质子治疗技术的发展及其挑战

质子治疗有显著的剂量学优势,布拉格峰的迅速跌落可保证肿瘤在接受相同照射剂量的同时,大大减少肿瘤周围正常组织受照射剂量,降低放疗并发症。但是质子剂量学优势能否充分转化为临床患者的获益仍然存在一定的争议。本文综述了质子治疗的历史、基础原理及其技术发展历程,并分析了质子治疗的优势和面临的挑战。

摆位误差对脑立体定向放射治疗剂量分布的影响

目的:探讨摆位误差对脑立体定向放疗剂量分布的影响,指导改进定位方案。方法:随机选取10例脑立体定向放疗患者,借助XVI采集患者摆位后治疗前的锥形束CT(CBCT)和放疗后的CBCT,分别与计划CT配准,获得放疗前和放疗中的摆位误差。借助Xio计划系统,研究摆位误差对计划靶区(PTV)的适形度、平均剂量和最大剂量值的影响。结果:脑立体定向放疗前和放疗中的摆位误差分别为(3.40±1.14)和(0.36±0.12)mm。放疗前摆位误差使PTV的相对适形度由1.00±0.00降低为0.81±0.17(P=0.007,t=-3.494),使相对平均剂量改变了1.56%±1.15%(P=0.002,t=4.304)。放疗中摆位误差对PTV剂量分布的影响可忽略。结论:图像引导的无框架脑立体定向放射治疗在线修正摆位误差,可获得较高的几何和剂量测量精度。

锥形束CT结合六维床HexaPOD验证及纠正放疗中摆位偏差的研究

目的探索用锥形束扫描CT(Cone Beam Computed Tomography,CBCT)验证放疗技师摆位偏差大小及六维床HexaPOD纠正摆位偏差的能力和稳定性,为临床提供数据参考。方法回顾性分析本院2018年6月至2019年6月经影像学和病理学证实的340例不同治疗部位的肿瘤患者,收集每位患者首次扫描CBCT后的摆位误差数据,验证不同部位摆位偏差的大小。另选取18例对摆位要求较高的特殊病例,收集每个病例首次摆位、首次六维床纠正偏差后及治疗分次间摆位偏差结果,分析CBCT和六维床HexaPOD纠正偏差的能力和治疗分次间验证的必要性。结果头颈部摆位偏差明显小于其他部位(P<0.05)。18例特殊病例,经首次摆位偏差纠正后,x、y、z平移方向和Rx、Rz旋转方向数值均减小(P<0.05)。分次间摆位偏差因人为摆位因素仍然存在且数值变大(P<0.05)。分次间纠正偏差后的残余偏差数值稳定,且无统计学差异(P>0.05),经纠正后的数值可达到亚毫米和亚度。结论CBCT和六维床HexaPOD联合验证、纠正摆位偏差,可使各方向摆位偏差减小;分次间建议合理安排CBCT扫描次数。

运动对小体积肿瘤影像学差异的研究

目的运用呼吸运动平台及CT影像学探索运动对小体积肿瘤体积的影响。方法用立体光刻(Stereo Lithography Appearance,SLA)光敏树脂3D打印为9个直径10~50 mm、直径间隔5 mm的实心球体模拟肿瘤。将9个球体固定在QUASAR呼吸运动平台上,呼吸运动平台带动球体做正弦运动模拟人体头脚方向呼吸运动。设置CT扫描层厚为2、3和5 mm,分别扫描0~15 mm共15个不同呼吸幅度的球体图像,并传输至计划系统,逐个勾画球体。结果仅扫描床移动可使9个球体体积偏差大小为8.43%~120%;而扫描床和呼吸运动两者共同运动对肿瘤靶区体积大小的影响对肿瘤大小、运动幅度有依赖性,直径10 mm肿瘤体积偏差为38.5%~505%,对幅度、层厚依赖性最大;直径15~50 mm肿瘤在呼吸幅度为<1.5、2~3.5和4~15 mm时,对应的肿瘤靶区体积偏差分别为1.05%~45.6%、-6.41%~72.4%、-23.5%~139%。呼吸运动对肿瘤靶区体积大小的影响与其体积大小、呼吸幅度有关,直径小于20 mm的肿瘤靶区体积偏差为-26.9%~175%;直径20~50 mm的肿瘤靶区在呼吸幅度为<2、2~5和>5 mm时,对应的肿瘤靶区体积偏差分别为-10%~10%、-20%~20%和-29.9%~113%。结论肿瘤体积越小,越容易受运动幅度、扫描层厚影响。扫描床移动和呼吸运动对小体积肿瘤的影响不可忽视。对于直径小于50 mm的小体积肿瘤,建议做呼吸运动管理并选择薄层扫描。

