基于电子射野影像系统的光栅位置和剂量验证研究

目的 使用基于电子射野影像系统(electronic portal imaging device,EPID)的质控系统,在Primus和VenusX加速器上实现光栅位置及剂量验证。方法 通过灰度值最大梯度方法计算光栅位置,评估偏差。使用剂量标定和剂量计算相结合的算法对EPID采集的图像进行剂量重建,将EPID和MapCheck/PTW得到的数据,分别与计划系统剂量进行γ通过率分析。结果 VenusX加速器光栅误差小于1 mm,Primus重新标定后误差明显减小。重建的剂量,在3%/3 mm,阈值10%和2%/2 mm,阈值10%的2种标准下,Primus加速器γ平均通过率分别为98.86%和91.39%;VenusX加速器γ平均通过率分别为98.49%和91.11%。结论 基于EPID的质控系统,可提高加速器质控效率,减轻物理师工作负担。

PTW Detector7293种剂量验证方法在调强放射治疗中的对比研究

目的 :对比PTW Detector729 3种验证方法在调强放射治疗(intensity modulated radiation therapy,IMRT)剂量验证中的差异。方法:回顾性选取2022年1—12月于某院完成放射治疗的鼻咽癌、肺癌、乳腺癌、宫颈癌和全脑放射治疗患者共50例,使用PTW Detector729二维电离室矩阵配合PTW RW3固体水与PTW Ocavius 4D旋转模体对50例患者的IMRT计划分别进行归零机架角2D剂量验证、实际机架角2D剂量验证和实际机架角3D剂量验证。将剂量评估阈值设为10%,统计3种验证方法在3%/1 mm、2%/2 mm、3%/2 mm和3%/3 mm 4种评估标准下的γ通过率。采用SPSS 22.0统计学软件进行数据分析。结果:在10%剂量评估阈值标准下,归零机架角2D剂量验证的γ通过率最高,差异有统计学意义(P<0.05);实际机架角2D剂量验证的γ通过率高于实际机架角3D剂量验证,差异有统计学意义(P<0.05)。3种验证方法的γ通过率在3%/1 mm、2%/2 mm、3%/2 mm和3%/3 mm 4种标准下逐渐升高,且在3%/2 mm标准下均超过90%,结果满足临床放射治疗要求。结论:3种验证方法的验证结果均能达到IMRT剂量验证实践指南要求,根据IMRT开展情况选择合适的验证方法,对确保治疗方案安全、有效实施具有重要意义。

放疗计划参数对剂量验证计划γ通过率的相关性研究

目的 探讨头颈部放疗计划参数对剂量验证计划γ通过率的相关性。方法 选取2019年11月—2021年9月福建肿瘤医院放疗中心收治的184例放射治疗的头颈部肿瘤患者。其中85例采用调强放疗(intensity-modulated radio therapy,IMRT)计划,99例采用容积旋转调强放疗(volumetric modulated arc therapy,VMAT)计划,通过电子射野影像装置,使用ArcCHECK分别对IMRT和VMAT计划进行计量验证,并在不同的γ分析标准(选取1%/1 mm,2%/2 mm和3%/3 mm)下验证剂量通过率。分析不同放疗计划中射野复杂度指标,并判断其射野复杂度指标与γ通过率的相关性。结果 VMAT计划在1%/1 mm标准下γ通过率低于IMRT计划,差异有统计学意义(P <0.05);VMAT计划和IMRT计划在2%/2 mm标准下γ通过率分别为(90.72±2.84)%、(90.59±5.19)%,在3%/3 mm标准下γ通过率分别为(97.02±1.71)%、(98.64±1.00)%,2种计划在3%/3 mm标准下的平均γ通过率均较高,在2%/2 mm标准下的平均γ通过率均有所下降,2种计划比较差异无统计学意义(P> 0.05)。在不同射野复杂度指标中,VMAT计划的计划标准跳数(plan normalized MU,PMU)、计划平均射野不规则性(plan averaged beam irregularity,PI)、计划平均射野调制(plan averaged beam modulation,PM)均大于IMRT计划,VMAT计划的平均调制复杂度分数(modulation complexity score,MCS)、计划平均射野面积(plan averaged beam area,PA)小于IMRT计划,差异有统计学意义(P <0.05)。Spearman相关性检验结果表明,IMRT计划中,在2%/2 mm标准下,MCS、PM和γ通过率呈弱相关性(|r|<0.4,P <0.05),PMU和γ通过率呈中度相关性(0.4≤|r|≤0.7,P <0.05),在3%/3 mm标准下,PMU、MCS、PM和γ通过率呈中度相关性(0.4≤|r|≤0.7,P <0.05);PA、PI与γ通过率均无相关性(P> 0.05);VMAT计划中,在2%/2 mm标准下,PMU、MCS、PI、PM和γ通过率呈中度相关性(0.4≤|r|≤0.7,P <0.05),在3%/3 mm标准下,PMU、MCS、PM、PI和γ通过率呈中度相关性(0.4≤|r|≤≤0.7,P <0.05),PA与γ通过率均无相关性(P> 0.05)。结论射野复杂度指标与γ通过率具有不同程度的相关性,可在剂量验证前调整射野指标辅助设计放疗计划。

