TQA数据趋势与TomoTherapy输出稳定性的联系

目的:探讨TomoTherapy QualityAssurance（TQA）数据趋势与螺旋断层放疗（Helical Tomotherapy，HT）系统输出的 联系。方法:回顾性分析了本院HT系统近3年内TQA各个模块的参数和数据趋势，探讨其与HT系统的静态输出剂量和 输出能量（D20/D10）变化的相关性。结果:楔形阶梯静态模块的z轴偏移参数与HT的静态输出剂量的相关性最强（r=0.883, P<0.01）。基本剂量测定模块的出口检测器平整度值对能量变化最敏感（r=0.902），其次是楔形阶梯静态模块的能量差异 （r=0.897）和楔形阶梯螺旋模块的能量差异（r=0.852），灵敏度分别为2.3×10-4、3.1×10-4和5.7×10-4。结论:TQA有助于用户 追踪HT输出剂量和能量变化，及早进行必要的机器维护或剂量校准。     

基于ArcCHECK系统六维摆位误差校正方法精确性观察

目的 观察使用ArcCHECK系统验证全六维摆位误差校正方法的精度。方法 选取 2015年5—9月接受IMRT技术治疗的 14例鼻咽癌患者,使用CBCT获取初次治疗摆位误差。在ArcCHECK模体上模拟摆位误差,使用全六维校正方法对摆位误差进行校正。分别对正确摆位、校正误差前以及校正误差后3种情况进行计划验证。正确摆位与校正误差前后计划验证的DTA和γ通过率行配对t检验。结果 正确摆位,校正误差前及校正误差后验证的DTA、γ通过率分别为(96.76±1.57)%、(98.35±0.92)%,(59±21.42)%、(62.86±21.63)%及(91.41±4.82)%、(94.11± 4.33)%。正确摆位与校正误差前后验证的DTA通过率不同(P均<0.05),正确摆位与校正误差前后验证的γ通过率也不同(P均<0.05)。结论 全六维摆位误差校正方法应用于鼻咽癌IMRT患者的临床治疗是可行的,而且可以更好的修正误差,获得高精度的IMRT治疗剂量分布。     

自动勾画软件ABAS在鼻咽癌自适应放疗中的应用

目的:评估ABAS自动勾画软件勾画的危及器官准确度和效率,以此来评估它在鼻咽癌患者自适应放疗中的适用程度.方法:随机抽取15例在我院治疗的鼻咽癌患者.CT1为患者的计划CT,CT2为三分之二疗程重薪扫描的CT图像,CT3为患者放疗结束后扫描的CT图像.在ABAS软件中CT1图像设为模板,在CT2和CT3上自动勾画出所需的危及器官,并将自动勾画结果和手工勾画的结果进行对比分析.利用形状相似性指数(Dice similarity coefficient,DSC)和自动勾画时间评价软件自动勾画的精准性和效率性.结果:ABAS软件自动勾画的体积较大的危及器官的DSC指数均大于0.9,在CT1和CT2组中DSC指数的最高为脊髓(0.96±0.01),最低为晶体(0.43±0.19),在CT1和CT3组中DSC指数最高为下颌骨(0.93±0.45),最低为晶体(0.49 ±0.17).同时用ABAS自动勾画危及器官所需平均时间为十分钟左右.结论:在鼻咽癌自适应放疗过程中,自动勾画软件勾画的危器官可以达到很好的准确度同时又明显的节省时间.这样就可以快速评价危及器官受量,使得鼻咽癌自适应放疗成为可能.     

基于六维摆位误差的鼻咽癌调强放疗全过程剂量评估

目的基于治疗过程中的摆位误差进行六维模拟矫正,评估鼻咽癌调强放射治疗过程中的剂量误差变化。方法选取2018年9月在福建省肿瘤医院行调强放射治疗的鼻咽癌患者5例,为每例患者在医院鼻咽癌首次摆位误差数据库(636例)中随机提取33次摆位误差;根据这组摆位误差在Pinnacle3计划系统中,利用误差六维校正方法,进行每一治疗分次的模拟,并自编程序进行剂量总合成;评估治疗分次剂量、总剂量与相应的计划剂量的差异。结果5例患者误差校正后的靶区总剂量差异较小(基本<50 cGy),危及器官中脊髓、脑干有明显的剂量增加,最大可达到254 cGy和346 cGy;腮腺除了1例有剂量减少外,其他均有增加,最大达到102 cGy。结论基于福建省肿瘤医院摆位误差数据库进行摆位误差校正后剂量合成,所有靶区总剂量的变化幅度均较小,危及器官剂量差异较大,应充分评估脊髓、脑干、腮腺的剂量,控制摆位误差,减少对危及器官的影响。     

