ArcherQA三维剂量验证系统在鼻咽癌调强放疗计划中的应用

目的 探讨ArcherQA三维剂量独立验证系统在鼻咽癌调强放疗计划验证中的可行性。方法 回顾性选取Eclipse治疗计划系统（TPS）制定的105例鼻咽癌患者调强放疗计划,分别利用ArcherQA与Portal dosimetry （PD）验证系统进行剂量验证。比较ArcherQA与PD的γ通过率（3 mm/3%,TH=10%）,以及ArcherQA与TPS在靶区剂量（D_mean、D_90%）与危及器官剂量（D_mean）上的差异,并分析ArcherQA结果中各危及器官的三维γ通过率情况。结果 ArcherQA计算得到的平均三维γ通过率为（99.04±1.01）%,PD测量结果的平均二维γ通过率为（99.49±0.78）%,二者差异具有统计学意义（t=-3.35,P<0.05）。ArcherQA与TPS在靶区的剂量学差异为：GTV：D_mean（0.57±0.48）%,D_90%（0.65±0.56）%;平均γ通过率：GTV （97.67±3.43）%,GTVnd-L （97.80±4.35）%,GTVnd-R （97.82±4.07）%,CTV1（97.88±2.44）%,CTV2（96.64±4.32）%;各靶区平均剂量差异为CTV1（0.57±0.46）%,GTVnd-L （0.85±0.55）%,GTVnd-R （0.73±0.55）%,CTV2（0.88±0.52）%;ArcherQA结果中各危及器官的平均γ通过率为脑干（99.93±0.22）%,视交叉（99.17±2.82）%,眼晶状体（100±0）%,脊髓（99.56±1.05）%,甲状腺（99.00±2.06）%,气管（87.86±10.42）%。各危及器官平均剂量,除左侧视神经、右侧海马、右侧腮腺外,差异均具有统计学意义（t=-14.62~4.82,P<0.05）。结论 ArcherQA基于高性能图形处理器平台,采用高精度蒙特卡罗算法,可根据患者CT图像快速并准确地计算出体内的三维剂量分布和γ通过率,并给出各感兴趣区域的剂量-体积直方图（DVH）指标参数比较,可用于鼻咽癌调强放疗计划验证,不占用加速器机时,有利于提高工作效率。     

个体化调强适形放疗计划剂量验证方法的建立

目的建立个体化调强适形放射治疗（IMRT）计划剂量验证的标准方法，探索调强剂量质量保证实施规范。方法选取2005年间在本院治疗的鼻咽癌患者33例，在三维计划系统上进行计划设计，然后将治疗计划移至固体体模上，得到体模杂交计划。利用电离室和胶片剂量仪对杂交计划的计算剂量同时进行测量验证，根据预设的误差控制标准对结果进行分析评估。结果所有患者的调强计划验证结果中有32例等中心点剂量误差在5％内符合，1例超出标准则重新选取两处剂量变化较缓区域补测点剂量，结果亦在5％内符合；相对剂量的验证以5％剂量偏差和3mm距离偏差为控制标准。所有病例均能满足。结论建立个体化剂量验证的标准方法是准确执行调强放疗计划的重要保证。     

电子射野影像系统用于调强放疗剂量验证

目的 探讨电子射野影像系统(aS1000)用于调强放疗剂量验证的可行性和效率.方法 分别使用美国Varian公司生产的Trilogy直线加速器的aS1000电子射野影像系统和瑞典IBA公司的二维空气电离室矩阵MatriXX及其配套的Multicube模体对10例接受调强放疗的患者进行剂量验证,记录和比较两种方法验证的γ通过率和时间.结果 采用3％和3 mm的标准,aS1000和MatriXX验证的γ通过率分别为95.82％和99.08％,平均时间为12.7和47.8 min.结论 aS1000电子射野影像系统可以作为患者调强放疗的剂量验证工具,比MatriXX更方便快捷.     

