基于三维影像解剖结构的调强剂量验证的初步研究

目的 对调强治疗计划进行点、平面和三维剂量验证,在γ通过率基础上具体分析三维解剖结构的剂量误差。方法 分别用指形电离室、Matrixx和ArcCheck测量鼻咽癌和肺癌调强治疗计划各 6例,分别比较IMRT和VMAT治疗计划中心点测量剂量偏差,并行成组t检验。比较IMRT和VMAT治疗计划在3%/3 mm、2%/2 mm标准下剂量验证的γ通过率,并行单因素方差分析。使用3DVH来分析患者靶区和OAR的测量剂量偏差。结果 IMRT和VMAT治疗计划中心点剂量平均偏差分别为(0.59±1.31)%和(－1.00±1.03)%,最大偏差均<3%。在3%/3 mm标准下,IMRT计划Matrixx、ArcCheck和3DVH的γ通过率分别为96.28%、97.55%和99.02%,VMAT计划的分别为97.24%、99.67%和98.48%。3DVH系统比较结果表明γ通过率较高情况下(3%/3 mm标准>95%),有 2例治疗计划(占总计划16.7%)测量结果中的靶区和OAR的DVH存在明显偏差,包括GTV、脊髓和脑干等在临床指标下的差异。结论 通过γ分析基于三维影像解剖结构来分析测量结果能更有效评估剂量误差对临床计划执行的影响和对临床治疗的损害。     

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。     

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。     

基于TG119报告测试病例对VMAT技术剂量学验证结果的初步研究

目的 初步探讨利用TG119报告对容积旋转调强放疗(VMAT)计划进行评估的可行性。方法 选取6 MV和10 MV能量的X射线,针对TG119报告中的测试病例,在Eclipse治疗系统中依照TG119报告中的要求设计7或9个野的IMRT计划和双弧VMAT计划,采用电离室、MatriXX和Delta 4进行剂量验证,并将结果与TG119报告中多机构测试的结果进行对比。结果 IMRT和VMAT计划在系统中的剂量指标均达到了TG119报告中的要求。在靶区测量点和危及器官测量点,不同能量光子束的VMAT计划的点剂量误差为±2.55%,IMRT计划的点剂量误差为±1.85%。使用6 MV和10 MV能量的X射线时,IMRT计划的平均γ通过率(±3%/3 mm)为99.38%和99.53%,VMAT计划的平均γ通过率(±3%/3 mm)为99.32%和99.46%,复合射野的γ通过率均在98%以上。结论 6 MV和10 MV能量光子束的VMAT计划均满足TG119报告验证标准。TG119报告对VMAT技术的剂量学验证基准的确定有一定指导意义。     

宫颈癌调强放疗在体剂量监测初步研究

目的 实时监测并评估宫颈癌患者调强放疗中的在体剂量变化。方法 入组12例宫颈癌患者,使用PerFRACTION^TM监测其分次间在体剂量。每分次治疗中均采集电子射野影像装置(EPID)图像,进行二维在体剂量验证(γ、DD指数);记录运行日志(Log)文件并进行三维在体剂量验证(γ指数);Pearson法分析患者在体剂量与治疗分次的相关性。结果 EPID图像及其对应Log文件共计206组。所有患者三维在体剂量验证γ_1%/1mm与治疗分次无关(P>0.05),其中94.66%分次γ_1%/1mm的绝对差<1%。所有患者二维在体剂量验证平均DD3%均与治疗分次呈负相关(P<0.05),其中9例患者分次间平均γ_3%/3mm>89%,该9例患者有98.57%分次平均γ_3%/3mm>93%。另外3例患者分次间平均γ_3%/3mm范围为38%~100%,CBCT图像显示这3例患者膀胱体积明显减小(相对变化分别为82.08%、84.41%和73.59%),靶区明显缩退(相对变化分别为38.12%、59.79%和24.46%)。结论 宫颈癌放疗中PerFRACTION^TM结合γ、DD指数可监测治疗分次间加速器机械到位、射野跳数传输的准确性及患者在体剂量变化,可提高宫颈癌患者调强放疗的安全性及质量保证并为患者自适应放疗提供指导。     

