SLEGS嬗变长寿命裂变产物^(135)Cs的模拟

结合激光康普顿散射模拟程序4D-MCLCSS和Geant4软件包,模拟基于上海激光电子γ源(SLEGS)的γ光产生及其对长寿命裂变产物^(135) Cs的光核嬗变过程,研究嬗变率随嬗变靶几何参数的依赖关系,并初步诊断基于SLEGS的光核嬗变产物分布,获得^(135) Cs嬗变靶的最佳靶厚和半径分别为55cm和0.6cm,对应的嬗变率为1.62×10~6 s^(-1)。研究结果表明,基于SLEGS的光核嬗变率较强激光驱动的轫致辐射的高1个量级,SLEGS非常适用于开展^(135) Cs等长寿命裂变产物的光核嬗变研究。

TVC三阶梯检测技术在宫颈癌诊断中的意义

目的评价TVC三阶梯检测技术在宫颈上皮内瘤变(CIN)及宫颈癌检出率中的价值。方法回顾分析我院从2004年1月至2010年1月开展TVC三阶梯检测技术以来,在门诊行TVC三阶梯检测筛查宫颈癌64000人次中的临床资料。结果检出CIN42例,其中CINⅠ、CINⅡ、CINⅢ分别为28、6、8例。检出宫颈癌18例,其中原位癌、早期浸润癌、浸润癌分别为4、10、4例。结论 TVC三阶梯检测技术是宫颈CIN、宫颈癌的有效检测方法。

基于Halcyon加速器的乳腺癌IMRT计划设计方法

目的:探索一种基于Halcyon平台的快速简洁的乳腺癌调强放射治疗(IMRT)计划设计方法,旨在降低乳腺癌IMRT计划设计难度。方法:回顾性选择10例包含锁骨上靶区的乳腺癌病例,在Halcyon上进行固定模式12野IMRT计划设计,勾画特定的辅助结构,使用基本固定的优化条件得到乳腺癌IMRT计划(HAL_IMRT)。并将该计划同TrueBeam临床使用的容积调强弧形治疗(TrueBeam_VMAT)计划进行比较。结果:HAL_IMRT计划患侧肺V_(5)、V_(10)、V_(20)、D_(mean),健侧肺V_(5),健侧乳腺V_(5)及D_(mean)显著低于TrueBeam_VMAT计划(P<0.05);靶区方面CI、HI、D_(2)、D_(98)均不存在统计学差异(P>0.05),但HAL_IMRT计划靶区最大点剂量D_(max)高于TrueBeam_VMAT计划(P<0.05)。结论:使用Halcyon固定模式的IMRT计划方法在满足临床剂量要求下,能够降低危及器官剂量,并且能够明显降低乳腺癌IMRT计划设计的难度。

利用GATE程序模拟6 MV Elekta Synergy加速器治疗头

利用蒙特卡罗程序GATE建立6 MV的Elekta Synergy加速器治疗头模型,探究模拟方法的可行性。根据Elekta公司提供的参数,真实模拟加速器治疗头的各个组件。对入射电子束参数进行调整,得到最佳的平均能量6.5 MeV以及焦斑半峰全宽3 mm。在源皮距为100 cm,射野大小为5 cm×5 cm到30 cm×30 cm的情况下,分别计算均匀水模体中的吸收剂量。模拟得到的百分深度剂量和射野离轴比与实验结果进行匹配,吻合良好。采用γ方法分析,按照3%/3 mm的标准,通过率为100%。结果表明GATE程序可以用于加速器治疗头模拟,为放射治疗应用研究提供一种可选方法。

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。

HyperArc与VMAT技术脑转移瘤应用比较

目的比较新型脑转移瘤治疗技术HyperArc与容积调强弧形治疗(VMAT)技术在剂量学参数及计划复杂性方面差异。方法选取26例脑转移瘤患者,处方为9 Gy 3次、6 Gy 5次,分别采用HyperArc(HA)、共面(Cop)及非共面(Non-cop)VMAT技术进行计划设计。比较3种计划靶区(PTV)RTOG适形指数(RTOG CI)、Paddick CI、均匀性指数(HI)、梯度指数(GI),脑干D_(max)以及Brain-PTV的V_(2Gy)-V_(26Gy)。此外,对机器跳数以及计划复杂性参数(包括MCSv和ALPO)进行比较。结果为了防止治疗时脱靶,所有计划RTOG CI都>1.1。对于Paddick CI,HA计划的高于Cop和Non-cop VMAT(0.89±0.019∶0.88±0.017,P=0.001和0.89±0.019∶0.87±0.036,P=0.003)。对于GI,HA计划的跌落最快(3.35±0.64),其次为Non-cop VMAT(3.70±0.80),最差为Cop VMAT(4.90±1.85)。对于脑干D_(max),HA计划低于Non-cop VMAT计划[(604.14±531.61)cGy∶(682.75±558.22)cGy,P<0.05]。对于V_(12Gy)和V_(24Gy),HA计划都低于VMAT计划(均P<0.05)。对于机器跳数,HA计划低于Non-cop VMAT、Cop VMAT计划(2872.60±566.93∶3771.28±1022.38、2872.60±566.93∶4494.08±1323.09,均P<0.05)。计划复杂性方面,Cop VMAT计划的MCSv最低,即复杂度最高(P<0.05);HA计划的ALPO较Non-cop更高,即HA计划复杂度较低(P<0.05)。结论对于脑转移瘤治疗,HyperArc较VMAT技术有更好的靶区适形性和剂量跌落,对脑干及正常脑组织保护更好,且计划复杂性也较低。

