容积旋转调强技术在乳腺癌根治术后放射治疗中的应用

目的:应用容积旋转调强放射治疗技术(volumetric modulated arc therapy,VMAT)于乳腺癌改良根治术后的辅助放疗,探索VMAT在乳腺癌根治术后放射治疗中的可行性及潜在优势。方法:30例乳腺癌改良根治术后拟放疗患者行CT扫描,照射靶区包括胸壁及锁骨上淋巴引流区,处方剂量为50 Gy/25次;ADAC Pinnacle9.0放射治疗计划系统设计切线野三维适形治疗计划和VMAT计划,Elekta公司Synergy直线加速器执行计划;比较两种计划的靶区及重要危及器官(肺、心脏、对侧乳腺、甲状腺、肱骨头等)剂量学参数及计划执行效率。结果:切线野适形计划及VMAT计划均能满足临床治疗需求,双90°弧段VMAT计划较单240°弧段或单360°弧段有更优的靶区剂量分布。VMAT计划靶区适形度指数和均匀性指数优于CRT,分别为0.63:0.44和1.11:1.15,差异具有显著性。VMAT分别降低患侧肺平均V20、V30、V40体积8%、10%、11%;但VMAT组患侧肺低剂量区V5平均增加16%,V10则差异无显著性。心脏平均剂量VMAT和CRT分别为5.2 Gy和4.1 Gy。心脏高于20 Gy、30 Gy的体积VMAT:CRT分别为3%:5%、1%:3%。心脏、全肺及除靶区以外的正常组织平均受照射低剂量区(≤10 Gy)体积VMAT高于CRT组,高剂量区(≥20 Gy)体积VMAT低于CRT组。VMAT治疗时间平均为152(107～214)s,CRT治疗时间平均为231(152～434)s,差异有统计学意义,P<0.05。每分次治疗平均机器跳数分别为VMAT(450 MU)、CRT(489 MU),差异有统计学意义,P<0.05。结论:VMAT应用于乳腺癌改良根治术后的放疗是可行的,VMAT较CRT有更优的靶区剂量分布和更小的危及器官高剂量受照体积。对类似乳腺的偏人体中心的放疗靶区,采用两段小角度VMAT治疗弧,可以改善靶区的剂量分布。VMAT可以缩短治疗时间,提高患者舒适性和放疗工作效率。

直肠癌同步放化疗所致急性骨髓抑制的临床和物理因素分析

目的:分析直肠癌患者同步放化疗所致急性骨髓抑制的临床和物理因素,为临床治疗提供参考依据。方法:回顾性分析2012年1月至2015年8月重庆医科大学附属第一医院肿瘤科接受同步放化疗的直肠癌患者62例,在放疗计划系统中勾画患者的骨盆,将其分成腰骶骨、髂骨及骨盆下部3部分。应用单因素和多因素分析方法研究直肠癌患者临床和物理因素与急性骨髓抑制的关系。临床因素有患者的性别、年龄、临床分期、原始血色素水平、化疗方案、是否手术及放疗方式;物理因素包括腰骶骨、髂骨、骨盆下部及骨盆V5、V10、V15、V20、V25、V30、V35、V40、V45、V50、最大剂量(Dmax)及平均剂量(Dmean)。结果:全组≥2级急性骨髓抑制发生率为61.3%(38/62)。单因素分析显示性别、化疗方案、腰骶骨V45、髂骨V20和髂骨V30与急性骨髓抑制的发生有关。Logistic多元回归分析发现化疗方案和髂骨V30是影响急性骨髓抑制发生的高危因素,使用受试者工作特征曲线(receiver operating characteristic,ROC)确定髂骨V30的界值为44%。结论:急性骨髓抑制是受多因素综合影响的结果,在直肠癌患者治疗中应综合考虑肿瘤局部控制率和急性骨髓抑制的关系,优选化疗方案,且髂骨V30控制在44%以下。