调强技术、治疗部位以及剂量体积算法对调强放疗计划三维剂量验证结果的影响研究

目的:研究调强技术、治疗部位以及剂量体积算法对调强放疗(intensity-modulated radiation therapy,IMRT)计划三维剂量验证结果的影响,探究建立个体化放疗计划质量保证(quality assurance,QA)评估标准的重要性。方法:回顾性选取2017年1月—2022年2月在某院接受放疗的350例肿瘤患者IMRT计划的三维剂量验证结果,通过COMPASS系统进行数据采集,分别以不同调强技术(固定射束调强放疗、容积旋转调强放疗)、治疗部位(颈部、胸部和腹部)和剂量体积算法(各向异性解析算法和坍缩锥卷积算法)进行分组。比较各组3%/2 mm标准下的10%处方剂量区域的Gamma通过率(GP_(10%))、50%处方剂量区域的Gamma通过率(GP_(50%))和50%处方剂量区域的平均Gamma指数(μGI_(50%)),95%靶区体积的剂量D_(95%)、5%靶区体积的剂量D_(5%)和靶区平均剂量Dmean,头颈部放疗计划下腮腺的平均剂量D_(mean)、1%脊髓体积的剂量D_(1%)和1%脑干体积的剂量D_(1%),胸部放疗计划下肺、心脏的平均剂量D_(mean)和1%脊髓体积的剂量D_(1%),腹部放疗计划下膀胱、直肠和股骨头的平均剂量D_(mean)。采用SPSS 26.0软件进行统计学分析。结果:对于不同调强技术,除了腹部放疗计划的GP_(50%)之外,其余QA结果差异有统计学意义(P<0.05)。对于不同治疗部位,头颈部和腹部放疗计划、胸部和腹部放疗计划的QA结果差异有统计学意义(P<0.05),头颈部和胸部放疗计划的QA结果差异无统计学意义(P>0.05)。对于不同剂量体积算法,除了腹部放疗计划计划靶区(planning target volume,PTV)的D5%和胸部放疗计划PTV的D_(mean)和脊髓的D1%之外,其余的QA结果差异有统计学意义(P<0.05)。结论:剂量验证结果会因调强技术、治疗部位和剂量体积算法的不同而产生差异。当通用评估阈值不适用时,可考虑采用AAPM TG-218号报告所推荐的统计过程控制方法建立符合实际情况的放疗计划个性化QA评估标准。

Matrixx Evolution在国产联影加速器调强剂量验证中的应用

目的:研究基于Matrixx Evolution电离室矩阵在最新国产联影uRT-Linac 506C医用直线加速器调强剂量验证中的临床应用。方法:随机选取常德市第一中医医院20例行放疗的肿瘤患者,其中头颈部10例、胸部5例和盆腔部5例。对每例患者分别行VMAT及IMRT计划设计并导出Matrixx矩阵模体的验证计划,分为实际机架角VMAT组、实际机架角IMRT组和机架角归零组IMRT_0。主要分析基于两种通用临床评判标准TG119 (3%/3mm)和TG218 (3%/2mm)三组调强剂量验证γ通过率以及比较常规计算分辨率3 mm和通用临床评判标准下三组Gamma通过率。结果:20例患者三组调强剂量验证γ通过率分别为TG119标准:VMAT (99.65 ± 0.95)%、IMRT (97.85 ± 4.78)%、IMRT_0 (99.97 ± 0.78)%,TG218标准:VMAT (98.81 ± 2.20)%、IMRT (95.79 ± 6.93)%、IMRT_0 (99.92 ± 0.14)%;在TG119评判标准下,任意两组之间γ通过率均无差异(P > 0.05),在TG218评判标准下,VMAT组与IMRT组通过率差异无统计学意义(P > 0.05),而IMRT_0组均优于VMAT组与IMRT组(P γ通过率分别高1.12和4.14个百分点。结论:本平台下基于TG119和TG218评判标准,三种剂量验证方式的γ通过率均远远高于95%,符合临床要求,其中IMRT_0组γ通过率最高。剂量验证可根据临床实际灵活选择评判标准和测量方法。

