应用雷泰TPS验算治疗计划剂量可行性研究

目的 评估应用雷泰TiGRT TPS独立验算患者治疗计划剂量以实现IMRT质量保证的可行性和准确性。 方法 实验基于美国瓦里安Trilogy加速器,以LinaTech (雷泰医疗)公司的TiGRT TPS 作为剂量独立验算工具。首先根据AAPM TG-119号报告中模体数据和处方剂量的要求在瓦里安Eclipse TPS中设计模体计划,用电离室Famer 2571测量模体计划的点剂量,比较电离室测量值和不同TPS的计算值。其次选取瓦里安Eclipse TPS中已治疗的鼻咽癌患者 6例、乳腺癌术后放疗患者 8例,用TiGRT TPS对选取病例进行独立剂量验算并进行剂量比较和分析。 结果 在TG-119几何模体验证中,原计划点剂量、验算计划点剂量与测量值基本一致。在病例计算中,原计划与验算计划在乳腺癌中的差异较小,在鼻咽癌中的差异相对较大。在中心层面剂量的γ通过率评估中,所有病例在3 mm/3%的标准下的γ通过率均在90%以上。乳腺癌病例的γ通过率分别为(97.6±1.56)%和(97.1±1.10)%,鼻咽癌的通过率相对较低,分别为(92.6±3.46)%和(93.5±3.12)%。 结论 应用LinaTech TiGRT TPS进行剂量独立验算来实现调强放疗治疗保证的方法具备可行性,验证过程方便快捷,同时可基于患者解剖结构和DVH差异,更全面控制和提升放射治疗质量。     

基于日志文件的三维独立剂量验证系统在IMRT质控中的可行性研究

目的 评估一种基于日志文件的三维独立剂量验证系统用于临床放疗质控的可行性。方法 以三维水箱测量数据为基准,比较分析Mobius三维独立剂量验证系统计算的百分深度剂量、离轴曲线和输出因子与测量数据的一致性;并对17例鼻咽癌患者进行临床放疗计划的三维独立剂量验证和治疗过程中基于加速器日志文件的三维剂量验证,检测Mobius的剂量计算精度和剂量重建精度,同时也对每个病人分次间治疗的γ通过率(3%/3 mm)进行了统计分析,用以检测分次间治疗的稳定性。结果 Mobius重新计算的百分深度剂量、离轴曲线、输出因子与三维水箱测量的数据具有较好的一致性;17例鼻咽癌患者临床放疗计划的靶区以及危及器官的DVH参数对比结果如下:治疗计划的三维独立剂量验证结果中最大偏差为-2.16%,治疗过程中基于加速器日志文件的三维剂量验证结果中最大偏差为0.18 Gy。17例鼻咽癌整体平均通过率为99.26%,分次间治疗的最大偏差为0.5%。结论 Mobius的独立计算功能和剂量重建功能具有类似计划系统的精度,可快速进行临床放疗计划的三维独立剂量验证和治疗过程中基于加速器日志文件的三维剂量验证。从而为临床治疗提供安全、可靠的技术保障。     

基于简化机头模型与筒串卷积算法的调强计划独立三维剂量验算

目的 建立医用直线加速器的双点源机头模型,结合筒串卷积算法实现调强治疗计划三维独立剂量验算。 方法 分别对瓦里安、医科达直线加速器建立双点源机头模型,结合筒串卷积剂量算法计算三维剂量分布。与电离室水箱扫描数据比较规则野的Scp、PDD、离轴剂量分布确认计算模型。两种加速器分别各选取 12例共 24例调强治疗计划进行比较,对TPS计算结果进行独立验算,并且与探测器矩阵测量结果进行比较。 结果 矩形野中心点剂量偏差均<1%,射野内相同位置二者剂量偏差≤1%,半影区域位置偏差≤1 mm。采用3%/3 mm标准γ通过率均>90%。 结论 建立了基于双点源机头模型结合筒串卷积算法实现调强治疗计划三维独立剂量验算,对规则射野及调强治疗计划的验证比较,表明该方法和计算模型可用于临床计划的三维独立剂量验算。     