2 010例调强放疗患者计划剂量验证结果分析

目的 分析2 010例调强放疗计划剂量验证结果,为改进和完善调强放疗计划验证方法提供参考。方法 回顾性分析北京大学第三医院2012年2月—2016年2月美国瓦里安公司Trilogy加速器治疗的2 010例计划的剂量验证结果,其中调强放射治疗（IMRT）计划965例,容积旋转调强放疗（VMAT）计划1 045例。计划设计使用Eclipse计划系统,剂量验证采用MatriXX及Multicube模体。分析计划和测量等中心点剂量差异,3%/3 mm标准平面剂量分布的γ通过率。等中心点剂量差异<±3%定为通过,平面剂量分布γ通过率>90%定为通过。分析病变部位、治疗技术（IMRT和VMAT）对计划验证通过率的影响。结果 2 010例计划等中心点剂量平均差异为-0.3%±2.4%,γ通过率为97.9%±3.4%。88.2%和96.7%的计划能够通过点剂量验证和平面剂量验证标准。不同病变部位计划验证γ通过率不同（F=3.09,P<0.05）。不同病变计划点剂量和面剂量验证通过率不同（χ²=40.93、39.15,P<0.05）。IMRT和VMAT计划验证点剂量通过率和面剂量验证通过率差异均无统计学意义（P>0.05）。结论 大部分调强放疗计划能够通过计划验证,不同病变部位计划验证通过率不同,IMRT和VMAT计划验证通过率无差异。     

基于DPM的调强放疗计划剂量验证工具的实现

目的 基于简单快速蒙特卡罗程序DPM（dose planning method）,通过植入照射源模型并改进程序,解决DPM中无法实现任意角度入射和非规则非均匀野模拟的问题,使其成为调强放疗计划系统的实用蒙特卡罗剂量验证工具。方法 通过加速器反演出的能谱结合优化给出的强度图模拟加速器的粒子输运过程。使用虚拟点源结合反演出加速器能谱模拟了加速器的照射源部分,基于DPM的粒子输运物理模型,结合调强放疗计划中的照射野强度分布,以及出射粒子的权重与强度图中的强度相结合,实现了算法。结果 通过将DPM模拟计算的规则野结果与三维水箱测量数据对比了百分深度剂量（PDD）和百分离轴剂量（OAR）,误差在野内<2%,半影2~3mm。以及DPM模拟计算非规则野的结果与有限笔形束剂量计算方法FSPB计算结果的对比,趋势符合,γ分析通过率为95.1%,误差都在允许范围内。校验了改进的DPM的功能和计算精度。结论 植入简便照射源模型的DPM程序相较于经典蒙特卡罗程序,速度较快,计算精度和时间可以满足临床需求,可以作为调强放疗计划系统中剂量验证工具。     

三维适形放疗和调强放射治疗

三维适形放疗是治疗肿瘤的一种主要的外照射治疗方式，如：前列腺癌、头颈部癌、乳腺癌和肺癌等。与传统的放疗相比，它能提高肿瘤靶区剂量，减小旁邻正常组织的剂量，降低辐射引起的急性和远期效应。调强放疗则是在常规适形放疗技术的基础上，对射束内束流强度的空间分布进行调制，得到更好的治疗效果。     

剂量验证在宫颈癌全盆调强放疗中的应用

目的 探讨电离室法和胶片法评价宫颈癌全盆调强放射治疗的剂量准确性.方法 采用Pinnacle 7.0逆向调强计划系统对宫颈癌患者设计全盆调强计划,并将该治疗计划移植至模体,采用指形电离室测量预先设定的空间点的绝对剂量,然后将各照射野机架角置于0°,用胶片分别测量各射野在模体表面下2cm实际的注量图,将实测的剂量和注量图与治疗计划系统给出的结果 相比对.结果 各有效测量点绝对剂量与实测剂量的偏差均低于5%,而实际照射注量图与计划输出注量图的比对结果 基本一致.结论 采用电离室法和胶片法验证宫颈癌全盆调强切实可行,测量结果 符合临床要求.     

