放射治疗用kV级X射线图像引导设备的辐射防护研究

随着X射线图像引导放射治疗(X-ray Image Guided Radiotherapy,X-IGRT)的广泛应用,随之而来的辐射安全也引起人们的关注。本文简要阐述了在放射治疗中使用的kV级X-IGRT设备的辐射防护标准,以及X-IGRT设备辐射防护主要考虑的几个因素,并讨论了不同成像类型应用时的具体措施。本文梳理X-IGRT设备辐射防护评价标准,解析X-IGRT设备辐射防护的要求,以期在评价X-IGRT设备辐射安全时达成一致。

图像引导放射治疗小鼠原位肝癌模型的建立

肝细胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)是世界上第七大常见癌症,占原发性肝癌病例的75%~85%。目前,由于最近的技术发展,放射疗法被认为是HCC有效的治疗选择。然而,对于HCC的分次方法、分次剂量、放射疗法与其他疗法的组合或治疗时间表,尚未达成一致,HCC放疗也没有标准方案。因此,需要一个稳定的临床前模型来促进相关的临床研究。本研究在小动物治疗前和治疗期间,采用X-RADSmART小动物图像引导放射治疗系统。该系统能够根据器官位置的变化修改治疗条件,使照射区域与目标区域非常相似,从而提高治疗的准确性。

图像引导放射治疗小鼠原位肝癌模型的建立

肝细胞癌(hepatocellular carcinoma,HCC)是世界上第七大常见癌症,占原发性肝癌病例的75%~85%。目前,由于最近的技术发展,放射疗法被认为是HCC有效的治疗选择。然而,对于HCC的分次方法、分次剂量、放射疗法与其他疗法的组合或治疗时间表,尚未达成一致,HCC放疗也没有标准方案。因此,需要一个稳定的临床前模型来促进相关的临床研究。本研究在小动物治疗前和治疗期间,采用X⁃RADSmART小动物图像引导放射治疗系统。

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。

三维与四维锥形束CT在肺癌容积旋转调强计划精确放射治疗中的比较研究

目的:比较研究三维锥形束CT(3D-CBCT)与四维锥形束CT(4D-CBCT)在肺癌容积旋转调强治疗(VMAT)计划精确放射治疗中的应用。方法:选取在医院接受VAMT放射治疗的101例肺癌患者,根据治疗中扫描模式的不同,将使用3D-CBCT成像的患者纳入3D-CBCT组(45例),将使用4D-CBCT成像的患者纳入4D-CBCT组(56例),比较两组患者治疗中CT图像校正后分次间摆位误差、肿瘤靶区外放边界、肿瘤内靶区(ITV)体积、靶区计划靶体积(PTV)剂量和危及器官(OAR)心脏受照剂量。结果:两组患者治疗中CT图像校正后左右(X轴)方向、前后(Z轴)方向摆位误差均显著下降,差异有统计学意义(Z=-3.005,Z=-2.047;P<0.05),上下(Y轴)方向摆位误差无统计学差异;两组PTV外放范围均在Y轴方向最大;两组肺上叶肿瘤ITV体积差异无统计学意义,4D-CBCT组肺中下叶ITV体积明显低于3D-CBCT组,差异有统计学意义(Z=-2.245,P<0.05);4D-CBCT组靶区最大剂量(D_(max))、最小剂量(D_(min))、平均剂量(Dmeam)及靶区95%受照剂量(D_(95))Gy均大于3D-CBCT组,且D_(min)、D_(mean)及D_(95)差异有统计学意义(Z=-2.207,Z=-4.872,Z=-4.405;P<0.05);4D-CBCT组OAR心脏V_(20)、V_(30)、D_(mean)测量值均低于3D-CBCT组,其差异有统计学意义(Z=-2.077,Z=-2.208,Z=2.071;P<0.05)。结论:4D-CBCT与3D-CBCT相比,可减少摆位误差并提高摆位的精确性,缩小PTV的外放距离,提高靶区剂量,减少周围OAR的受量。

四维CT联合四维锥形束CT在肺癌立体定向放射治疗中的应用研究进展

以立体定向放射治疗(SBRT)为代表的高精度放射治疗在肺癌治疗的各个阶段发挥重要作用,而医学影像技术的进步、更加精确的剂量计算方法以及先进的影像及剂量验证算法的应用则为高精准放射治疗的实现提供保证。四维CT(4D CT)能够较好的显示肿瘤受呼吸影响的个体化运动,四维锥形束CT(4D-CBCT)作为勾画并获得肿瘤内靶区(ITV)的一种图像引导技术(IGRT),可以为实现精准治疗提供保证,上述两种技术结合能够纠正位移误差,实施监测肿瘤的运动范围并确保运动的靶区在照射范围内,是实施SBRT的保证。以肺癌精确放射治疗应用研究中的IGRT为切入点,综述4D CT联合4D-CBCT在肿瘤SBRT中的临床应用价值,旨在为肺癌的临床放射治疗提供参考。