基于数据库的宫颈癌自动调强计划设计可行性研究

目的 基于重叠体积直方图(OVH)和优质宫颈癌IMRT计划数据库,研究并评估宫颈癌IMRT自动计划的可行性。方法 选取200例宫颈癌患者的优质IMRT计划和OVH,建立OVH和优质计划数据库。另选取26例宫颈癌病例作为测试病例,自编程序实现OVH数据至图像转化及图像相似度计算。选取图像相似度最高的数据库病例的计划优化函数,结合Pinnacle³计划系统脚本实现自动计划设计。比较自动计划和手工计划的剂量学参数、计划质量和设计时间。结果 与手工计划相比,自动计划的靶区覆盖、适形性、均匀性相当(P>0.05);直肠V40、V45和平均剂量分别下降了6.1%、1.3%和50.7 cGy (P<0.05),小肠和股骨头的平均剂量分别下降了31.7 cGy和188.9 cGy(P<0.05),髂骨的平均剂量下降了92.3 cGy(P>0.05)。自动计划降低了71%的计划设计时间。结论 基于OVH和优质宫颈癌IMRT计划数据库所设计的宫颈癌自动调强计划,不仅大大减少了计划设计时间,而且能够在不降低靶区覆盖度、适形性的同时降低正常组织的受照剂量。     

基于深度学习的宫颈癌放疗靶区及危及器官自动勾画研究

目的:构建基于深度学习（deep learning，DL）的卷积神经网络模型，实现宫颈癌患者放射治疗计划的临床靶区体积（clinical target volume，CTV）和危及器官（organ at risks，OARs）自动勾画。方法:回顾性分析在福建省肿瘤医院行放射治疗的宫颈癌患者99例。对患者CT图像进行预处理，作为模型输入。设计一种基于DL的自动勾画模型，使用组合损失函数训练该模型。以医师手动勾画为度量标准，计算DL自动勾画模型下CTV靶区和膀胱、直肠、乙状结肠、左右骨髓、左右股骨头的准确率，并与基于图谱的自动勾画方法（atlas-based auto segmentation，ABAS）相比较。结果:DL模型在CTV靶区和7种危及器官（膀胱、直肠、乙状结肠、左右骨髓、左右股骨头）的戴斯系数分别为（0.85±0.02、0.94±0.04、0.87±0.03、0.67±0.14、0.85±0.03、0.87±0.03、0.87±0.06和0.87±0.06），95%豪斯多夫距离(mm)分别为（3.22±0.56、1.37±0.37、1.41±0.34、27.39±35.63、1.40±0.17、1.36±0.22、6.78±7.89和6.45±7.44），平均表面距离(mm)分别为（0.25±0.05、0.12±0.06、0.19±0.05、2.29±2.71、0.16±0.04、0.15±0.03、0.36±0.33和0.38±0.37）。DL勾画模型的戴斯系数均高于ABAS勾画模型。除乙状结肠外，DL勾画模型的95%豪斯多夫距离和平均表面距离均小于ABAS勾画模型。结论:提出的DL模型能较好地实现宫颈癌放疗临床靶区和危及器官的自动勾画，可为临床医师勾画提供初步参考，节省临床靶区和危及器官勾画的时间。     

基于循环生成对抗网络的鼻咽癌CBCT图像修正

目的:利用循环生成对抗网络模型（CycleGAN）进行锥形束CT （CBCT）图像迁移,生成伪CT（sCT）图像,从而实现CBCT图像的HU值矫正。方法:回顾性分析在福建省肿瘤医院行放射治疗的鼻咽癌患者39例,所有患者均接受临床CT与CBCT扫描。以CBCT图像为基准,采用刚性配准算法对临床CT和CBCT进行配准,获得重采样计划CT（pCT）。经阈值分割及形态学处理获取配对影像的外轮廓内部区域作为掩膜,对配对影像进行掩膜操作及归一化预处理。建立CycleGAN神经网络,训练sCT生成模型。基于体素点计算平均绝对误差（MAE）和平均误差（ME）,用于比较测试集sCT与pCT之间的差异。结果:测试集的sCT图像与pCT图像相比较,在体外轮廓内的MAE和ME分别为（99.00±15.37） HU和（-24.00±12.64） HU;软组织区域的MAE和ME分别为（48.00±7.45） HU和（-7.00±8.96） HU。结论:CycleGAN能修正CBCT图像的HU值,迁移生成的sCT图像具有与pCT图像近似的HU值及平滑性,可用于放射治疗剂量计算。     

