不同三维探测器对鼻咽癌VMAT计划MLC位置误差探测灵敏度的研究

目的 研究鼻咽癌容积旋转调强(VMAT)计划剂量验证中,Delta⁴和ArcCHECK两种三维探测器对多叶准直器(MLC)叶片位置误差检测的灵敏度。方法 选取10例鼻咽癌VMAT计划,对原始文件中每个MLC子野的叶片分别引入0.5~4.0 mm的位置误差,使子野整体扩大、缩小或偏向一侧平移,模拟VMAT治疗中MLC可能出现的位置误差。分别用Delta⁴和ArcCHECK进行验证测量,比较计划系统计算值与测量结果的γ通过率并行配对t检验。结果 当评价标准取3 mm/3%时,两种探测器所有患者的原计划验证绝对剂量γ通过率均>95%,Delta⁴和ArcCHECK可以检测出的MLC外扩、内收以及平移误差分别是1.5、1.0、2.0 mm和3.0、1.0、3.0 mm;而取2 mm/2%评价标准时,患者原计划验证绝对剂量γ通过率有较大幅度下降,此时Delta⁴和ArcCHECK能检出的MLC外扩、内收和平移误差分别是1.0、1.0、2.0 mm和1.5、0.5、2.0 mm。结论 Delta⁴和ArcCHECK鼻咽癌VMAT计划的剂量验证可以检测出不同类型和大小的MLC位置误差,但两者的检测灵敏性略有差异,而对<1.0 mm微小误差的检测都不够敏感,日常工作中仍需加强MLC的质量保证。     

鼻咽癌全颈同步加量VMAT的可行性研究

[目的]探讨全颈同步加量容积调强放疗(WF-SIB VMAT)在鼻咽癌治疗中的可行性。[方法]对于8例入组的鼻咽癌患者,根据相同的优化目标,分别设计了7野WF-SIB IMRT、单弧WF-SIB VMAT和双弧WF-SIB VMAT计划。对三种治疗方式的靶区覆盖率与正常组织的保护情况进行比较分析,并分析比较优化时间、传输时间及剂量验证通过率等指标。[结果]IMRT的靶区覆盖率比单弧和双弧VMAT计划高,双弧VMAT的脊髓最大剂量点最低,其他参数比较没有统计学差异。单弧与双弧VMAT计划优化时间分别是IM-RT的5倍与10倍,MU只有IMRT的42%与55%左右,出束时间分别比IMRT快6倍和3倍。[结论]双弧VMAT可行,WF-SIB VMAT与IMRT可同作为鼻咽癌的治疗选择。     

动态多叶准直器精度对调强放疗的剂量学影响和容差研究

目的 定量研究多叶准直器(MLC)位置误差对固定野动态调强放疗(dMLC-IMRT)计划的剂量学影响,为该治疗技术确立MLC质控精度和运行容差提供指导。方法 模体研究使用计划系统中建立以5、10、20mm为子野宽度的三组条形10cm×10cm动态滑窗测试野计划。患者计划抽取7种常见肿瘤的临床治疗计划,包括鼻咽癌、胶质瘤、肺癌、食管癌、宫颈癌、前列腺癌和乳腺癌,每种 6例。模拟MLC误差包括系统性开/关误差、系统性偏移误差和随机误差,对原计划引入MLC误差生成模拟计划,比较原计划和模拟计划的剂量学差异。结果 模体研究结果表明剂量偏差与系统性开/关误差成正比,与子野宽度成反比;系统性偏移误差导致积分剂量的整体偏移,对射野中心剂量无影响。患者计划研究结果表明系统性开/关误差对剂量学有影响,7种常见肿瘤计划靶区的剂量敏感性为 7.258~13.743%/mm,剂量敏感度与平均子野宽度负相关;系统性偏移误差引起的每毫米剂量学偏差均<2%;2mm以下随机误差时引起的剂量学变化在临床上可忽略不计。结论 对于行固定野动态IMRT计划宜限制子野最小宽度,而加速器端应加强对MLC的质控。为了确保靶区剂量的不确定度<3%,支持2mm随机误差应作为固定野动态IMRT时的运行容差,0.2mm每侧或0.4mm单侧的对齐精度作为质控精度以保证不同肿瘤的放疗剂量准确性。     