宫颈癌VMAT与静态IMRT所致全身当量剂量比较

目的 比较VMAT和静态IMRT技术在宫颈癌放疗中所致患者全身当量剂量。方法选取2014年间收治的9例宫颈癌放疗患者, 针对每例患者设计出VMAT和IMRT计划。在进行VMAT和IMRT治疗中,使用热释光剂量计(TLDs)测量每例患者在剑突和眉间位置上的当量剂量Hp(10),并基于剑突位置上测量的当量剂量估算出患者全身当量剂量。配对t检验二者差异。结果采用VMAT技术在每例患者剑突和眉间位置上测量的当量剂量均低于IMRT技术。当给予患者50 Gy处方剂量,选取患者剑突位置的平均当量剂量作为代表患者全身当量剂量时,WMAT和IMRT放疗技术所致患者的全身当量剂量分别为364 mSv和538 mSv。结论 VMAT技术比IMRT技术可导致患者更低的全身当量剂量, 可降低辐射诱发癌症发生的危险度。     

基于解剖在线测量的调强放疗三维剂量验证系统测试与应用

目的 测试基于患者解剖图像和矩阵探测器在线测量进行重建(RDBMOM)的调强放疗(IMRT)三维剂量验证系统的准确性,评估其临床应用可行性。方法 分别在体模设计规则野和非规则野测试计划,同时以指形电离室和二维电离室阵列测量各测试例的点剂量和平面剂量分布,评估RDBMOM系统剂量重建精度。选择 2例鼻咽癌IMRT计划做RDBMOM验证,分析验证结果的临床应用意义。结果 与指形电离室点测量结果比较,RDBMOM系统对各测试例的重建剂量偏差均<1%(3 cm×3 cm小野除外),IMRT测试例的重建剂量偏差最大为2.12%。与电离室阵列测量比较,RDBMOM重建的测量平面内离轴剂量分布曲线符合良好,两者比较的γ通过率(3%/3 mm)为 94.56%~100%。2例IMRT计划的RDBMOM验证结果整体γ通过率>99%;计划靶体积γ通过率>98%且 D₉₅误差<0.4%,腮腺和晶体平均剂量的最大误差分别达2.97%和59.58%。结论 测试系统剂量重建精度可满IMRT验证要求,并能给出与患者解剖结构相关的体积剂量误差与误差位置等信息,有利于评估其对临床的影响。     

IMRT计划优化参数中听觉器官分区限制剂量研究

目的 探讨鼻咽癌IMRT中通过听觉器官分区限制剂量方式优化计划对降低听觉器官剂量的影响。方法 共选取 223例鼻咽癌患者分为A、B两组。A组 114例,通过提高听觉器官 D_mean限制的调强优化权重等级方法设计IMRT计划。B组 109例,以PTV外放5 mm为分割线将听觉器官分成高剂量和低剂量区,限制听觉器官高剂量区剂量不高于靶区处方剂量,听觉器官低剂量区剂量不高于靶区处方剂量一半作为调强优化参数设计放疗计划。成组t检验组间差异。结果 T₁、T₂、T₃、T₄期中B组耳鼓室腔(中耳)D_mean均值较A组分别减少17.7%、22.4%、15.7%、14.2%(P=0.000、0.000、0.000、0.000);耳蜗 D_mean均值分别减少11.0%、20.1%、10.0%、9.0%(P=0.004、0.000、0.007、0.036);前庭 D_mean均值分别减少22.6%、31.8%、20.6%、21.4%(P=0.000、0.000、0.000、0.000)。B组骨性段咽鼓管 D_mean均值较A组无改善(减少3.4%、6.8%、3.6%、0.1%;P=0.291、0.006、0.155、0.963)。结论 听觉器官分区限制剂量方法能有效降低听觉器官剂量,减小听觉器官放射损伤,更好地保护听觉功能。     