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。     

Delta4模体通过率与其角度依赖性研究

目的 研究瑞典ScandiDos公司的Delta4模体在VMAT计划验证时摆位不确定性偏转对γ通过率的影响。方法 从接受VMAT患者中随机抽取2个头颈部、2个肺部和1个盆腔部位共5个病例。在Eclipse8.6 TPS中分别对5个病例的放疗计划制作验证计划,采用Delta4在瓦里安Clinac IX直线加速器下做剂量验证测量。在Delta4模体精确摆位后,分别将模体以直线加速器等中心为中心在水平方向偏转一定角度,完成11次剂量验证测量。分析Delta4模体发生偏转后对γ通过率的影响。结果 Delta4模体依次偏转0.0°、0.2°、0.4°、0.6°、0.8°、1.0°、1.2°、1.4°、1.6°、1.8°、2.0°时测量所得γ通过率略有下降,但均>90%(剂量偏差为3%,吻合距离为3 mm)。结论 Delta4在VMAT计划验证中,在模体摆位不确定性偏转≤2°范围内,其γ通过率对模体摆位的不确定性偏转无依赖性,而在模体不确定性偏转后剂量偏差、吻合距离的通过率均发生明显变化。     

高分辨多叶准直器HD-MLC的Edge加速器TPS模型建立及测试

目的 探讨配备HD-MLC的Edge加速器Eclipse模型建立与测试。方法 利用Razor、CC13采集小野百分深度剂量、离轴曲线、输出因子并与标准数据比对。使用EBT3、EPID、 SRS1000&SRS1500测量MLC半影、穿射漏射、凹凸槽、到位准确性、DLG,并根据测试例γ通过率选出最佳DLG/透射率值。利用 FC65-G对规则野、IMRT、VMAT病例行点剂量验证。使用Octavius 4D及EBT3对测试例行面剂量验证。结果 实测PDD与标准数据一致。3、4 cm射野半影较标准值小,6 cm的较标准值大。所有方野左右边界、射野大小、射野中心偏差分布为-1.0~0.4 mm、0.2~1.7 mm、-0.3~1.9 mm、-0.1~0.8 mm。左、右MLC在不同位置处的半影平均值分别为(2.5±0.042)、(2.7±0.005) mm;MLC透射率分布为 0.009~0.016。测得的DLG、透射因子分别为0.1861 cm、0.0116,最佳DLG、透射因子分别为0.015 cm、0.014。除 1例位于低剂量区外,其余所有测试点剂量偏差均位于 ±3%内。IMRT面剂量验证局部、全局γ通过率分别为 79.81%~100%、96.3%~100%(3%/3 mm),VMAT病例上述通过率分别为 71.3%~98.9%、94.3%~99.8%。结论 本研究方法能准确地实施HD-MLC&Edge系统Eclipse模型建立与测试。     

基于蒙特卡罗实现容积调强弧形治疗计划独立剂量验证的应用研究

目的 开发基于蒙特卡罗(MC)的验证平台实现容积调强弧形治疗(VMAT)计划的独立剂量验证。方法 利用EGSnrc/BEAMnrc构建Varian TrueBeam医用直线加速器的机头和准直器模型,并基于机头模型和自编程序搭建患者VMAT计划的独立剂量验证平台,通过平台模拟不同射野大小百分深度剂量(PDD)曲线和离轴比、两个不规则野以及头颈部、胸部和盆腔各1例患者剂量分布。比较不同射野大小PDD曲线和离轴比与蓝水箱测量结果差异,不规则射野与ArcCHECK实测的差异,再通过γ分析法、剂量体积直方图对比分析患者MC模拟剂量、计划系统计算剂量、ArcCHECK实测剂量之间差异,验证平台是否可用于独立剂量验证。结果 对4cm×4cm~40cm×40cm的PDD曲线和离轴比,MC模拟结果和测量结果一致性较好。不规则射野MC模拟结果与ArcCHECK实测相比,在3%/2mm、3%/3mm下γ通过率都在98.1%、99.1%以上;3例不同部位VMAT患者MC模拟剂量和ArcCheck实测剂量在3%/2mm、3%/3mm下γ通过率均好于93.8%、95.9%。通过三维γ分析计划系统计算剂量和MC模拟剂量在3%/3mm下鼻咽癌、肺癌、直肠癌的γ通过率分别为95.2%、98.6%、98.9%;在3%/2mm下依次为90.3%、95.1%、96.7%。结论 基于MC开发的验证平台模拟结果与实际测量结果一致性较好,其模拟结果更接近于患者体内真实剂量分布,初步结果显示可用于VMAT计划的精准独立剂量验证。     

