加速器运行误差对盆腔肿瘤容积旋转调强放疗计划剂量验证的影响

目的 研究加速器机架旋转角度、机器跳数(MU)、准直器到位和多叶准直器(MLC)叶片到位等误差对容积旋转调强放疗(VMAT)计划剂量验证γ通过率的影响。方法 选取已行VMAT的直肠癌和宫颈癌各10例,分别引入加速器各参数运行误差。通过比较引入误差计划与临床计划的剂量验证γ通过率,分析各参数误差对γ通过率的影响及其敏感性。结果 评价指标取3%/3mm、3%/2mm和2%/2mm时,引入机架旋转误差、机器跳数误差和准直器到位误差后的直肠癌和宫颈癌计划相比临床计划的剂量验证γ通过率变化均<7.0%,引入两侧MLC叶片反向、相向、同向运动误差后,每毫米误差导致绝对剂量验证γ通过率变化分别<19.13%、18.53%、0.19%,19.87%、20.01%、0.42%和23.11%、23.45%、0.65%。结论 执行VMAT计划时,相比机架旋转角度误差、机器跳数误差、准直器到位误差和MLC叶片同向偏移误差,MLC叶片反向或相向运动误差对绝对剂量验证γ通过率的影响更加明显,评价指标取3%/3mm、3%/2mm和2%/2mm时绝对剂量验证γ通过率受加速器各参数误差影响依次递增。执行特定患者剂量验证时,应适当使用评价指标并以绝对剂量验证γ通过率为评估计算和测量剂量分布一致性的参考指标。     

宫颈癌术后容积旋转调强治疗与三维适形调强放疗的临床研究

目的 评估宫颈癌术后盆腔放疗中开展容积旋转调强治疗(VMAT)与三维适形调强放疗(IMRT)的近期疗效及不良反应.方法 选取30例宫颈癌术后盆腔肿瘤床及淋巴引流区预防性放射治疗的患者,其中15例接受了VMAT治疗,15例患者接受了IMRT治疗.放疗采用每周5次,每日1次,每次1.8Gy.盆腔预防性放疗处方剂量为45Gy.根据RTOG评定指标评价放射治疗反应.结果 至末次随访时间,VMAT组4例复发,IMRT组5例复发.骨髓抑制反应VMAT组11例,IMRT组12例.全部患者中,均未出现3级及以上胃肠道早期反应及泌尿道早期反应.结论 对宫颈癌术后应用容积旋转调强技术及固定野调强技术进行照射治疗,两者在不良反应及复发率上无明显差别.     

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。     

容积旋转调强放疗技术的临床剂量学研究现状

现代医学影像、计算机技术、放射物理学的快速发展使得肿瘤放疗技术不断创新,新技术的出现从理论上可能带来肿瘤放疗增益比的提高.容积旋转调强放疗作为高精度的适形放疗技术,在临床各部位肿瘤开展了应用,其在靶区剂量分布和保护危及器官方面不亚于常规调强放疗技术,同时大大减少治疗时间和机器跳数.研究容积旋转调强放疗技术的特点和优势以及临床肿瘤放疗中的剂量学,可以为肿瘤患者的个体化治疗方案提供更多参考,但未来还需要大量和长期的临床观察来证实新放疗技术是否使肿瘤患者真正受益.     

