应用EPID分析头颈部肿瘤调强放疗的摆位误差

目的 通过对头颈部肿瘤患者群体的射野图像回顾性分析,了解患者群体的摆位误差分布情况,为治疗计划设计设置计划靶体积(PTV)时提供依据.方法 通过配准数字重建图像(DRR)和电子射野影像装置(EPID)拍摄的正、侧位验证像的骨性解剖结构,计算平移和旋转误差.结果 平移误差左右方向为(1.40±1.27)mm,头脚方向为(1.34±1.37)mm,腹背方向为(1.34±1.30)mm;旋转误差冠状面为(0.791±0.976).,矢状面为(0.531±0.750)..结论 对于头颈部肿瘤调强放疗(IMRT),临床靶体积(cTV)到PTV的外放边界在左右方向宜为3.7 mm,头脚及腹背方向宜为3.6 mm.考虑到旋转误差,当靶区比较长时靶区两端外放要更大一些.     

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。     

EPID辅助头颈肩热塑膜在喉癌调强放疗中的摆位误差

[目的]探讨电子射野影像装置（EPID）辅助下头颈肩热塑膜在喉癌调强放疗（IMRT）中的摆位误差。[方法]选取喉癌患者40例,使用头颈肩热塑膜加以固定,在放射治疗过程中每周摄取电子射野影像片（EPI）1次,正侧位片各1张。在直线加速器的电子射野影像系统下将电子射野影像片与数字重建射线影像（DRR）进行匹配,测得在X轴（左右方向）、Y轴（头脚方向）和Z轴（前后方向）的摆位误差并加以记录。[结果]选取的40例患者在各个方向上的总体摆位误差分别为X轴左右方向（0.45±0.36）mm,Y轴头脚方向（0.56±0.47）mm,Z轴前后方向（0.40±0.33）mm,各周差异相比没有统计学意义（P〉0.05）。[结论]头颈肩热塑膜应用于喉癌调强放射治疗,体位移动少,重复性及固定性好,准确度高,在EPID的辅助下可以纠正摆位误差,提高摆位精确度。     

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。     

摆位稳健性对IMRT与VMAT剂量学影响研究

目的 比较摆位稳健性对头颈部肿瘤IMRT与VMAT剂量分布的影响程度,评价两者对图像引导需求。方法 纳入30例IMRT鼻咽癌患者按临床上剂量要求设计VMAT计划,AAA法计算剂量。每患者两计划分别沿原始x、y、z轴各移动等中心±1.0、±3.0、±5.0 mm模拟左右、上下、前后方向摆位误差对剂量分布影响,分析60个参考计划与1080个再计划DVH参数。配对t检验差异。结果 误差为1 mm时,GTV D₉₈、CTV D₉₅、HI、PGTV V₉₅平均偏差<0.5%;误差为3 mm时,GTV与CTV剂量平均变化<1.0%,且VMAT高于IMRT (GTV D₉₈,P=0.00;CTV D₉₅,P=0.00),PGTV剂量偏差要大,IMRT与VAMT中PGTV_nx与PGTV_nd V₉₅平均偏差分别为[1.64% 比1.95%(P=0.01)]、[1.73% 比2.63%(P=0.00)]。误差增大各指标偏差变大,且VMAT高于IMRT (GTV D₉₈,P=0.00;CTV D₉₅,P=0.00;CTV HI,P=0.00;PGTV V₉₅,P=0.01)。相比靶区,脊髓、脑干D_max变化更大,但IMRT与VMAT间差异不明显。结论 误差较小时(<3 mm),IMRT与VMAT计划均较稳健。VMAT对摆位误差更敏感,主要体现在靶区剂量,随摆位误差增加两者间差异变大。建议行VMAT患者增加图像引导频次。     

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。     

应用EPID代替胶片法对MLC的质控研究

目的 研究EPID代替胶片对加速器MLC的质控方法并探讨其在任意机架角度下的可行性。方法 采用RIT113软件对EPID影像和EBT3胶片影像数据进行分析。以EBT3胶片射野边缘50%等剂量曲线位置定义MLC叶片实际位置,在同一射野条件下EPID影像数据中找到MLC叶片实际位置所对应百分剂量值,从而完成EPID到EBT3胶片的替代过程。结果 加速器机架角0°时,以EBT3胶片确定的MLC叶片位置处EPID影像对应的期望百分剂量值为44%,最大MLC位置误差为0.12 mm。任意机架角度时,EPID影像数据通过与0°结果做距离一致性分析比对,半径为0.5 mm时所有像素点均通过。结论 采用EPID代替胶片对加速器MLC叶片到位质控方法可行,且其精度满足临床要求并适用于任意机架角的测量,具有广泛推广和借鉴意义。     

