Compass验证系统与Oncentra治疗计划系统剂量体积直方图参数差异分析

目的:比较Compass验证系统与Oncentra治疗计划系统之间剂量体积直方图(DVH)参数差异。方法:随机选取11例胸部肿瘤和10例头颈肿瘤的计划,计划数据由Oncentra传出,导入到Compass系统中,比较两个系统间的靶区和危及器官DVH参数的差异,胸部肿瘤DVH评估参数:肺的5、10、20 Gy受量体积(Lung_V_5、Lung_V_(10)、Lung_V_(20)),肺平均剂量(Lung_mean),脊髓最大量(Cord_D_(Max))和2%体积受量(Cord_D_2),靶区95%体积受量(PTV_D_(95));头颈部肿瘤DVH参数:脊髓最大量(Cord_D_(Max))和2%体积受量(Cord_D_2),左右晶体最大量(Lens_L_D_(max)、Lens_R_D_(max))和2%体积受量(Lens_L_D_2、Lens_R_D_2),左右腮腺平均量(Parotid_L_Mean、Parotid_R_Mean)和50%体积受量(Parotid_L_D_(50)、Parotid_R_D_(50)),脑干最大量(Stem_D_(max))和2%体积受量(Stem_D_2),靶区95%体积受量(PTV_D_(95))。结果:对两系统DVH参数比较,导入到Compass系统中后,胸部肿瘤计划Lung_V_(10)、Lung_V_(20)、Cord_D_(max)和Cord_D_2均显著变大,差异在1%左右;头颈部肿瘤计划:Cord_D_(Max)、Cord_D_2、Lens_L_D_(max)、Lens_R_D_(max)、Parotid_L_Mean、Parotid_R_Mean、Stem_D_(max)、Stem_D_2变大,有统计学意义,其中Cord_D_(Max)、Lens_L_D_(max)、Lens_R_D_(max)、Stem_D_(max)离散程度要高于Cord_D_2、Stem_D_2,所有计划靶区剂量在两系统间差异非常小。结论:两个不同系统按照DICOM协议可以传输剂量数据,但导入新系统中,因为勾画轮廓内剂量格点定义等原因,DVH都有一定的差异,而这个差异不论是否有统计学意义,其差值都非常小,在临床可接受范围内,但在评估计划时仍然需要注意其改变。对于串联器官建议使用体积剂量来比较两系统间的差异。

三维治疗计划中剂量体积直方图算法的改进

剂量体积直方图（ｄｏｓｅ－ｖｏｌｕｍｅｈｉｓｔｏｇｒａｍ，简称ＤＶＨ）表示三维治疗计划中剂量与体积之间的关系，是立体定向外科中评价治疗计划好坏的重要手段。传统的ＤＶＨ算法是基于剂量域对采样点进行处理，采样众多，误差大。本文介绍一种基于体积域对采样点按剂量大小进行处理的算法，精度高，速度快，特别适用于采样点少的情况。

鼻咽癌外照射方案三维治疗计划系统剂量学评价

[目的]对面颈联合野为基础的鼻咽癌外照射治疗方案进行剂量学评价。[方法]采用ACQSim &ACQPlan(CT模拟及三维计划系统) ,根据不同的外照射方案 ,评价不同层面的三维剂量分布及正常组织的DVH。[结果]①各种方案的90%～100%的等剂量曲线包纳鼻咽原发灶、颅底、咽旁间隙、口咽及颈部区域 ,剂量分布均匀 ,脑干及上颈脊平均剂量分别为12.2Gy～19Gy及46.4Gy～49.3Gy。②垂体保护或将上界定于蝶窦顶 ,垂体平均剂量由60.3Gy分别下降至29.2Gy及14.7Gy;加用鼻前野 ,减少了颞颌关节、中耳、腮腺的受量。③射野后界定于斜坡上、下端后0.75cm及1.5cm ,95%的等剂量曲线包纳整个颅底 ,剂量达66.5Gy～70Gy。④采用全程面颈联合野 +β 线照射颈后三角野方案 ,咽旁间隙、口咽及上颈部分布一个100%～105 %的等剂量曲线。[结论]以面颈联合野为基础的各种鼻咽癌外照射治疗方案满足肿瘤靶区照射的剂量学要求 ,但是 ,正常组织如颞颌关节、中耳、腮腺、视交叉亦受到不同程度高剂量的照射 ,3D CRT及IMRT是鼻咽癌放射治疗发展的趋势 ,在设备完善及有良好QC和QA肿瘤中心 ,可开展此技术的运用。针对病人不同的临床分期 ,提出选择不同鼻咽癌外照射治疗方案的原则。

