剂量引导放疗的临床应用及研究进展

剂量引导放疗是一种从剂量学角度评估并补偿患者解剖结构分次间非刚性形变的自适应放疗手段,在精准放疗中有巨大的潜在应用价值。随着机载影像质量的提高、形变配准算法的进步以及计算机技术的革新,剂量引导在常规放疗流程中的广泛应用或将实现。本文就剂量引导的工作流程、临床应用及其未来展望作简要综述。

胸腔镜术前低剂量CT引导下Hook-wire联合亚甲蓝定位肺局灶性磨玻璃样病变

目的探讨低剂量CT(low-dose CT,LDCT)引导下Hook-wire联合亚甲蓝定位在胸腔镜下肺局灶性磨玻璃样病变(focal ground-glass opacity,fGGO)切除术中的临床应用价值。方法 2010年11月～2012年4月对21例单侧fGGO(直径5～17 mm,平均11.5 mm,距壁层胸膜0～28 mm)行胸腔镜肺楔形切除术,术前皆行LDCT引导下Hook-wire定位,并辅以亚甲蓝染色。结果 LDCT引导下Hook-wire联合亚甲蓝定位成功率为100%,定位时间15～28 min,平均21 min。1例术中金属钩脱落,胸腔镜下观察肺组织表面血肿和亚甲蓝染色而成功手术切除;1例亚甲蓝染色失败,但Hook-wire锚定病灶亦成功手术切除。6例(28.6%)发生并发症,其中无症状气胸4例,无症状左上叶出血1例,无症状气胸和右下叶出血1例。VATS手术时间15～43 min,平均22 min;术中出血量23～38 ml,平均31 ml。术后住院5～12 d,平均7 d。fGGO术后病理:原位癌4例,微浸润腺癌3例,肺腺癌1例,不典型腺瘤样增生5例,错构瘤1例,间质性肺炎3例,肺内淋巴结增生2例,炎性肉芽肿2例。结论 LDCT引导下Hook-wire联合亚甲蓝定位fGGO的准确率高,并发症轻微。

剂量引导精确放射治疗中三维评价算法设计及实现

针对临床剂量学验证中二维评价方法只能反映每张平片上剂量分布情况,并根据剂量引导精确放疗系统中三维剂量验证需求设计算法实现对三维剂量分布的比较。根据公式,在Visual C++控制台下实现剂量偏差、位置偏差及γ分析三维评价算法。设计两个计划进行算法验证:计划1为方野照射等效水,用于验证算法的正确性;计划2为适形野照射仿真头模,用于验证算法的实用性。结果表明,计划1中,对剂量偏差,容许值范围内通过率为100%;对位置偏差和γ分析,容许范围内通过率为100%,容许边界值处为100±7.7%。计划2中,3种算法通过率分别为88.35%、100%和95.07%。这说明该算法可用于剂量引导精确放疗系统中实现三维剂量分布的评价。

低剂量CT引导肺小结节活检的临床价值分析

目的探讨低剂量CT引导对肺小结节活检的临床价值。方法选择我院收治的手术后病理学检查确诊为患有肺小结节疾病的患者84例,随机分为对照组和研究组,每组各42例。对照组采用常规剂量CT检查;研究组采用低剂量CT引导活检技术检查。对两组患者检查结果与术后病理学证实结果进行对比分析。结果研究组在手术治疗前CT检查结果与术后病理学证实结果的符合率明显高于对照组(P<0.05);检查时间明显短于对照组(P<0.05);肺小结节疾病临床诊断的误诊和漏诊率明显少于对照组(P<0.05)。结论应用低剂量CT引导技术对患有肺小结节疾病的患者实施活检具有符合率较高、误诊和漏诊率低、操作时间短等优点,具有一定的临床价值。