局部晚期胰腺癌调强放疗与三维适形放疗剂量学比较及临床疗效分析

目的 比较局部晚期胰腺癌放疗中三维适形放疗(3 D-CRT)与调强放疗(IMRT)技术的剂量学差异,观察IMRT联合吉西他滨局部化疗的临床疗效.方法 选择10例局部晚期胰腺癌患者的CT定位图像,分别设计3D-CRT和IMRT计划,利用剂量体积直方图(DVH)评价2种治疗计划的剂量.回顾性收集2008年5月至2010年5月符合入组标准的25例接受IMRT联合吉西他滨局部介入治疗的局部晚期胰腺癌患者(联合治疗组),选择同时期入院的仅接受吉西他滨局部介入治疗的25例晚期胰腺癌患者(单化组)做对比研究,比较2组的临床疗效及不良反应.结果 IMRT计划中十二指肠、肝脏、胃、双肾、小肠的平均剂量及高剂量区照射体积明显低于3D-CRT计划.联合治疗组与单化组1、2年生存率分别为60％、28％和36％、12％,中位生存期分别为15个月和10个月(x2 =4.16,P＜0.05),有效率分别为64％和32％(x2 =5.13,P＜0.05).联合治疗组上消化道反应发生率高于单化组(Z=-2.35,P＜0.05),而骨髓抑制、肝肾功能损害情况差异无统计学意义.结论 与三维适形放疗相比,调强放疗在保证靶区高剂量的情况下降低危及器官的剂量,联合吉西他滨局部化疗可显著提高局部晚期胰腺癌患者的生存率,延长的中位生存时间,且不良反应轻微.     

个体患者适形调强放疗计划模体内剂量实测验证技术的建立

目的建立个体患者适形调强放疗（IMRT）计划的模体内剂量实测验证技术。方法选择1例鼻咽癌患者，设计IMRT计划。将患者计划转移到模体上设计杂交计划。执行杂交计划时，用针点电离室测量感兴趣点的剂量，并与该点的计算剂量比较。用胶片剂量测量系统测量杂交计划中感兴趣平面的剂量，胶片与计划剂量矩阵登记后，依次进行计划，胶片分析、计划，胶片剖面分析和计划／胶片等剂量线分析。采用复合判断标准评价验证结果。结果针点电离室测量得到杂交计划单次照射的总剂量为121．5cGy，比计算值低约4％。计划，胶片分析得到高剂量、高梯度区域的距离差别均在4mm以内；计划／胶片剖面分析显示，计划与胶片在通过靶区的剖面具有较好的一致性；计划，胶片等剂量线分析显示，计划与胶片对应值的等剂量线重合良好。按照复合判断标准，该计划验证通过。结论初步建立了个体患者IMRT计划的模体内剂量实测验证技术，建立并优化了剂量登记技术、剂量归一方法和评价方法。     

三维适形、逆向调强及旋转调强放疗技术对部分乳腺外照射的剂量学比较

目的 比较三维适形(3 D-CRT)、逆向调强(IMRT)及旋转调强(V-MAT)3种部分乳腺外照射(EB-PBI)治疗计划的剂量学差异.方法 选择定位影像资料完整的12例保乳术后行EB-PBI患者,每例患者分别设计3D-CRT、IMRT、V-MAT 3种治疗计划,比较3种计划的靶区剂量分布、危及器官受照剂量及所需机器跳数(MU)和治疗时间.结果 3D-CRT计划的靶区适形度最差,V-MAT计划的处方剂量靶区覆盖率及靶区剂量均匀性最差.3D-CRT计划中患侧肺V5、V10和平均剂量低,而患侧肺V30高;计划间患侧肺V20差异无统计学意义;V-MAT计划中15、20和25 Gy剂量包绕的同侧正常乳腺体积少;对于心脏V5、平均剂量及最大剂量、对侧肺平均剂量、甲状腺平均和最大剂量,IMRT＞ V-MAT＞ 3D-CRT,计划间两两比较差异均有统计学意义(z=-2.94 ～ -2.09,P＜0.05).3D-CRT、IMRT和V-MAT计划所需MU值分别为417.6 ±34.4、772.8±54.4和631.0±109.0,计划间两两比较差异均有统计学意义(z=-2.93、-2.76、-2.93,P＜0.05);V-MAT计划施照时间短.结论 对于部分乳腺癌的放射治疗,旋转调强计划在降低患侧靶区外正常乳腺组织受照射剂量和减少治疗时间方面优势比较明显.     