基于图谱库的自动轮廓勾画软件(ABAS)在鼻咽癌调强放疗中的应用

目的：评估基于患者图谱库的自动轮廓勾画软件（ABAS）在鼻咽癌调强计划中勾画危及器官的准确性及临床应用效果。方法：选取已使用调强治疗的10例鼻咽癌患者，将每例患者的定位CT图像及医生手动勾画的调强计划中关注的13种（20个）危及器官传人ABAS软件作为数据库模板。本研究选取22例新患者应用ABAS进行自动勾画．其结果传回计划系统并由各主管医生在此基础上进行手动修改。对ABAS自动勾画结果与医生在此基础上修改后的结果进行比较，并对使用时间进行统计。结果：ABAS自动勾画与医生修改勾画的形状相似性系数（DSC）平均值超过0．9的为下颌骨（0．97±0．02），颞叶（左0．97±0．03，右0．97±0．03），脑干（0．94±0．04），喉（0．94±0．06），脊髓（0．93±0．05），腮腺（左0．91±0．07，右0．91±0．08），眼球（左0．90±0．13，右0．96±0．13）；DSC系数低于0．9的为颞颌关节（左0．89±0．10，右0．87±0．14），内耳（左O．86±0．14，右0．83±0．16），垂体（0．83±0．10），视交叉（0．70±0．14），晶体（左0．69±0．11，右0．70±0．14），视神经（左0．65±0．25。右0．64±0．14）。使用ABAS自动产生所有危及器官的时间约10分钟／每患者；医生在自动勾画基础上修改时间为6～25min／每患者，平均约15min／每患者。以前完全手动勾画以上危及器官估计需90min到120min，使用ABAS自动勾画则明显的缩短了时间。结论：基于患者图谱库的ABAS自动勾画软件，对目前鼻咽癌患者调强计划关注的大部分危及器官能够达到满意的自动勾画结果，临床应用表明能明显的节约医生勾画时间。

利用肿瘤与表面相对距离预估调强放射治疗皮肤表面的剂量

在使用调强技术治疗某些部位的肿瘤时,皮肤的急性毒性反应比传统的治疗方式严重,而治疗另外一些部位的肿瘤时却得到相反的结果。为了探讨调强技术治疗不同部位肿瘤引起不同皮肤反应的原因,本工作利用一个固体水体模,设计了一系列的调强治疗计划研究肿瘤与表面相对距离对皮肤表面剂量的影响,结果表明,肿瘤部位与表面的相对距离是一个明显的影响表面剂量分布的参数。使用调强治疗技术,肿瘤的部位越浅,需要的机器跳数(Monitorunit,MU)就越多,表面的剂量也越高,越有可能对皮肤造成辐射损伤。

二维半导体矩阵在日常监测直线加速器射野离轴剂量分布特性中的作用

目的:分析二维半导体矩阵检测直线加速器射野离轴剂量分布特性的准确性。方法:在标准摆位条件下,分别用二维半导体矩阵测量和三维水箱电离室扫描射野的平坦度和对称性。分析对应曲线的偏离度,计算平坦度和对称性等参数,并进行分析比较。结果:在80%射野范围内曲线对应各点最大偏离度为1·97%,平均偏离度为-0·54%。射野边缘的偏离度T侧最大为-40·80%,G侧最大为43·30%。除了2个射野平坦度差别较大(分别为-21·72%、41·48%,绝对偏差-0·63%、1·12%)之外,其他射野的平坦度偏差均小于5%,对称性偏差均小于3%。结论:二维半导体矩阵测量的射野离轴剂量分布曲线与电离室扫描结果具有较好的一致性,可以用于加速器的射野离轴剂量分布的日常监测。

扩散加权成像表观扩散系数预测和评估宫颈癌同步放化疗疗效

目的:探讨磁共振扩散加权成像(MR-DWI)中表观扩散系数(ADC)对宫颈癌同步放化疗疗效的预测及评估价值。方法:收集经病理证实并于重庆医科大学附属第一医院接受同步放化疗的宫颈癌患者20例,分别于治疗前、治疗中(25 Gy)和治疗结束后1月行常规MRI与DWI扫描,测量相应肿瘤体积、ADC_(mean)、ADC_(max)、ADC_(min)及r ADC值。比较治疗前、中和结束后1月的各ADC值之间的差异及不同时间段肿瘤体积的差异,并分析治疗前各ADC值与肿瘤消退率之间的相关性。结果:(1)与放疗前相比,ADC_(mean)、ADC_(max)、ADC_(min)及r ADC值均呈增大趋势,其中ADC_(mean)、ADC_(max)在各时间段的差异都具有统计学意义(治疗前与治疗中比较:ADC_(mean)P=0.00、ADC_(max)P=0.00;治疗中与治疗结束后1月比较:ADC_(mean)P=0.02、ADC_(max)P=0.02;治疗前与治疗结束后1月比较:ADC_(mean)P=0.00、ADC_(max)P=0.00);治疗前、治疗中、治疗结束后1月肿瘤体积逐渐缩小,差异具有统计学意义(P<0.05);(2)治疗前肿瘤ADC_(mean)、r ADC值与治疗结束后1月肿瘤消退率呈负相关(r=-0.54、-0.48,P<0.05),且治疗前ADC_(mean)相关性更大。结论:MR-DWI中ADC_(mean)对宫颈癌同步放化疗的疗效及预测有一定的参考价值,有望为宫颈癌个体化治疗提供参考依据。