等中心偏移误差对容积调强放疗计划的剂量影响

目的:通过移动等中心模拟系统误差,探讨系统误差在鼻咽癌容积调强放疗中对剂量分布的影响。方法:分别制定10例鼻咽癌容积调强放疗计划,在治疗计划中移动等中心,假设在每次治疗时所有的射野都向同一方向偏移,分别模拟进床1mm,2mm,3mm;升床1mm,2mm,3mm;左移床1mm,2mm,3mm,在不改变优化条件的情况下,重新计算剂量分布。同时,用γ分析法比较原计划和移动等中心后的计划的冠、矢状位通量分布的差异。结果:脊髓随着各方向摆位误差的增加,最大剂量在不断增加;左侧腮腺随着各方向误差的增大不断增加;脑干随着x、z方向误差的增加,最大剂量也在增加,随着y方向误差的增加,最大剂量却在下降;右侧腮腺随着y、z方向误差的增加,平均剂量不断增加,随着x方向误差的增加,平均剂量在下降。PTV60、PTV70靶区的D₉₅剂量学统计中,没有明显规律,差异也没有统计学意义。在3mm误差范围内,PTV60、PTV70靶区Dmean随着各方向误差的增大,没有明显变化。在进行平面剂量比较时,通过γ分析法显示:单方向3mm的摆位误差,（1%,1）的通过率在85%左右,（2%,2）的通过率在92%左右,（3%,3）的通过率在98%左右,其中y方向摆位误差比x、z方向对剂量影响更为敏感一些。结论:当摆位误差在3mm以内时,腮腺、脑干、脊髓的剂量变化受到摆位误差的影响较大;靶区剂量受到的影响不明显,通过γ分析法也能证明这一点,而且y方向摆位误差比x、z方向对剂量影响更为敏感一些。     

鼻咽癌容积调强旋转放疗和固定野适形调强放疗的剂量学对比

目的：对比旋转容积调强技术（RapidArc ）和固定野适形调强放疗（intensity modulated radiation therapy ,IMRT）治疗鼻咽癌剂量学方面的差异,探索不同T 分期从何种技术获益最大。方法：选取60例无远处转移鼻咽癌患者,按鼻咽癌2008分期T 1～2期20例,T 3 期20例,T 4 期20例。使用瓦里安公司Eclipse 系统,每例患者分别制定RapidArc 和固定野IMRT 计划,比较两者靶区覆盖、危机器官剂量、跳数和治疗时间的差别。结果：IMRT 和RapidArc 均能满足临床要求,靶区剂量分布差异无统计学意义（P >0.05）,均匀性和适形性相当。按T 分期分层比较,T 4 期患者RapidArc 组PGTV、PTV 1、PTV 2 的靶区剂量较高（P < 0.05）,PGTV 均匀指数较好（P = 0.059）。 RapidArc 组视神经、晶体、颞叶、腮腺V 20、喉、颞颌关节受照剂量均较低（P < 0.05）。 按T 分期分层比较,脑干剂量T 1～2 期、T 3 期两组比较差异无统计学意义（P > 0.05）,T 4 期患者脑干D 1% 、Dmax剂量RapidArc 组较IMRT 组低（P < 0.05）。RapidArc 和IMRT 相比,治疗跳数节省65% ,治疗时间节省63% 。结论：RapidArc 和9 野IMRT 治疗鼻咽癌均可满足临床要求,Rap?idArc 可明显降低正常器官剂量,缩短治疗时间,减少治疗跳数。对局部早、中期（T 1～3 期）患者,两者有相似的靶区剂量分布,但对局部晚期（T 4 期）患者,RapidArc 更具有将高剂量区集中在靶区而减少正常器官受照剂量的优势。     

摆位误差对鼻咽癌容积旋转调强放疗剂量的影响

目的 探讨摆位误差在鼻咽癌容积旋转调强放疗方式中对靶区和正常组织照射剂量的影响。方法 随机挑选15例接受容积旋转放疗的鼻咽癌患者,在Eclipse计划系统分别模拟患者前后方向、头脚方向和左右方向摆位3 mm和6 mm的误差。在其他计划参数保持不变的情况下重新计算患者的受照剂量,通过剂量-体积直方图分析存在移位误差的计划与初始计划的靶区和正常组织剂量差异。采用配对t检验方法验证差异是否具有统计学意义。结果 不同方向的摆位误差对GTV和CTV的剂量有一定的影响,但临床上这部分影响可以忽略不计。对于危机器官,摆位误差对腮腺、视神经和视交叉的影响最大。腮腺对X方向(左右方向)摆位误差最为敏感,等中心向左或向右偏移3 mm和6 mm,相应方向的腮腺的V_30Gy将增大9%、19.4%和10%、21.2%。视交叉和左右视神经对Z+方向(头方向)的偏差最为敏感,3 mm与6 mm的偏差,D_max分别增加15.5 Gy、15.3 Gy、15.5 Gy和23 Gy、25 Gy、23 Gy。晶体的D_max、颞叶的D_mean     