直肠癌术后盆腔不同放疗技术的剂量学研究

目的 比较直肠癌术后盆腔三维适形放疗(3DCRT)、适形调强放疗(IMRT)和简化调强(sIMRT)技术的三维剂量学特点,为直肠癌术后辅助放疗照射方法的优选提供依据。方法 选择Ⅱ～Ⅲ期直肠癌经腹前切除(Dixon手术)术后盆腔放疗的10例患者分别行3DCRT、sIMRT和IMRT3种计划设计,利用剂量体积直方图评价不同照射技术对靶区和正常组织照射剂量和靶区适形指数(CI)及剂量不均匀性指数(HI)。结果 不同放疗技术的剂量学研究:1CI为IMRT＞sIMRT＞3DCRT(t=7.48、9.13,P＜0.05)。23种治疗计划PTV靶区剂量分布的均匀度3DCRT最好,IMRT和sIMRT相似,但两者差异无统计学意义。3对膀胱的保护,IMRT明显优于3DCRT,sIMRT稍低于IMRT;对小肠的保护,sIMRT优于3DCRT,但IMRT并不比sIMRT具有更多优势;对结肠的保护,3种计划差异无统计学意义;对股骨头的保护,IMRT及sIMRT均明显好于3DCRT。IMRT、sIMRT对上述危及器官的保护优势主要体现在高剂量区。43种不同放疗技术的机器子野跳数sIMRT的子野跳数(543.0±69.8)与3DCRT技术(569.7±48.7)相当,但显著低于IMRT计划(770.3±73.1)。结论 在直肠癌术后放疗中sIMRT放疗技术具有最优性价比。     

电离室灵敏体积对调强放射治疗剂量学验证准确性的影响

目的研究电离室灵敏体积对调强放射治疗绝对剂量验证的影响。方法将调强治疗计划移植到重建的数字化体模上计算吸收剂量，对单个照射野和整个计划，分别在等中心点、最大剂量点以及剂量梯度大和剂量分布均匀的区域选取一些有代表意义的剂量点，用0．6、0．125和0．015cc电离室在固体水体模中分别测量各点的吸收剂量，并与TPS计算值进行比较。结果等中心和剂量分布均匀区域，各电离室测量值与计算值的相对误差均在5％范围内；最大剂量点和剂量梯度较大区域，0．6cc电离室误差达到8％和12％，小体积电离室误差较小。结论0．6和0．125cc电离室可用于剂量梯度较小处的绝对剂量验证，在最大剂量点和剂量梯度大的区域，误差较大，0．015cc电离室较适用于调强放射治疗剂量验证。     