三维治疗计划系统参数检测与剂量验证

目的:对拓能三维治疗计划系统进行临床应用之前的系统参数检测和剂量验证并讨论。方法:(1)用电离室对TPS所需的PDD、OAR等机器参数进行检测,并将其导入TPS中,以验证实测值与TPS计算值之间的符合程度;(2)在照射区内用电离室对水箱中心轴上的三处点剂量进行测量,以验证治疗计划系统剂量计算的准确性。结果:(1)机器参数的实验测量曲线与TPS的计算曲线均符合得比较好;(2)与TPS计划剂量比较,实际测量剂量的相对误差在-0.25%～2.28%之间,平均误差为1.08%。结论:拓能三维治疗计划系统能够满足三维适形放射治疗的要求。

三维治疗计划系统使用前的临床剂量学验证

目的对我科三维治疗计划系统(TPS)进行使用前的剂量学验证,以检验该系统在临床正常使用条件下的有效性和安全性。方法首先设计绝对剂量验证测试例,计算水模体中感兴趣点的剂量,并与同一点的实测剂量进行对比,计算相对偏差,按荷兰辐射剂量测量委员会的推荐计算每个测试例的通过率;再设计相对剂量验证测试例,对Mapcheck和固体水进行CT扫描,将CT图像导入TPS,计算表面下5 cm深度处的二维剂量分布,并与实测的剂量分布进行对比,按AAPM TG119标准计算每个测试例的γ通过率。结果绝对剂量验证中,相对偏差在1%以内的兴趣点占33%,相对偏差在2%以内的占84.5%,相对偏差在3%以内的占95.3%,相对偏差超过4%的占2.3%,均位于建成区内,属高剂量梯度区。相对剂量验证中,γ通过率>99%的测试例占72.2%,γ通过率>98%的占89%,γ通过率最低为92.1%。结论我科三维治疗计划系统在临床正常使用条件下具有预期的有效性和安全性,可以投入临床应用。但对叶片的端面弧形设计效应和侧面凹凸设计效应引起的剂量学变异现象,物理师和医师必须高度注意,以免造成不必要的放射损伤。

计划系统重建宫颈癌CT图像靶体积误差对治疗剂量影响的研究

目的:分析治疗计划系统(TPS)重建CT图像靶体积的误差对宫颈癌肿瘤区(GTV)、临床靶区(CTV)、计划靶区(PTV)和周围正常组织受照射剂量的影响,找出适合临床的最佳方案。方法:在TPS上模拟宫颈癌患者TPS重建CT图像靶体积误差,评价原有的GTV、CTV、PTV和周围正常组织的照射剂量。结果:当靶体积误差在-69.25%^-10%的范围时设计的计划高剂量边缘不能很好地包住原计划的PTV、CTV、GTV;当靶体积误差在0^-10%的范围时设计的计划对原计划的PTV、CTV、GTV的影响不大,与原计划相近。当靶体积误差在80%~10%的范围时设计的计划高剂量边缘包住了靶体积外更多的直肠、膀胱;当重建误差小于10%时设计的计划,对直肠、膀胱的影响不大,与原计划相近。结论:TPS重建CT图像靶体积误差使原有的PTV、CTV、GTV的受照剂量降低或使肿瘤周围正常组织受照射剂量增加。

三维放射治疗计划系统

治疗计划系统是一种计算机辅助治疗系统。该文介绍了 ＴＰＳ－Ⅲ的设计方案与实现技术。系统通过应用最新的计算机图像处理和图形学技术，实现了图象输入、图象配准、图象融合、三维重建、剂量计算、计划评估等功能，从而为放射治疗提供有力的保障。