探讨CT引导下宫颈癌腔内后装治疗逆向和常规计划与HR-CTV体积关系

目的:在宫颈癌腔内后装治疗中,探讨逆向计划和常规计划与高危临床靶区(the high-risk clinical target volume,HRCTV)的体积关系。方法:收集2015年4月至2016年8月于我院接受CT图像引导下的三维腔内后装治疗患者66例,按HRCTV体积大小分为6组[～30 cm3(n=9)、～45 cm3(n=10)、～60 cm3(n=17)、～75 cm3(n=11)、～90 cm3(n=8)、>90 cm3(n=11)]。每例患者同时制定逆向计划和常规计划。利用剂量体积直方图(dose volume histogram,DVH)比较2种计划方式在不同体积范围内的优劣,评估参数包括危及器官(膀胱、直肠和乙状结肠)的D1 cm3、D2 cm3、Dmean、6 Gy处方剂量覆盖体积、不均匀指数(heterogeneity index,HI)和适形指数(conformal index,CI)。结果:(1)～75 cm3组2种计划在危及器官保护、6 Gy靶区覆盖、HI和CI值中均无差异;(2)HR-CTV体积<60 cm3时,选择逆向计划更能保护危及器官;(3)HR-CTV体积>75 cm3,常规计划更能保护危及器官但是靶区覆盖欠佳,逆向计划反之。结论:对于<60 cm3靶区,逆向计划更能保护危及器官;而>75 cm3靶区,2种计划对于保护危及器官和靶区覆盖均无明显优势,建议应用插植或者插植与腔内后装相结合的技术。

基于模糊多模型的堆芯功率控制

传统的堆芯功率PID控制器是基于单一功率水平处的堆芯局部模型设计的,难以准确描述整个堆芯功率水平范围的控制。因此,本文基于5个不同功率水平下的传递函数模型,通过三角隶属度函数加权,建立堆芯模糊多模型,并依据该模型设计堆芯功率模糊PID控制。以TMI型压水堆堆芯为对象,开展不同初始功率水平下的堆芯功率跟踪、堆芯进口温度扰动的控制仿真。结果表明,基于模糊多模型设计的堆芯功率模糊PID控制器可实现对堆芯功率的良好控制。

液态熔盐堆堆芯功率内模控制器设计与仿真

内模控制是一种基于过程数学模型进行控制器设计的新型控制策略,具有结构简单、设计直观、无需精确的数学模型、在线调整参数少等优点。为探索内模控制在反应堆控制领域中的应用,以熔盐实验堆堆芯功率控制为例,通过建立熔盐实验堆一回路系统线性化模型,采用内模控制技术,结合粒子群优化算法设计堆芯功率内模控制器。并基于MATLAB/Simulink建立熔盐实验堆一回路仿真系统,开展熔盐实验堆堆芯阶跃反应性扰动下的功率控制研究。结果表明,所设计的堆芯功率内模控制器可很好地控制堆芯功率,实现系统的快速稳定。

基于多节点模型的液态熔盐堆堆芯功率控制

液态熔盐堆以流动的氟化物作为燃料,燃料熔盐靠主泵驱动在主回路系统中流动,采用控制棒对堆芯功率进行控制。为研究液态熔盐堆堆芯功率控制,基于多节点建模方法,将熔盐实验堆堆芯划分为9个节点区域,建立熔盐实验堆堆芯非线性模型,并对模型进行线性化。基于堆芯线性化模型,采用PID控制方法设计堆芯功率控制系统,对堆芯反应性扰动等工况开展控制研究。结果表明,基于堆芯多节点模型设计的堆芯功率PID控制器可以实现对液态熔盐堆堆芯功率的良好控制。