探讨靶区处方剂量50%生成区域的平均γ值在Compass三维剂量验证中的应用

目的 探讨Compass剂量验证系统在基于模型计算剂量和基于测量重建剂量的容积旋转调强放射治疗（VMAT）计划验证中,使用50%靶区处方剂量区平均γ值作为计划验证参考指标的应用价值。方法 基于Compass剂量系统用两种方法对70例患者的VMAT计划进行剂量验证,得到每例VMAT计划验证中50%靶区处方剂量区的平均γ值和γ通过率,评估50%靶区处方剂量区的平均γ值在剂量验证中的应用价值。先将计划系统（TPS）计算得到的计划信息导入到Compass系统中,进行基于加速器数据模型的独立核算剂量计算,得到基于模型独立核算的三维剂量。再将每例患者的治疗计划在加速器下实测得到的计划通量通过Compass系统进行剂量重建,得到基于测量重建的三维剂量。将两种方法得到的三维剂量分布结果与TPS计算得到的结果进行比较。结果 结合γ分析误差设定条件为3%/3mm标准的γ通过率结果,对50%靶区处方剂量区的平均γ值进行评估,γ≤0.4为通过,0.4<γ≤0.6为临床可接受结果,γ>0.6为不通过。70例VMAT计划验证结果显示,基于模型独立核算和TPS计算结果具有较好的一致性,γ值均<0.6,其中γ≤0.4的67例,0.4<γ≤0.6的3例,γ通过率均>92%;基于测量重建体内三维剂量的结果略差于基于模型的计划结果,γ值均<0.6,其中γ≤0.4的35例,0.4<γ≤0.6的35例,γ通过率均>88%,其中68例通过率>90%,2例<90%,但都符合临床剂量验证要求。基于模型的独立核算剂量分布结果优于基于测量重建剂量的结果,差异有统计学意义（t=15.20、10.71,P<0.05）。结论 50%靶区处方剂量区的平均γ值可作为临床计剂量验证参考指标判断临床计划的可执行性,平均γ值结合γ通过率的综合结果共同对剂量验证进行评估更有说服力;基于模型的剂量验证省时省力,但需要与基于测量的验证方式相结合进行综合考虑,作为一种可靠的剂量验证方法应用到临床。     

用于精确放疗三维剂量验证的胶体剂量计研究进展

剂量验证作为放疗质量控制的重要环节,是保证患者安全与治疗效果的重要手段。随着精确放疗技术不断涌现与临床应用,三维剂量验证需求日益突显。胶体剂量计,具有三维剂量测量的固有优势,兼具分辨率高、组织等效性好的特点,是现有临床剂量工具的有效补充。本文对胶体剂量计的工作原理、剂量响应机制、典型剂量计特性与研究进展进行了梳理与综述。胶体剂量计优势突出、应用前景广阔,目前尚有一系列科学问题有待探讨,具有较大科研价值。     

直肠癌术前放疗中三维适形放疗与调强适形放疗的剂量学比较分析

目的 比较三维适形放疗(3D-CRT)与5野、7野调强适形放疗(IMRT)的剂量分布,以探讨IMRT对直肠癌术前放疗的价值。方法 对10例术前新辅助放化疗直肠癌患者,分别设计3D- CRT、5野IMRT、7野IMRT计划,应用剂量体积直方图(DVH),比较3种治疗计划的靶区适形度指数(CI)、不均匀性指数(HI)和正常器官受量。结果 适形度指数(CI)7野IMRT计划＞5野IMRT＞3D- CRT,不均匀性指数(HI)5野IMRT计划＞7野IMRT＞3D- CRT。5野、7野IMRT计划比3D- CRT均可以减少高剂量照射小肠、膀胱、股骨头体积,7野IMRT计划比5野可以减少高剂量照射的骨髓和膀胱的体积。结论 直肠癌术前放疗中IMRT计划在靶区剂量适形度方面均优于3D- CRT计划,对正常组织的保护也存在明显的优势。7野IMRT计划较5野IMRT计划技术有更好的剂量适形度与剂量均匀性。     

ArcherQA系统在磁共振引导在线自适应放疗计划独立验算中的应用研究

目的 探究将ArcherQA系统用于Elekta Unity 1.5T磁共振加速器上开展的磁共振引导自适应放疗计划独立验算的可行性。方法 利用均匀水模体验证了ArcherQA在磁场下的剂量计算精度,然后利用抽签法随机选取32例在Unity上接受磁共振引导在线自适应放疗的患者,包含脑、纵隔、肝、肾、椎体等5个治疗部位、32个离线计划,177个在线计划。分别比较ArcherQA独立验算结果与ArcCheck测量结果、Monaco计划系统计算结果的γ通过率(3 mm/3%、2 mm/2%,阈值10%),定量评估ArcherQA系统对Unity在线计划独立验算的准确性和效率。结果 ArcherQA系统可以较为准确地计算出磁场下光子线的剂量分布,在3 mm/3%标准下,水模体中方野验证结果γ通过率均高于99%。在更严格的2 mm/2%标准下,除20 cm × 20 cm射野外,其他方野的γ通过率也都超过95%。对于治疗计划验证,ArcherQA计算的结果与ArcCheck测量数据,以及Monaco计划系统的计算数据都表现出较好的一致性,在3 mm/3%标准下平均γ通过率可达到99%以上,2 mm/2%标准下平均γ通过率也超过97%。ArcherQA的在线计划独立验算效率较高,177个在线计划独立验算所需的时长范围为50~150 s,平均时长约为108 s。结论 ArcherQA可以准确并高效地计算出磁场下光子线的剂量分布,能够用于磁共振引导自适应放疗中离线和在线治疗计划的独立验算,是一种有效的补充验证手段,为患者治疗计划安全提供保障。     

