Halcyon加速器机房的防护设计

目的 探讨新型封闭机架直线加速器机房的细节设计,优化机房的射线防护及布局。方法 根据放射防护最优化原则和国家辐射防护技术标准,结合Halcyon加速器结构特性,从机房空间布局、屏蔽计算、电器设施、净化通风和温湿度控制等因素进行讨论,分析该设备机房与传统加速器机房建设的区别。结果 Halcyon整机结构紧凑,采用封闭环形机架设计且自带主束屏蔽装置,提高机房空间利用率的同时极大降低辐射防护压力,经过优化的机房设计布局,可以排除隐患,避免设计缺陷,防止因设计失误给设备运行带来不良后果。结论 Halcyon加速器整机结构不同于以往常规加速器,应充分考虑细节设计,才能保证辐射防护最优化,为后期设备安装、调试及运行打下良好基础,保证投入使用后能够为患者及医护人员创造良好的治疗环境。     

多通道柱状施源器端到端测试

目的确认多通道柱状施源器采用模板重建的参数设置,并完成投入临床使用前的端到端测试。方法利用自制3D打印模体,多通道柱状施源器、CC13电离室和EBT3免洗胶片构建ETE模体。分别在施源器头尾两端设置靶区1和靶区2,完成处方剂量分别为5~7 Gy模拟计划设计并进行照射,获得实测点剂量及面剂量,与TPS剂量进行比较。以2 mm/2%、10%的剂量阈值作为评价标准,面剂量分布差异采用γ分析方法进行分析。结果多通道柱状施源器各重建参数符合标称范围,采用施源器模板进行重建后参数需做部分更改,中央管道的顶端tip length更改为5.8 mm,周围管道顶端tip length更改为4 mm并将其出源长度更正为1493 mm。电离室测量偏差为0.97±0.32%,其中高剂量区的偏差值小于低剂量区;胶片面测量结果与计划系统面剂量分布符合良好,矢状面γ通过率分别为97.4%、98.2%和98.8%,水平面通过率分别为99.3%、98.4%和98.7%,平均γ通过率为98.5±0.63%。结论新型柱状多通道施源器投入临床使用前须对参数进行测量用于重建施源器时的参数设置,经过ETE测试确认该施源器点剂量及面剂量测量结果良好,为该施源器正确用于临床提供依据。     

后装治疗机放射源驻留位置及计时器精度的质量控制检测

目的 探讨和建立准确检测后装治疗机放射源驻留位置及时间精度的质控方法。方法 利用治疗室内安装的高清视频影像、EBT3免洗胶片及钢尺等组成后装放射源驻留检测装置,采集放射源在每个驻留点停留的视频图像和曝光胶片。通过分析图像采样率与每一驻留位置图像帧数方法,准确测量放射源驻留的几何位置及计时精度,包括计时的绝对误差和线性误差。对曝光胶片作黑度分布分析,比较胶片的灰度峰值位置与上述测量得到的驻留点几何位置,测量放射源驻留点的物理中心与辐射中心的偏差。结果 放射源的物理中心与辐射中心的偏差为(-0.33±0.10) mm;对于所有预设的驻留时间,平均计时绝对偏差为(0.22±0.02) s,线性拟合结果为y=x-0.226,R²=1,线性度为-0.01%。结论 建立了通过视频图像和胶片曝光定量分析,准确确定后装放射源的驻留位置、驻留时间及放射源辐射中心精度的检测手段。实验检测的后装机精度满足临床使用要求。     

基于环形加速器的RapidPlan模块在宫颈癌容积调强放疗中的研究

目的 研究基于Halcyon 2.0环形医用直线加速器的RapidPlan模块在宫颈癌术后容积旋转调强(VMAT)计划设计的临床可行性及优势。方法 从数据库中选取98例临床宫颈癌病例,基于Halcyon 2.0设计VMAT人工放疗计划,导入到RapidPlan模块,训练得到优度较高的预测模型。另选取20例宫颈癌术后患者作为验证集,比较其人工计划与RapidPlan自动生成计划在剂量学、计划一致性、计划执行效率之间的差异。结果 RapidPlan自动计划能够获得与人工计划质量相当的靶区和危及器官剂量分布。对股骨头的保护略逊于人工计划,对脊髓的保护优于人工计划,两者差异具有统计学意义(t=4.71,P<0.001)。RapidPlan计划MU平均值为 687.46 MU,较人工计划的平均值815.34 MU低,两者差异具有统计学意义(t=6.09,P<0.05)。Portal Dosimetry验证1 mm/1%的γ通过率RapidPlan的平均值为89.48%,人工计划为88.22%,差异具有统计学意义(t=3.35,P<0.05)。结论 基于Halcyon 2.0平台的RapidPlan自动计划可以满足宫颈癌VMAT计划的临床需求,且具备一定优势。     

