基于MRI活性骨髓勾画的非共面调强放疗在宫颈癌骨髓保护方面的剂量学优势

目的:探讨MRI指导下非共面野调强放疗(NC-IMRT)在宫颈癌骨髓保护方面的剂量学特点和优势。方法:选取20例宫颈癌术前放疗患者,根据MRI图像勾画骨盆有效造血活性骨髓,分别制定9野的共面野调强(IMRT)计划和NC-IMRT计划(其中NC-IMRT计划包括7个共面野和2个非共面野)。两组计划均采用相同的靶区上下界、危及器官限值和权重因子及计算网格,归一条件均为95%的计划靶区(PTV)接受到处方剂量。对比分析两类计划中靶区和危及器官的剂量学参数差异:受照剂量、体积、适形度指数和均匀性指数。结果:在定位CT上勾画的全骨盆体积为(600.32±6.88)cm^3,MRI勾画的活性骨髓体积为(219.38±9.73)cm^3,后者较前者减少了63.4%,差异有统计学意义(P<0.05)。NC-IMRT组PTV的适形度指数优于IMRT组。NC-IMRT组有效减少骨盆活性骨髓的低剂量辐射区V10、V20和高剂量辐射区V40、V50,左侧股骨头的Dmean、V10、V20、V30、V40和右侧股骨头Dmean、Dmax、V10、V20,差异均有统计学意义(P<0.05)。两组直肠、小肠的受照剂量无明显差异(P>0.05)。结论:在保证临床靶区剂量的情况下,与IMRT相比,基于MRI活性骨髓勾画的NC-IMRT能更好地保护骨盆活性骨髓。

基于模拟CT图像分割肿瘤治疗电场电极贴片对共面调强放疗计划剂量分布的影响

目的:建立一种从模拟CT(simulated CT,sim-CT)图像中获得肿瘤治疗电场(tumor treating fields,TTFs)电极贴片结构的方法并定量分析其对共面调强放疗(intensity-modulated radiation therapy,IMRT)计划剂量分布的影响。方法:利用固体水模体和电极贴片建立模型,并经sim-CT扫描获取sim-CT图像。通过设置不同阈值在sim-CT图像上进行分割获得电极贴片的结构,并将电极贴片的CT值设置为3 832 HU。固定源皮距、射野大小和机器跳数等照射条件,计算并分析电极贴片对剂量分布的影响。选取15例经组织学诊断为胶质母细胞瘤并接受TTFs治疗的患者,在端对端立体定向验证(STEEV,CIRS 038 head phantom)头部模体上分别按照患者肿瘤所在位置粘贴电极贴片阵列进行sim-CT扫描,获取sim-CT图像,结合患者靶区和危及器官的位置建立患者模型。在无电极贴片的患者模型sim-CT图像上进行共面IMRT计划设计、优化和计算,将计划复制到含有电极贴片的患者模型sim-CT图像上再次计算,定量分析电极贴片阵列对剂量分布的影响。结果:电极贴片导致水模体表面下1.5 cm深度内剂量增加(P<0.05),之后剂量下降但差异无统计学意义。患者模型的共面IMRT计划计算结果显示,电极贴片阵列导致98%剂量覆盖的计划靶区(plan target volume,PTV)(V98%)减少(P<0.05),PTV以外脑组织的2%最大暴露体积的最小剂量(D2%)下降(P<0.05),靶区剂量均匀性指数(homogeneity index,HI)无明显变化,头皮靠近射线源一侧Dmax、Dmean、20 cm3平均剂量(D20 cc)和30 cm3平均剂量(D30 cc)均增加(P<0.05)。结论:基于该分割方法获取的电极贴片结构的IMRT计划计算结果显示,在放疗时佩戴电极贴片有增加头皮剂量的风险,建议在临床应用中关注头皮剂量和放疗反应,适当考虑头皮保护。