宫颈癌调强放射治疗三维在体剂量验证分析及最佳γ通过率阈值

目的:对宫颈癌调强放射治疗(IMRT)进行基于电子射野影像装置的三维在体剂量验证(EIVD)分析,研究测量剂量与计划剂量间的差异,并通过剂量学敏感性探讨EIVD质控中最佳γ通过率阈值。方法:回顾性分析浙江大学医学院附属妇产科医院行IMRT的45例宫颈癌患者,所有患者在治疗过程中行EIVD验证,获取测量剂量。采用2mm/2%、2mm/3%、3mm/3%的全局γ指标进行通过率分析,采用剂量体积直方图参数评估测量剂量和计划剂量之间的差异。通过皮尔逊(Pearson)相关性分析研究γ通过率与剂量学差异间的相关性,绘制受试者工作特征(ROC)曲线确定最佳γ通过率阈值。结果:3类γ指标2mm/2%、2mm/3%、3mm/3%的平均通过率分别为(83.07±5.25)%、(91.69±3.52)%、(95.02±2.46)%;EIVD测量剂量与计划剂量在计划靶区(PTV)的平均剂量(Dmean)偏差为2.43%(P=0.016),膀胱、直肠、小肠的Dmean偏差分别为0.35%、0.46%、0.30%(P>0.05)。Pearson分析显示3类γ指标与PTV的剂量偏差相关性较强(r>0.7),与危及器官相关性较弱(r<0.7);ROC分析显示2mm/2%、2mm/3%、3mm/3%最佳的γ通过率阈值分别为79.06%、90.04%、94.19%。结论:EIVD能够有效保证宫颈癌IMRT过程中PTV剂量传递的精准性,利用γ通过率阈值能够为下一步宫颈癌自适应IMRT提供一定的临床依据。

基于锥形束CT下肺癌立体定向放疗摆位误差研究及剂量验证

目的研究不同手臂固定方式对于肺癌立体定向放射治疗(SBRT)中患者体位误差的影响及剂量验证分析。方法选取2019年3月至2022年12月在中南大学附属湘雅三医院肿瘤科收治的34例肺部SBRT治疗患者,分别采用双手交叉握杆(对照组)和双手抱肘置于前额(观察组)的方式固定手臂进行体位固定。每例患者每次治疗时均采用锥形束计算机断层扫描(CBCT),将CBCT扫描图像与CT模拟定位时的图像进行自动匹配,并结合靶区和骨性标志进行调整,计算患者在X、Y、Z轴方向上的误差并进行分析研究,同时选取阈值标准为(2%,2 mm,10%)和(3%,3 mm,10%)的条件下分析比较ArcCHECK模体理论计算剂量和ArcCHECK模体实测剂量之间的差异。结果34例研究对象共得到510组CBCT影像。其中对照组患者和观察组患者每次治疗前体位误差分别为左右方向LAT(1.69±4.43)和(2.25±1.54),头脚方向LNG(1.88±1.39)和(2.40±1.61),腹背VRT(1.26±0.98)和(1.70±1.08)。对照组在X、Y、Z三个方向上的误差数值均小于观察组,差异均有统计学意义(P<0.05)。当阈值标准为(2%,2 mm,10%)时,两组SBRT计划的绝对通过率均大于95%;当阈值标准为(3%,3 mm,10%)时,两组SBRT计划的绝对通过率均大于90%,均满足临床治疗要求。结论在肺癌SBRT治疗中,两种手臂固定方式基于ArcCHECK模体验证的绝对剂量通过率均满足临床要求,但双手交叉握杆的手臂固定方式对于患者体位的重复性和精准性更好。