超声联合低剂量CT引导下腰脊神经根射频术治疗下肢根性痛的疗效分析

目的评价超声联合低剂量CT引导下腰脊神经根射频术治疗下肢根性疼痛的临床疗效及经验总结。方法选择乐山老年病专科医院疼痛科2019年3~9月单侧下肢根性痛患者40例,年龄、性别不限,随机分为观察组及对照组。观察组实施超声联合低剂量CT引导下神经根射频术治疗,对照组实施体表定位腰椎旁阻滞治疗,分析两组患者治疗后1天、1周、1个月及3个月的临床疗效及疼痛VAS评分。结果观察组总有效率高于对照组,差异有统计学意义(P<0.05),观察组疼痛指标优于对照组,差异有统计学意义(P<0.05);两组患者术前外周血CD4~+/CD8~+比值、TNF-α、IL-6水平比较,差异无统计学意义(P>0.05);观察组术后24h、72h外周血CD4~+/CD8~+比值(2.32±0.28、2.52±0.35)明显高于对照组(1.63±0.18、1.72±0.22),TNF-α[(420.02±36.53)ng/L、(449.76±39.85)ng/L]、IL-6水平[(42.26±3.92)ng/L、(45.36±4.04)ng/L]明显低于对照组[(496.12±35.68)ng/L、(530.25±39.68)ng/L、(50.15±4.44)ng/L、(53.88±3.96)ng/L],差异均有统计学意义(P<0.05)。结论超声联合低剂量CT引导下腰神经根射频术治疗安全性高,疗效确切,联合了超声实时操作穿刺、CT验证靶点位置的优势,降低患者辐射伤害,值得临床进一步推广与探讨。

Ⅱb~Ⅳa期宫颈癌患者经6MV-X线三维调强放疗+CT引导下三维插植高剂量率后装近距离放疗的疗效评价

目的:探讨6MV-X线三维调强放疗(IGRT)+CT引导下三维插植高剂量率后装近距离放疗(HDR-ISBT)对Ⅱb~Ⅳa期宫颈癌患者的效果。方法:选择驻马店市中心医院104例Ⅱb~Ⅳa期宫颈癌患者(2015年3月—2017年3月),根据简单随机化法分两组,每组各52例。传统组接受传统体外放疗+后装近距离放疗,实验组以6MV-X线IGRT+HDR-IS-BT治疗。比较两组患者疗效、不良反应发生情况及生存率。结果:两组总有效率、1年生存率及盆腔纤维化、骨髓抑制、胃肠道反应发生率对比,差异无统计学意义(P>0.05),但实验组放射性膀胱炎发生率为1.92%、放射性直肠炎发生率为3.85%较传统组的19.23%、21.15%低,2年生存率为94.00%、3年生存率为84.00%较传统组的77.55%、61.22%高,差异有统计学意义(χ^(2)=5.515、6.472,P<0.05)。结论:应用6MV-X线IGRT+HDR-ISBT治疗Ⅱb~Ⅳa期宫颈癌患者可减少不良反应发生,提高远期生存率。

剂量验证系统软件KylinRay-Dose4D研发进展

先进放射治疗技术使得治疗剂量能够更精准地适形患者肿瘤靶区,为患者提供精准治疗,但也出现了受照剂量在肿瘤边缘梯度越来越大的现象,对放射治疗剂量验证提出了更高的要求。该研究提出的剂量验证系统软件KylinRay-Dose4D能够进行患者治疗前计划验证、患者治疗时在体/实时剂量验证等,为物理师进行放射治疗计划修改提供重要参考,保证患者得到精确的治疗。该研究对KylinRay-Dose4D的总体设计和关键技术进行介绍,并通过临床病例对治疗前计划剂量验算、二维/三维剂量验证进行测试,测试结果显示KylinRay-Dose4D重建剂量与TPS计划剂量、实测剂量的二维/三维伽马通过率(3 mm/3%)均大于95%,表明KylinRay-Dose4D重建剂量满足临床应用需求。