食管癌VMAT与IMRT剂量比较的Meta分析

目的 对食管癌VMAT与IMRT靶区和OAR剂量比较行Meta分析。方法 文献检索纳入相关研究,分析靶区和OAR剂量参数、机器跳数及治疗时间。结果 17项研究的323病例纳入Meta分析。VMAT计划中GTV的D_mean、在总剂量≤50.4 Gy时PTV的D_mean和在总剂量>50.4 Gy时PTV的D_max优于IMRT (P=0.009、0.043、0.039)。心脏D_mean、V₃₀、V₄₀,脊髓D_max,肺V₅、V₁₀、D_mean差异均无统计学意义(P>0.05);VMAT计划中肺的V₁₅、V₂₀、V₃₀优于IMRT计划(P=0.001、0.000、0.023)。VMAT计划中单次照射1.8、2.0 Gy的机器跳数较IMRT计划分别减少275.4、134.2 MU (P=0.000、0.022);VMAT计划中单次照射1.8、2.0 Gy的TT比IMRT计划分别缩短323.5、193.7 s (P=0.000、0.009)。结论 VMAT计划能显著减少TT和机器跳数、提高设备使用率,降低肺受照剂量和RP发生风险。VMAT与IMRT相比在照射总剂量≤50.4 Gy时除PTV的D_mean和GTV的D_mean、D_max外,靶区其他剂量参数均无明显优势。对脊髓和心脏保护VMAT也无明显优势。     

乳腺癌改良根治术后容积调强弧形治疗与调强放疗剂量比较的Meta分析

目的 比较乳腺癌改良根治术后容积调强弧形治疗(VMAT)与调强放疗(IMRT)对计划靶区(PTV)和危及器官(OAR)的剂量学差异,为临床提供循证学依据。方法 根据纳入和排除标准,计算机检索PubMed、Cochrane Library、FMRS、中国知网、万方数据库及维普全文期刊数据库,筛选所有乳腺癌改良根治术后VMAT与IMRT剂量学比较的文献纳入研究。检索时间从建库至 2020年3月。应用Stata14.0软件进行Meta分析。结果 13项研究的 281例纳入Meta分析。与IMRT计划相比,VMAT计划明显提高PTV剂量 (D95%,P<0.001),明显改善PTV剂量均匀性(P<0.001)和适形性(P=0.004)。VMAT计划较IMRT计划有效降低患侧 肺V20Gy (P=0.027)和健侧 肺V10Gy (P=0.003);而患侧肺 Dmean、V5Gy、V10Gy、V30Gy,健侧肺 Dmean、V5Gy,心脏 Dmean、V10Gy、V30Gy两组计划均相近(均 P>0.05)。IMRT计划较VMAT计划降低心 脏V5Gy (P=0.001),但对心 脏V5Gy纳入文献进行敏感性分析,显示结果稳定性较差。VMAT计划比IMRT计划明显减少治疗时间(P<0.001)和机器跳数(P<0.001)。结论 乳腺癌改良根治术后放疗中VMAT比IMRT在靶区剂量覆盖、均匀性和适形性,对患侧肺和健侧肺保护,以及治疗效率方面均更具剂量学优势。     

鼻咽癌放射治疗IMRT与Arc调强计划的剂量学比较

目的分析鼻咽癌放射治疗IMRT与Rapid Arc调强放疗计划方案,为临床提供参考。方法 10例鼻咽癌CT增强扫描模拟定位后勾画CTV,按统一标准外扩PTV;实施均分9野IMRT计划和单弧、双弧、3弧Arc调强计划;以PTV处方剂量70Gy,分析各治疗计划靶区剂量分布和危及器官受限剂量,进行剂量学对比研究并比较治疗时间的长短。结果 IMRT调强计划适形指数及不均匀指数明显优于单弧,与双弧和3弧没有明显区别;各计划之间危及器官受量均低于参考受限剂量;照射体积(irradiation volume,IV)未见明显区别;机器跳数(monitor unit,MU),Arc调强计划明显低于IMRT调强计划;治疗时间上Arc调强计划更短。结论目前虽IMRT计划更符合鼻咽癌的治疗剂量要求,但Arc计划在缩短治疗时间、降低治疗时的机器跳数上有明显优势。     

VMAT与IMRT在脑转移瘤全脑照射保护海马计划比较

目的 比较容积调强弧形治疗(VMAT)与调强放疗(IMRT)在脑转移患者全脑照射保护海马计划中的剂量分布。方法 收集2013-2016年46例脑转移患者,在CT定位图像与MRI融合后图像上勾画海马。海马分别外扩3、5、10 mm形成3级减量区域。以全脑减去海马外扩5 mm区域为PTV,处方剂量均为30 Gy分10次。每名病例分别设计7个野IMRT和单弧VMAT计划,评价2种计划中靶区、海马及其他危及器官(OAR)的剂量分布。结果 VMAT与IMRT PTV剂量分布比较:V95分别为95.90%、94.97%(P=0.000),V90分别为98.17%、97.48%(P=0.000),适形指数分别为0.825、0.813(P=0.013),均匀指数分别为0.277、0.289(P=0.025);海马剂量分布比较:海马Dmax分别为1698.9、1784.9 cGy (P=0.002),海马Dmean分别为1183.8、1112.7 cGy (P=0.000)。VMAT和IMRT计划中除了视交叉(3262.6、3529.3 cGy,P=0.000)外其他危及器官VMAT与IMRT计划均相近(P>0.05)。VMAT与IMRT的机器跳数和治疗时间分别为651、2768 MU (P=0.000)和188、504 s (P=0.000)。结论 VMAT计划靶区剂量分布明显优于IMRT,对海马的保护VMAT也有较大优势,此外VMAT计划能够显著减少MU和治疗时间,提高设备使用率,VMAT计划能够实现在满足靶区处方剂量要求同时达到保护海马的目的。     

