基于美国医学物理学家协会TG119报告的TaiChi加速器质量控制体系建立研究

目的:依据美国医学物理学家协会(AAPM)TG119号报告测试方法和项目对TaiChi加速器在RayStation治疗计划系统(简称RayStation系统)中的建模数据模型进行测试评估。方法:在治疗计划系统中按AAPM TG119号报告要求设计模拟多靶区、前列腺靶区、头颈靶区、容易型C形靶区计划和困难型C形靶区计划等不同临床情况测试病例的调强放射治疗(IMRT)和容积旋转调强放射治疗(VMAT)计划,测量两种计划中点剂量和面积量偏差,并将测试结果与AAPM TG119报告中推荐的标准进行对比分析。使用IBA CC13电离室和ArcCHECK矩阵电离室分别对点剂量和面剂量进行验证,评估标准为3%/3mm的γ通过率。采用置信度评判测量剂量与计算剂量的一致性。结果:测试病例计划剂量目标、点剂量偏差及面剂量分布准确性均满足报告要求:测试病例IMRT和VMAT计划的靶区高剂量点平均剂量偏差分别为(0.39±1.02)%和(1.27±0.64)%,置信度分别为2.39%和2.52%。IMRT和VMAT计划的危及器官(OAR)低剂量点平均剂量偏差分别为(0.53±1.73)%和(0.88±1.11)%,置信度分别为3.92%和3.06%。IMRT和VMAT计划3%/3mm标准下的平均γ通过率分别为(99.52±0.366)%和(99.86±0.136)%,置信度分别为1.196%和0.406%。结论:TaiChi加速器性能和Raystation系统6MV FFF模型拟合精度满足AAPM TG119号报告标准,依据此测试结果建立后续设备和患者质控的标准,并为后续加速器性能的改进提供了参考。

TaiChi加速器机载千伏级影像质量控制体系研究

目的:对国产TaiChi加速器机载千伏级(kV)影像系统进行研究,并与美国瓦里安OBI影像系统进行对比,以期全面了解TaiChi加速器机载kV影像系统的性能。方法:使用TOR 18 FG模体、Catphan604模体、CT剂量指数(CTDI)模体及影像多功能模体,对TaiChi加速器kV影像系统图像质量的密度分辨率、空间分辨率、空间线性、图像均匀性、空间层厚重建精度、CT准确度和噪声以及影像配准精度和图像剂量与美国瓦里安OBI影像系统进行比较研究。结果:TaiChi加速器千伏级X射线二维平片(kV-kV)空间分辨率与瓦里安OBI影像系统影像质量相近,密度分辨率优于OBI影像系统;千伏级锥形束CT(kV-CBCT)空间线性和空间分辨率已与瓦里安OBI影像系统无明显差异,图像空间层厚重建精度结果优于瓦里安OBI影像图像质量,TaiChi加速器在高密度物质中CT值准确性较差,其与标准数据最大偏差为8.8%,图像均匀性测试结果逊色于瓦里安OBI影像图像质量,TaiChi加速器噪声测试结果范围23.7%~57.2%;kV-CBCT和kV-kV配准偏差均<0.5 mm;TaiChi加速器不同模式下kV-CBCT和kV-kV最大扫描剂量分别为7.058 mGy和0.042 mGy,皆小于已报道的瓦里安和医科达相对应影像剂量。结论:TaiChi加速器kV影像系统在更低的扫描剂量情况下,其图像质量、配准精度等性能参数达到市场主流设备水平。

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。

在线自适应放疗技术治疗局部进展期宫颈癌一例

在线自适应放疗技术是继调强放疗技术后的革命性进步,目前国内首个基于迭代锥形束CT(iterative cone beam computed tomography, iCBCT)的人工智能在线自适应放疗平台在北京协和医院被应用于临床治疗。本文报道北京协和医院放射治疗科首次采用基于iCBCT的在线自适应放疗技术治疗局部进展期宫颈癌患者1例,治疗后患者症状达到临床完全缓解且仅发生1级下消化道不良反应(腹泻),未出现1级及以上的血液学、泌尿生殖系统及其他放疗相关不良反应。本文就该患者的临床诊疗过程及随访展开讨论,以期为后续大规模应用该技术提供临床借鉴。