基于微分方程组的液态熔盐堆堆芯出口温度控制

考虑到液态熔盐堆中熔盐燃料在主回路系统中流动,堆芯出口处燃料温度可有效表征堆芯运行状态。因此,为开展对液态熔盐堆堆芯出口温度控制的研究,直接采用堆芯微分方程组,设计一种基于堆芯出口温度控制的运行策略。基于堆芯微分方程模型,设计堆芯出口温度控制器,并基于Matlab/Simulink建立堆芯仿真系统。以MSBR堆芯为对象,开展堆芯反应性扰动、堆芯进口温度扰动、堆芯出口温度跟踪的仿真。分析表明,基于堆芯出口燃料温度控制策略设计的模糊PID控制器可以很好地实现堆芯稳定运行。

小型压水堆堆芯功率模糊控制研究

小型压水堆运行环境复杂、运行工况灵活多变,需要更强的抗干扰能力以及更快的负荷跟踪响应速度。为建立适用于全局的堆芯功率控制系统,基于堆芯模糊多模型,设计堆芯功率模糊控制器,建立堆芯功率模糊控制系统,并开展堆芯进口温度阶跃扰动、堆芯功率阶跃变化等工况仿真。结果表明,设计的小型压水堆堆芯功率模糊控制系统适用于堆芯全局范围内的动态响应,能达到较为理想的控制效果。

高产高纯度果胶甲酯酶黑曲霉工程菌的构建

为获得一株高产高纯度的果胶甲酯酶的黑曲霉工程菌,提高果胶甲酯酶的产量,从果胶酶生产菌种中克隆了果胶甲酯酶基因pmeA,通过同源重组的原理,冻融法转化农杆菌、农杆菌介导法转化黑曲霉方法,成功构建了分泌表达果胶甲酯酶的纯合重组菌株TH-2(glaA::pmeA)。基本发酵培养基中发酵第9 d上清中最高酶活达到467.77 U/mL。进一步敲除重组菌株TH-2(glaA::pmeA)中背景蛋白酸稳定的α-淀粉酶的编码基因asaA,获得纯合重组菌株TH-2(glaA::pmeAΔpyrGΔasaA)。该菌株在添加1%的硫酸铵的发酵培养基中培养7 d后,发酵液上清中主要的背景蛋白均消失。但是与纯合重组菌株TH-2(glaA::pmeA)相比,果胶甲酯酶表达量有所下降,最高酶活为255.40 U/mL。重组果胶甲酯酶的最适作用温度为50℃,适合的温度范围是40~80℃,在80℃下仍能维持其酶活性的70%以上,适合的pH范围是3.0~5.0,最适pH为4.0。最终获得了一株温度和pH作用范围较宽的高产高纯度果胶甲酯酶的黑曲霉工程菌。

摆位系统误差对乳腺癌调强放射治疗剂量分布的影响

目的探究摆位系统误差对乳腺癌患者实施调强放射治疗的剂量学影响。方法 2012年10月对一典型乳腺癌改良根治术后患者分别设计常规三维适形切线野(CRT)、多野静态调强(s-IMRT)、旋转调强(VMAT)3种不同治疗技术的计划,在计划中将治疗中心点向患者左、右、腹、背、头、脚方向分别平移3、6 mm模拟2种不同程度的系统误差,共计39个计划与原计划进行比较,观察不同治疗技术间、不同平移距离,不同方向上的靶区及主要危及器官患侧肺和心脏的剂量变化。结果对于3 mm摆位系统误差,靶区D95%于向背侧s-IMRT降低4.0%,VMAT降低3.5%,向右(患侧)s-IMRT降低3.0%,VMAT降低2.8%,其余均方向降低且<1.6%。对于主要危及器官,系统误差对s-IMRT技术的患侧肺接受20 Gy剂量的体积影响大,对VMAT技术的患侧肺接受10 Gy剂量的体积影响大。除此外,对主要危及器官患侧肺及其他剂量参数影响均小(3 mm<3%,6 mm<6%)。系统误差对3D-CRT技术的影响小(3 mm<3%,6 mm<6%)。6 mm的系统误差对靶区及危及器官的影响与3 mm趋势一致,仅变化程度更大,两种调强技术的靶区D95%降低>5%。结论对乳腺癌改良根治术后的呈弧段状、位于胸廓表面的放射治疗靶区,s-IMRT和VMAT方式的调强治疗技术对治疗摆位系统误差的影响程度相当,但较CRT技术更敏感,其中以向患者背侧、健侧方向偏移影响最大。改良根治术后乳腺癌调强治疗的实施需要有较三维治疗更高的位置精度保证。