容积调强弧形治疗技术全身照射的初次临床应用及剂量学验证

目的 介绍香港大学深圳医院初次使用容积调强弧形治疗技术(VMAT)行全身照射(TBI)患者的计划设计及剂量学验证方法。方法 在头、脚位两套定位图像上共同确定全身计划靶体积,处方剂量12Gy分6次,设计含5个中心15个全弧的TBI计划。优化时先在脚位图像中进行,并以此为剂量基础进行头位计划优化,最后两段综合剂量累加并评估。多种剂量学验证方式:Delta 4模体验证单等中心VMAT计划剂量;EBT 3胶片验证两相邻中心射野衔接处剂量分布;PinPoint电离室测量两段图像衔接区点剂量;MOSFET剂量仪实时监测患者体表剂量。另对计划结果参数、治疗时间等进行分析。结果 患者两段靶区的平均剂量分别为12.45Gy和12.37Gy,肺平均剂量为10.8Gy。每次治疗总机器跳数2883 MU,出束时间平均约24.3min,床旁平均总时间约121min。与计划计算相比:单中心VMAT计划绝对剂量3%/3mmγ通过率平均为(99.74±0.42)%;射野衔接区域绝对剂量5%/5mmγ通过率平均为(90.11±2.72)%;头、脚位图像衔接区域点剂量平均偏差(3.6±0.4)%;实时监测患者体表8个点,各部位每次剂量在1.57~2.04Gy范围内。结论 基于多中心VMAT技术的TBI计划及剂量学验证结果显示能可靠实施于临床,但还需不断改进、改善剂量分布和测量结果,提高治疗效率。     

电子射野影像系统在测量调强放疗三维剂量上的应用

目的:采用三维γ分析与靶区平均剂量评估电子射野影像系统(electronic portal imaging device,EPID)在测量调强放疗三维剂量上的应用特点.方法:首先在固体水模体中测试规则野和调强野,分析点剂量、平面γ通过率及靶区三维γ通过率的模型重建精度;再采用EPID测量80例鼻咽癌患者调强放射治疗(i...     

Impact of accelerator operating errors on γ passing rate during dose verification of volumetric modulated arc therapy for pelvic tumors

Objective To investigate the impacts of gantry rotation angle errors, monitor unit (MU) errors, collimator and multi-leaf collimator (MLC) position errors upon the γ passing rate of dose verification in volumetric modulated arc therapy (VMAT). Methods Ten patients with rectal cancer and 10 patients with uterine tumors were selected. The operating errors of accelerator parameters were introduced during the VMAT execution. By comparing the γ passing rates during dose verification between the simulating and original plans, the impact and sensitivity of the operating errors of each accelerator parameter on γ passing rate were analyzed. Results When the γ criteria were set as 3%/3mm, 3%/2mm and 2%/2mm, the γ passing rate decreasing gradient was less than 7.0% after the introduction of gantry rotation angle, MU and collimator position errors, respectively. However, after the reverse, opposite, and co-directional motion errors of the MLC blades on both sides were introduced,the γ passing rate decreasing was less than 19.13 %, 18.53%, 0.19 %; 19.87%, 20.01%, 0.42 % and 23.11%, 23.45%,0.65 % for absolute dose verification, respectively. Conclusion During VMAT, the reverse and opposite motion errors of MLC blades exert more significant effect on the γ passing rate compared with the gantry rotation angle errors, MU errors, collimator position errors and co-directional motion errors of the MLC blades. When the γ criteria of 3%/3mm, 3%/2mm and 2%/2mm are adopted, the impact of accelerator operating errors upon the γ passing rate is strengthened in sequence. Therefore, when performing dose verification for a specific patient, appropriate γ criteria should be chosen and absolute dose verification should be taken as the reference index to evaluate the consistency between the calculated and measured dose distribution.     

