研究呼吸运动对靶区受照剂量分布影响

目的 探讨呼吸运动对三维适形放疗(3DCRT)和调强放疗(IMRT)靶区受照剂量分布影响.方法 用固体水自制剂量测量体模和模拟呼吸运动的平台,与二维空气电离室矩阵MamXX系统配合,分别测量体模在静态和周期运动状态(幅度为±1 cm,周期3.5 s)下进行多角度3DCRT和IMRT的二维剂量分布,然后用MatriXX系统软件对两种不同状态下所测剂量分布进行对比分析.结果 对3DCRT在运动方向上所测剂量分布半影较静态时增加6～9 mm,高剂量区域向内收缩约5mm,低剂量区域向外扩张约5 mm,但50%等剂量曲线范围及中心区域剂量未见明显改变;IMRT各子野单独照射且以测量平面最大剂量为归一剂量时,运动和静止状态下所测剂量差异介于-56.4%～56.1%,其平均值约±27%;IMRT计划所有子野叠加照射时,两种运动状态下在射野中绝大部分区域的剂量差异<±3%,其剂量偏差主要出现在射野边缘,最大约为±15%,这与3DCRT照射的特点相似.结论 无论是3DCRT还是IMRT多次分割照射后,周期运动靶区中心区域受照剂量与静态靶区相近,但高剂量区域向内收缩,低剂量区域向外扩张.     

ArcCHECK半导体探头特性及在容积调强弧形治疗剂量验证应用研究

目的 研究ArcCHECK半导体探头特性及在容积调强弧形治疗(VMAT)剂量验证应用。
方法 用PTWRW3型固体水模体对ArcCHECK探头测量固有敏感性、稳定性、剂量响应、剂量率响应、每脉冲剂量响应、射野大小依赖性、角度依赖性,并与PTW31010型0.125 cm³指形电离室测量值或VMAT计划系统计算值比较。随机选取211例已验证过的VMAT计划,分析计划与测量剂量分布的γ通过率差异,两两比较采用配对t检验。
结果 除角度依赖性外ArcCHECK探头其余特性均符合临床验证要求,当射束从探头底部入射时探头响应最小(180°时约为－3.9%),射束从两侧入射时响应最大(255°时约为 7.7%)。113例鼻咽癌、48例宫颈癌和50例直肠癌VMAT计划3 mm3%的γ平均通过率分别为93.5%、95.7%和97.5%,两两比较t=－12.69~－4.88,P均<0.01。
结论ArcCHECK半导体探头进行VMAT剂量验证前需精心校正,计划复杂度是影响VMAT计划验证通过率主要因素。     

螺旋断层放疗系统调强放疗验证

目的 通过螺旋断层放疗系统一系列调强放疗验证方法的研究,探讨其调强放疗的质量保证验证方法是否可行.方法 采用断层放疗计划系统进行调强放疗计划设计.为实现其剂量验证,笔者采用圆柱形固体水模体、0.056cm3 AISL电离室及EDR2胶片来实现对计划进行绝对剂量及相对剂量验证.将剂最胶片和电离室分别置于模体中,调用患者治疗计划束流数据对模体进行模拟照射;由此得出轴向截面上的等剂量分布和点绝对剂量,与计划模体的等剂量曲线及计算剂量结果进行比对.束流照射前,利用调强放疗兆伏特CT对摆位模体实行图像引导,与计划系统中模体千伏特CT图像进行配准比较,实现验证模体摆位准确性.结果 轴向测得注量分布与断层放疗计划系统计算结果相一致,测量点绝对剂量测量的结果与计划系统的计算误差均在±3%以内.测量模体的摆位误差基本可保持在1mm以内,但由于床从摆位虚拟中心到束流中心之间存在垂直下降2mm的系统误差,需要在模体或患者摆位中予以考虑.结论 3个月临床实践证明断层放疗的调强放疗所采用上述质量保证措施是切实可行的,建立了其质最保证体系.