调强放疗剂量验证实践指南

调强放疗剂量验证是放疗质量保证的重要组成部分,对保证调强放疗的安全和质量非常重要。我国尚无调强放疗剂量验证的系统指南和验证工具方法的具体推荐,验证结果的解读及其临床意义、验证不通过的原因分析及处理措施,不同机构使用的工具方法和实施细节差异很大。在国家肿瘤诊疗质控中心放疗质控专家委员会的组织领导下,经过现状调查、多中心测试、专家研讨、咨询、审定等方式完成了该指南。指南规定了开展调强放疗剂量验证的机构、组织、人员、设备、技术流程,及文档记录等方面的要求,以期改进调强放疗剂量验证工作的规范化开展。     

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。     

局部晚期鼻咽癌IMRT下视神经及视交叉耐受剂量探讨

目的 探讨局部晚期鼻咽癌患者在IMRT下视神经及视交叉的耐受剂量。方法 回顾分析2009-2013年在我院接受IMRT且视神经或视交叉2%体积受量(D2)>55 Gy的108例局部晚期鼻咽癌的剂量学特点及放射性视神经病变的发病情况。采用CTCAE3.0标准评价视神经和视交叉的不良反应,用Logistic回归法分析RION的危险因素。结果 108例患者中均未观察到严重的放射性视神经病变(3-5级),其中7例患者出现轻微视神经病变(1-2级),未发现患者个人因素或治疗相关因素与RION发生有统计学意义(P>0.05)。108例患者中位随访时间为46个月(13~91个月),3年OS、LRFS、DMFS率分别为90.0%、94.5%、86.4%。结论 常规放疗下得出的视神经和视交叉限制剂量<55 Gy可能不适用于IMRT;IMRT下为提高处方剂量对靶区覆盖率,视神经和视交叉的限制剂量或许可以适当放宽。     

宫颈癌术后放疗行限定骨盆IMRT计划剂量学分析

目的 探讨宫颈癌术后放疗行限定骨盆IMRT计划(BM-sparing IMRT)对靶区剂量、OAR以及血液不良反应的影响。方法 选取10例接受术后放疗的宫颈癌患者,通过瓦里安TPS对同一图像分别行BM-sparing IMRT和常规IMRT,比较2种计划中骨盆受量差异、靶区剂量分布以及其他OAR受量差异。选取30例既往接受术后放疗的宫颈癌患者,Pearson法分析骨盆受量与骨盆冠状轴、矢状轴、垂直轴长度与体积相关性。选取41例接受术后放疗的宫颈癌患者,随机分为观察组和对照组,观察组疗前行BM-sparing IMRT计划并按要求限定骨盆受量,对照组行常规IMRT;Logistic回归分析2个组患者≥2级血液不良反应发生与骨盆受量相关性。结果 BM-sparing IMRT与IMRT均能达到CTV剂量要求,OAR受量相近(P均>0.05)。BM-sparing IMRT骨盆的Dmean、V10、V20、V40、V50均低于IMRT (P=0.003~0.045)。Pearson法相关分析结果显示骨盆的Dmean、V20、V30、V40、V50与骨盆冠状轴长呈负相关(P=0.008~0.038)。观察组患者的血液不良反应发生率明显低于对照组(P=0.019)。Logistic回归分析结果显示血液不良反应发生与骨盆V20相关(OR=1.191,P=0.042)。结论 宫颈癌术后放疗行BM-sparing IMRT能降低骨盆受量和血液不良反应发生率,骨盆受量与骨盆冠状轴长呈负相关,血液不良反应发生与骨盆V20相关。     