基于CT图像的容积旋转调强放射治疗三维剂量验证定量分析

目的:定量分析容积旋转调强放射治疗(VMAT)计划的二维和三维剂量验证结果,探讨患者放射治疗中基于CT图像的三维验证定量参考标准。方法:选取在医院行脑部肿瘤术的31例患者资料,统一放射治疗计划可变因素,对Monaco计算的VMAT计划行二维和三维剂量验证。Compass三维剂量验证系统是基于患者CT的剂量和γ值分布的结果分析,统计不同剂量差异和(或)距离一致性标准(3%/3 mm,3%/2 mm,2%/2 mm)处方剂量10%(R_(10%))与处方剂量50%(R_(50%))区域、计划靶区体积(PTV)和肿瘤靶区体积(GTV)的γ通过率,R_(10%)和R_(50%)的平均γ值及剂量-体积直方图(DVH)中PTV和GTV的99%体积接受到的剂量(D99%)、平均剂量(D_(mean))、1%体积接受到的剂量(D1%)差异。对同电离室测量的与模体计算的二维剂量分布在不同标准的γ通过率和平均γ值统计分析。结果:基于患者CT的三维剂量验证分布定量分析中,R_(10%)、R_(50%)和GTV在3%/3 mm、3%/2 mm、2%/2 mm不同标准时的γ通过率均>90%,PTV在3%/3 mm、3%/2 mm时γ通过率>90%,而在2%/2 mm时γ通过率均值为85.56%,R_(10%)和R_(50%)平均γ值均<0.6。DVH统计PTV和GTV的D_(99%)、D_(mean)及D_(1%)剂量差异<3%。二维剂量验证以处方量10%为阈值,γ通过率均>95%,平均γ值<0.4。结论:对基于CT图像的VMAT计划三维剂量验证以3%/2 mm、全局归一定量评价时,将R_(10%)的γ通过率>95%或平均γ值<0.4作为计划验证通过的标准。

绝对剂量的变化对鼻咽癌调强放疗计划大野Portal Dosimetry剂量验证的影响

目的 研究加速器绝对剂量的变化对鼻咽癌调强放疗(Intensity Modulated Radiotherapy,IMRT)计划大野Portal Dosimetry(PD)剂量验证结果的影响。方法 选取12例行IMRT计划的鼻咽癌患者进行研究。每例治疗计划中,选择机架角为0°的射野(记为AA0),该射野是大野,由两个分野组成。对AA0野,制作相应的PD剂量验证计划并在一台Clinac iX加速器上执行。通过两个PD分野的矩阵相加,得到大野AA0的PD剂量分布矩阵。通过使用不同的系数与AA0射野的测量剂量分布矩阵相乘,模拟加速器绝对剂量的变化。采用3 mm/3%的Gamma分析参数,使用PD软件模块分析得到不同绝对剂量变化情况下AA0大野的Gamma通过率(G值)。使用dp表示加速器绝对剂量变化的相对百分比。对dp在-5.0%~5.0%范围内以间隔0.5%取值,分析G(dp)的变化。对G(dp)的数据使用四次多项式拟合,由拟合公式计算得到G值的最大值(G_(max))以及G≥95%对应dp值的变化范围(R95)。结果 12个AA0射野的G(0)均>95%(96.91%~99.38%)。当dp向正负方向偏离时,总体上G值呈下降趋势,但是G(0)不是G(dp)的最大值,G值随dp的变化呈拱形形状。G_(max)值的范围为97.08%~99.41%,R95值的范围为6.3%~12.0%。当-1.5%≤dp≤2.3%时,所有12个AA0野的G值均≥95%。平均G_(max)对应的dp为0.6%。结论 加速器绝对剂量的变化对鼻咽癌IMRT计划大野的PD剂量验证结果有一定影响,为了获得较好的PD剂量验证结果,应将加速器绝对剂量的变化控制在合理的范围内。本研究为评估大野的PD剂量验证结果以及测量校准加速器绝对剂量的质控工作,提供了有益的数据参考。