腹膜后间隙的临床解剖意义

为了帮助临床医生提高对腹膜后间隙的认识,现结合其解剖特点对其临床意义阐述如下。1.解剖位置:腹膜后间隙位于腹后壁,界于壁层腹膜与腹内筋膜之间,上起自膈肌,下达骶骨岬,侧界相当于第12肋尖与髂嵴的垂直相交线。

吻合器及荷包钳在低位直肠癌中的应用

低位直肠是直肠癌最好发的部位。为满足直肠癌病人追求生活质量的要求，直肠前切除低位吻合术是最理想的手术。我院自20130年6月-2004年3月应用吻合器及荷包钳对86例低位直肠癌病人施行了直肠前切除低位吻合术。现报道如下。

经腹腔镜胆囊切除的临床探讨及其并发症的预防和治疗

目的:探讨经腹腔镜胆囊切除的可行性及相关处理,避免经腹腔镜行胆囊切除术并发症的发生。方法:分析34例经腹腔镜胆囊切除术病例。结果:34例患者中,胆管损伤1例,胆囊管残端瘘1例,胆囊动脉后支撕脱出血转开腹止血术1例。除2例中转开腹手术外,其余均顺利完成LC手术。结论:严格的术前检查和规范的手术程序可大大减少腹腔镜胆囊切除术的并发症,适应证应遵循个体化原则,成功的关键是具备熟练的镜下操作技巧以及正确的处理方法,必要时果断中转开腹。

乳腺导管扩张症的诊断与治疗

目的 :探讨乳腺导管扩张症的诊断和治疗。方法 :对 96例乳腺导管扩张症的临床资料进行回顾性分析。结果 :该病主要临床表现为乳房肿块 (4 0例 ,4 1 6 7% ) ,脓肿 (2 6例 ,2 7 0 8% ) ,乳头内陷 (6 4例 ,6 6 6 7% ) ,乳头溢液 (2 5例 ,2 6 0 4 % ) ,乳瘘 (30例 ,31 2 5 % )。术前误诊率为 4 6 88% (4 5 / 96 ) ,其中 2 2例(2 2 97% )误诊为乳癌。本组均经手术治疗 ,治愈率为 94 79% (91/ 96 )。结论 :乳腺导管扩张症易误诊 ,术中病理检查是确诊的可靠方法 ;彻底切除或切开病变的乳管是手术成功的关键。

图像引导的脑立体定向放射治疗摆位误差分析

目的 借助图像引导系统分析无框架脑立体定向放疗过程中摆位误差产生的原因,探讨脑立体定向放疗过程中的质量控制方法,提高质量控制水平.方法 借助大孔径CT模拟定位机扫描标准模体的CT图像.利用图像引导系统ⅩⅥ对标准模体的计划CT及锥形束CT(Cone Beam CT:CBCT)进行图像配准,研究放疗设备在平移及旋转方向的摆位误差.结果 放疗设备Y方向的摆位误差较大为,其他方向较小.治疗师的操作、图像配准方法及配准区域大小的选择对摆位误差的影响很小.头颈部患者不同部位的体位变化对平移方向中的Y、Z和旋转方向影响较大.结论 摆位误差产生原因的模拟分析可给出误差的来源,为减小摆位误差的提供了方向,提高了脑立体定向放射治疗的精度.