机器学习在调强放疗质量保证中的应用研究进展

近年来随着大数据分析与人工智能技术的发展,机器学习在放疗领域的应用研究逐渐增多。通过既往计划训练,机器学习可预测计划质量及剂量验证结果。机器学习也可以预测MLC位置误差、加速器性能。机器学习用于调强放疗质量保证能提高治疗计划和实施的质量和效率,增加患者获益并降低风险。机器学习用于调强放疗质量保证目前尚存在特征值选择、提取和计算复杂,要求训练样本量大,预测精度不够等问题,阻碍了其临床转化和应用。本文综述其研究进展。     

Practice guideline of patient-specific dosimetric verification for intensity-modulated radiotherapy

Patient-specific dosimetric verification is an important component of quality assurance processes for intensity-modulated radiotherapy (IMRT), which plays a critical role in ensuring the safety and quality of IMRT. There has been no national practice guideline or explicit recommendations for tools and methods for patient-specific IMRT dosimetric verification in China. Interpretation and clinical significance of verification results, causes and management interventions for IMRT dosimetric verification failure, tools and methods and implementation details significantly differ among different institutions. Under the guidance and organization of Radiation Oncology Quality Control Committee, National Quality Control Center of Cancer Theranostics, this guideline was formulated based on the results of national survey, multi-center validation test, expert discussion, consultation and review. This guideline specifies the requirement of institution, organization, personnel, tools and device, technical workflow, and documentation,aiming to improve the standardized implementation of IMRT dosimetric verification procedures.     

独立验算软件调强放疗质量控制可行性研究

目的 探讨使用独立验算软件IMsure进行调强放疗质量保证的准确性和可行性.方法 以直线加速器瓦里安600C/D为例,选取25例Eclipse治疗计划系统(TPS)计算的调强放疗(IMRT)计划,采用IMsure进行剂量计算验证,同时用Matrixx平面探测矩阵进行实际测量.对TPS、IMsure计算结果和Matrixx测量结果进行相互比较.结果 选取中心探头点作为参考点,IMsure计算结果和Matrixx测量结果与TPS计算结果偏差分别为(-0.11 ±1.24)％(t=0.20,P=0.840)和(-0.18 +1.45)％(t=0.86,P=0.400).3mm/3％和2mm/2％标准下IMsure对TPS计算结果的验证γ通过率分别为(98.7±2.8)％和(94.9±7.2)％,Matrixx对TPS计算结果的验证γ通过率分别为(99.0±2.0)％和(93.2±6.9)％,3 mm/3％标准下IMsure与Matrixx对TPS计算结果的验证γ通过率没有统计学差异(t =1.54,P=0.126).结论 IMsure可较好用于TPS初期的验收和临床测试.在常规临床放疗中通过IMsure对IMRT计划进行“预验证”,在充分常规放疗质量保证措施下可部分代替IMRT的实际测量验证,从而减轻日常的测量工作.     

子宫颈癌术后盆腔转移三维适形与调强放疗剂量学对比研究

目的 比较三维适形放疗(3DCRT)和调强放疗(IMRT)在子宫颈癌术后盆腔转移病灶靶区(PTY)剂量覆盖和危及器官(OAR)保护方面的差异,探讨子宫颈癌术后盆腔转移病灶的最佳治疗方案.方法 选择10例子宫颈癌根治术后盆腔转移患者,行CT模拟定位后将数据上传至Varian三维计划系统,勾画靶区,进行放疗计划设计后做下列研究:3DCRT计划与IMRT计划对计划靶区PTV的影响及比较;3DCRT计划与IMRT计划中危及器官受最比较分析.结果 采用95%可信区间,CTV至PTV的外放边界定为1 cm.3DCRT计划中3、4、5和6个射野下PTV适形指数分别为0.46、0.67、0.68、0.68,4个以上射野数日的增加不再显著改善靶区分布和减少正常组织受照射体积百分比.IMRT计划中5、7、9、11和13个射野下PTV适形指数分别为0.75、0.83、0.84、0.85、0.85,9个以上射野数目增加不再显著改善靶区分布和减少正常组织受照体积百分比.比较OAR最高照射剂量,IMRT计划中小肠脊髓的最高照射剂量低于3DCRT,直肠膀胱及股骨头的最大剂量差异无统计学意义.结论 子宫颈癌术后盆腔转移放疗者3DCRT以4个射野数计划为优,IMRT以9个射野数计划为优.高剂量范围内IMRT较3DCRT对脊髓及小肠的保护作用明显,IMRT较3DCRT减少了高剂量区直肠、膀胱的受照体积,从而有望减少OAR放射治疗并发症的发生概率.