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。     

VMAT计划复杂性的定量评估方法探讨

目的 提出新的定量评估指标——弧形野调制复杂度分数(AMCS), 并分析6种量化计划复杂性指标对VMAT剂量验证的影响。方法 定量计算127例患者VMAT计划复杂性指标:平均射野面积(ABA)、平均叶片路径(ALT)、平均射野宽度(ABW)、调制复杂度分数(MCS)、叶片路径-调制复杂度分数(LTMCS)和AMCS。采用Delta4系统测量VMAT剂量验证γ通过率。Pearson法分析ABA、ALT、ABW、MCS、LTMCS和AMCS与3 mm/3%下γ通过率相关性, 以及6个指标间的相互关系。结果 ABA、ALT、ABW、MCS、LTMCS和AMCS平均值分别为(73.5±24.1) cm²、(69.6±9.8) cm、(3.63±1.03) cm、0.33±0.05、0.14±0.04和0.16±0.05, 且均与γ通过率相关(P=0.000), 其中AMCS与γ通过率相关性最大(R=0.637);AMCS<平均值时γ通过率<95%的射野比为60.7%, >平均值时为9.9%。ABA、ABW与ALT无相关性(P=0.720、0.073), 其余指标间均相关(P=0.000~0.003)。结论 AMCS指标是一种适合用于定量评估VMAT计划复杂性的方法, 可用于预测VMAT剂量验证结果, 在VMAT计划审核中用于比较多个计划的复杂度以帮助选择最佳计划。     

Axesse加速器实施VMAT的主要性能测试

目的 测试Axesse加速器实施VMAT的准确性和可靠性。方法 按照由简单到复杂、从系统组成部分到系统过程测试对Axesse实施VMAT的准确性和可靠性测试。系统组成部分测试包括剂量输出稳定性测试和MLC到位精度测试;系统过程测试包括VMAT剂量率和机架速度调制能力测试、MLC速度和剂量率调制能力测试,以及患者剂量验证测试。结果 与固定机架照射相比,旋转照射、包括MLC动态滑动旋转照射剂量输出差异<1.0%。Axesse EPID iViewGT 3.40测试MLC到位精度肉眼观察能发现MLC 0.5 mm位置误差,固定机架照射和旋转照射MLC到位精度<1 mm。在临床应用剂量率范围内,VMAT变剂量率和机架速度、变剂量率和MLC速度测试结果不同条形野射束强度差异<2.0%。宫颈癌、前列腺癌和乳腺癌患者VMAT剂量验证的3 mm 3%标准γ通过率分别为96.52%、95.72%和98.83%。结论 Axesse系统VMAT能准确控制MLC运动、变剂量率和机架速度,Axesse系统能准确可靠实施VMAT。     

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。     

容积调强弧形治疗计划的多中心比较

目的 评价单位设计临床容积调强弧形治疗(VMAT)计划质量差异,建立VMAT计划设计通用模板。方法 5家肿瘤中心分别提供1例病例作为测试例,CT及轮廓经确认后导入计划系统。各中心使用相同处方和剂量限制要求进行计划设计,具体设计策略自行决定。每个测试例包含5例各中心完成的计划和1例使用通模板完成的计划。采用计划质量整体评分法评估计划质量,使用机器跳数和治疗时间评估计划执行效率。结果 鼻咽癌病例没有计划可以严格满足所有剂量目标,3例计划虽然无法满足所有目标但可达到临床接受水平,另3例计划无法接受。食管癌病例6例计划均可达到临床接受水平。肺癌病例4例计划达到临床接受的水平,2例计划无法接受。前列腺癌病例4例计划严格满足所有剂量目标,1例计划达到临床接受水平,1例计划无法接受。肝癌病例3例计划严格满足所有剂量目标;3例计划达到临床接受水平。在执行效率方面,各计划控制点数80~160个,治疗时间3~7 min,机器跳数350~900 MU。结论 大部分计划的质量和执行效率可以达到临床要求,各中心设计基于Monaco系统的VMAT计划模板及基准数据库的质量也达到了预期。     

Commissioning of volumetric modulated arc therapy (VMAT) in a dual-vendor environment

Methods and results for commissioning of the complete VMAT delivery chain are presented for the combination of Nucletron’s Oncentra MasterPlan® v3.3 with Elekta’s Mosaiq® v1.6 and SynergyS® linac. VMAT specific linac commissioning included determination of the size of the minimal dynamic leaf gap. Dosimetric validation of the complete treatment chain was performed using a 2D-ionization-chamber-array and showed excellent dosimetric results.