鼻咽癌放疗中T形口腔固定器的研制及其摆位误差和剂量影响研究

【摘要】目的:探讨自制T形口腔固定器在鼻咽癌放疗中对摆位误差,以及对靶区和危及器官受照剂量的影响。方法:选择40例鼻咽癌放疗患者,随机分成两组,每组20例。A组为常规热塑膜固定器组,B组为热塑膜联合自制T形口腔固定器组,应用锥形束CT（CBCT）比较两组头部和颈部的平移误差及旋转误差;将误差带入计划系统重新计算模拟计划,得到靶区和危及器官体积剂量参数,与原始计划比较。结果:两组平移误差接近,而旋转误差明显减少,其中颈部≤2°的误差,A组在Cor、Sag、Tra方向上分别占88.7%、83.4%、80.5%;B组占98.4%、95.3%、96.9%,且具有统计学意义（P均<0.01）。靶区体积剂量百分比,A组的GTVnx-D98%、GTVnd-D98%、CTV1-D95%、CTV2-D95%在±3%内占87.5%、88.3%、98.5%、98.5%,B组占100%、96.8%、100%、100%,B组剂量变化范围明显变小且全部具有统计学意义（P均<0.01）。结论:热塑膜联合自制T形口腔固定器可有效减少摆位误差,提高摆位重复性,提高靶区剂量准确性,尤其对于颈部,保障调强放疗的疗效,可在临床中推广应用。     

基于锥形束CT分析食管癌和肺癌患者摆位误差

【摘要】目的:应用锥形束CT（CBCT）观察食管癌和肺癌六维方向的摆位误差,分析六维床对食管癌平移和旋转方向校正的必要性及其临床意义。方法:选取2019年10月~2021年12月在中山大学肿瘤防治中心放疗的胸部肿瘤患者,食管癌组、肺癌组各85例,收集所有患者前3次CBCT扫描,通过六维方向与计划中的定位CT图像进行配准,获得头脚方向（SI）、左右方向（LR）、前后方向（AP）、绕Z轴旋转（RTN）、绕X轴旋转（PITCH）、绕Y轴旋转（ROLL）6个方向的摆位误差。原始数据取绝对值,采用Kolmogorov-Smirnov Z非参数秩和检验进行统计分析。结果:食管癌组和肺癌组在SI、LR、AP平移方向摆位误差取绝对值分别为:0.30（0.10, 0.50）、0.10（0.10, 0.30）、0.10（0.10, 0.20）和0.20（0.10, 0.40）、0.20（0.10, 0.30）、0.10（0.10, 0.30） cm;在RTN、PITCH、ROLL旋转方向的摆位误差取绝对值分别为0.50°（0.30°, 0.90°）、0.90°（0.40°, 1.60°）、0.90°（0.40°, 1.40°）和0.40°（0.10°, 0.70°）、0.70°（0.20°, 1.30°）、0.50°（0.10°, 1.00°）,食管癌组和肺癌组中SI、RTN、PITCH、ROLL方向比较,差异均有统计学意义（P<0.05）,而LR、AP方向比较,差异无统计学意义（P>0.05）。结论:基于CBCT引导下,六维配准技术配合六维床能降低胸部肿瘤患者放疗时摆位误差,特别是长靶区如食管癌方面,校正旋转摆位误差有明显优势。     

基于电子射野影像装置通量变化的影像组学特征进行眼突放射治疗摆位误差探测的初步研究

目的:研究基于电子射野影像装置(EPID)通量变化图像的影像组学特征探测眼突放射治疗摆位误差的可行性。方法:选取8例眼突患者,在人体头部仿真模体中生成验证计划。以无摆位误差状态下采集的EPID通量为基准,生成引入不同摆位误差的EPID通量变化图像。采用pyradiomics工具提取EPID通量变化图像的影像组学特征,验证不同影像组学特征是否可以区分临床显著的摆位误差。结果:在选取的107个特征中,有74个特征与引入摆位误差3个方向上的矢量距离有显著相关性(P<0.05)。在区分临床显著摆位误差的能力方面,传统γ分析的曲线下面积(AUC)值为0.79,而影像组学提取出相关度最高特征单变量的AUC值可以达到0.84,基于岭回归的多个特征的AUC值可以达到0.90。结论:在基于EPID通量变化的摆位误差评估中,基于传统γ分析的方法有一定的局限性,而基于影像组学特征的方法具有比传统γ分析更大的潜力。     