通量平滑度对非小细胞肺癌立体定向放射治疗中容积旋转调强治疗计划优化的影响研究

目的:对比Monaco计划系统中旋转容积调强治疗(VMAT)计划的4种不同通量平滑度在非小细胞肺癌(NSCLC)患者体部立体定向放射治疗(SBRT)中的剂量学差异,分析探讨通量平滑度对计划优化的影响。方法:选取医院收治的13例周围型NSCLC患者的CT图像,所有计划保持优化函数与其他参数一致,分别使用通量平滑度关闭设置(Off)、低通量平滑度设置(Low)、Monaco 5.11.03计划系统中通量平滑度常规设置(Medium)和高通量平滑度设置(High)4种通量平滑度进行VMAT计划设计,并分别定义为Off组、Low组、Medium组和High组,比较4组不同计划的靶区、危及器官(OAR)的剂量学参数和机器跳数、计算时间和计划验证通过率。结果:High组与Medium组相比,机器跳数降低了6.0%,计算时间降低了5.0%,两组比较差异均有统计学意义(t=-2.642,t=-2.691;P<0.05)。High组与Medium组相比,肿瘤靶区的最大值和平均值、靶区覆盖率、靶区适形性指数(CI)、靶区均匀性指数(HI)、靶区剂量跌落指数(R50%)、计划验证通过率和正常组织的比较,差异均无统计学意义。结论:在NSCLC患者SBRT的VMAT计划设计中,应综合考虑计划质量和执行效率,选用高通量平滑度设计NSCLC患者SBRT的VMAT计划。

肺癌立体定向放射治疗旋转容积调强计划控制点优化设计

目的:研究Monaco治疗计划系统的放射治疗计划控制点(CP)个数在早期非小细胞肺癌(NSCLC)的体部立体定向放射治疗(SBRT)计划中的影响,为优化肺癌SBRT旋转容积调强计划的CP参数设置提供依据。方法:选取医院收治的9例早期周围型NSCLC患者,其中1例患者左、右肺各有肿瘤,分别行左、右侧两个计划处理(共10幅靶区图像),治疗计划CP使用Monaco治疗计划系统,为每例患者设置SBRT旋转容积调强计划的7个CP参数,其个数分别为10、30、50、80、100、150和200个(记为CP_(10)、CP_(30)、CP_(50)、CP_(80)、CP_(100)、CP_(150)和CP_(200)),以CP_(100)的肺癌SBRT计划进行优化得到计划1(plan1),其他计划在优化参数不变的情况下只改CP。通过方差分析和最小显著性差异(LSD),对比分析靶区剂量分布、危及器官(OAR)受量、计划效率中靶区均匀性指数(HI)、适形性指数(CI)、跌落指数(GI)、机器跳数、计算时间和子野个数,以及执行效率中的Gamma通过率。结果:CP_(30)处的D_(2%)、D_(50%)和HI呈减小趋势,与CP_(100)处相比分别减少1.56%、1.28%和10%。CP_(30)处的CI和GI呈增加趋势,与CP_(100)处相比分别增加1.28%和1.17%;CP_(30)处的靶区内最大剂量D_(2%)、平均剂量D_(50%)和HI呈减少趋势,与CP_(10)处比较分别减少3.53%、1.91%和15%,差异有统计学意义(F=31.137,F=17.556,F=35.617;P<0.05);而CP_(30)处的CI和GI分别比CP_(10)处增加2.63%和2.16%,差异有统计学意义(F=6.026,F=9.437;P<0.05)。在OAR中食管D_(0.03cm^(3))和胸壁D_(2cm^(3))在CP_(30)处与CP_(100)处相比分别增加7.56%和减少3.69%;在OAR中食管D_(0.03cm^(3))和胸壁D_(2cm^(3))分别从CP_(30)处增加8.88%和减少2.95%,差异有统计学意义(F=2.315,F=6.622;P<0.05)。CP_(30)处与CP_(50)~CP_(200)处的计划相比,机器跳数少、计算时间短且子野个数少,差异有统计学意义(F=3.554,F=130.838,F=3.737;P<0.05);所有计划Gamma通过率均>90%。结论:在肺癌SBRT旋转调强计划中,当治疗计划为CP_(30)时,可保证靶区剂量最佳,优化计划和执行效率高,且对OAR影响小。