PD与Dolphin验证系统在乳腺癌调强放疗计划剂量验证中的应用

目的研究PD(portal dosimetry)与Dolphin在乳腺癌调强放疗计划剂量验证中的应用。方法选取12例左侧乳腺癌调强放疗计划,分别采用加速器自带的非晶硅射野影像系统PD和IBA公司的Dolphin穿透电离室矩阵进行剂量验证,对比分析其通过率、评估点数及未通过区域,运用γ分析验证两者剂量分布的一致性。差异指标包括γ通过率(3%/3 mm,TH=10%和2%/2 mm,TH=10%),靶区剂量参数D_(1)、D_(mean)、D_(99)与危及器官剂量参数D_(1)、D_(mean)等。结果采用γ(3%/3 mm)标准进行分析时两种验证系统的平均通过率均在95%以上,采用γ(2%/2 mm)标准进行分析时两种验证系统的平均通过率均在90%以上,都能满足临床要求,PD组的验证结果明显高于Compass计算组和Dolphin测量重建组,差异有统计学意义(P<0.05)。PTV对应的D_(1)、D_(mean)和D_(99)采用Compass计算和Dolphin测量重建均存在统计学差异(P<0.05),平均差异值范围在5%以内;对于危及器官中左肺和心脏的D_(1)和D_(mean)的比较,只有心脏的D_(mean)差异较大,存在统计学差异(P<0.05),其余均无统计学差异。结论两种设备均能有效验证直线加速器对放疗计划的执行能力,PD是一个方便用于验证调强放疗计划的理想二维验证设备,Dolphin三维验证系统的独立核算和实测重建可以全面的分析理论与实际照射剂量差异,为乳腺癌调强放疗计划的准确实施提供参考依据。

两种验证系统在非均整模式下肺部立体定向放射治疗剂量验证中的应用

目的 比较瓦里安VitalBeam直线加速器自带的PD验证系统与IBA公司的Compass三维验证系统在非均整模式(FFF)下肺部立体定向放射治疗(SBRT)剂量验证中的应用价值。方法 选取2019年10月至2021年12月医院收治的的16例非小细胞肺癌(NSCLC)患者的FFF下SBRT计划,分别采用直线加速器自带的PD验证系统和Compass三维验证系统进行剂量验证,比较PD实测剂量、Compass计算剂量、Compass重建剂量的γ通过率,以及Compass计算剂量、重建剂量与治疗计划系统计算剂量的靶区、危及器官剂量偏差。结果 PD实测剂量、Compass计算剂量、Compass重建剂量的γ通过率均>90%;PD实测剂量的γ通过率均高于Compass计算剂量、Compass重建剂量,且Compass计算剂量的γ通过率高于Compass重建剂量,差异均有统计学意义(P<0.05)。CCD组(Compass计算剂量与治疗计划系统计算剂量比较)和CRD组(Compass重建剂量与治疗计划系统计算剂量比较)的靶区、危及器官剂量参数的剂量偏差比较,差异均有统计学意义(P<0.05),但偏差均在5%以内。结论 PD验证系统的验证效果优于Compass三维验证系统,而Compass三维验证系统的独立计算和实测重建功能可以全面分析理论照射剂量与实际照射剂量的差异,为精准放射治疗的实施提供依据。

基于肺癌患者真实呼吸运动参数的调强放射治疗剂量验证

回顾性分析在上海市胸科医院已接受调强放射治疗(IMRT)的27例肺癌患者,根据四维CT(4DCT)图像获取患者自由呼吸运动状态下肿瘤在三维方向上的运动幅度及周期。基于以上呼吸运动参数,借助呼吸运动平台测量肿瘤在头脚和左右方向上呼吸运动状态下的剂量分布,采用二维γ分析方法比较呼吸运动状态和静止状态的剂量分布差异,并分析呼吸运动对患者实际治疗时剂量验证的影响。患者平均呼吸运动周期为3.3 s,头脚方向上平均肿瘤运动幅度(5.6 mm)大于左右方向(2.1 mm)和前后方向(2.3 mm),且最大为18 mm。头脚和左右方向的呼吸运动状态下的γ通过率都低于静止状态的γ通过率(p<0.001),且都随肿瘤运动幅度的增加呈逐渐减小趋势,当肿瘤运动幅度大于3 mm时,绝大多数γ通过率小于95%。按呼吸周期中位数分组后,左右方向上的运动状态下两组的γ通过率差异具有统计学意义。肿瘤运动幅度是影响肺癌IMRT剂量验证的主要因素,呼吸运动周期也影响剂量验证。对于呼吸运动幅度较大的患者建议采用呼吸运动管理技术以提高靶区剂量递送的准确性。

机器学习在调强放疗计划剂量验证中的作用

目的:探讨机器学习对调强放疗计划剂量验证中的作用。方法:选取2019年3月至2020年8月在温州医科大学附属第一医院接受双弧容积调强放射治疗(VMAT)的141例患者,提取调强计划的13个复杂度参数并收集不同条件下的伽玛通过率(GPR),将数据按照7:3随机划分为训练集与测试集。通过Pearson相关性分析和套索回归(LASSO)筛选参数,利用支持向量机的机器学习方法进行建模,对GPR分别进行数值和分类预测。均方根误差(RMSE)和平均绝对误差(MAE)用来评估模型数值预测的准确性,曲线下面积(AUC)用来评估模型分类的准确性。结果:在GPR数值预测中,在3%/3 mm、3%/2 mm、2%/2 mm条件下,测试集中RMSE分别为2.22、3.51、4.59;MAE分别为1.56、2.68、3.67。在GPR分类预测中,在3%/3 mm、3%/2 mm、2%/2 mm条件下测试集的AUC结果分别0.79、0.78、0.77。结论:基于机器学习对调强放疗计划进行剂量验证具有一定的临床应用价值,为质量保证提供了一种新思路。