系统摆位误差对保护海马脑预防照射的剂量学影响

目的:研究不同系统摆位误差对肺癌的保护海马脑预防照射剂量分布的影响。方法:随机选取20例肺癌脑预防照射患者,均采取保护海马的脑预防照射。通过在计划系统中移动治疗计划的等中心,分别模拟患者在三维6个方向上1、3和5 mm系统摆位误差。移动等中心后的计划,在不做通量计算的情况下,重新计算剂量分布。分析在不同系统摆位误差下,靶区和危及器官剂量分布的变化情况以及系统摆位误差对靶区和危及器官剂量影响的灵敏度。结果:系统摆位误差为1、3和5 mm时,CTV D90在三维6个方向的剂量变化均值均未超过2%。误差为1 mm时,CTV D90的剂量变化仅脚方向有统计学意义（P<0.05）;误差为3 mm时,CTV D90的剂量变化仅头脚方向有统计学意义（P<0.05）;误差为5 mm时,CTV D90的剂量变化仅头脚方向和背部方向有统计学意义（P<0.05）。系统摆位误差为1 mm时,海马体剂量变化均值在左右方向和头脚方向均大于3%;系统摆位误差为3、5 mm时,海马在三维6个方向的剂量变化均值均超过10%;对于海马剂量变化,仅1 mm误差下背部方向无统计学意义（P>0.05）,其余误差下所有方向的剂量变化,有统计学意义（P<0.05）。系统摆位误差为1 mm时,海马、左右眼球和左右晶体剂量变化大于5%的占比分别是26.19%、26.20%、26.19%、10.71%、17.86%;系统摆位误差为3 mm时,海马、左右眼球、左右晶体和左右视神经剂量变化大于10%的占比分别是97.62%、69.05%、66.67%、30.95%、25.00%、1.19%、3.57%。靶区和海马均在头脚方向误差敏感度最大。结论:系统摆位误差对CTV剂量影响较小,CTV外扩3 mm形成的PTV足以保证靶区接受足够的处方剂量的照射。危及器官尤其是海马、眼球和眼晶体对系统摆位误差尤为敏感,且误差越大对剂量分布的影响越大。因此在实际治疗的过程中要严格控制摆位误差尤其是头脚方向的摆位误差。     

天麻素预处理对大鼠离体心脏缺血/再灌注损伤的保护作用

目的探讨天麻素对大鼠离体心脏缺血/再灌注(I/R)损伤的保护作用。方法 60只SD雄性大鼠随机分为正常对照组、缺血/再灌注组、天麻素预处理(10、50、100、200μmol/L)组,应用Langendorff离体心脏灌注系统建立心脏I/R损伤模型。除正常对照组外,各组分别进行平衡灌注、全心停灌/再灌处理,从心功能各项指标、心肌酶学、心肌梗死面积(TTC染色)及组织病理学(HE染色)变化4个层面评估天麻素预处理对大鼠离体心脏(I/R)损伤的影响,评价不同浓度天麻素预处理对心脏(I/R)损伤心肌的保护作用。结果与缺血/再灌注组相比,不同浓度天麻素预处理组均可改善缺血/再灌注损伤心功能的各项指标,包括左心室发展压(LVDP)、左室内压上升/下降最大速率(±dp/dtmax)和心率(HR);并降低冠脉流出液中肌酸激酶(CK)、肌酸激酶同工酶(CK-MB)、乳酸脱氢酶(LDH)和肌钙蛋白(Trop-I)的活性,有效减少心肌梗死面积,其中以100μmol/L浓度的天麻素效果最显著(P0.05)。结论天麻素预处理对大鼠离体心脏缺血/再灌注引起的心肌损伤有保护作用,其中以100μmol/L的保护作用最为显著。     

Modeling non‐linear kinetics of hyperpolarized [1‐13C] pyruvate in the crystalloid‐perfused rat heart