两种自动勾画软件对危及器官勾画结果对比分析

目的:比较和分析两种自动勾画软件(Accu Contour和Deep Viewer)勾画危及器官的精确度,以此评估它们在不同肿瘤放射治疗中的适用程度和优越性。方法:回顾性选取中科院合肥肿瘤医院肿瘤患者60例,其中鼻咽癌、肺癌、乳腺癌、宫颈癌各15例,由同一个物理师在患者CT图像上手动勾画危及器官,再分别用两种自动勾画软件进行勾画。以手动勾画结果为标准,分别计算两种软件勾画结果的戴斯相似性系数(DSC)和绝对体积差(ΔV),并对两种勾画结果的差异进行配对t检验,比较两种软件勾画结果。结果:AccuContour软件和DeepViewer软件勾画结果的总体DSC分别为0.90±0.11和0.87±0.14(t=-5.029,P<0.05),总体ΔV分别为(13.23±18.77)和(29.89±45.27)cm3(t=7.344,P<0.05)。在20个危及器官中,AccuContour软件勾画结果的所有DSC均大于0.7,其中最大DSC为脑(0.99±0.00),最小DSC为右眼晶状体(0.71±0.11);Deep Viewer软件勾画的结果有18个器官DSC大于等于0.7,其中,最大DSC为肺(0.98±0.00),最小DSC为右侧股骨头(0.63±0.18)。Accu Contour软件勾画的13个器官的ΔV均小于Deep Viewer勾画结果。结论:两种软件整体勾画效果均比较好,对于体积较大的危及器官,勾画效果要优于体积较小的器官,AccuContour软件勾画效果优于DeepViewer软件。

口服泛影葡胺对宫颈癌容积旋转调强放疗剂量分布的影响

目的:探讨口服泛影葡胺溶液对宫颈癌容积旋转调强放疗剂量分布的影响。方法:选择12例口服泛影葡胺溶液的宫颈癌患者的CT图像,设计容积旋转调强放疗计划。采用相同CT图像,更改肠造影区CT值为常规肠内容物CT值,并保持其他参数不变,将VMAT计划移植到改变了CT值的CT图像上,重新计算剂量分布。借助肿瘤靶区和危及器官分析肠造影区CT值改变前后剂量分布的差异。结果:肠造影区CT值改变前后,计划靶区适形度和均匀度的比较显示差异无统计学意义(P>0.05);计划靶区最小和最大剂量相对百分比分别为0.07和0.15(P=0.32, 0.59),而平均剂量差异为0.09(P=0.00)。危及器官中仅肠的剂量分布有显著统计学差异,其V_(40)、V_(30)和V_(20)相对百分比分别为0.11、0.16和0.03(P=0.03, 0.03, P=0.03)。结论:口服泛影葡胺溶液对宫颈癌靶区的平均剂量及肠剂量分布的影响有显著统计学意义。但从临床分析结果来看,口服泛影葡胺溶液造成剂量分布的绝对差异可忽略。

