三维放射治疗的主要方法及技术进展

本文简介了目前三维放射治疗技术的发展情况,着重介绍了三维适形放射治疗(3D conformal radiation therapy,3DCRT)、调强放射治疗(intensity modulated radiation therapy,IMRT)、立体定向放射外科系统(stereotactic radiosurgery system,SRS)几种放疗方法.并就几种方法的技术基础--三维CT模拟定位计划系统(CT simulation and 3D treatmentplanning system,3D CT-sim)作了详细阐述.最后指出三维放射治疗的未来发展方向.     

CT模拟定位三维适形放射治疗食管癌的临床研究

目的探讨CT模拟定位三维适形放射治疗食管癌的疗效。方法1997年4月～2002年7月,经病理证实的食管鳞状细胞癌87例患者，其中男性56例，女性31例，年龄42～75岁，平均年龄62.5岁，随机分为2组，两组患者一般情况、性别、年龄及病变部位构成经统计学检验无统计学意义，一组为采用CT模拟定位进行三维适形放射治疗，另一组为常规模拟定位放射治疗，两组的剂量都为64～66Gy／32.33次／6.4～6.6周。结果采用Kaplan—Meier法计算生存率，并用Log—Rank检验其差异性。治疗计划各指标分析采用kolmogorowSmirnov法行正态分布检验，继而行t检验，以P〈0.05为差异有统计学意义。CT模拟定位三维适形放射治疗组和常规模拟定位放射治疗组1、2、3、4年生存率分别为70.1％、55.6％、40.4％、36.3％和65.4％、50.6％、30.6％、20.9％（p〉0.05）。但是对Ⅰ～Ⅱ期患者，CT模拟定位三维适形放射治疗组和常规模拟定位放射治疗组的生存率分别为81.2％、75.5％、67.3％、61.5％和80.1％、65.7％、54.9％、29.7％（P〈0，05），局部控制率分别为75.6％、71.7％、65.5％、59.0％和65.4％、50.6％、33.3％、25.6％（P〈0.05）。而对于Ⅲ～Ⅳ期的患者，两组之间的生存率和局部控制率差异无统计学意义。结论CT模拟定位三维适形放射治疗的疗效明显好于常规模拟定位放射治疗组。特别对Ⅰ-Ⅱ期早期食管癌患者两组之间差异有统计学意义，而对晚期患者差异无统计学意义。     

三维适型放疗与调强放疗在胸中段食管癌根治性放疗中的 剂量学比较

目的 比较胸中段食管癌三维适型放疗与调强放疗对靶区和危及器官的剂量学影响,探讨两种放射治疗方法在胸中段食管癌根治性放疗中重要器官受保护的优劣,寻找食管癌放射治疗的理想计划模式。方法 15例经病理证实胸中段食管鳞癌患者,经体位固定、CT模拟定位扫描成像传输到治疗计划系统、勾画肿瘤体积、临床靶区体积和危及器官。15例病例均做三维适型和调强计划,60 Gy/30次,评估/优化后应用剂量体积直方图比较两种计划对靶区及危及器官的剂量学影响。结果 在相同靶区、相同剂量模式下,对胸中段食管癌患者的放射治疗中,调强放疗对靶区剂量的分布及对危及器官的保护均优于三维适形放疗。结论 胸中段食管鳞癌,长度4~18 cm放射治疗,三维适型/调强放疗对危及器官剂量学的影响有明显差异。同部位的肿瘤受到相同剂量照射情况下,调强放疗对危及器官的影响较三维适型放疗小,靶区剂量分布均匀度好。     

用于放射治疗计划的CT模拟技术研究

放射治疗越来越多地使用CT作为诊断设备,治疗计划系统也逐渐使用CT模拟作为治疗前的模拟定位和验证手段。本文介绍了用于放射治疗计划系统的CT模拟技术,并将其和传统模拟方法进行了比较,拽出CT模拟具有简便、无胶片化等优点,完全可代替模拟定位机。文章还介绍了CT膜拟的具体内容和实现步骤,以及关键技术和定位方法。文章还针对CT模拟的核心问题——数字影像重建技术（DRR）进行了讨论,提出了一种使用光线跟踪来构造DRR的工程实现方法,该方法可以重建高质量的DRR图像。在结论中,作者也指出了CT模拟技术中需要解决和完善的一些问题,如分辩率和重建效率等。     