1.5T磁共振直线加速器计划系统剂量学调试研究

目的:对比研究1.5T磁共振直线加速器(MR-Linac)计划系统(TPS)计算与实测剂量学参数,开展磁场环境下的TPS调试,探讨磁场环境中的剂量学特征。方法:采用Unity型1.5TMR-Linac,基于MonacoTPS进行剂量计算。采用磁共振兼容三维水箱(BeamscanMR)扫描系统收集点剂量数据,设置27个基础野[机架角度(GA)=0°,源皮距(SSD)为133.5 cm、138.5 cm、143.5 cm,水下深度(d)=10 cm、5 cm、2 cm]及6类医学物理学实践指南(MPPG5.b)推荐测试例射野(GA=0°,SSD=133.5 cm,d=10 cm、5 cm),对相同条件下TPS计算与实测结果进行点剂量偏差分析,以及剂量分布γ通过率(2%/2 mm,3%/3 mm)分析。采用磁共振兼容(ArccheckMR)完成患者头部、胸部、腹部和盆腔调强放射治疗(IMRT)计划验证,根据美国物理师协会(AAPM)TG218推荐方法计算IMRT置信限值。结果:基础野中点剂量的小野剂量偏差为(-0.06±0.38)%,大野偏差为(-0.38±0.30)%,百分深度剂量(PDD)、x方向离轴比曲线(x-Profile)和y方向离轴比曲线(y-Profile)的2%/2 mm γ通过率分别为(96.1±1.9)%、(99.8±0.5)%和(99.9±0.2)%。测试例中水下5 cm、10 cm点剂量偏差分别为(-0.72±1.17)%、(-0.26±1.02)%;PDD、x-Profile和y-Profile 2%/2 mm γ通过率分别为(98.5±0.9)%、(99.4±0.8)%和(99.7±0.5)%。受磁场作用,x-Profile整体向+x方向偏移。IMRT计划点剂量偏差(0.24±2.02)%、3%/3 mmγ通过率为(99.5±0.6)%,置信限值分别为0.042,0.017(98.3%)。结论:MR-LinacTPS对1.5T磁场中的剂量分布变化进行准确建模,测试例及复杂临床计划验证符合度高,具有临床使用价值。

新型“环形”机架加速器临床调试流程探讨

目的:研究针对预装光束流数据(RBD)Halcyon1.0直线加速器建立合适的临床调试流程,确保调试结果满足临床治疗要求。方法:根据Halcyon加速器的特点和以往加速器、治疗计划系统验收实践,结合美国医学物理家协会(AAPM)和国际原子能机构(IAEA)相关报告以及国内外相关文献,选择有针对性的质量控制工具,从Halcyon直线加速器临床调试、Eclipse治疗计划系统调试、Halcyon直线加速器质量保证(QA)和质量控制(QC)以及Eclipse治疗计划系统QA和QC的4项内容进行检测,并建立相应的规程。结果:Halcyon直线加速器机架及准直器综合旋转等中心3D误差半径为0.64 mm,虚拟等中心与治疗中心的一致性较好,最大到位精度位置偏差0.7 mm。10 cm处深度剂量百分比(PDD)为63.3%,在容差1%范围内。机器表现(MPC)检测结果均在阈值范围内,等中心大小为0.67 mm。内置模型数据与实测数据一致性较好。旋转过程中机架速度、多叶准直器(MLC)运动速度及剂量率的控制准确性均较好,所有偏差控制均<2%。碳纤维治疗床Surface和Interior的CT值分别为-750 HU和-950 HU。医学物理学实践指南(MPPG)5.a所有基础野测试均满足要求。TG119调强测试,调强放射治疗(IMRT)和Rapidarc两种技术靶区内点剂量偏差分别为-0.003±0.011和-0.012±0.006,置信限分别为0.025和0.024。结论:Halcyon直线加速器测量数据和Eclipse计划系统预装数据有着较好的一致性,IMRT及Rapidarc调试结果均在AAPM及相关文献的推荐范围内,可满足临床治疗需求。预装数据和部分参数验证可为加速器调试提供参考依据。