Abstract：

Objective To compare the differences of target-volume(PTV) coverage and organ at risk (OAR) protection between three dimensional conformal radiotherapy (3DCRT) and intensity-modulated radiotherapy(IMRT) for patients with pelvis metastasis of cervical cancer underwent radical hysterectomy and pelvic lymphadenectomy. To explore the optimal treatment methods for pelvis metastasis of cervical cancer.Methods 10 patients with pelvis metastasis of cervical cancer underwent radical hysterectomy and pelvic lymphadenectomy were selected for this study. The images scanned by CT were transferred to treatment planning system to generate 3DCRT and IMRT plans. The impacts of 3DCRT on PTV were compared with those of IMRT. Isodose line and dose volume histograms(DVH) were used to evaluate to the dose-distribution in PTV and OAR. Results For 95 % confidence interval, the margin from CTV to PTV was 1 cm. Conformal indexs (CIs) of PTV for 3, 4, 5 and 6 fields 3DCRT were 0.46, 0.67, 0.68 and 0.68, respectively. When beyond 4 fields, the advantage of adding fields was not significant. CIs of PTV for 5, 7, 9, 11 and 13 fields IMRT were 0.75, 0.83 0.84, 0.85 and 0.85, respectively. When beyond 9 fields, the advantage of adding fields was not significant. The maximum dose of the bowl and spine cord in IMRT plans were lower than that in the 3DCRT plans (P <0.05). Maximum dose of OAR had no significant differences (includingt the bone, recttum and bladder) between IMRT and 3DCRT plans. Conclusion For patients with pelvis metastasis of cervical cancer after radical surgery, 4 fields planning in 3DCRT and 9 fields planning in IMRT are feasible. At high dose levels, the IMRT plans can more significantly protect the bowl and spine cord and decrease the radiation volume of colorectal and urinary bladder at risk than 3DCRT, so IMRT may potentially diminish probability of the normal tissue complications.     

Dosimetric verification for intensity-modulated radiotherapy of thoracic cancers using experimental and Monte Carlo approaches

PURPOSE: To investigate the dosimetric accuracy of commercial treatment planning systems used in intensity-modulated radiotherapy (IMRT) for thoracic cancer. METHODS AND MATERIALS: Clinical IMRT plans for lung and esophageal cancers and mesothelioma were used to investigate the accuracy of dose calculations from two commercial treatment planning systems (Pinnacle and Corvus systems). Dose distributions were measured with ion chambers and thermoluminescent dosimeters for individual IMRT fields and composite treatment plans in water phantoms and anthropomorphic phantoms. A Monte Carlo-based system was established to compute three-dimensional dose distributions to compare with the treatment planning system calculations. RESULTS: Dose calculations from the Pinnacle system were acceptable within 5% of the local dose or a 5-mm distance-to-agreement for 80% of the points measured with ion chambers, 74% of the points measured with thermoluminescent dosimeters, and 96% of the points compared with the Monte Carlo calculations. For the Corvus system, 89% of the points agreed with the measured dose and 98% agreed with the Monte Carlo calculations. Underestimation of the dose from the treatment planning system was found in the low-dose regions (<50% of the prescribed dose), possibly caused by inadequate modeling of the multileaf collimators. CONCLUSION: The Pinnacle and Corvus dose calculations were acceptable for thoracic IMRT in high-dose regions. Beam modeling is likely the most critical factor for the accuracy of IMRT dose calculations.