胰腺癌调强计划和三维适形计划剂量学比较与分析

目的：通过比较分析胰腺癌三维适形治疗计划（3DCRT）和调强治疗计划（IMRT）,确定患者选择合适的放射治疗方式。方法：对10例胰腺癌的病人分别制定三维适形和调强治疗计划,对它们计划的靶区剂量分布和危及器官的躲避进行评估。结果：IMRT放疗计划中十二指肠的V40、V30、V20分别比3DCRT降低44．51％、10．58％、15．53％,左肾的;V30、V20分别比3DCRT降低29．57％、16．18％,而小肠、脊髓、右肾、胃等危及器官的受量差别不大。结论：和三维适形治疗计划相比,调强治疗计划能有效地降低危及器官的高剂量区,有靶区剂量的提升空间。     

诊断用多排螺旋CT在三维适形调强放疗中模拟定位的应用

目的 探讨64排螺旋CT在三维适形放疗技术(3-DCRT)和调强放疗技术(IMRT)中模拟定位的临床应用.方法 对60例肿瘤患者,应用诊断用64排螺旋CT机进行模拟定位扫描,图像传输至治疗计划系统(TPS)工作站,设计放疗计划、确认后在X线模拟机下移治疗中心,治疗前在加速器治疗机复位并拍验证片验证后实施治疗.同时将移中心后第一次拍摄的前野(0°)和侧野(90°)图像保存在计算机上,治疗后每周复位校野.放疗结束时和结束后3个月复查CT评价疗效.结果 所有患者治疗前照射野验证片及治疗期间每周在模拟机下复位校野图像与三维TPS的数字影像重建技术(DRR)图像进行比较,头颈部误差＜3 mm,体部误差＜4 mm.60例患者中20例完全缓解,32例部分缓解,6例稳定,2例进展,总有效率为86.7％ (52/60),放疗期间未见Ⅲ-Ⅳ级毒副反应.结论 在开展三维适形/调强放疗技术中,利用诊断用多排螺旋CT模拟定位,同样能够提供精确定位,取得精确放疗的良好临床效果,值得临床推广.     

鼻咽癌调强适形放射治疗计划与传统计划的比较

目的：对局部晚期鼻咽癌的调强适形放射治疗计划与传统计划进行比较。材料和方法：用计算机治疗计划系统对局部晚期的鼻咽癌患者分别制定调强适形放射治疗（IMRT），三维适形放射治疗（3D-CRT）和双侧对穿野计划，根据剂量适形度，DVH曲线，危及器官所受剂量来对这些计划进行比较。结果：IMRT计划的靶区剂量分布适形度好于其它计划，在CTV覆盖剂量相近的情况下，例如规定大于95%的CTV体积接受60Gy剂量，IMRT计划较好地保护了危及器官，与此同时，IMRT能够给予GTV较高的单次剂量，使95%的GTV体积受到至少68Gy剂量。结论：在局部晚期鼻咽癌的治疗中，与传统方法比，IMRT方法在改善肿瘤靶区高剂量覆盖的同时，也明显地改进了对危及器官的保护，并提高了治疗效率。应该进一步研究规范鼻咽癌的IMRT计划和治疗方法，以便充分发挥这种新技术的临床优势。     

三维放射治疗计划系统临床物理数据的测量和验证

目的：探讨三维治疗计划系统测量的方法，分析拟合数据参数的计算方法，并且利用测量设备验证计算数据和拟合参数的准确性。方法：利用PTW和IBA三维水箱模体对多套三维计划系统进行所需的临床物理数据进行测量，对一种治疗计划系统依据测量数据进行拟合公式得到的线性系数进行分析，得到治疗计划时所需的计算数据，并且利用测量设备对计算数据进行验证。结果：利用测试数据得到的拟合数据及计算模型相关系数输入到TPS后得到相应的计算数据。通过测试设备验证：拟合数据PDD与测量PDD一致性比较好，误差小于±1％；Profiles数据在半影区域，小射野一致性误差最大可达到3％。对TPS的数据验证，单野PDD剂量点和Profiles数据点均能在±3％以内。结论：了解三维治疗计划系统的计算模型和参与物理数据的测试对TPS的质量保证和质量控制具有积极意义。     