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。

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。

非均整与传统均整X线射束的电离电荷复合率研究

目的探索电离室的电离电荷符合率(p_(ion))受各个因素的影响,对该值的测量提供参考。方法探索“双电压”法计算p_(ion)的合理性。测量工具为三维水箱,源皮距(SSD)为100 cm,射野大小为10 cm×10 cm,6 MV、6 MV-FFF能量的测量深度为5.2 cm,10 MV、10 MV-FFF能量的测量深度为10.2 cm。在上述测量条线下,应用“双电压”法和“Jaffe-plots”方法对不同能量和不同偏压对的p_(ion)进行测量计算并评估其合理性。然后探索p_(ion)与剂量率、射束能量、电离室和静电计种类、测量深度的关系。结果在部分偏置电压下,“双电压”法和“Jaffe-plots”方法计算的p_(ion)在每一档能量中都显示出很好的一致性(<0.1%)。应用不同的电离室和静电计对于p_(ion)的影响在每一档能量中均小于0.5%。剂量率的变化与p_(ion)值无统计学相关性。p_(ion)在10 MV-FFF能量中随测量深度的变化最大,最大值超过2%。结论根据上述结果,本研究建议在机器调试、射线质测量及质量控制操作之前,进行全面的p_(ion)测量。

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。

螺旋断层调强放射治疗床沉降规律的测量和计算公式的拟合

目的:通过对螺旋断层调强放射治疗(TomoTherapy)治疗床沉降规律测量结果的分析,拟合计算公式,以指导靶区margin的外放以及图像引导扫描范围的选择。方法:从TomoTherapy治疗床床头敏感电子元件标记线开始,将治疗床划分成不同的压载区,设计26组系列压载方案,自床头标记线开始每隔10cm为1个沉降测量点,在机器等中心处测量治疗床的沉降值;根据测量结果拟合治疗床沉降值计算公式,并验证计算结果的准确性。结果:经过测量数据拟合与优化选择,得出治疗床等中心点沉降值y(mm)与治疗床等中心点前段承重x(kg)的关系公式为:y=-0.0781x-0.5557(r2=0.89)。结论:等中心处治疗床的沉降值与治疗床等中心前的承重呈良好的线性关系,拟合的线性函数可以很好的反应治疗床的沉降情况。针对人体体重分布特点,实测与计算值均反应胸腔及上腹部经过等中心点时床沉降变化的速度较快,对长靶区的治疗需要考虑治疗床沉降的影响。

Halcyon和Truebeam加速器平台在直肠癌术后辅助放射治疗中的计划质量及执行效率研究

目的:研究在直肠癌术后辅助放射治疗中,基于Halcyon和Truebeam两种不同类型医用直线加速器设计的容积旋转调强治疗(VMAT)计划和固定野调强放射治疗(FF-IMRT)计划的计划质量和执行效率差异。方法:采用随机数表法选取在医院接受治疗的18例直肠癌术后患者,基于Halcyon和Truebeam医用直线加速器平台(简称Halcyon平台和Truebeam平台)分别设计VMAT和FF-IMRT计划,比较分析HalcyonVMAT、HalcyonFF-IMRT、TruebeamVMAT和Truebeam FF-IMRT 4种计划的剂量学指标[2%、98%体积受量(D_(2%)、D_(98%)),平均剂量(D_(mean)),10 Gy、20 Gy剂量线覆盖的相对体积(V_(10Gy)、V_(20Gy)),均匀指数(HI),梯度指数(GI)和适形指数(CI)]、机器跳数、执行时间、平均子野面积(MFA)和子野面积变异系数(CVA)等的差异,并进行射野剂量(PD)验证。结果:基于Halcyon平台和Truebeam平台设计的VMAT计划的D2%、GI及CI均优于FF-IMRT计划。两台加速器的VMAT和FF-IMRT共4种计划的靶区D_(2%)、D_(98%)和D_(mean)比较,差异有统计学意义(F=49.429,F=8.515,F=17.216;P<0.05);4种计划的HI、GI和CI比较,差异有统计学意义(F=38.979,F=32.636,F=68.220;P<0.05);4种计划的膀胱剂量指标的V_(10)、V_(20)和D_(mean)相比较,差异有统计学意义(F=15.178,F=13.183,F=8.487;P<0.05);4种计划执行效率的平均机器跳数、平均执行时间差异有统计学意义(F=251.012,F=175.276;P<0.05);HalcyonVMAT计划的复杂度指标MFA和CVA优于TruebeamVMAT计划,4种计划的MFA和CVA相比较差异有统计学意义(F=114.854,F=274.296;P<0.05),4种计划均通过PD验证。结论:在直肠癌辅助放射治疗中,基于Halcyon平台和Truebeam平台设计的VMAT计划相比于FF-IMRT计划均有较好的计划质量和较快的执行效率,Halcyon平台的VMAT计划相比于Truebeam平台的VMAT计划,在满足临床需求的同时能够降低计划的复杂度。