应用自行研制的运动模体研究呼吸状态改变对立体定向门控放疗的影响

目的评价患者呼吸状态的改变对实时位置监测系统(RPM)引导下自由呼吸立体定向门控放疗影响。方法通过自行研制运动模体模拟患者治疗过程中出现基线偏移,呼吸频率改变,呼气末延时、吸气末延时,以及不规则呼吸情况,并分析三维适形、固定野动态调强、单弧旋转调强3组计划各状态变化与模体中心小球位置(L)及电离室受照剂量的相关性。结果自研模体的摆位重复性和测量稳定性良好。L与基线偏移呈现正相关(r=0.99,P<0.01)。基线偏移小于摆位误差时,剂量变化在4%以内,相对较小,超出后受照剂量快速下降并呈现负相关(r=-0.95,P<0.01),偏移超出与不超出摆位误差时所测得的受照剂量,差异具有统计学意义(Z=-3.06,P<0.01)。3组计划受基线偏移的影响率差异无统计学意义(P>0.05)。呼吸频率改变对L和剂量影响较小。吸气末延迟和呼气末延迟都导致3组计划剂量下降,最大达-1.74%,同时吸气末延迟相对呼气末延迟影响更大,差异具有统计学意义(Z=-2.67,P<0.01),但延迟时间长短对剂量的影响率没有明显相关性(P>0.05),3组计划受波形改变的影响率差异无统计学意义(P>0.05)。不规则呼吸对剂量影响较大,3组计划重复测量6次受照剂量分别为三维适形(709.68±180.00)cGy;固定野动态调强(751.40±127.16)cGy;单弧旋转调强(750.00±185.60)cGy,均小于处方剂量,一致性欠佳。结论患者呼吸状态改变会导致剂量下降,基线偏移超出摆位误差阈值或者波形变异较大出现不规则呼吸时更甚,且与放疗技术不相关。

基于ESAPI编译结构快速处理软件的实现与评估

目的利用ESAPI功能开发靶区与危及器官结构快速处理软件,帮助放疗临床计划制作者简化各种常见的结构后处理操作。方法基于ESAPI功能开发SmartStructure脚本软件,并在临床工作中进行验证评估。选取直肠癌新辅助放疗、乳腺癌保乳术后放疗、宫颈癌术后放疗、鼻咽癌根治性放疗、肺部立体定向放疗(SBRT)病例各10例,不同病种有不同的结构处理需求。每个病例分别采用常规手动处理方式(手动组)、使用SmartStructure脚本但不使用模板进行结构处理(SmaStru-N组)、使用SmartStructure脚本且使用针对该病种的临床辅助结构模板进行结构处理(SmaStru-P组)。比较3种方式的处理时间,并请临床工作者对脚本进行多方面评分,并对比脚本软件和手动两种方式的使用感受评分。结果上述3种方法均能在临床上正常使用。在出错率方面,手动组为7.0%,SmaStru-N组为3.0%,SmaStru-P组为0%。5种病例SmaStru-N组方式较手动组平均提升60.9%的靶区及危及器官处理时间,SmaStru-P组较手动组提升93.3%处理时间。SmartStructure脚本方式使用感受评分均高于手动方式。临床工作者对脚本“适用性”与“简便性”方面评分较低,“准确性”与“效率”方面评分较高。结论相较于常规手动处理结构方式,使用SmartStructure脚本软件能够快速准确地进行靶区与危及器官的结构处理,且随着病例需要处理结构数量的增加其优势更加明显。SmartStructure符合临床需求、降低出错率、提升计划处理速度、提升临床工作者的工作效率,为今后自适应放疗的发展提供基础。

Eclipse应用程序接口联合RapidPlan临床实践的自动计划设计方法

目的基于Eclipse应用程序接口(ESAPI)实现Eclipse15.6版计划系统放疗计划全自动设计程序SmartPlan,并对其临床应用进行评估。方法在临床计划中选择鼻咽癌及直肠癌各20例,使用SmartPlan联合RapidPlan进行自动计划设计并与手动计划进行剂量学参数比较。采用Wilcoxon符号秩检验行两组间差异比较。结果自动计划和手动计划结果在剂量学上均能满足临床需求。鼻咽癌计划中靶区覆盖方面两组相近(P>0.05),且自动计划在危及器官保护方面多数优于手动计划(P<0.05)。直肠癌计划中自动计划除靶区均匀性和小肠最大剂量略差于手动计划外,其余剂量学参数均优于手动计划(P<0.05)。结论相比手动计划,自动计划具有同等或相似的靶区覆盖,相似或更优的危及器官保护能力,且执行方式更加简单。基于ESAPI开发的SmartPlan自动计划程序具有临床可行性和有效性。