Hyperpolarized ¹³C MR measurements have the potential to display non‐linear kinetics. We have developed an approach to describe possible non‐first‐order kinetics of hyperpolarized [1‐¹³C] pyruvate employing a system of differential equations that agrees with the principle of conservation of mass of the hyperpolarized signal. Simultaneous fitting to a second‐order model for conversion of [1‐¹³C] pyruvate to bicarbonate, lactate and alanine was well described in the isolated rat heart perfused with Krebs buffer containing glucose as sole energy substrate, or glucose supplemented with pyruvate. Second‐order modeling yielded significantly improved fits of pyruvate–bicarbonate kinetics compared with the more traditionally used first‐order model and suggested time‐dependent decreases in pyruvate–bicarbonate flux. Second‐order modeling gave time‐dependent changes in forward and reverse reaction kinetics of pyruvate–lactate exchange and pyruvate–alanine exchange in both groups of hearts during the infusion of pyruvate; however, the fits were not significantly improved with respect to a traditional first‐order model. The mechanism giving rise to second‐order pyruvate dehydrogenase (PDH) kinetics was explored experimentally using surface fluorescence measurements of nicotinamide adenine dinucleotide reduced form (NADH) performed under the same conditions, demonstrating a significant increase of NADH during pyruvate infusion. This suggests a simultaneous depletion of available mitochondrial NAD⁺ (the cofactor for PDH), consistent with the non‐linear nature of the kinetics. NADH levels returned to baseline following cessation of the pyruvate infusion, suggesting this to be a transient effect. © 2016 The Authors. NMR in Biomedicine published by John Wiley & Sons Ltd.     

基于锥形束CT研究肺癌图像引导放疗的内靶区外放边界值

目的：研究肺癌锥形束CT图像引导放疗联合在线配准方式的内靶区外放边界。方法：选取24例肺癌患者,应用医科达Synergy加速器行CBCT扫描,将获取的CBCT图像与计划4DCT图像配准,得到患者放疗时三维方向上的平移摆位误差和旋转误差,XVI系统配合治疗床进行在线校正,并计算内靶区外放边界值。结果：24例患者共行380次CBCT扫描,校正前后：左右、头脚、前后方向的外放值M分别为5．3mm、8．6mm、3．8mm和2．2mm、1．8mm、1．1mm。校正前后旋转误差数据结果显示,RⅣ、R）,轴向上有统计学意义（t=2．817,P=-0．005;产一3．481,P=0．001）,Rz轴上差异无统计学意义（t=0．554,P=0．580）。结论：肺癌患者采用CBCT下图像引导放疗可显著缩小ITV外放范围,提高放疗精度,有效降低正常组织受照射范围,提升肿瘤放疗剂量,弥补手术局部复发率高的劣势。     

正常家兔心率变异特点

目的:记录测定正常家兔在体和离体短程心率变异情况,探讨心脏自主神经功能的变化情况,为进一步研究家兔冠状动脉粥样硬化、冠脉痉挛时自主神经变化反映在心率变异性上的特点提供基础数据.方法:在体组用正交法记录胸前心电;离体组,采用兰氏(Langendorff)心脏灌流系统基础上,用正交悬浮电极法记录心电.采用Powerlab/8sp多道生理仪采集心电波.利用Chart模块对电信号进行短程心率变异分析.结果:正常家兔在体和离体组,短程心率变异分析结果值有明显不同.结论:正常家兔短程HRV特征较人体有明显区别,其频段取值范围有明显差异;在体与离体组HRV差异与神经体液调节因素有关.     

Digital reconstructed radiography with multiple color image overlay for image-guided radiotherapy

Registration of patient anatomical structures to the reference position is a basic part of the patient set-up procedure. Registration of anatomical structures between the site of beam entrance on the patient surface and the distal target position is particularly important. Here, to improve patient positional accuracy during set-up for particle beam treatment, we propose a new visualization methodology using digitally reconstructed radiographs (DRRs), overlaid DRRs, and evaluation of overlaid DRR images in clinical cases. The overlaid method overlays two DRR images in different colors by dividing the CT image into two CT sections at the distal edge of the target along the treatment beam direction. Since our hospital uses fixed beam ports, the treatment beam angles for this study were set at 0 and 90 degrees. The DRR calculation direction was from the X-ray tube to the imaging device, and set to 180/270 degrees and 135/225 degrees, based on the installation of our X-ray imaging system. Original and overlaid DRRs were calculated using CT data for two patients, one with a parotid gland tumor and the other with prostate cancer. The original and overlaid DRR images were compared. Since the overlaid DRR image was completely separated into two regions when the DRR calculation angle was the same as the treatment beam angle, the overlaid DRR visualization technique was able to provide rich information for aiding recognition of the relationship between anatomical structures and the target position. This method will also be useful in patient set-up procedures for fixed irradiation ports.