Halcyon V2.0加速器在乳腺癌保乳术后放射治疗的临床应用研究

目的探究使用Halcyon V2.0加速器对乳腺癌保乳术后患者进行规范化放射治疗的临床效果。方法随机选取乳腺癌保乳术后患者41例,依次进行CT模拟定位、靶区和危及器官勾画,根据患者实际情况,对17例患者进行容积弧形调强放射治疗(Volumetric Intensity-Modulated Arc Therapy,VMAT)计划设计,24例患者设计固定野调强放射治疗(Fix Field Intensity-Modulated Radiation Therapy,FF-IMRT)计划。对治疗计划的剂量分布、γ通过率验证、穿射剂量和摆位误差等方面进行分析评估。结果41例患者计划均满足临床治疗标准,VMAT计划的均匀性指数、适形度指数及剂量跌落指数的平均值为0.07、0.90、2.15,FF-IMRT计划的为0.08、0.81、1.96。VMAT计划的Portal Dosimetry面剂量2 mm/2%的3Dγ通过率平均值为99.9%,FF-IMRT计划的为99.6%。VMAT计划治疗中合成野穿射剂量一致性的平均值为86.98%,FF-IMRT计划的为81.31%。结论结果表明,Halcyon V2.0新型环形加速器在乳腺癌保乳术后放疗中,具有较快的执行效率,较好的剂量分布和可靠的计划计算结果,展示出了精准放疗的优势。

放射治疗计划独立验证系统的调试研究

目的:探讨计划验证系统Mobius验证系统软件的调试方法,并对其临床应用结果进行分析。方法:以三维水箱测量的数据为基准,对Mobius验证系统软件的百分深度剂量曲线、离轴曲线和输出因子进行建模,并对叶片漏射进行调试。采用医学物理第五号实用指南(MPPG5.a.)中的测试序列对Mobius验证系统软件性能进行验证;采用调试后的Mobius验证系统软件对随机选取的40例患者的治疗计划进行γ通过率分析。结果:Mobius验证系统软件的百分深度剂量曲线、离轴曲线和输出因子调到与实测数据一致,而调试后叶片漏射为0.5 mm。对于MPPG5.a.报告中1 cm×1 cm～40 cm×40 cm基础野序列,调试后Mobius验证系统软件与治疗计划系统(TPS)之间的γ通过率(采用评判标准为2 mm/2%)整体提升,但对于>27 cm×27 cm的射野,γ通过率仍然低于90%;对于MPPG5.a.中复杂序列(如斗篷野),γ通过率均高于85%。对于40例患者计划,平均γ通过率为97.39%。结论:Mobius验证系统软件是独立于计划系统的验证工具,经过细致调试后可用于TPS的第三方验证,对于验证中个别(如射野≥27 cm的验证序列)通过率较低的情况有待进一步研究。

自动勾画技术在前列腺癌自适应放射治疗中的临床应用研究

目的:评价与分析基于图谱集的自动勾画软件(ABAS)勾画危及器官(OAR)轮廓在前列腺癌自适应放射治疗(ART)的优越性及局限性。方法:回顾性选取30例采用容积调强放射治疗的前列腺癌患者,将同一患者第1程及第2程定位CT图像传输至ABAS软件中,分别选用单一图谱自动勾画方式下的Prostate和General算法。以患者第1程定位图像为参考图像,实现对第2程定位图像上OAR的自动勾画,利用形状相似性系数(DSC)、交叉指数(OI)、体积差异(ΔV)及自动勾画加手工修改的累计时间,以手工勾画OAR的轮廓为参考,比较两种算法自动勾画的结果。结果:同一患者的左右髋骨及左右股骨头两种算法自动勾画的DSC、OI值均>0.8;膀胱DSC、OI值均>0.7。Prostate算法左右髋骨,膀胱DSC、OI值均高于General算法。而左右股骨头在不同算法下的DSC及OI值近似。骨性组织的ΔV<0,自动勾画对其勾画不足。结论:应用Prostate和General两种不同的自动勾画算法,其结果与手工勾画具有差异性,Prostate算法勾画膀胱、直肠优于General算法。自动勾画用于放射治疗计划之前,需经过必要的校准及修改,方能发挥ABAS勾画效率。