基于盆腔迭代锥形束CT图像的剂量学可行性分析

目的 研究利用盆腔迭代锥形束CT（CBCT）图像用于治疗计划剂量计算的可行性分析，为自适应放疗提供图像保障。方法 使用Varian Halcyon 2.0环形加速器对CIRS 062 M模体（CIRS，Norfolk，VA，USA）进行扫描，测量其不同散射条件下的CT值并计算其平均值，建立锥形束CT-电子密度转换曲线（iterative Cone-beam CT to electron density，ICBCT-ED）。采集CIRS 002PRA盆腔调强专用模体的CT和不同位置的ICBCT图像，设计基于CT图像的VMAT计划，移植至ICBCT图像上，重新进行剂量计算，比较靶区、危及器官及三维体积剂量γ通过率的差异。以患者实际治疗计划为基准，回顾性分析10例盆腔患者全流程三维剂量γ通过率的差异。结果 无散射体的孤立模式与全散射中心位置的CT值偏差较大，最大偏差144 HU。其他全散射位置与中心位置CT值相近，最大偏差<50 HU。基于盆腔模体不同位置处的ICBCT图像的计算结果，无论靶区还是危及器官的剂量偏差均<1 Gy。与基于CT图像的计划相比，基于ICBCT图像的三维剂量γ通过率1%/1 mm和2%/2 mm的平均值分别为（88.86±1.18）%和（98.38±0.89）%。10例盆腔肿瘤患者2%/2 mm和3%/3 mm的平均值范围分别为90.03%~95.43%和93.58%~97.78%。最差结果为膀胱过充盈引起的外轮廓变化造成的剂量差异，2%/2 mm和3%/3 mm的三维剂量通过率仅为85.90%和92.90%。结论 在足够的散射条件下，重建ICBCT-ED转换曲线，利用Halcyon直线加速器的ICBCT图像进行治疗计划设计，其精度是可以满足临床应用的标准的，为将来的自适应放疗提供了保障。     

Ethos宫颈癌在线自动生成自适应放疗计划鲁棒性研究

目的评估Ethos宫颈癌在线自适应放疗(ART)基于智能优化引擎(IOE)的完全自动化自适应计划的鲁棒性。方法回顾性分析2021年6月至2022年6月于北京协和医院就诊的ⅠB期11例宫颈癌术后患者, 获取原始计划影像及每次放疗迭代锥形线束CT(iCBCT)影像, 并将所有患者数据导入Ethos模拟器。使用Ethos对11例患者进行基于IOE的9野自动计划生成, 生成的计划进行在线ART模拟, 获取每次在线ART计划(共273个分次), 并完成模拟治疗。基于在线ART计划所使用的影像及勾画结构进行手工计划设计, 采用9野均分的布野方式, 手工制作计划用于对照研究。采集剂量学参数、计划复杂性参数及Mobius质量保证(QA)通过率等, 通过配对t检验或秩和检验对比评估在线自适应放疗计划的危及器官、靶区的剂量学参数及计划复杂度等的鲁棒性。结果与手工计划相比, 在线ART计划的计划靶区(PTV)覆盖相当, 而临床靶区(CTV)D99%更高[(45.93±0.36)∶(45.32±0.31)Gy, P<0.001]。在线ART计划的PTV Dmax显著高于手工计划[(49.89±1.25)...     

基于Halcyon加速器研究乳腺托架倾角对于保乳术后放疗摆位误差的影响

目的比较乳腺癌保乳术后患者采用不同乳腺托架俯仰角度的摆位误差,根据误差结果分别计算靶区各向外放值,为选择最适托架俯仰角提供依据。方法选取2019年12月至2020年4月,使用瓦里安Halcyon加速器治疗的乳腺癌保乳术后患者24例,所有患者均使用乳腺托架固定,根据托架俯仰角度随机分为0°组12例(A组)和7.5°组12例(B组)。患者每次治疗前均行MV-CBCT扫描,并与计划CT图像的刚性配准,获得患者三个方向的摆位误差,采用SPSS18.0软件分析两组数据是否存在统计学差异,采用独立样本t检验或用秩检验,以P<0.05作为差异有统计学意义。根据Margin公式分别计算两组CTV-PTV外扩距离。结果A、B两组三个维度摆位误差取绝对值后均值±标准差依次为:(0.28±0.24)cm、(0.31±0.28)cm(x);(0.37±0.26)cm、(0.53±0.34)cm(y);(0.38±0.31)cm、(0.46±0.35)cm(z);A、B两组三方向CTV-PTV外放距离分别为:0.49 cm和0.64 cm(x);0.55 cm和0.80 cm(y);0.52 cm和0.60 cm(z)。结论乳腺托架0°组三方向摆位误差均值全部小于7.5°组;临床工作中,建议在条件允许的情况下优先选择0倾斜角乳腺托架。此外,两种托架角度均出现较多奇异值的情况,表明对于乳腺癌保乳术后患者,采用Halcyon加速器每次治疗前的位置验证可显著提高治疗精度。     