肺癌调强放射治疗角度优化研究

目的:优化肺癌调强放射治疗(IMRT)治疗计划的角度.方法:本文使用了基于约束条件的遗传算法(genetic algorithm,GA)射野方向优化技术,该技术先对GA的搜索范围进行限制,然后再进行遗传操作,得到自动优化角度分布.结果:对10例肺癌进行了共面5野调强角度等分隔、7野调强角度等分隔、9野调强角度等分隔、5野调强射野方向优化的结果进行比较,最后一种方法得到的结果是最优的.结论:采用此方法是可行的,避免了手工多次调整射野方向,提高了效率和效果,同时也可减少射野个数.     

鼻咽癌放射治疗正向调强计划设计方法

目的利用正向调强计划实现鼻咽癌放射治疗计划设计,总结出适合笔者单位的计划设计方案。方法选择2009年1月至2010年5月40例鼻咽癌患者,其中男性26例,女性14例,年龄30～70岁,平均年龄45岁。进行鼻咽癌治疗计划设计,讨论鼻咽癌计划设计的技巧。根据靶区和危及器官的形态和位置、预设射野方向,人工设置射野形状,根据处方剂量做射野权重的优化,再人为增加子野并调整子野形状,再优化,循环调整和优化,最后得到合适的计划。结果在所有病例中,一般预设7个大野,角度是210°、260°、300°、0°、60°、100°、150°,实际射野角度可以在预设方向附近做调整。根据处方剂量设计计划,大体靶体积(GTV1)为(6636.45±126.43)cGy,均匀度为1.0660±0.0217;临床靶体积(CTV1)为(6396.08±106.01)cGy,均匀度为1.1440±0.0306;CTV2为(5647.16±197.53)cGy,均匀度为(1.0860±0.0456)。并且所有计划基本满足90%CTV达到100%处方剂量,95%以上GTV达到100%处方剂量。结论调强放射治疗(IMRT)是先进的放射治疗技术,但正向调强计划的优劣很大程度上取决于操作者的经验,掌握合适技巧,运用合理方案,才可以得到符合要求的计划,总体说来鼻咽癌的正向调强计划比逆向调强计划有更加灵活的射野形状设置和权重给予,更有助于满足临床要求。     

胸上段食管癌调强放疗和三维适形放疗剂量学研究

目的:比较分析胸上段食管癌调强适形(IMRT)放疗和三维适形(3D-CRT)放疗的剂量学差异。方法:选择10例胸上段食管癌患者,应用三维治疗计划系统(TPS)分别为每例患者设计2种治疗计划(A:调强适形放疗;B:三维适形放疗),在规定PTV至少达到95%处方剂量前提下根据体积直方图(DVH)比较2种计划靶区剂量分布及脊髓、肺、心脏等正常组织受量的差异。结果:2种计划的靶区适形度指数(CI)、均匀性指数(HI)、处方剂量覆盖PTV百分比均以IM-RT计划为好,IMRT同时减少了脊髓最大所受剂量,差异均有统计学意义(P0.05);2种计划的双肺受照剂量V20、心脏平均剂量均在可耐受的范围内,差异无统计学意义(P0.05)。结论:胸上段食管癌采用IMRT优于3DCRT放疗,是目前较好的一种放疗方法。     

最佳适形野边距的决定因素和求取方法

目的：探讨最佳适形野边距(block aperture margin，BAM)的决定因素和求取方法。方法：采用三维治疗计划系统(three-dimensional treatment planning system,3-D TPS)，测算出头部和胸部常用放疗条件下“建议射野边距”(P90／50)；根据“建议射野边距”，计算出采用不同BAM时，6MeV X线三野照射头部靶区的剂量分布及15MeV X线四野照射胸部靶区的剂量分布。确定其中符合临床剂量要求，治疗体积在大小和形状上与计划靶区适形程度最好者所采用的BAM为最佳BAM。结果：头部靶区6MeV X线三野照射的最佳BAM为5-7mm，胸部靶区15MeV X线四野照射的最佳BAM为7-10mm。结论：最佳BAM的决定因素复杂，最终求取需三维剂量分布计算。     