三维治疗计划系统模拟全身照射的应用研究

目的:采用三维治疗计划系统(3D-TPS)模拟计算全身照射(TBI)的剂量分布。材料和方法:对于全身照射,设置源皮距(SSD)为380 cm,射野大小为40 cm×40 cm,光栏角度为45°,采用自制大水箱测量了直线加速器8 MV光子线水中的百分深度剂量(PDD)和离轴比(OAR)。上述相同照射条件下,在3D-TPS中进行水体模的PDD和OAR的模拟计算并与之测量结果进行对比,确认3D-TPS是否能够模拟计算TBI的剂量分布。采用3D-TPS计算人形体模的TBI剂量分布,采用剂量胶片和热释光测量对计算结果进行了比较和确认。结果:对于水体模中的百分深度量和离轴比,3D-TPS的模拟计算结果与大水箱的测量结果最大误差分别为3%和6%左右。对于人形体模的模拟计算,3D-TPS的模拟计算结果与胶片和热释光的测量结果基本符合。结论:3D-TPS可以较准确地模拟计算全身照射的剂量分布。通过3D-TPS对每个特定病人制作相应补偿块,为更均匀剂量的全身照射治疗提供了可能。

基于CT/MRI图像的三维近距离放射治疗计划系统

介绍了一个以CT/MRI序列图像为数据源的三维近距离放射治疗计划系统。系统区别于外照射治疗计划系统,为医生提供了具有三维动态剂量分布显示的交互式布源系统,并包括独特的模板库支持、精确快速的剂丘分布计算及实时显示和完备的计划评估预警系统等。此外,该系统还具有从数据采集到配准、分割、二维图像处理、三维重建、计划报告输出等一系列功能,并提供了友好的图形用户接口(GUI),完全适用于临床应用。该系统现已在临床试用,效果良好。

乳腺癌调强放射治疗和常规切线野治疗的三维剂量学研究

背景与目的:乳房保留治疗已在早期乳腺癌患者中逐渐推广应用,其中全乳根治性放疗的标准技术通常采用常规切线野技术。调强放射治疗(intensity-modulatedradiotherapy,IMRT)技术有望在保障相同疗效的同时进一步减少放疗并发症,提高生活质量。本研究利用三维计划系统评价全乳IMRT的剂量学优势与适应证。方法:选择10例接受保乳手术的Tis～2N0M0早期乳腺癌病例,利用三维治疗计划系统为每例患者设计两种全乳放射治疗计划,切线野常规计划与IMRT计划,处方剂量均为5000cGy。用剂量体积直方图(dosevolumehistograms,DVH)来比较各种计划中计划靶体积(planningtargetvolume,PTV)、危及器官(organsatrisks,OARs)的剂量学差异。结果:靶区覆盖率在两种计划中相似,分别为98.3%和97.7%。与常规计划比较,IMRT计划的PTV接受<95%处方剂量与>103%处方剂量的体积百分比之和(inhomogeneityindex,IHI)从29.9%减少到2.9%,PTV接受至少105%处方剂量照射的体积百分比(V105%)从28.2%减少到0.6%;IMRT计划改善IHI和减少V105%的平均值在PTV较大的患者中优势更明显。左侧患者中冠状动脉的最大剂量(Dmax)以及心脏的平均剂量(Dmean)分别从5057.1cGy减少到4832.9cGy和从629.8cGy到450.7cGy;右侧患者肝脏的Dmean从283.9cGy减少到172.0cGy;所有患者中同侧肺的Dmean、至少接受20Gy照射的体积百分比(V20)分别从925.2cGy减少到765.9cGy,从16.0%到15.3%,Dmean与V20的平均值在IMRT计划中减少的百分比在不同射野中心肺厚度(centrallungdistance,CLD)亚组中分别是14.7%与20.9%,7.0%与12.9%;对侧乳腺和对侧肺的Dmean也分别从75.4cGy减少到20.3cGy和从30.9cGy到16.1cGy。结论:全乳IMRT的剂量学优势主要在于保证靶区覆盖率的前提下,显著改善靶区的剂量分布均匀性并一定程度上降低OARs的受照剂量与容积。乳房体积和CLD较大的病例可以通过IMRT技术获得更好的剂量学结果。