容积旋转调强放疗和固定野适形调强放疗治疗中晚期宫颈癌的临床研究

目的:评估中晚期宫颈癌放疗中分别采用容积旋转调强放疗（volumetric modulated arc therapy,VMAT）和5野适形调强放疗（intensity modulated radiotherapy,IMRT）的近期疗效和不良反应。方法:选取2016年4月至2017年3月陕西省肿瘤医院首程收治112例中晚期子宫颈癌（诊断为Ⅱb-Ⅳa期）患者,随机分为VMAT和IMRT 2组,同步给予铂类增敏化疗及后装治疗,观察2种治疗方法疗效及不良反应的差异。结果:两组患者近期疗效相当,1年总体生存率、无局部复发生存率和无远处转移率两组间差异无统计学意义（P＞0.05）;急性放射性肠炎、急性放射性膀胱炎及骨髓抑制发生率两组间差异无统计学意义（P＞0.05）;远期不良反应（放射性膀胱炎及肠炎）,VMAT明显优于IMRT。结论:两种放疗方法对中晚期宫颈癌近期疗效相同,但从长远意义上讲VMAT能更好的保护危及器官,有效降低放射损伤,是治疗中晚期宫颈癌的重要手段。     

宫颈癌三维适形调强放疗剂量分布特性研究

目的研究宫颈癌调强放疗(IMRT)和三维适形放疗(3D-CRT)时靶区及其周围正常组织受照剂量的差异。方法用WiMRT三维适形调强放疗计划系统分别进行6~9个照射角度的3D-CRT和IMRT计划设计,肿瘤量45Gy,计算出正常组织和靶区的剂量-体积直方图以及所需照射的总跳数,并根据10cm×10cm射野外漏射线和散射线剂量率的测量值,估算3D-CRT和IMRT放疗时射野外正常组织所受漏射线和散射线剂量。结果照射野数和照射角度一致,IMRT时膀胱、直肠、阴道所受平均剂量分别只有3D-CRT时的19.5%(29.3/150.3)、64.5%(538.0/833.0)和61.0%(1553.6/2546.3),靶区平均受照剂量略高于3D-CRT。IMRT病人射野外正常组织所受散射线和漏射线剂量约为3D-CRT病人的1.5倍。结论宫颈癌IMRT时射野外正常组织受漏射线和散射线照射剂量较高,但射野内靶区和邻近器官剂量分布优于3D-CRT。     

基于电子射野影像装置的容积调强弧形治疗二维剂量验证研究

目的 基于电子射野影像装置(EPID)建立二维剂量精确重建模型并验证容积调强弧形治疗(VIMAT)剂量,与其他测量工具进行比较与分析。方法 采用EPID进行VIMAT的二维剂量验证,基于卷积、反卷积以及修正函数建立二维剂量重建模型。通过电离室测量的离轴比剂量曲线并用最小二乘法确定计算模型参数。对 12例不同部位肿瘤患者的VIMAT计划用电离室测量中心点剂量,采用其他平面剂量测量工具测量相应平面剂量分布。所有工具测量深度均设置为10 cm,并采用γ分析法比较测量结果。结果 对中心点绝对剂量,EPID与电离室测量结果偏差<1.5%。对平面剂量,2%2 mm标准下EPID与Seven29、Matrixx的平均γ通过率分别为98.9%、99.8%,3%3 mm标准下EPID与治疗计划系统计算结果的平均γ通过率为99.9%。结论 基于EPID建立的二维剂量重建模型能很好地用于调强放疗二维剂量验证工作,今后将考虑将该模型拓展到均匀模体的三维剂量验证中。     

3D Dosimetric verification of volumetric-modulated arc therapy by portal dosimetry

Background and purpose

To demonstrate the feasibility of back-projection portal dosimetry for accurate 3D dosimetric verification of volumetric-modulated arc therapy (VMAT), pre-treatment as well as in vivo.