阿帕替尼联合放化疗治疗非小细胞肺癌脑转移患者的近期疗效与安全性

目的:观察阿帕替尼联合放疗同步多西他赛与顺铂化疗治疗驱动基因阴性非小细胞肺癌(NSCLC)脑转移瘤患者的近期疗效和安全性。方法:收集2018年6月至2019年6月在我院收治的NSCLC脑转移患者72例,二代基因测序(NGS)显示驱动基因阴性,数字随机分组法分为对照组36例、治疗组36例,对照组接受多西他赛、顺铂方案化疗2个周期及同步脑转移瘤放疗,治疗组在观察组基础上给予阿帕替尼抗血管生成治疗。主要研究终点:确认有效率(cORR)和疾病控制率(DCR);次要研究终点:无进展生存期(PFS),生存质量(QOL)评分,血清癌胚抗原(CEA),血管内皮生长因子(VEGF)及药物不良事件(AE)发生率。结果:与对照组相比,治疗组cORR和DCR明显提高[41.67%(15/36)vs 33.33%(12/36)、80.56%(29/36)vs 69.44%(25/36),均P<0.05];中位PFS明显延长(5.9 vs 4.6个月,P<0.05);血清CEA和VEGF值显著降低[(16.5±2.3)vs(22.9±3.7)ng/ml、(291.6±42.6)vs(479.3±50.2)pg/ml,P<0.05];而QOL评分治疗组[(69.5±8.5)分]虽略高于对照组[(64.1±7.3)分],但差异无统计学意义(P>0.05)。两组患者在急性脑水肿、胃肠反应、骨髓抑制、肝功能减退发生率的差异无统计学意义(均P>0.05),治疗组口腔黏膜炎、手足综合征、高血压、蛋白尿发生率明显高于对照组(均P<0.05)。结论:阿帕替尼联合放化疗在驱动基因阴性NSCLC脑转移患者中的疗效明显优于单纯放化疗,且不良反应可控,值得临床推荐。

CT值相对电子密度转换关系影响因素及其对剂量计算的影响分析

目的:探讨不同扫描条件对CT值到相对电子密度(HU-RED)转换关系及放疗计划剂量计算的影响。方法:借助CT模拟定位机和电子密度模体,分析不同扫描条件下各组织替代物的CT值,建立对应的HU-RED转换关系。随机选取头部、胸部、腹部、盆腔肿瘤患者各8、8、6、6例,分别设计放疗计划。保持放疗计划各参数不变,选择不同电压下的HU-RED转换曲线,进行剂量计算。借助临床靶区(D_2、D_(50)、D_(95)、D_(98))和危及器官(D_(mean)、D_(max)),分析比较扫描电压的改变对剂量分布的影响。结果:扫描层厚和扫描电流对HU-RED转换关系影响可忽略,但扫描电压对其影响较大;头颈部和盆腔肿瘤靶区(D_2、D_50、D_95、D_98)剂量有显著性差异(P≤0.029);胸部和腹部肿瘤靶区(D_50、D_95、D_98)剂量有显著性差异(P≤0.043);脑干、患侧肾、小肠、双侧股骨头、脊髓、膀胱的平均剂量及脊髓的最大剂量有显著性差异(P≤0.036)。结论:CT模拟定位机扫描电压的改变可显著影响剂量的计算,因此治疗计划中需要选用与CT扫描电压相一致的HU-RED转换曲线进行剂量计算。

基于国产后装治疗机及其后装放疗计划系统的质控方法研究

目的探讨和建立准确检测后装治疗机及其计划系统的质控方法。方法利用标准模体检测治疗计划系统(Treatment Planning System,TPS)图像重建误差;借助剂量体积直方图参数对比TPS中手动重建和自动重建施源器通道的剂量学差异;通过井型电离室和胶片测量法对后装治疗机的源外观活度、源到位精度和源退位精度进行验证。结果该后装治疗机放射源外观活度、源到位和退位精度及其计划系统中图像重建误差、施源器自动重建误差,均在允许精度内,符合临床治疗要求。该后装治疗机的放射源活度误差为0.43%,源到位精度和退位精度平均偏差均小于1 mm,治疗计划系统中图像重建误差均小于1 mm,施源器通道自动重建和手动重建之间剂量参数无统计学差异(P>0.05)。该后装机及其计划系统符合临床治疗要求。结论本文介绍的验证方法简单准确,对后装机及其计划系统的验收和常规质控具有一定参考意义。