放射治疗千伏级图像引导系统的辐射剂量研究

目的:探讨放射治疗千伏级图像引导系统各扫描协议产生的辐射剂量,分析图像引导过程中产生的额外辐射剂量可能存在的潜在风险。方法:基于EGSnrc程序准确建模千伏级图像引导系统(瓦里安公司OBI)的基础上,对图像引导系统各扫描协议的辐射剂量进行模拟,模体采用国际放射防护委员会(International Commission on Radiological Protection,ICRP)发布的成年男女标准模体(ICRP 100)。2种模体的组织当量剂量根据ICRP 103号报告推荐的方法计算,最终得到千伏级图像引导系统各扫描协议下辐射剂量的有效剂量。结果:标准剂量头、低剂量胸、盆腔3种扫描协议下,单次图像引导男模体的组织当量剂量分别为0.85、3.26、4.51 mSv,女模体的组织当量剂量分别为1.14、3.80、6.57 mSv;3种扫描协议的有效剂量分别为0.48、4.25、6.44 mSv;单个组织的平均辐射剂量最大值出现在膀胱中(盆腔模式),其值达到了37.56 mGy。结论:多次图像引导产生的累积辐射剂量有潜在致癌风险,临床应用中需引起重视。

图像引导放射治疗技术在腹部肿瘤患者放疗治疗中的临床应用价值研究

目的分析图像引导放射治疗技术(IGRT)在腹部肿瘤患者放疗治疗中的临床应用价值。方法选取2019年1月至2020年1月于本院接受放疗的58例腹部肿瘤患者作为研究对象,根据放疗方式不同分为IGRT组(IGRT放疗,n=30)和逆向调强放疗技术(IMRT)组(IMRT放疗,n=28),比较两组近期疗效、照射剂量参数及放疗毒性反应。结果IGRT组肿瘤总缓解率为73.33%,高于IMRT组的53.57%,差异有统计学意义(P<0.05)。IGRT组适形指数(CI)及计划靶体积(PTV)中V_(5)、D_(mean)均高于IMRT组,均匀指数(HI)及周围组织中V_(5)、D_(mean)均低于IMRT组,差异有统计学意义(P<0.05)。IGRT组血液系统毒性反应及脊髓毒性反应明显轻于IMRT组(P<0.05)。结论IGRT应用于腹部肿瘤患者放疗治疗中的效果确切,可提高近期疗效,提升放疗精度,降低对周围组织的损伤,减轻放疗毒性反应。

磁共振引导放射治疗中剂量分布的影响因素

磁共振引导放射治疗可以提高治疗精度,但磁场的引入会影响射线在人体的剂量分布。这与磁共振-放射源安装模式、组织特征、主磁场磁感应强度及射线能量等因素有关。研究磁场中的剂量分布特性可以为精确剂量计算提供依据。本文就磁共振引导放射治疗中剂量分布的影响因素进行综述。

精确放射治疗中的影像引导技术成像原理分析及其临床应用研究

目的:探讨精确放射治疗中影像引导技术的成像原理及应用价值。方法:分析精确放射治疗中的影像引导技术成像原理,收治食管癌患者96例,随机分为两组,试验组实施影像引导强调放疗,对照组实施图像强调放疗,比较两组放疗摆位误差。结果:本研究中应用的影像引导技术为扇形束CT引导,成像原理为通过旋转治疗床获取不同角度的三维CT图像实现图像引导。两组纠正前的X轴、Y轴、Z轴误差比较,差异无统计学意义(P>0.05),试验组纠正后的X轴、Y轴、Z轴误差均较对照组小,差异有统计学意义(P<0.05)。结论:精确放射治疗中扇形束CT引导通过旋转治疗床实现,影像引导技术的应用能够有效减少患者精确放射治疗摆位误差。

精确放射治疗技术在老年肿瘤患者治疗中的应用

随着我国社会经济、文化的发展,人们对疾病认识程度及自我保健意识的提高,人们的寿命在逐渐延长,我国已逐渐步人老龄化社会,老年肿瘤患者也逐步增多,因此老年肿瘤患者的治疗问题也日渐突出.尤其是目前心脑血管疾病、慢性呼吸系统疾病等也是老年人常见病种,老年肿瘤患者尤其是合并慢性疾病的患者的抗癌之路该如何走下去,这是摆在我们肿瘤科医生面前的重要课题.