直线加速器和CT机的完美结合——螺旋断层治疗机

螺旋断层治疗是近几年放射肿瘤学先进的治疗技术。本文主要探讨了螺旋断层治疗机的原理、结构、特性和优势。

螺旋断层放疗系统的临床应用

本文阐述了螺旋断层放疗(TomoTherapy)系统的发展情况及特点,并阐述了其在临床治疗中的优势,指出螺旋断层放疗的不断发展将会为肿瘤病人带来福音。

TOMO刀原理与临床应用

TOMO刀是一种基于影像引导的最新一代适形调强放疗系统。文章概述TOMO刀的原理、结构和性能特点,并概要介绍TOMO刀在肿瘤治疗上的应用。

螺旋断层放疗系统的先进性评估分析

目的从医学工程技术的角度评估和分析螺旋断层放疗系统的先进性,为医院采购此种放疗设备提供技术参考。材料与方法根据目前已发表的关于螺旋断层放疗系统的专业文献以及现在CT技术发展的工业水平逐一评估此放疗系统在图像引导放疗(IGRT)、调强放疗(IMRT)、剂量引导放疗(DGRT)等方面的先进性,并分析了该系统的进一步发展方向。结果与讨论螺旋断层放疗系统的IGRT功能可以实现每天为每一位放疗患者进行低剂量的螺旋扇形束兆伏(MV)级CT图像引导,实现治疗前的精确摆位。IMRT功能上可以实现在三维空间上剂量的高度适形能力。DGRT功能上实现了真正的实时剂量验证功能以及依据实时剂量重建结果计算患者累积的受照剂量分布,指导放疗医生和物理师进一步高质量地完成后续放疗计划。在系统效率、运动校正方面还有进一步的发展空间。结论螺旋断层放疗系统是一款专门为图像引导调强放疗而设计的设备。CT与直线加速器的融合实现了螺旋断层放射治疗,并真正意义上实现了剂量引导下的自适应放疗。它代表着以最大限度杀灭肿瘤细胞和最大程度保护正常组织为目标的精确放疗设备发展的一个方向。

肿瘤精确放射治疗技术的发展与挑战

放射治疗是肿瘤治疗的重要治疗方法之一,其主要目标是尽量给予靶区足量照射并最大程度保护危及器官。放射治疗已进入精准放射治疗时代,放疗剂量投照精度和效率的提高极大地提高了患者生存率。但在肿瘤放射治疗临床工作中仍有诸多不确定性和需要解决的问题,如肿瘤边界及靶区和危及器官勾画存在不确定性,分次内和分次间的靶区运动及形变带来的剂量偏差,患者治疗过程中的实时位置和剂量准确性缺乏有效验证;质子重离子等离子治疗手段临床应用还需进一步探索。本文就肿瘤精准放射治疗领域的发展与挑战展开讨论与概述,并讨论了生物引导放射治疗、质子重离子治疗技术等为代表的新技术的未来发展。

一种用于验证胸腔LDCT-PCNB扫描参数模型的设计与应用

目的在诸多涉及胸腔低剂量CT引导下经皮穿刺活检(Low-Dose CT-Guided Percutaneous Core Needle Biopsy,LDCT-PCNB)扫描参数的研究里,其设计多为经验法或者穷举法,考虑到不同机型硬件差异,这些研究的通用性及伦理有待商榷。为此设计一款专用于验证胸部LDCT-PCNB扫描参数的体模。方法根据胸腔天然对比以及CT线性衰减原理,通过SKUP(SketchUp草图大师)设计模型,并基于熔融沉积制造(Fused Deposition Modeling,FDM)的3D打印机来制作实体,带入CT进行参数对比试验,对不同低剂量参数结果进行t检验,选择数值较好LDCT参数带入实际扫描,并使用t检验与普通扫描对比。结果经过体模对比试验,两种LDCT参数结果差异较大(P>0.01),而在实际穿刺中,体模实验选择的参数比普通扫描其ED降低了约25倍,且两者质量剂量比差异较大(P=0.01)。结论该体模可一定程度模拟胸腔穿刺的几何关系及相关参数,并择优选择质量剂量比较高的参数用于实际使用,有效减少了重复实验,提高辐射使用效率,并避免伦理问题。

影像引导非小细胞肺癌适形调强放疗技术进展

放射治疗是非小细胞肺癌（non—small cell lungcancer，NSCLC）的主要治疗手段之一，60％以上的NSCLC患者在其治疗的不同时期需要接受放疗。NSCLC放射治疗的目的是最大限度地减少放射性肺损伤，并在确保患者生存质量的前提下，控制局部肿瘤生长、延长患者生存时间或达到治愈，因此，理想的放射治疗是在给予肿瘤高剂量照射的同时，最大限度地保护周围正常的肺组织，这就需要准确地确定肿瘤靶区，