新型“环形”机架加速器在宫颈癌术后盆腔放疗的临床应用研究

目的研究使用瓦里安Halcyon直线加速器对宫颈癌术后患者进行规范化治疗。方法随机选择28例宫颈癌术后放疗患者,对其进行CT模拟定位、靶区及危及器官勾画,并设计3~4个全弧的容积调强计划,对剂量分布、调强验证、摆位误差、穿射剂量等结果进行分析。结果28例计划均满足临床治疗标准。靶区适形度、剂量跌落及均匀性指数的平均值分别为0.992、3.911、1.064;独立核查3Dγ通过率平均值为99.386%;Portal Dosimetry面剂量2%/2 mm 3Dγ通过率平均值为97.120%;Arccheck面剂量2%/2 mm、3%/3 mm通过率平均值分别为95.560%、99.180%;点剂量平均偏差-0.117%;合成野穿射剂量一致性平均值97.308%。结论Halcyon 1.0新型“环形”机架加速器在宫颈癌术后盆腔放疗中能获得较优的剂量分布和较快的执行效率,基于电子射野影像系统的分次间剂量检测能有效发现治疗过程中体重及内部器官的变化。     

利用三维水箱测量的“环形机架”加速器“典型射线数据”验证研究

目的利用三维水箱验证Halcyon v2.0加速器的“典型射线数据”(Representative Beam Data,RBD)并分析差异,验证Halcyon v2.0加速器RBD精度。方法测量均基于Blue Phantom2三维水箱和Accept(v7.2)三维水箱软件。使用CC13电离室测量百分深度曲线,使用PFD,SFD测量射野离轴比曲线,使用CC13和SFD分别测量大、小射野输出因子并通过“菊链链接”进行连接。并利用Python以及Matlab自设计程序对比RBD和我中心实际测量数据(MeasData)以及MeasData和治疗计划系统计算数据(CalcData)之间的偏差。结果对于百分深度剂量RBD和MeasData之间以及MeasData和CalcData,在1 mm/1%,2 mm/2%,3 mm/3%标准下的通过率均超过99%。对于射野离轴比,RBD和MeasData之间在1 mm/1%标准下的平均通过率为93.54%±5.42%,2 mm/2%标准下的平均通过率为99.43%±1.16%,3 mm/3%标准下为100%,MeasData和CalcData之间在1 mm/1%标准下的平均通过率为99.07%±1.35%,2 mm/2%和3 mm/3%标准下为100%。对于射野输出因子,射野大小小于2 cm×2 cm的射野输出因子数据偏差在1%~3%之间,射野大小大于等于2 cm×2 cm的射野数出因子偏差均小于1%。结论利用三维水箱和合适的探测器可以对RBD进行完整的验证,本研究所得到的测量结果符合临床要求,所使用的测量方法可对其他加速器的数据验证起到参考作用。     

基于Halcyon不同旋转弧数量的VMAT计划剂量学比较

目的基于Halcyon加速器,比较研究采用不同旋转弧数量(2Arc,3Arc,4Arc)的容积弧形调强放射治疗(Volumetric Intensity-modulated Arc Therapy,VMAT)计划的剂量学差异。方法随机选取宫颈癌术后的患者20例,依次进行CT模拟定位,靶区及危及器官勾画,基于同一CT图像分别进行2Arc,3Arc,4Arc的VMAT放疗计划设计,评估靶区及危及器官的剂量分布。结果2Arc组,3Arc组,4Arc组的靶区剂量覆盖均满足临床处方剂量要求。4Arc组的靶区适形度指数(Conformity Index,CI)最高,均匀性指数(Homogeneity index,HI)最低(P<0.05)。针对膀胱、直肠、小肠和骨髓的体积平均剂量,4Arc组有明显减低(P<0.05);脊髓D0.1cc和左侧股骨头D5结果统计具有统计学差异(P<0.05),4Arc组最低;右侧股骨头D5,3Arc组和4Arc组的结果无统计学差异(P>0.05)。3Arc组和4Arc组的平均MU数(Monitor Unit)无统计学差异(P>0.05)。结论宫颈癌术后患者采用4Arc的VMAT计划设计可以获得较优的剂量分布,其中靶区剂量分布更均匀,剂量投照更准确,危及器官平均剂量有所降低,机器MU数和执行时间没有显著的增加,综合考虑推荐使用4Arc的VMAT计划设计。