Materials and methods

Several modifications to our existing approach were implemented to make the method applicable to VMAT: (i) gantry angle-resolved data acquisition, (ii) calculation of the patient transmission, (iii) compensation for detector ‘flex’ and (iv) 3D dose reconstruction and evaluation.

Results

Planned and EPID-(Electronic Portal Image Detector)-reconstructed dose distributions show good agreement for pre-treatment verification of two prostate, a stereotactic lung and a head-and-neck VMAT plan and for in vivo verification of VMAT treatments of prostate and lung cancer. Averaged over pre-treatment verifications, planned and measured isocentre dose ratios were −1.2% (range [−4.7%,1.8%]). 3D gamma analysis (3% maximum dose, 3 mm) revealed mean γ 〈γ_mean〉 = 0.37 [0.34,0.39], maximum 1% γ 〈γ_1%〉 = 0.72 [0.66,0.81] and percentage of points with γ ? 1 〈P_γ ? 1〉 = 99% [97%,100%]. For in vivo verification, the average isocentre dose ratio was −1.2% [−0.8%,−1.7%], 〈γ_mean〉 = 0.52 [0.40,0.64], 〈γ_1%〉 = 0.92 [0.76,1.08] and 〈P_γ ? 1〉 = 96% [93%,100%].

Conclusions

Our portal dosimetry method was successfully adapted for verification of VMAT treatments, pre-treatment as well as in vivo.     

局部晚期直肠癌术前VMAT同期加量剂量学研究

目的 探讨开展直肠癌术前VMAT同期加量(SIB-VMAT58.75 Gy)剂量学可行性,为临床应用提供依据。方法 对9例Ⅱ-Ⅲ期直肠癌术前放化疗患者分别行SIB-VMAT58.75 Gy和非同期加量VMAT (VMAT50.00 Gy),SIB-VMAT58.75 Gy剂量分割模式为局部直肠病变及阳性淋巴结给予58.25 Gy分25次(2.35 Gy/次),盆腔淋巴引流区给予50 Gy分25次(2.0 Gy/次);VMAT50.00 Gy剂量分割模式为盆腔淋巴引流区50 Gy分25次(2.0 Gy/次)。利用DVH评价靶区CI、HI和OAR受量。配对t检验或配对非参数秩和检验。结果 两种计划均能满足靶区处方剂量要求;PTV两组CI相近(1.0±0.0、1.0±0.0,P>0.05);HISIB-VMAT58.75 Gy组差于HIVMAT50.00 Gy组(0.2±0.2、0.1±0.0,P<0.05)。SIB-VMAT58.75 Gy较VMAT50.00 Gy小肠D2 cm³稍增加(P=0.038),小肠、膀胱、股骨头、骨盆的V10-V50两种计划相近(P均>0.05)。结论 SIB-VMAT58.75 Gy计划可以满足靶区处方剂量及OAR剂量限制要求,在剂量学上安全可行,具体疗效及不良反应有待于临床研究进一步验证。     

摆位误差对VMAT计划剂量学验证的影响

目的 探讨鼻咽癌患者及宫颈癌患者VMAT中摆位误差对剂量学验证的影响。方法分别为10例鼻咽癌、宫颈癌患者设计VMAT计划,并将计划移植到Delta4模体中进行计算,在瓦里安iX加速器上实施照射,通过移动治疗床模拟左、右、头、脚、腹、背方向上3、5、7 mm摆位误差,从而验证摆位误差对剂量验证通过率的影响。结果 γ分析结果显示鼻咽癌患者摆位误差>3 mm时,3%/3 mm标准下的通过率均<90%,摆位误差达到5 mm时,头方向低至(64.7±8.2)%;宫颈癌患者摆位误差>5 mm时3%/3 mm标准下的通过率均<90%,摆位误差达到7 mm时,头方向低至(63.3±3.6)%。结论 摆位误差对鼻咽癌患者和宫颈癌患者的VMAT计划的剂量学验证有较大影响,误差越大通过率越低,尤其是头方向误差对剂量分布影响更为显著。     