基于TrueBeam加速器的Mobius3D与ArcherQA放射治疗计划验证的临床应用与评估

目的:评估基于解析算法的Mobius3D和基于蒙特卡罗算法的ArcherQA两款独立的剂量验证软件在TrueBeam加速器上的临床应用。方法:收集医院在TrueBeam加速器上进行放射治疗的30例肿瘤患者,其中患者头颈部、胸部和腹部的放射治疗计划各10例,所有放射治疗计划均通过了临床剂量验证;分别采用Mobius3D和ArcherQA对患者进行独立的剂量计算,并将计算得到的剂量分布与治疗计划系统(TPS)进行对比,采用γ通过率(3%/3 mm)进行分析,并对比靶区和危及器官(OAR)的γ通过率和剂量参数D_(mean)。结果:Mobius3D和ArcherQA的头颈部、胸部及腹部3个部位γ通过率分别为(98.79±0.76)%和(99.15±0.60)%、(96.63±1.78)%和(96.72±1.69)%以及(98.08±0.88)%和(99.10±1.08)%,且两者差异均无统计学意义(t=-1.117,t=-1.191,t=-1.887;P>0.05),两款软件的靶区和OAR的平均剂量差异均在3%的标准范围内。结论:Mobius3D和ArcherQA的剂量计算结果与TPS均有很好的一致性,可作为独立于TPS的第三方计划验证工具。

Ethos智能优化引擎在宫颈癌自动计划生成中的性能评估

目的评估Ethos在线自适应放疗平台智能优化引擎(IOE)自动优化性能及其临床可行性。方法回顾性分析11例Halcyon加速器治疗的宫颈癌术后患者的资料,患者所用计划均为Eclipse中采用的4个全弧容积弧形调强放疗(VMAT)手工计划(Manual-4Arc),处方剂量为45 Gy分25次。将所有患者影像和结构导入Ethos模拟器,基于科室剂量限值要求添加合适的临床目标,靶区归一到95%覆盖,之后采用IOE进行自动计划生成,得到7、9、12野均分固定野调强放疗(IMRT)计划(IMRT-7F、IMRT-9F、IMRT-12F)和2、3弧的VMAT计划(VMAT-2Arc、VMAT-3Arc)。使用单因素方差分析对6种计划进行剂量学比较,并基于分析结果进行Turky事后多重比较进行优劣判断,评估IOE自动优化性能。结果高量方面,对于计划靶区(PTV),IMRT-12F计划的D 1%最低,且与Manual-4Arc计划存在显著性差异(P=0.004);靶区覆盖方面,所有方法制作出来的临床靶区均满足临床要求,Ethos在线自适应计划虽在计划制作时做了归一,但PTV靶区覆盖率略微不足。对于距离靶区较近的危及器官,比如膀胱,其V_(30 Gy)、V_(40 Gy)及D_(mean)在6种计划之间的差异有统计学意义。膀胱的受量排序基本为IMRT-12F<IMRT-9F<Manual-4Arc<IMRT-7F<VMAT-3Arc<VMAT-2Arc。直肠的V_(30 Gy)和D_(mean)在6种计划之间的差异有统计学意义,其受量排序基本与膀胱一致,除了IMRT-7F<Manual-4Arc计划。直肠V_(40 Gy)、小肠D_(max)及D_(mean)在6种计划之间的差异无统计学意义。对于离靶区较远的器官如左右股骨头、脊髓和骨髓受量排序基本为IMRT-12F<IMRT-9F<IMRT-7F<VMAT-2Arc<VMAT-3Arc<Manual-4Arc。结论Ethos IOE为宫颈癌术后放疗患者自动生成的计划可以达到与手工计划相当的质量,临床使用时优先选择自动生成的IMRT-12F和IMRT-9F计划。

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)∶(48.48±0.77)Gy,P<0.001],但是PTV D1%则小于手工计划[(47.22±0.29)∶(47.59±0.48)Gy,P<0.001]。在线ART计划与手工计划的PTV适形指数的差异无统计学意义(P=0.967)。均匀性指数方面,两者均值基本相同,在线ART计划的离散性更小(P<0.001)。危及器官(OAR)受量方面:在线ART计划的膀胱D_(mean)、直肠V40 Gy、小肠D_(mean)大于手工计划,而直肠D_(mean)、小肠D_(2cm^(3))小于手工计划;在线ART计划的左右股骨头、脊髓和骨髓的剂量学参数均优于手工计划。自适应计划的机器跳数大于手工计划,但是自适应计划的复杂度显著低于手工计划(0.135±0.012∶0.151±0.015,P<0.001)。自适应计划与手工计划的Mobiusγ通过率(5%/3 mm)均满足临床要求。结论基于IOE的Ethos在宫颈癌在线自适应计划中具有很好的鲁棒性,可以保证在线自适应各个治疗分次自动生成计划的质量。