高剂量率铱源剂量学特征的蒙特卡罗模拟研究

目的采用蒙特卡罗模拟技术,借助程序MCNP5对国产高剂量率铱源剂量率的分布进行模拟研究。方法基于TG43号报告中的剂量率计算公式,借助MCNP5建立铱源模型,模拟计算此模型的空间剂量分布,分析研究铱源的径向剂量函数及各向异性函数。结果模拟的各向异性函数与发表结果在误差范围内一致。当径向距离较小时,模拟的径向剂量函数与发表结果符合较好;当径向距离较大时,模拟的径向剂量函数与部分发表结果符合较好,但也与部分发表结果相差较大,在r=15 cm处,最大相对误差为24%。结论基于MCNP5的蒙特卡罗模拟技术可较好地模拟研究国产高剂量率铱源的剂量学特征,这为进一步探索影响后装放疗剂量分布的因素奠定了理论基础。

机器学习在肺癌VMAT计划中对危及器官剂量预测的可行性

目的:探讨机器学习在肺癌容积旋转调强(VMAT)治疗计划对心脏和肺的剂量体积直方图(DVH)预测的可行性。方法:选取51例肺癌VMAT计划,随机选取其中43例为训练组,剩余8例为验证组。分析训练组中患者的解剖信息与两侧肺V5、V20和心脏V30、V40的相关性。采用机器学习方法,以解剖信息为输入、危及器官(OAR)的DVH为输出,分别构建并训练关于两侧肺以及心脏的人工神经网络模型。将验证组中8例VMAT计划中的解剖信息分别输入到已经构建好的人工神经网络模型,分别预测OAR的DVH。结果:两侧肺V5、V20和心脏V30、V40受自身体积大小影响可忽略,受OAR与靶区的空间相对位置关系影响较大。患侧肺、对侧肺、心脏的人工神经网络结构模型中隐藏层分别含有41、38、34个神经结点,线性回归系数分别为0.994、0.975、0.986。对验证组中患侧肺和对侧肺的V5、V20的预测误差分别为2.70%±1.83%、2.84%±1.97%和13.7%±7.8%、0.72%±0.75%,对心脏V30、V40的预测误差分别为3.20%±0.63%、2.1%±1.5%,仅对侧肺V5的预测值和实际值差异有统计学意义(P<0.05)。结论:采用人工神经网络方法可以对肺癌VMAT计划中解剖信息与OAR的DVH数据进行学习,构建的人工神经网络模型可预测出患侧肺、心脏V25~V60和对侧肺V20的DVH数据,可为临床计划设计提供参考。

形变配准法与直接叠加法用于宫颈癌内外照射累积剂量的研究

目的分析不同剂量叠加方法在宫颈癌内外照射累积剂量时的差异,评估直接叠加法的准确性。方法回顾性分析10例均接受内外照射治疗的宫颈癌患者的放疗计划。借助多模态图像合并软件中的形变配准方法计算每例患者分次内照射剂量、外照射剂量叠加,并与直接叠加法比较。结果对于分次内照射剂量,直接叠加法所得肿瘤靶区D_(90%)、膀胱D_(2cc)、直肠D_(2cc)的平均值比形变配准法的结果分别高6.54、1.66和4.05 Gy,且差异均有统计学意义(P<0.05)。对于内、外照射剂量,直接叠加法所得肿瘤靶区D_(90%)、膀胱D_(2cc)、直肠D_(2cc)的平均值比形变配准法的结果分别高5.35、0.78和6.72 Gy,且肿瘤靶区D_(90%)、直肠D_(2cc)有明显差异(P<0.05),膀胱D_(2cc)差异无统计学意义(P>0.05)。结论直接叠加法评估正常组织剂量偏高,实际工作中可适当放松条件。