容积调强弧形治疗用于单发脑转移瘤的剂量学研究

目的 通过与立体定向拉弧(S_ARC)计划剂量学参数比较,研究VMAT用于单发脑转移瘤剂量学特点,为其临床应用提供指导。方法 收集 2012年在本院治疗的单发脑转移瘤 31例,分别设计VMAT单双弧计划和S_ARC计划,要求处方剂量(40 Gy分4次)覆盖95%靶体积。计划评价参数包括靶区适形、梯度指数,正常脑组织 D_mean及低剂量体积、机器跳数和计划执行时间。配对t检验或Wilcoxon符号秩检验不同计划间差别。结果 VMAT单弧、双弧计划的CI值高于S_ARC计划,其中位数分别为0.815、0.818、0.779(P=0.000、0.000),3种计划的梯度指数中位数均不同,分别为5.865、5.706、3.133(P=0.000、0.000、0.000),VMAT计划具有更好靶区适形性但剂量梯度略差。VMAT计划的正常脑组织 D_mean更大、低剂量受照体积更大(P=0.000、0.000)。VMAT单弧和双弧计划及S_ARC计划的治疗时间分别为(2.7±0.1)、(2.8±0.1)、(7.6±0.2) min,VMAT计划执行时间短于S_ARC计划(P=0.000、0.000)。结论 VMAT用于单发脑转移瘤,计划执行时间短,剂量分布能满足临床要求。     

乳腺癌容积调强弧形治疗的射野边界外放方法

目的 针对乳腺癌容积旋转调强(VMAT)计划设计,建立射野边界自动外放方法,并评价其效果。方法 在Pinnacle³ 9.10计划系统制定乳腺癌边界外放的VMAT计划(E-VMAT):在计划CT图像的乳腺表面中间位置设置虚拟组织补偿物(P-bolus),将它作为靶区的一部分,进行VMAT计划优化计算,实现射野边界自动外放,然后保持优化得到的射野参数,去除P-bolus后进行最终计划剂量分布计算。选取10例乳腺癌患者,对比E-VMAT计划与常规VMAT计划的剂量学参数和计划执行效率。结果 在射野方向观图上,能观察到E-VMAT方法实现射野钨门和MLC叶片在胸廓方向上的位置外放到皮肤以外。两类计划的靶区和危及器官的剂量学参数相似,计划执行效率一致(P>0.05)。结论 本研究建立的方法可以有效地实现VMAT射野边界自动外放,防止由患者呼吸运动和(或)摆位误差引起的靶区漏照;方法不需要编程实现,适用于不同计划系统。     

Optimising the dosimetric quality and efficiency of post-prostatectomy radiotherapy: a planning study comparing the performance of volumetric-modulated arc therapy (VMAT) with an optimised seven-field intensity-modulated radiotherapy (IMRT) technique