非共面容积旋转调强技术在左侧乳腺癌保乳术后全乳加锁骨区放疗中的剂量学研究

目的:分析非共面容积旋转调强(nVMAT)技术与容积旋转调强(VMAT)技术在左侧乳腺癌保乳术后全乳加锁骨区放疗中的剂量学差异。方法:选取10例临床上接受VMAT的左侧乳腺癌保乳术后患者,采用n VMAT技术重新计划,比较靶区剂量学参数,危及器官心脏、全肺、对侧乳腺的Dmean,脊髓、冠状动脉Dmax,心脏V20、V30,左肺V5、V20以及气管V30、V40。结果:n VMAT计划在临床靶区(P-CTV)均匀性、心脏Dmean、全肺Dmean、对侧乳腺Dmean、冠状动脉Dmax方面优于VMAT计划,差异具有统计学意义(P<0.05);靶区(P-CTV、P-GTV)适形度及心脏V30,左肺V20,气管V30、V40方面略优,但无统计学差异(P>0.05);机器跳数明显增加(P<0.05);脊髓Dmax略有增加,但差异不显著(P>0.05)。结论:n VMAT技术可使靶区剂量更均匀,并改善危及器官的剂量,其中心脏Dmean及冠状动脉Dmax显著降低。

肝细胞癌共面和非共面容积旋转调强放疗与螺旋断层放疗的剂量学研究

目的:分析肝细胞癌共面和非共面容积旋转调强放疗(VMAT)与螺旋断层放疗(HT)的剂量学特点,比较三者在正常肝脏组织保护和靶区剂量分布的差异。方法:选取10例肝细胞癌患者,分别设计共面VMAT(C-VMAT)、非共面VMAT(NC-VMAT)和HT计划,通过DVH图评估不同计划的靶区和危及器官剂量学的差异。结果:HT靶区的最大剂量、平均剂量、D2以及均匀性指数(HI)均优于C-VMAT和NC-VMAT(P?0.05),3种计划在最小剂量、D98以及适形度指数(CI)方面无统计学意义。C-VMAT与NC-VMAT相比,两者仅在D98参数上具有统计学意义(P?0.05)。正常肝脏的低剂量区体积参数V5、V10,NC-VMAT具有明显优势,而肝脏高剂量区体积参数V40、V50,HT与C-VMAT和NC-VMAT相比具有一定优势。NC-VMAT的脊髓最大剂量与C-VMAT的相应值之间差异有统计学意义且最低。NC-VMAT的左、右肾Dmean优于C-VMAT计划,差异显著(P?0.05),3组计划的其余正常组织参数之间无明显差异。结论:3组计划均能满足处方剂量要求,HT产生更高的靶区均匀性的同时能够明显降低正常肝脏组织高剂量区的体积,而NC-VMAT计划可以减少患者正常肝脏低剂量区的体积。

Auto-planning在脑胶质瘤非共面容积调强放疗计划中的应用

目的:通过比较基于Auto-planning的胶质瘤非共面自动容积旋转调强放疗(AP-VMAT)计划与常规手动非共面VMAT(M-VMAT)计划在靶区和危及器官(OAR)的剂量学差异,探讨自动优化在非共面胶质瘤VMAT计划中应用的可行性。方法:选取2016-02-15~2016-12-18在广州医科大学附属肿瘤医院放疗科接受治疗的8例胶质瘤患者,进行CT模拟定位及靶区和OAR的勾画,采用Pinnacle 9.10治疗计划系统基于同一CT图像分别设计M-VMAT计划和AP-VMAT计划,比较手动和自动两种调强计划的靶区覆盖、分析靶区均匀性指数、适形度指数及OAR受照剂量差异。结果:两种计划靶区覆盖率、平均剂量(D_(mean))、均匀性指数差异均无统计学意义(P>0.05)。AP-VMAT计划的适形度指数明显优于M-VMAT计划,差异有统计学意义[(0.890±0.046)vs(0.750±0.046),P<0.001];两种计划OAR中脑干最大剂量、D_5,同侧眼球、晶体、视神经最大剂量、D_(mean)差异均无统计学意义(P>0.05),而AP-VMAT计划中脑干D_(mean)及视交叉、对侧眼球、晶体、视神经和正常脑组织的剂量评价参数均优于M-VMAT计划,差异有统计学意义(P<0.05)。结论:相比M-VMAT计划,基于Auto-planning的自动优化方式能够简化调强计划设计过程,并一定程度上改善靶区的剂量分布,降低OAR的受照剂量。