基于ArcCheck和电子射野影像装置脑瘤患者特异性容积调强放射治疗剂量验证过程容差限值与干预限值研究

目的:基于ArcCheck和电子射野影像装置(EPID)开展脑瘤患者特异性容积调强放射治疗(VMAT)剂量验证,明确两种不同类别验证工具对脑瘤VMAT剂量验证的适用性,探索剂量验证中γ通过率容差限值(TL)和干预限值(AL),为放射治疗质量控制提供参考。方法:采用随机数表法选取在医院实施VMAT计划的180例脑瘤患者。根据病种及部位的不同将其分为30例较大靶区胶质瘤计划(X方向≥14 cm)、30例中等靶区胶质瘤计划(X方向<14 cm)、30例较小靶区室管膜瘤计划、30例生殖细胞瘤全脑计划、30例生殖细胞瘤全脑室计划、60例生殖细胞瘤小野加量计划和30例脑膜瘤计划,分别基于ArcCheck和EPID开展剂量验证,并将其分为ArcCheck组和EPID组;γ分析均设置为3%/2 mm标准、10%剂量阈值下γ通过率≥95%;对比两组验证计划γ通过率,评价剂量验证的TL和AL。结果:(1)靶区较大胶质瘤和全脑计划中ArcCheck组γ通过率分别为98.40%和98.90%,均高于EPID组,其差异有统计学意义(Z=-4.423,Z=-4.685;P<0.05),ArcCheck组TL、AL明显高于通用限值,EPID组TL、AL较通用限值差近5%;(2)靶区中等胶质瘤和全脑室计划中ArcCheck组和EPID组γ通过率分别为96.98%、97.36%和97.11%、97.60%,两组γ通过率差异无统计学意义,两组TL和AL均≥94%和>90%;(3)小靶区的室管膜瘤计划和生殖细胞瘤小野加量计划,ArcCheck组γ通过率分别为93.45%和94.06%,均低于EPID组,其差异有统计学意义(t=-9.40%,t=-9.41;P<0.05),ArcCheck组TL较通用限值差分别为6.88%和8.47%,AL较通用限值差分别为10.40%和8.76%,EPID组TL>90%、AL接近90%;(4)靶区大小不一、形状复杂的脑膜瘤中ArcCheck组和EPID组γ通过率分别为96.75%和97.05%,差异均无统计学意义,ArcCheck组TL、AL分别为89.33%和86.86%;EPID组TL、AL分别为93.17%和89.69%,更接近通用限值。结论:在靶区较大胶质瘤和全脑VMAT计划中,推荐使用ArcCheck进行剂量验证。在靶区较小室管膜瘤、生殖细胞瘤小野和脑膜瘤VMAT计划中,推荐使用EPID进行剂量验证。