乳腺癌保乳术后加速部分乳腺放射治疗的临床应用现状

基于对大多数乳腺癌复发部位多位于原发灶附近的临床观察,一种相对于全乳腺放射治疗(WBI)的照射区域更小、治疗总时间更短而疗效相当的新放射治疗技术——加速部分乳腺放射治疗(APBI)在临床中得以运用。APBI技术放射治疗总剂量为38.5 Gy,3.85 Gy/次,2次/d,且每2次间隔时间不<6 h。WBI有长时间的临床实践依据肯定治疗效果,而APBI长期临床数据尚不完善,所以目前在选择APBI技术时需谨慎。合理的患者纳入标准、准确的照射靶区确定、长期的疗效评价成为APBI目前的研究热点。现对APBI最近的应用现状进行综述。

CT模拟确定肺癌靶区体积的影响因素研究

为准确确定肺癌的三维形状及体积，为三维适形放疗提供真实准确的影像信息，为实施精确放疗，笔者进行了CT模拟确定靶区体积的影响因素研究。

重复CT扫描提高运动靶区勾画范围准确性研究

目的 通过运动靶区的模拟,探讨CT扫描对运动肿瘤靶区勾画范围准确性的影响,寻找提高运动靶区准确显示的方法.方法 以不同频率和振幅做简谐运动的靶区在CT机上扫描,每组分别重复扫描24次,然后对组内24次扫描图像每2、3次扫描随机分组融合.在Pinnacle计划系统中勾画靶区,分析运动对靶区沿运动方向长度的影响.结果 随运动幅度增加,CT扫描所得球形靶区最大体积与方形靶区最大长度都增加,球形靶区最小体积与方形靶区最小长度减小.运动频率对靶体积及长度影响较运动幅度小.对静止扫描长度为3.3 cm、运动频率为20和幅度为2 cm的方形运动靶区24次扫描中最大长度5.1 cm是最小长度2.1 cm的2.4倍.对组内24次扫描图像每1、2、3次融合,融合后靶区长度平均值±标准差分别为（3.77±1.20）、（4.18±0.91）、（4.52±0.59）cm.结论 随运动频率和幅度增加,CT扫描图像与靶区整个运动范围偏差增大.随扫描次数增加,融合所得靶区长度逐渐增加.在没有条件采取措施控制靶区运动情况下,重复CT扫描能简便有效地提高运动靶区勾画范围准确性.

通过多种技术方法的综合使用优化全脑全脊髓照射技术

全脑全脊髓照射是针对多种癌症的治疗流程中一个重要的组成部分。为了达到最佳的肿瘤控制,需要在靶区体积的确定、重要正常组织的保护、剂量均匀度、射野交接区域以及剂量测定方面都特别注意。本文提出了一种适用于大多数治疗情况的优化了的全脑全脊髓照射治疗技术,以一名因生殖细胞瘤需接受全脑全脊髓照射治疗的17岁男性患者为例,通过综合使用半野衔接技术、扩展半影的射野衔接技术和多叶光拦子野技术,制定临床可实行的治疗计划,大大改善了脊髓靶区内的剂量均匀度,将剂量最大点由处方剂量的124%降低到处方剂量的108%。对仿真人体模进行的实际测量值与计算值的比较表明,测量值和计算值是基本一致的。

IGRT锥形束CT图像的CT值与物理密度关系的研究

目的 通过比较标准物理密度参考模体在IGRT锥形束CT（CBCT）和常规扇形束CT（FBCT）扫描图像的CT值，讨论影响CBCT中密度与CT值对应关系的主要因素。方法 将一种可拆分的带有人体组织等效密度插件的参考模体在IGRT-CBCT和FBCT中选择多档能量、不同视野（FOV）进行扫描，对得到的各密度插件CT值进行比较。结果 IGRT-CBCT获取图像的密度与CT值对应关系受密度体插件的空间位置、模体大小、扫描孔径范围及能量影响明显大于FBCT。在CBCT中，FOV、模体的大小对CT值影响很大。能量越高，CT值受空间位置、FOV大小及不同大小模体的影响越小，能量越高密度对比度越差。结论 由于目前厂家未对CBCT的CT值进行校正，CBCT的CT值不是真正意义上的HU值，不能用于治疗计划系统中的剂量计算。