胸部食管癌共面调强放射治疗肺受量预测模型研究

目的:结合胸部食管癌靶区与肺体积和空间解剖位置关系,建立胸部食管癌共面调强放射治疗肺受量预测模型。方法:选取28例胸部食管癌病例,选择其靶区(PGTV,PCTV)处方剂量、靶区体积、肺体积,以及靶区和肺的空间位置关系为输入量,肺受量评价指标(V5,V10,V20,V30及Dmean)作为预测输出量,经主成分分析处理后进行多元非线性回归分析,求出回归方程建立预测模型。结果:肺受量的预测值跟实际值较为接近。其中V5相对误差在-4.37%~2.08%,绝对误差小于2.3%;V10相对误差在-6.53%~1.09%,绝对误差小于2.3%;V20相对误差在-8.99%~7.17%,绝对误差小于1.6%;V30相对误差在-15.93%~11.75%,但绝对误差小于0.9%;Dmean相对误差在-2.73%~2.68%,绝对误差小于31.7 cGy。结论:该模型对胸部食管癌放射治疗中肺受量预测的准确度较高,可作为食管癌放疗计划参数指导及计划评估工具。

转床角度对中上段食管癌非共面调强计划的影响

目的:探讨转床角度对中上段食管癌非共面调强计划的影响。方法:选择15名中上段食管癌病例先设计5野的共面调强计划,然后在共面调强计划的基础上,改变机架角330°和30°的床转角,旋转床角度从10°到90°,每10°设计一个计划。比较10组计划的靶区适形度(CI),剂量均匀性(HI),全肺的体积剂量V5、V20、V30、平均剂量(Dmean),心脏的体积剂量V30、V40、平均剂量(Dmean),脊髓的最大值(Dmax)。用SPSS软件的配对t检验方法统计靶区和危及器官的剂量学参数。结果:以折线图表示10个计划的CI和HI以及全肺、心脏和脊髓的体积剂量参数,然后对比转床角度90°和80°的非共面计划与0°的共面计划。80°计划时全肺的V5、V20为最低,分别为(45.93±7.72)%、(21.90±4.67)%,与0°计划相比,分别降低了17.92%、8.94%(P<0.05);心脏的V40、Dmean随转床角度的增加,呈逐渐上升趋势,在80°分别为V40=(10.94±6.36)%,Dmean=(2196.36±458.09)cGy,与0°计划相比,分别增加了20.62%、28.52%(P<0.05),转床角度的增加在减少全肺受照剂量的同时,也增加了心脏的受照剂量,虽然心脏受照剂量涨幅较大,但由于其基数较小,所以实际增加并不大。80°计划与90°计划相比较,全肺V20降低了4.6%(P<0.05),其余数据包括靶区适形度CI、均匀性HI、全肺V5、V30、Dmean和心脏V30、V40、脊髓Dmax,两者之间均无统计学差异(P>0.05)。脊髓最大值整体变化趋势平稳。结论:转床角度对中上食管癌计划确有明显影响,在设计食管癌非共面计划时,应充分考虑转床角度的因素,以寻求更有质量的治疗计划。

非共面放疗技术的实现方式

非共面放疗是采用多个非共面固定野或者多个非共面弧照射的放疗技术。非共面射野是各个照射野的射野中心轴不在同一平面内, 而非共面弧是指每个弧形成的轨迹不在同一个平面内。与共面放疗相比, 非共面放疗技术实现立体多角度或多弧度的照射, 提高了射线聚焦程度, 有利于拉开靶区和周围正常组织受量;其剂量学优势已在多种肿瘤上得到证实, 如颅内肿瘤、肝癌和肺癌等。非共面放疗的实现方式有多种, 按照建立的时间先后顺序分为非共面锥形放疗、非共面适形放疗、非共面调强放疗和非共面容积调强弧形治疗。本文综述这些实现方式的发展历程和原理特点。