兆伏级锥形束CT的低剂量旋转出束成像的剂量特性

目的了解西门子带兆伏级锥形束CT直线加速器用低跳数（MU）方式旋转成像时的输出剂量以确保治疗质量。方法测量加速器照射7MU下的输出剂量5次，开机6h后再测量7MU下输出剂量5次，了解输出剂量稳定性。结果5-20MU之间，输出剂量呈线性。7MU前5次输出剂量为（5．74±0．01）cGy，开机6h后的输出剂量为（5．76±0．01）cGy。两个均值间的差异为0．41％，说明MV-CBCT低剂量旋转成像照射的出束剂量是稳定的。结论兆伏级锥形束CT成像的剂量特性符合临床使用要求。

基于计划目标剂量的锥形线束CT图像配准方法研究

目的探究一种以剂量体积直方图参数为优化变量,使用多目标优化算法的剂量优化配准算法,以提高锥形线束CT(CBCT)图像验证匹配的准确性。方法回顾性分析哈尔滨医科大学附属肿瘤医院2022年收治的6例肺癌和5例宫颈癌患者的28套CBCT图像。以骨性配准的结果为剂量配准算法的初始点,在其周围的三维空间内计算各位移点的通量加权灰度均方差,并使用无监督k均值聚类方法筛选候选位移点。使用有限尺寸笔形束算法计算各候选位移点的三维剂量分布,并提取直方图剂量指标作为多目标优化算法的优化变量。使用多目标遗传算法求解Pareto最优解集后,根据预设的目标权重方案求解最优唯一解。结果采用剂量优化配准后,肺癌病例计划靶区(PTV)的D_(90%)、D_(95%)、D_(98%)、D_(mean)、适形度(CI)指标,较常规配准策略分别平均提高0.23Gy、0.49Gy、1.05Gy、0.15Gy、0.03,危及器官的剂量差异无统计学意义。宫颈癌病例PTV的D_(90%)、D_(95%)、D_(98%)、D_(mean)、CI指标,较常规配准策略分别平均提高0.72Gy、1.15Gy、2.53Gy、0.24Gy、0.05,部分危及器官评估指标降低1.06~1.81Gy。结论剂量优化配准方法可有效提高靶区覆盖度并降低危及器官剂量,减少刚性配准算法的残余误差,可作为自适应放疗技术的流程之一。

基于危及器官预测剂量分布与gEUD混合目标的调强放疗计划优化

目的提出一种可充分利用危及器官预测剂量分布信息,同时最大限度地改善输出计划质量的调强放疗计划优化方法。方法构建以危及器官预测剂量分布作为优化引导的新型通量分布优化模型,考虑到预测的不确定性,模型中同时耦合了危及器官的等效均匀剂量目标(gEUD)以在预测引导的基础上进一步改善最优化求解空间。为验证优化方法的有效性,实验选取8例宫颈癌调强放射治疗(IMRT)计划,利用该方法对其重新优化后比较所得计划与原始计划间在剂量分布和特定剂量学指征项上的质量差异。结果该优化方法具有可行解且收敛快速,所得优化计划与原始计划相比,靶区内热点减少,其剂量均匀性提高;危及器官受量也均有改善,直肠V30和V45分别减小了(6.60±3.53)%和(17.03±7.44)%,差异有统计学意义(t=-4.954、-6.055,P<0.05),膀胱V30和V45分别减小(14.74±5.61)%和(14.99±4.53)%,差异有统计学意义(t=-6.945、-8.759,P<0.05)。结论所提出的基于预测剂量分布和gEUD混合目标的调强放疗计划优化方法可有效地利用预测剂量分布,并保障输出计划的优质性。

肿瘤放射治疗技术进展

20世纪90年代以来,随着放射物理技术、计算机技术和医学影像技术的迅猛发展,放射治疗技术已取得了长足进展。三维适形放疗、调强放疗、容积旋转调强放疗和螺旋断层放疗等先进放射治疗技术层出不穷,大幅提高了肿瘤靶区的物理适形度和治疗效率。但在肿瘤的放射治疗临床实践中仍然存在若干急需解决的问题。近年来,以生物引导放射治疗、图像引导放射治疗、剂量引导放射治疗和放射影像组学为代表的新技术,推动着放射治疗向以"精确定位"、"精确计划"和"精确治疗"为终极目标的"三精放疗"时代迈进。