胸上段食管癌无均整器容积弧形调强与固定野调强放疗计划的剂量学比较

目的 探讨在瓦里安TrueBeam^TM直线加速器中使用无均整器出束容积弧形调强(RA-FFF)及常规固定野调强(IMRT)两种计划剂量学差异.方法 选择10例分期为cT_2-3N_0-1M_0-1a胸上段食管癌患者定位CT资料,使用ECLIPSE^TM 10.0.4治疗计划系统分别设计RA-FFF、IMRT根治性放疗计划,处方剂量为60 Gy/30次,比较2种计划的剂量学参数和执行效率.结果 2种计划靶区适形度相似,差异无统计学意义;IMRT计划的均匀性指数高于RA-FFF计划(t=7.298,P=0.008);RA-FFF计划中肺组织的V₂₀、V₅低于IMRT计划(t=2.451、2.604,P<0.05).RA-FFF及IMRT两种计划制定时间分别为(5.3±1.4)、(3.5±1.7)h(t=2.585,P<0.05),机器总跳数分别为632±213及734±132(t=-1.287,P=0.084),治疗执行时间分别为(2.2±0.9)、(4.5±1.3)min(t=4.60,P<0.01).结论 与IMRT计划相比,RA-FFF在胸上段食管癌治疗中具有相似的靶区剂量分布,可更好地保护肺组织,计划制定时间较长但执行效率较高.     

Single-arc volumetric-modulated arc therapy (sVMAT) as adjuvant treatment for gastric cancer: Dosimetric comparisons with three-dimensional conformal radiotherapy (3D-CRT) and intensity-modulated radiotherapy (IMRT)

To compare the dosimetric differences between the single-arc volumetric-modulated arc therapy (sVMAT), 3-dimensional conformal radiotherapy (3D-CRT), and intensity-modulated radiotherapy (IMRT) techniques in treatment planning for gastric cancer as adjuvant radiotherapy. Twelve patients were retrospectively analyzed. In each patient's case, the parameters were compared based on the dose-volume histogram (DVH) of the sVMAT, 3D-CRT, and IMRT plans, respectively. Three techniques showed similar target dose coverage. The maximum and mean doses of the target were significantly higher in the sVMAT plans than that in 3D-CRT plans and in the 3D-CRT/IMRT plans, respectively, but these differences were clinically acceptable. The IMRT and sVMAT plans successfully achieved better target dose conformity, reduced the V_20/30, and mean dose of the left kidney, as well as the V_20/30 of the liver, compared with the 3D-CRT plans. And the sVMAT technique reduced the V₂₀ of the liver much significantly. Although the maximum dose of the spinal cord were much higher in the IMRT and sVMAT plans, respectively (mean 36.4 vs 39.5 and 40.6 Gy), these data were still under the constraints. Not much difference was found in the analysis of the parameters of the right kidney, intestine, and heart. The IMRT and sVMAT plans achieved similar dose distribution to the target, but superior to the 3D-CRT plans, in adjuvant radiotherapy for gastric cancer. The sVMAT technique improved the dose sparings of the left kidney and liver, compared with the 3D-CRT technique, but showed few dosimetric advantages over the IMRT technique. Studies are warranted to evaluate the clinical benefits of the VMAT treatment for patients with gastric cancer after surgery in the future.