互补分野加量照射在局部晚期鼻咽癌治疗中的三维剂量学研究

【目的】探讨颅底、后颅窝和茎突后区广泛C形侵犯鼻咽癌(NPC)放射治疗中传统耳后野补量(PAP)、三维适形野推量(3DCRT)及互补分野加量照射(SF-SBI)计划的剂量学特征,为进一步改进其计划设计方法提供参考。【方法】选取1例广泛颅底及脑干侵犯NPC患者的增强CT模拟图像传输到三维放疗计划系统,在面颈联合野和面颈缩野加上颈后区电子线野照射50Gy的基础上,分别模拟设计传统PAP、3DCRT及改进的SF-SBI计划,计算出等剂量曲线分布,并用剂量体积直方图(DVH)来分析比较三种计划中原发肿瘤计划靶体积(PTVnx)和脑干等危及器官(OARs)的剂量学差异特点。【结果】①三种计划均有满意的PTVnx靶区覆盖(接受95%处方剂量照射的PTVnx体积比V95%均>98%);②PAP计划存在明显的高剂量区,接受80Gy以上剂量照射的PTVnx体积比V80为59.4%,3DCRT和SF-SBI技术均能一定程度改善剂量均匀性,其中3DCRT计划V80仅为1.1%,而SF-SBI计划还能对常规50Gy照射计划欠量的颅底等区域同期大分割高剂量照射;③PAP计划和3DCRT计划中脑干的照射明显增加,接受60Gy以上剂量照射的V60分别为36.0%和30.2%,33%体积接受的最大照射剂量D33分别为61.0Gy和57.0Gy,SF-SBI计划能有效的减少脑干的照射,V60和D33分别降低为15.1%和55.5Gy,三种计划中同侧颞叶、颞颌关节与中耳的受照剂量和体积也以SF-SBI计划为最低。【结论】在C形后上侵犯局部晚期NPC患者后段放疗计划中,SF-SBI方法能在有效减少脑干等OARs照射的基础上予原发肿瘤靶区足够剂量和一定均匀性的照射,同时能提高颅底等区域的分割照射剂量和总剂量,但同期加量的合理分割剂量、如何设置优化互补射野和是否能于放疗计划开始时提前应用等问题尚需进一步深入研究。

γ-射线血管内照射治疗计划系统的研制

介绍了研究开发的三维血管内照射治疗计划系统 .该治疗计划系统建立在三维医学图像和临床上常用的γ射线源基础之上 ,集成了放射源剂量学数据管理、三维图像处理、治疗计划设计、剂量分布计算与显示、治疗计划评估和打印输出等功能模块 .为了验证治疗计划的有效性 ,文中给出了 2组实验数据 ,一组是与GammaMed治疗计划系统的对比结果 。

不同计划系统胸部肿瘤物理剂量参数比较与分析

目的:探讨不同计划系统胸部肿瘤患者的静态调强放疗计划的物理剂量参数,比较两种计划系统Oncentra和Raystation的剂量体积直方图,为临床治疗更优选择提供依据。方法:回顾129例胸部肿瘤患者静态调强治疗计划,比较和分析两个计划系统Oncentra4.3和Raystation 4.72在同一加速器(医科达Synergy)相同射野、子野和子野MU、相同计算网格条件下的靶区(D_(98)、D_(95)、D_(50)、D_2)、脊髓(D_2)、全肺(V_5、V_(20))、肺平均剂量的物理参数。结果:同一治疗计划(包括RT image、RT plan、RT structure)经过两个不同计划系统计算(保持相同的计算网格),剂量体积直方图有一定差异。Lung_V_5、Lung_V_(20)、Lung_D_(mean)误差较大,Cord_D_2、PTV_D_(98)、PTV_D_(95)、PTV_D_(50)、PTV_D_2误差较小。除Lung_V_5外,其他差异均符合正态分布,这个差异具有统计学意义。结论:不同的计划系统之间存在着一定的差异,在评估不同计划系统的计划时,要考虑计划系统之间因建模及算法等原因所造成的剂量分布差异,尤其是在考虑胸部肿瘤患者肺受量,应针对具体病例及计划系统进行分析。

三维剂量——体积计算在肝癌放疗中的应用

虽然有充分证据表明,增加对肿瘤的放射剂量可改善对许多癌症的局部控制,但可同时增加正常组织并发症的发生率,尤其如肝脏这样的器官。如果整个器官的放射剂量超过30～50Gy,即可出现放射性肝炎。但放射肿瘤专家发现,只要保留足够的正常肝组织,就可用大剂量放射线对部分肝组织进行照射。