利用VMAT模型基于知识IMRT计划半自动优化

目的 利用RapidPlan系统评估VMAT模型用于基于知识优化固定野动态IMRT计划可行性及剂量学特点。方法 ①利用81例优质直肠癌术前同步推量VMAT计划训练DVH预测模型并进行统计学验证;②复制经临床确认的10例相同处方IMRT计划,保持布野及能量等参数不变,用上述模型自动生成新的优化参数及各野动态MLC序列;③利用相同剂量计算方法计算原计划及新计划的绝对剂量以排除版本间差异;④将计划归一至相近靶区剂量覆盖后对各剂量学参数行统计学分析。结果 在相似靶区剂量均匀性及覆盖率基础上,RapidPlan计划显著且大幅减低了膀胱受量[D_50%降低9.01 Gy (P=0.000),D_mean降低8.08 Gy (P=0.005)]和股骨头受量[D_50%降低4.20 Gy (P=0.000),D_mean降低3.84 Gy (P=0.005)],但平均总跳数也显著高于原计划[(1211±99) MU比(771±79) MU,P=0.000]且劈野数更多。基于知识的半自动优化导致高剂量热区明显增加,但D_2%相近(52.54 Gy∶52.71 Gy,P=0.239)。结论 VMAT模型可用于基于知识IMRT半自动优化以提高效率并改善OAR保护,但高剂量热区需进一步人工干预。     

电子射野影像装置在容积调强旋转放疗多叶准直器到位精度质控中的应用

目的 研究利用电子射野影像装置（electronic portal imaging device,EPID）检测容积调强旋转放疗（volumetric-modulated arc therapy,VMAT）执行过程中多叶准直器（multileaf collimator,MLC）到位精度的方法。方法 随机选取了8例鼻咽癌患者的放疗计划进行分析,通过二维电离室矩阵进行剂量学验证,得到剂量验证通过率。借助Heimann Imaging Software拍摄软件和医科达Synergy直线加速器机载EPID,获取VMAT计划执行过程中MLC的到位信息,通过梯度检测算法获取MLC实际位置,并与VMAT计划中规定的MLC位置进行比较,得到MLC的位置误差,计算计划通过率。结果 8例鼻咽癌患者的放疗计划在评价标准为3%/3 mm时,剂量验证通过率是（94.8±2.1）%;当叶片到位误差允许值为1 mm时,叶片验证的通过率是（91.1±4.0）%。结论 8例VMAT计划全部通过了剂量验证,但仍存在不同程度的叶片到位误差,因此只对VMAT计划进行剂量验证是不够的,对VMAT计划剂量的验证需要对MLC进行专门的质量控制。通过EPID进行MLC到位精度的检测能够提供更详细、更深入的质控信息,为VMAT技术的开展提供更多的保障。     

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。     

食管癌VMAT与IMRT的剂量学比较

目的 比较食管癌VMAT与静态IMRT的剂量学差异,探索VMAT的可行性。     

基于经验计划的VMAT和IMRT模型预测前列腺IMRT剂量分布的对比研究

目的:比较基于知识计划(KBP)的容积调强弧形治疗(VMAT)模型和固定野调强放疗(IMRT)模型预测前列腺IMRT计划的剂量学差异,探讨利用VMAT模型预测IMRT计划的可行性。方法:选取已完成放疗的前列腺癌病例50例,每个病例分别设计VMAT和IMRT计划。随机选取40个病例的VMAT计划和IMRT计划作为训练样本...     

简化调强技术在鼻咽癌外照射中应用的剂量学研究

背景与目的：放射治疗是治疗鼻咽癌的首选方法。该文旨在研究简化调强放射治疗(simplified intensity-modulated radiation therapy,sIMRT )与调强放疗(intensity-modulated radiation therapy,IMRT)技术在鼻咽癌(nasopharyngeal carcinoma,NPC)放射治疗中的剂量学差异。方法：对10例NPC患者以相同处方剂量和目标条件分别设计9野IMRT和sIMRT计划,比较两种计划靶区剂量分布和剂量适形指数(conformity index,CI)与均匀性指数(homogeneity index,HI),不同危及器官(organ at risk,OAR)剂量参数、机器总跳数(MU)和总子野数。结果：IMRT和sIMRT的CI、HI分别为0.647、0.057和0.633、0.071(t=2.14,P=0.062;t=-6.21,P=0.000),sIMRT计划的靶区均匀性略差于IMRT,但两种治疗计划均能满足临床剂量学的要求。两种计划中各OAR剂量参数差异无统计学意义(t=-0.51~2.22,P=0.053~0.621) 。sIMRT计划的机器总跳数和总子野数均少于IMRT计划。结论：鼻咽癌sIMRT计划的靶区剂量覆盖与IMRT计划相当,均匀性略差于IMRT;危及器官受照剂量相当,但sIMRT技术可显著减少机器总跳数和总子野数,对患者数量大的治疗中心提高治疗效率具有较高的优势。     