Halcyon2.0医用直线加速器胸部调强放射治疗计划射野复杂度指标与剂量验证的相关性研究

目的:比较Halcyon2.0医用直线加速器在胸部固定野调强放射治疗(FF-IMRT)计划中双层多叶准直器(MLC)之间的射野复杂度差异,探索基于双层MLC计算的射野复杂度指标和剂量验证结果之间的相关性。方法:选取医院收治的67例胸部放射治疗患者的Halcyon2.0FF-IMRT计划,使用电子射野影像系统(EPID)进行PortalDosimetry(PD)剂量验证。分别计算远源端MLC和近源端MLC的平均调制复杂度分数(MCS)、平均射野面积(BA)、平均射野不规则度(BI)、平均射野小孔径分数SAS_(2mm)、SAS_(5mm)、SAS_(10mm)、SAS_(15mm)和平均射野周长面积之比(C/A)5种射野复杂度指标。分析比较近源端MLC和远源端MLC之间的射野复杂度指标差异,并将射野复杂度指标和PD验证得到的γ通过率进行Spearman相关性检验。结果:基于远源端MLC计算的MCS小于近源端MLC,且基于远源端MLC计算的BI、SAS_(2mm)、SAS_(5mm)、SAS_(10mm)、SAS_(15mm)和C/A均大于近源端MLC,差异有统计学意义(Z=-4.148,Z=-6.347,Z=-7.115,Z=-6.915,Z=-6.041,Z=-5.079,Z=-6.359,P<0.05)。1%/1 mmγ分析标准下,近源端MLC的SAS_(15mm)与γ通过率均呈现出强相关性(|r|>0.7,P<0.05),近源端和远源端MLC的C/A也均和γ通过率呈现强相关性(|r|>0.7,P<0.05)。2%/2 mmγ分析标准下,近源端和远源端MLC的BA、SAS_(2mm)、SAS_(5mm)、SAS_(10mm)、SAS_(15mm)、C/A均与γ通过率均呈现中度相关性(0.4≤|r|≤0.7,P<0.05)。结论:射野复杂度指标中除远源端MLC的BI外均与PD验证的γ通过率具有不同程度的相关性,其中SAS和C/A的相关性较为明显,可在剂量验证前辅助物理师识别Halcyon2.0过于复杂的胸部计划。

CT引导放射性碘-125粒子治疗纵隔淋巴结转移瘤的动态剂量验证研究

目的基于近距离放射治疗计划系统(Brachytherapy treatment planning system,BTPS)模拟肿瘤靶区变化,探究植入放射性碘-125(Iodine 125,125I)粒子后随时间延长靶区体积与剂量参数的关系。方法利用3D打印技术制作均匀球体模型模拟不同肿瘤体积,按体积变化速度分组,适形指数(CI)、外部体积指数(EI)、均匀性指数(HI)做线性回归分析,初步得出在植入粒子后最佳的靶体积缩小速度及对剂量的影响。进一步通过对36例纵隔淋巴结转移瘤患者粒子植入术前计划及术后剂量参数对比,验证该技术的可行性与准确性,分析术后3个月的动态剂量验证,初步分析靶区变化与时间对剂量的交互作用。结果EI与模拟靶体积缩小速度呈正相关(B=251.323,P<0.005)。HI与模拟靶体积缩小速度呈负相关(B=-355.296,P<0.001)。肿瘤靶体积缩小30%~35%最为理想。36例纵隔淋巴结转移瘤患者术后验证与术前计划各剂量参数比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。粒子植入患者的靶体积缩小<30%、30%~35%、>35%组的时间与剂量之间存在交互作用。不同靶体积缩小速度组和时间的交互作用对D90值的影响有统计学意义,F(1,11)=53.147,P<0.001。结论CT引导下放射性碘-125粒子植入纵隔淋巴结转移瘤术后各剂量指标与术前比较无差别,可以较好实施术前计划方案,避免重要脏器损伤,是一种安全、有效的治疗手段,可能成为重复性好的标准术式。植入时间与肿瘤靶区缩小对剂量有显著的交互作用。当靶体积缩小30%~35%范围时各剂量参数可维持在理想水平。

剂量验证系统软件KylinRay-Dose4D研发进展

先进放射治疗技术使得治疗剂量能够更精准地适形患者肿瘤靶区,为患者提供精准治疗,但也出现了受照剂量在肿瘤边缘梯度越来越大的现象,对放射治疗剂量验证提出了更高的要求。该研究提出的剂量验证系统软件KylinRay-Dose4D能够进行患者治疗前计划验证、患者治疗时在体/实时剂量验证等,为物理师进行放射治疗计划修改提供重要参考,保证患者得到精确的治疗。该研究对KylinRay-Dose4D的总体设计和关键技术进行介绍,并通过临床病例对治疗前计划剂量验算、二维/三维剂量验证进行测试,测试结果显示KylinRay-Dose4D重建剂量与TPS计划剂量、实测剂量的二维/三维伽马通过率(3 mm/3%)均大于95%,表明KylinRay-Dose4D重建剂量满足临床应用需求。