宫颈癌近距离腔内放射治疗中膀胱和直肠ICRU参考点剂量和体积剂量受量比较

目的:探讨宫颈癌腔内后装治疗中危及器官的ICRU参考点剂量和体积剂量的关系。方法:回顾性分析2016年11月~2017年3月于河北省沧州中西医结合医院接受宫颈癌腔内后装治疗的19例患者的61个治疗CT图像,通过设计治疗计划,A点剂量归一,得出计算结果,并对膀胱和直肠的受照剂量进行评估。结果:膀胱的D_(ICRU)参考点的平均剂量为(3.48±0.67)Gy,D_(2cc)体积的平均剂量为(3.53±0.58)Gy。直肠的D_(ICRU)参考点的平均剂量为(3.19±0.85)Gy,D_(2cc)体积的平均剂量为(3.43±0.71)Gy。膀胱D_(2cc)与D_(ICRU)剂量平均值的比值为1.116,直肠D_(2cc)与D_(ICRU)剂量平均值的比值为1.081。膀胱Dmax平均剂量为(4.78±0.85)Gy,直肠D_(max)平均剂量为(3.78±0.29)Gy。膀胱和直肠的D_(ICRU)点剂量和D2CC体积剂量具有相关性(膀胱:rs=0.77,P<0.001;直肠:rs=0.69,P<0.001)。结论:在危及器官受量的评估中,由DVH图得出的体积剂量要高于ICRU参考点剂量,二维计划中ICRU参考点剂量并不能代表危及器官的实际最大受照剂量。

头颈癌放疗计划剂量分布的预测方法:基于深度学习的算法

目的研究一种基于深度学习的算法,实现头颈癌放疗计划剂量分布的自动预测。方法本文提出一种射线束剂量肢解学习(BDDL)方法,以级联网络作为基本方法,通过肿瘤分割掩膜PTV和预定义的射线束角度等信息,拟合射线束的传送方式(“射线束分割掩膜”)作为卷积神经网络的输入,将预测全局空间剂量分布肢解为多个沿着射线束方向的子剂量分布图。此过程可将一个困难任务肢解为多个简单的子任务,使模型更关注于局部细节特征的提取。通过射线束投票机制将多个子剂量分布融合为一个全局空间剂量分布。另外,引入感兴趣区域ROIs内剂量分布特征和剂量边界图作为网络学习的约束条件,使网络更加关注ROIs和剂量边界区域特征的提取。利用OpenKBP-2020挑战公开的头颈癌放疗计划数据集,获得BDDL方法在剂量分布预测的精确性,并进行消融实验分析。结果本研究提出的方法在量化指标Dose score和DVH score分别取得2.166和1.178(P<0.05),预测精度优于目前最先进方法。与挑战第1名方法相比,本文方法使Dose score和DVH score分别提升26.3%和30%。消融实验结果显示BDDL方法各组成部分的有效性。结论本研究提出的BDDL方法利用了射线束的传送方式和ROIs内剂量分布等先验信息建立剂量预测模型,相比于现有方法是可解释的和可靠的,有望将其应用于临床放疗中。

剂量体积直方图的扩充——功能剂量体积直方图

剂量体积直方图（ｄｏｓｅ－ｖｏｌｕｍｅｈｉｓｔｏｇｒａｍ，ＤＶＨ）表示三维治疗计划中剂量与体积之间的关系，是立体定向外科中评价治疗计划好坏的重要手段之一。但是传统的ＤＶＨ［１］都是未考虑到正常器官功能区域分布不均匀性这一特点，故在利用放射线对病人照射时引起了不必要的损伤。本文介绍的功能剂量体积直方图（ｆｕｎｃｔｉｏｎａｌｄｏｓｅ－ｖｏｌｕｍｅｈｉｓｔｏｇｒａｍｓ，ｆＤＶＨｓ）算法，就是为了克服传统ＤＶＨ的缺点，是对传统ＤＶＨ的扩充。此种算法既继承了传统ＤＶＨ的特点，又在它的基础上进行了改进，特别是对正常器官功能区域分布不均匀的三维放射剂量覆盖范围的定量估定起了重要作用。