Clinical significance of multi-leaf collimator positional errors for volumetric modulated arc therapy

Background and purpose

Multi-leaf collimator (MLC) positional errors occur during intensity modulated radiation therapy (IMRT) and volumetric modulated arc therapy (VMAT) deliveries. The impact of such errors has been evaluated for IMRT but not VMAT. The purpose of this work is to understand how random and systematic VMAT MLC positional errors affect the patient dose distribution.

Materials and methods

Eight head and neck single arc (360°) VMAT treatment plans were created. Random and two types of systematic MLC errors were simulated for error magnitudes of 0.25, 0.5, 1, 2 and 5 mm. The two types of systematic MLC errors were: (1) MLC banks are shifted in the same direction (left or right) and (2) MLC banks are shifted in opposing directions resulting in smaller or larger field shapes. The MLC errors were simulated, for all control points, on both banks of active MLC leaves only.

Results

There is a linear correlation of MLC errors with gEUD for all error types. The gEUD dose sensitivities with MLC error for the PTV70 were −0.2, −0.9, −2.8 and 1.9 Gy/mm for random, systematic shift, systematic close and systematic open MLC errors, respectively. The sensitivity of VMAT plans to MLC positional errors was similar to those of IMRT plans with less than 50 segments but much less than those created for a step and shoot with more than 50 segments or sliding-window delivery technique. To maintain the PTV70 to within 2% would require that MLC open/close errors be within 0.6 mm.

Conclusions

Radiation therapy centers should have adequate quality assurance programs in place to assess open/close MLC errors (i.e. leaf gap errors) as they tend to be more impactful than random or systematic MLC shift errors.     

乳腺癌保乳术后全乳及锁骨上下区三种调强剂量学分析

目的 比较乳腺癌保乳术后全乳及锁骨上下区同时照射的固定野静态IMRT、固定野动态IMRT (DMLC)与VMAT的剂量学差异。 方法 选择2012—2015年本院女性乳腺癌患者 14例,照射范围包括胸壁及锁骨上下区。每例患者分别设计3种计划并使用相同优化条件,以DVH为依据比较PTV及OAR剂量。采用单因素方差分析或非参数Wilcoxon符号秩检验。 结果 IMRT、DMLC、VMAT三者的 V₉₅、V₉₈、CI、HI值组间比较结果均为VMAT最优(P<0.009)。患侧肺 V₅、V₂₀及 D_mean值,健侧肺 V₅及 D_mean值VMAT计划值均最优(P<0.022)。脊髓平均剂量VMAT最低(P=0.004)。 结论 对于全乳及锁骨上下区的乳腺癌患者治疗方式首选VMAT,在能保证靶区剂量的同时有效控制正常组织受量,减轻放疗并发症的风险。     

编辑多叶光栅缩小剂量热点方法在乳腺癌根治术后放疗中的应用

目的:探究编辑多叶光栅（multi-leaf collimator,MLC）缩小剂量热点方法在乳腺癌根治术后放疗中应用的可行性。方法:选取10例接受放疗的乳腺癌根治术后患者的CT图像,勾画胸壁、腋窝与锁骨上下相关预防照射区域和危及器官,基于医科达Precise医用直线加速器和CMS XiO 4.80计划系统,以5 000 cGy/25 f处方剂量分别对每例患者设计采用编辑MLC缩小剂量热点方法前、后2种放疗计划（plan1和plan2）,采用SPSS 20.0统计学软件评估2种计划靶区和危及器官剂量学参数及治疗参数的差异。结果:2种计划靶区剂量分布和危及器官受照剂量均满足临床要求,plan2相对于plan1,PTV的D1 cc降低1.87%（t=37.467,P=0.000）、D98%降低0.38%（t=2.664,P=0.000）、V107%降低7.30%（t=2.595,P=0.029）、V110%降低23.58%（t=6.684,P=0.000）,PTV的其它剂量学参数差异无统计学意义（P＞0.05）;危及器官剂量学参数和治疗参数差异无统计学意义（P＞0.05）。结论:编辑MLC缩小剂量热点方法有利于缩小PTV的剂量热点,对其它参数的影响甚微,建议设计乳腺癌根治术后放疗计划时采用该方法。