伽玛刀治疗计划系统GAMMA—TPS的研制

伽玛刀治疗计划系统是伽玛刀的重要组成部分。ＧＡＭＭＡ－ＴＰＳ是专为瑞典ＬＥＫＳＥＬＬ伽玛刀而研制的高性能真三维治疗计划系统。它有两部分组成,基于４８６微机和多媒体卡的ＷＩＮＤＯＷＳ风格图象采集系统和基于ＳＧＩ ＩＮＤＩＧＯ２图形工作站主计划系统。ＧＡＭＭＡ－ＴＰＳ具有美观的图形界面;能自动或交互提取体表、病灶及敏感组织的轮廓线;具有逼真的基于体积和表面的三维结构重建和显示功能;可自动规划焦点数目的     

三明治法治疗晚期肺癌的近期疗效

目的探讨三明治法对晚期肺癌的近期疗效。方法45例患者接受此种治疗。介入法采用Seldinger法化疗药物灌注,每次灌注表阿霉素30mg、卡铂300mg、5-Fu750mg;3D-CRT采用6MV X线,Topslane ARTP系统,总剂量为30～40Gy/10次/2周。介入治疗、3D-CRT、再介入治疗,“夹心”进行。结果45例病人总有效率(CR PR)为93.3%(42/45),平均生存期为15.5个月。结论采用介入化疗与3D-CRT相结合,可使肺癌的瘤体迅速缩小,生存期延长,生活质量提高,为晚期肺癌有效的治疗手段。     

重叠体积直方图描述子的计算方法和其在鼻咽癌IMRT计划

调强放射治疗（IMRT）计划制定效率不高、难以保证治疗计划的高质量是目前调强放射治疗技术中一直存在的问题之一,基于形状的IMRT计划检索技术为缩短IMRT计划制定周期、提高放射治疗计划质量提供了一种新方法。本研究建立了一种适用于IMRT计划检索的重叠体积直方图（OVH）形状关系的关系描述算子,提出一种基于Matlab的计算方法。利用一例临床实际的鼻咽癌病例分析了OVH描述子的描述特性,利用22例临床鼻咽癌IMRT计划研究了其形状关系检索的性能。实验结果表明OVH描述子能够简洁的描述放疗三维场景中靶区和危及器官间的三维形状关系特征,并且能够有效检索出相似度较高的一组形状,适合于基于形状的IMRT计划检索。     

CT值相对电子密度转换关系影响因素及其对剂量计算的影响分析

目的:探讨不同扫描条件对CT值到相对电子密度（HU-RED）转换关系及放疗计划剂量计算的影响。 方法:借助CT模拟定位机和电子密度模体,分析不同扫描条件下各组织替代物的CT值,建立对应的HU-RED转换关系。随机选取头部、胸部、腹部、盆腔肿瘤患者各8、8、6、6例,分别设计放疗计划。保持放疗计划各参数不变,选择不同电压下的HU-RED转换曲线,进行剂量计算。借助临床靶区（D2、D50、D95、D98）和危及器官（Dmean、Dmax）,分析比较扫描电压的改变对剂量分布的影响。 结果:扫描层厚和扫描电流对HU-RED转换关系影响可忽略,但扫描电压对其影响较大;头颈部和盆腔肿瘤靶区（D2、D50、D95、D98）剂量有显著性差异（P≤0.029）;胸部和腹部肿瘤靶区（D50、D95、D98）剂量有显著性差异（P≤0.043）;脑干、患侧肾、小肠、双侧股骨头、脊髓、膀胱的平均剂量及脊髓的最大剂量有显著性差异（P≤0.036）。 结论:CT模拟定位机扫描电压的改变可显著影响剂量的计算,因此治疗计划中需要选用与CT扫描电压相一致的HU-RED转换曲线进行剂量计算。