VMAT患者剂量验证方法的评价分析

目的 比较分析VMAT不同剂量验证方法的γ通过率是否存在差异性。 方法 用Octavius 4D系统对 12例癌症患者不同解剖部位VMAT计划分别进行旋转照射3D剂量分布和2D剂量分布及机架归零2D剂量分布剂量验证,以3%/3 mm和2%/2 mm标准分析γ通过率,并行配对t检验或Wilcoxon符号秩检验。将不同照射方式的2D剂量分布比较分析得到3%/3 mm和2%/2 mm标准的γ通过率。 结果 旋转照射3D剂量分布、2D剂量分布、机架归零2D剂量分布平均γ通过率分别为3%/3 mm时96.03%、96.98%、98.90%(P=0.227、0.000、0.003),2%/2 mm时分别为82.08%、84.04%、90.90%(P=0.379、0.000、0.000)。不同照射方式2D剂量分布比较分析得到平均γ通过率分别为 98.99(3%/3 mm)和93.68%(2%/2 mm)。 结论 VMAT计划在旋转照射条件下对3D剂量分布进行验证,验证结果才能更真实的反映实际照射情况,更具有参考性。     

ArcCheck对Tomotherapy叶片打开时间误差检测的灵敏度研究

目的 通过对螺旋断层治疗(简称Tomo)计划人为引入叶片打开时间误差进行测试,评估中心型及偏心型两种ArcCheck验证方式在Tomo治疗计划质量验证中对叶片打开时间误差的灵敏度。方法 选择 9例鼻咽癌患者,每个患者均分别生成靶区置于ArcCheck周围探测器上的偏心型验证计划、靶区置于ArcCheck中心位置的中心型验证计划。通过Matlab修改Sinogram矩阵文件人为引入2、4、6、8、10ms的延时打开时间误差。利用ArcCheck分别测试无误差计划及带误差计划,对验证结果进行γ分析(剂量距离误差标准分别为3%/3mm、3%/2mm、2%/2mm,阈值水平分别选择5%、10%、15%)。对误差灵敏度分别利用γ下降梯度和最小误差检测能力进行定量评估。对不同剂量距离误差标准及不同阈值水平分析结果的γ通过率进行Pearson法相关性分析。结果 中心型计划的γ下降梯度绝对值在不同γ分析标准下均大于偏心型计划(均 P<0.05)。中心型计划在所有γ分析标准下能检测出的最小叶片打开时间误差均为2ms,而偏心型计划的最小误差检测能力弱于偏心型计划。中心型验证计划3个剂量距离误差标准的γ通过率均为强相关(均R²>0.9),而偏心型计划仅3%/3mm、3%/2mm标准的相关性较强(R²>0.9)。偏心型及中心型验证计划不同阈值水平间的γ通过率相关性均为强相关(R²均接近1)。结论 ArcCheck应用于Tomo验证的中心型验证方式比偏心型验证方式对叶片打开时间误差灵敏度更高,对误差的检测能力中心型计划强于偏心型计划,且中心型验证计划在不同标准下的γ分析结果的相关性均强于偏心型验证计划。建议Tomo临床计划验证采用ArcCheck中心型验证方式。     

两台直线加速器束流匹配后互换执行调强放疗计划的可行性研究

目的:探讨6MV X线调强放疗(IMRT)与容积调强弧形治疗(VMAT)计划在经束流匹配后,在两台医科达公司直线加速器(Versa HD和Synergy)上互换执行的可行性。方法:随机选取鼻咽癌、中心型肺癌、前列腺癌各12例患者影像,分别设计IMRT与VMAT计划,并采用电离室与ArcCheck对两台加速器6MV光子束...     

IMRT不同剂量验证技术差异性分析

目的 比对瓦里安Portal dosimetry与Matrixx剂量验证结果,分析两种验证技术差异,评估EPID剂量验证临床应用的可靠性。方法 瓦里安Truebeam加速器,配置120片MLC和非晶硅EPID系统。IBA公司Matrixx矩阵及分析软件。配置EPID 算法、进行剂量校准和使用前测试。采用sliding-window计划设计,77个病种涉及头颈部(主要是鼻咽癌)、纵隔、腹部、盆腔肿瘤。创建剂量验证计划,SDD=100 cm,机架角与治疗计划一致,获剂量图像。在加速器上执行验证计划,比对分析EPID测量与TPS计算图像,比对分析EPID与Matrixx验证结果,采用3%/3 mm标准γ分析评估。配对t检验差异。结果 对77个不同部位肿瘤调强计划EPID和Matrixx验证结果显示两者验证γ通过率均在97%以上,除头颈部癌P=1.018外余均P> 0.05)。结论 EPID与Matrixx验证结果具有较好的一致性。可以用EPID进行验证,仅对结果通过率低者用电离室矩阵复验,确保治疗安全。