调强验证中MapCheck对加速器机架与准直器角度敏感性研究

目的研究MapCheck静态调强放射治疗中加速器机架与准直器角度的改变对不同阈值下验证通过率的影响,并分析其对角度变化的敏感性。方法选择2018年12月于福建省肿瘤医院行静态调强放射治疗的10例恶性肿瘤患者,其中男性7例,女性3例;年龄30~74岁,中位年龄52岁。使用MapCheck2作为验证工具。设定机架角度为0°、5°、10°、15°、20°、25°、30°和准直器角度为0°、2°、3°、4°、5°、10°时,进行调强计划验证,分别记录在1%/1 mm和10%、2%/2 mm和10%、3%/3 mm和10%阈值下等剂量距离偏差(DTA)和γ通过率,并使用配对t检验分析数据。结果机架角度组:在1%/1 mm标准下,角度变化为0°~10°,验证通过率出现上下波动,波动范围为80.68%±4.42%;角度变化为10°~30°,角度平均每增加5°,平均验证通过率降幅为11.24%±1.30%。在2%/2 mm、3%/3 mm标准下,当角度变化为0°~15°,验证通过率降幅分别为1.98%±0.31%、1.23%±0.39%;当角度变化为15°~30°,角度平均每增加5°,验证通过率降幅分别为12.66%±0.27%、9.25%±0.33%。准直器角度组:在1%/1 mm标准下,准直器角度变化为0°~10°,角度平均每增加1°,验证通过率降幅为4.83%±0.47%。在2%/2 mm、3%/3 mm标准下,角度变化为0°~2°,验证通过率降幅分别为2.85%±0.29%、0.60%±0.19%;当角度变化为2°~10°,角度平均每增加1°,验证通过率降幅分别为4.21%±0.17%、2.86%±0.13%。结论当阈值设置为2%/2 mm和10%、3%/3 mm和10%时,MapCheck弱化了可能存在的机架与准直器角度误差和计划自身的缺陷对通过率所造成的影响,因此建议在调强验证中将阈值设置为1%/1 mm和10%并确保机架尤其是准直器到位精度,以保证调强验证的精确性。     

基于第一分次目标函数的鼻咽癌后续多分次自动计划

【摘 要】 目的:利用Perl语言编写Pinnacle计划系统脚本的嵌入式自动化程序,进行多分次鼻咽癌调强治疗计划快速自动设计,研究多分次自动计划设计的可行性及设计效率。 方法:选取14例鼻咽癌患者,每例患者均在整个治疗过程中接受4次CT模拟图像（分别为CT1、CT2、CT3、CT4）。在Pinnacle计划系统（9.2m版本）上基于首次CT模拟图像（CT1）手工设计出满足处方剂量和危及器官剂量限制要求的调强放疗计划,并将CT1上手工计划的目标函数设置参数用Perl语言写入Pinnacle计划系统脚本,应用于同一患者的后续3个分次间CT图像（CT2、CT3、CT4）的自动计划设计。同时,由工作经验分别为不足1年和大于5年的两位物理师基于CT2独立设计手工计划,标记为Ma和Mb组。自动计划与手工计划的设计时间进行配对t检验。另外,由一名工作经验为10年以上的临床放疗医师评估手工计划和自动计划的临床可行性。 结果:在CT2、CT3和CT4上设计的自动计划时间与Ma、Mb组的手工计划时间分别为（3.358±0.490）、（2.837±0.340）、（2.754±0.270）、（43.169±8.980）、（39.088±13.210） min,可应用于临床的计划所占比例分别为78.6%、78.6%、71.4%、78.6%、78.6%,且自动计划比手动计划在时间上有明显减少（P<0.05）。 结论:利用Perl语言基于第一分次的目标函数编写的自动化程序,可以完成后续多分次鼻咽癌自动计划设计。运用自动计划能够节省计划人员大量的计划设计时间,保证计划的设计质量,并为鼻咽癌多分次快速放疗计划设计提供一种便捷方案。     

近距离后装机192Ir源外观活度质量控制

目的探讨192Ir源外观活度测量的必要性。方法回顾性分析福建省肿瘤医院的2台近距离后装机近3年内每次换源后的192Ir源外观活度测量数据,均使用HDR 1000 Plus井型电离室对192Ir源外观活度开展测量,将井型电离室与施源器连接,步进式寻找源在井型电离室最大灵敏位置,依据中华人民共和国卫生行业标准WS 262-2017《后装γ源近距离治疗质量控制检测规范》计算源外观活度相对偏差。结果2台后装机共计12次换源,源外观活度相对偏差都在±3%内,平均偏差为0.56%,超过±2%的为2次。结论192Ir源外观活度的质量控制检测对剂量准确度至关重要,需要严格按照国家标准执行。