较长靶区放疗计划的两种剂量验证方法研究

目的利用剂量拼接(Dose Composing,DC)和改变源到探测器距离(Alter Distance,AD)验证较长靶区放疗计划的剂量分布。方法选取18例靶区长度>26 cm的放疗计划,并借助50 cm×30 cm×30 cm虚拟水模体分别计算源到探测器的距离(Source to Detector Distance,SDD)为70 cm和100 cm时机架角度归零的验证计划。利用PTW OCTAVIUS1500二维矩阵在Elekta Axesse加速器实测两种方式下的剂量分布。DC方式需要按特定程序测量两次并进行DC,即先向靶端平移5 mm的倍数距离测量1次,然后180°旋转矩阵并向枪端平移相同距离再测量1次;AD方式仅需通过升床将探测器高度置于计划层面测量1次。比较两种验证方法不同标准下的γ通过率、测量点数量、验证覆盖度和测量耗时。结果两种剂量验证方法的γ通过率均随参考标准的降低而提高,差异有统计学意义(P<0.05),其中2 mm/2%和2 mm/3%时,DC组和AD组γ通过率差异无统计学意义(P>0.05);3 mm/3%时,DC组γ通过率为低于AD组,差异有统计学意义(P<0.05)。AD组参与γ分析的测量点低于DC组[(469.8±111.2)vs.(1819.4±428.1)]。两组的验证覆盖率比较差异无统计学意义(P>0.05)。DC组测量时间约为AD组的3倍。结论两种方法均可实现较长靶区放疗计划的剂量学验证,其中DC方法测量点更多,验证覆盖范围更长,但测量耗时较长;AD方法随SDD的变化验证覆盖范围有一定的限值,但操作简单、验证效率更高。研究结果为放疗计划剂量学质量保证提供了一定的参考。

应用约束最小二乘方滤波法校正放疗3D剂量验证辐射荧光图像

目的:通过约束最小二乘方滤波法对塑料闪烁体在射束辐照下的荧光图像进行校正,提高基于闪烁体辐射荧光的放疗3D剂量验证系统的准确性。方法:首先对正交三视角度拍摄的辐射荧光投影图进行去噪预处理,同时通过Zemax光学模拟软件计算出成像系统的点扩散函数(PSF),并用洛伦兹函数对其进行拟合调整。其次使用约束最小二乘方滤波法对去噪预处理后的正交三视投影图进行去卷积处理。最后将校正前后图像进行3D剂量分布重建,并分别与Pinnacle3治疗计划系统中计算的剂量分布数据进行比较。结果:对于4 cm×4 cm、3 cm×3 cm方野照射,应用约束最小二乘方滤波法校正后的平均2D Gamma通过率(阈值10%,3%/3 mm标准)分别提高了22.95%和5.76%,中心轴上的百分深度剂量(PDD)曲线的均方根误差(RMSE)值分别降低了1.13%和0.63%。对于2 cm×2 cm方野照射,滤波校正后的平均2D Gamma通过率(阈值20%,3%/3 mm标准)提高了1.54%,PDD曲线的RMSE值降低了0.49%。结论:在3D剂量重建前对正交三视投影图进行图像校正可以有效提高基于塑闪辐射荧光3D剂量验证系统的准确性。

ArcCheck三维剂量验证系统对直线加速器机械及剂量误差探测的敏感性分析

目的研究ArcCHECK三维剂量验证系统在直线加速器准直器、机架和治疗床旋转误差及剂量误差的敏感性分析。方法选取2023年3月—4月在南方医科大学南方医院执行放射治疗的92例患者,不同部位的肿瘤放射治疗计划进行剂量验证(QA-nor),并在TPS中将准直器、机架和治疗床三个旋转角度分别逆时针旋转2°,形成带有模拟机械误差的验证计划(QA-coll、QA-gantry和QA-couch)。此外,对正常验证计划剂量提高3%作为带有剂量误差的验证计划(QA-dose)。研究中包含33例容积调强放射治疗(Volumetric Modulated Arc Therapy,VMAT)计划和59例固定野调强放疗(Intensity Modulated Radiotherapy,IMRT)计划,验证计划生成方法相同。将该5类计划与实际测量结果进行Gamma分析,比较其通过率差异。结果在同一检测标准下不同类型验证计划间的通过率差异均有统计学意义(P<0.001)。所有正常计划在三种不同Gamma检测标准下均验证通过;QA-dose仅在2%,2mm的检测标准下存在错误检出率为8.6%。QA-col在3%3mm、3%2mm、2%2mm的检测标准下错误检出率分别为35.6%、30.5%和57.6%。QA-couch最低错误检出率在3%3mm检测标准下达到79.7%,2%2mm检测标准下最高达到93.2%。QA-gantry在三种检测标准下错误检出率均为100%。结论ArCHECK三维剂量验证系统对加速器不同错误造成的计划误差敏感性不同,在实际临床应用时应做好加速器的质控工作,不能单一使用计划验证系统作为判断放射治疗计划是否准确的唯一手段。