Purpose: The purpose of this study was to compare and evaluate radiotherapy treatment plans using volumetric modulated arc therapy (VMAT) and intensity modulated radiotherapy (IMRT) for post‐prostatectomy radiotherapy. Methods and Materials: The quality of radiotherapy plans for 10 patients planned and treated with a seven‐field IMRT technique for biochemical failure post‐prostatectomy were subsequently compared with 10 prospectively planned single‐arc VMAT plans using the same computed tomography data set and treatment planning software. Plans were analysed using parameters to assess for target volume coverage, dose to organs at risk (OAR), biological outcomes, dose conformity and homogeneity, as well as the total monitor units (MU), planning and treatment efficiency. Results: The mean results for the study population are reported for the purpose of comparison. For IMRT, the median dose to the planning target volume, V_95% and D_95% was 71.1 Gy, 98.9% and 68.3 Gy compared with 71.2 Gy, 99.2% and 68.6 Gy for VMAT. There was no significant difference in the conformity index or homogeneity index. The VMAT plans achieved better sparing of the rectum and the left and right femora with a reduction in the median dose by 7.9, 6.3 and 3.6 Gy, respectively. The total number of monitor units (MU) was reduced by 24% and treatment delivery time by an estimated 3 min per fraction without a significant increase in planning requirements. Conclusions: VMAT can achieve post‐prostatectomy radiotherapy plans of comparable quality to IMRT with the potential to reduce dose to OAR and improve the efficiency of treatment delivery.     

多发脑转移瘤VMAT计划中MLC插指功能剂量学研究

目的 通过比较有无MLC插指功能的VMAT计划剂量学差异,探究MLC插指在多发脑转移瘤VMAT计划中的优势。方法 回顾本院 15例多发脑转移瘤患者数据。首先在定位CT图像上设计有MLC插指功能权限的双弧VMAT计划(VMAT-1)。随后不改变计划参数,摒弃插指功能权限,重新优化计算得到无MLC插指功能的VMAT-2计划。比较两种计划在靶区CI和HI、OAR受量、机器跳数、控制点数、计划执行时间和计划耗时方面差异。采用Wilcoxon符号秩和检验。结果 VMAT-1的均匀性优于VMAT-2(P=0.04),两种计划的适形度基本相当(P=0.33)。VMAT-1计划中PTV的 D_98%高于VMAT-2(P=0.04)。VMAT-1中的脑干 D_mean比VMAT-2降低了4%(P=0.04),其他OAR参数基本相当。部分病例显示VMAT-1计划有着相邻横断面的肿瘤交界处正常组织受量更少的特点。VMAT-1计划机器跳数比VMAT-2增加了4%(P=0.01)。两种计划的控制点数和预估执行时间相近(P=0.81、0.73)。VMAT-1的计划制作耗时较VMAT-2减少了26%(P=0.00)。结论 在多发脑转移瘤VMAT计划中,MLC插指功能可缩短VMAT优化时间,提高优化效率。     

基于Auto-Planning技术直肠癌VMAT计划评估

目的 与当前手工试错方式设计的直肠癌VMAT计划(Manual-VMAT)相比,基于Auto-Planning技术的直肠癌VMAT计划(Auto-VMAT)能否在保证放疗计划质量同时,提高计划设计效率。方法 选取10例Ⅱ-Ⅲ期直肠癌经腹前切除(Dixon手术)术后患者,采用飞利浦 Pinnacle 9.10计划系统分别设计完成Manual-VMAT和Auto-VMAT计划。比较两种计划剂量分布和HI与CI,不同OAR的Dmean或ROI剂量体积,记录和比较两种放疗计划设计总时间和人工参与时间。配对t检验差异。结果 两种治疗计划均能满足临床剂量要求,Auto-VMAT和Manual-VMAT的HI和CI分别为0.058、0.921和0.058、0.940(P=0.972、0.115),与Manual-VMAT计划相比,Auto-VMAT的膀胱V40、Dmean和D50%分别降低25.6%、11.5%和8.9%(P=0.004、0.016、0.001),小肠V40、Dmean和D50%分别降低12.1%、5.4%和6.8%(P=0.023、0.001、0.001),左右股骨头在V30、Dmean和D50%上有所降低。Auto-VMAT和Manual-VMAT计划设计的总时间和人工参与时间分别为50.38、4.47和36.81、16.94 min (P=0.000、0.000)。结论 与Manual-VMAT计划相比,Auto-VMAT计划大大降低计划设计中人工参与时间,提高了计划设计效率。