图像引导多源γ射束立体定向放射治疗临床测试

目的介绍图像引导的体部多源γ射束立体定向放射治疗系统性能测量。方法应用深圳市奥沃医学新技术发展有限公司生产的体部多源γ射束立体定向放射治疗系统及江苏瑞尔医疗科技有限公司的图像引导放射治疗定位系统,采用PTW-UNIDOS剂量仪、PTW 0.6 cc电离室、PTW 0.125 cc电离室、PTW0.015 cc电离室、PTW-TW60008半导体探测器、EPSON 10000XL背透光扫描仪、EBT2免冲洗放疗胶片,测量γ射束立体定向放射治疗定位参考点偏差、焦点剂量率、治疗计划软件三维图像重建位置误差以及系统综合定位精度。结果定位参考点偏差Δ=0.433 mm,焦点吸收剂量率285.5 Gy/min,三维图像重建位置误差0.8mm,综合定位精度最大值Δ=1.729 mm。结论该图像引导的体部多源γ射束立体定向放射治疗系统符合国家标准要求。

眼内肿瘤X射线放射外科治疗精确度研究

背景与目的:眼内肿瘤X射线放射外科治疗受眼球旋转的限制,常规定位方法误差极大。本研究探讨用微真空角膜接触眼球固定器固定眼球进行放射外科治疗的精确度。方法:人体头颅模型内特定标记物测定CT定位的精确度;应用我院研制的微真空角膜接触眼球固定器固定眼球,进行眼内肿瘤CT扫描和验证扫描,测定眼球固定精确度和靶区定位精确度。结果:CT平均定位误差为0.65mm,最大误差为1.09mm。利用微真空角膜接触眼球固定器固定眼球,精确度为0.84mm,最大误差为1.17mm。眼内肿瘤定位精确度为0.87mm,最大误差为1.19mm。SRS200治疗的摆位误差为0.22mm,最大误差为0.32mm。总治疗误差为1.40mm,95%置信概率为2.12mm。结论:利用微真空角膜接触眼球固定器进行眼内肿瘤放射外科治疗精确度高,可减少放射外科治疗时眼球旋转所产生的误差。

切伦科夫发光机制及肿瘤放射治疗相关应用进展

切伦科夫发光(Cerenkov Luminescence,CL)是一种光谱谱峰位于蓝紫光附近的发光现象,自发现以来已在医学诊断和治疗中得到广泛研究。在肿瘤放射治疗中,基于CL的医学成像技术具有远程、无创和高效等特点,并有望成为临床放疗中可靠的剂量评估工具。本文以阐述CL现象的机制为基础,进一步对肿瘤放疗中相关应用技术进行综述,以期为肿瘤放疗的监测、评估和质量保证提供更多参考。

机载千伏级锥形束CT影像引导下危及器官剂量测定方法研究

目的:采用瓦里安加速器机载千伏级锥形束CT(kV-CBCT)对模体进行标准胸部扫描,测量不同次数影像引导下的胸部肿瘤周围危及器官(OAR)的吸收剂量,从而评估患者在整个放射治疗期间影像引导所致的OAR吸收剂量。方法:选用一致性≤±2%的热释光剂量计(TLD)并在标准剂量实验室刻度,将其放置在Anderson Rando模体的预留插孔内,在kVCBCT标准胸部扫描条件下,测量OAR在单次和5次影像引导下的吸收剂量,并以此计算器官当量剂量。结果:单次kVCBCT扫描条件下照射野内器官的吸收剂量范围在0.519~3.915 mGy,5次kV-CBCT扫描条件下照射野内器官的吸收剂量范围在1.436~17.971 mGy。其中心脏的吸收剂量最高,单次kV-CBCT扫描下的吸收剂量为3.915 mGy,5次kV-CBCT扫描下的吸收剂量为17.971 mGy;甲状腺右侧叶的吸收剂量最低,单次kV-CBCT扫描下的吸收剂量为0.519 mGy,5次kVCBCT扫描下的吸收剂量为1.436 mGy。感兴趣器官中左肺、右肺、心脏、甲状腺左侧、甲状腺右侧、左乳腺和右乳腺在不同辐照次数之间,TLD信号值的差异有统计学意义(Z=-12.120,Z=-10.574,Z=-39.202,Z=-5.716,Z=-13.483,Z=-20.838,Z=-42.698;P<0.05)。结论:多次影像引导条件下,OAR的累积吸收剂量不可采用单次剂量与影像引导次数的乘积计算,kV-CBCT影像引导下OAR剂量测定方法可为放射治疗患者在影像引导期间OAR累积吸收剂量的计算提供理论依据。

摆位误差对肝癌立体定向放射治疗剂量学的影响

目的:在锥形束CT(CBCT)图像引导下,测量立体定向放射治疗(SBRT)中肝癌的摆位误差,并讨论摆位误差对靶区PTV和危及器官(OAR)剂量的影响。方法:回顾性分析接受SBRT的肝癌患者13例,每日放射治疗前行CBCT扫描,与计划CT图像进行灰度配准,根据肿瘤靶区及OAR位置获取患者移床参数,在计划系统中计算剂量分布,并分析移床参数对靶区PTV、OAR剂量和均匀性指数(HI)、适形度指数(CI)等一系列剂量学参数的影响。结果:校正后X、Y、Z方向上的摆位误差分别为(0.47±2.00)、(1.54±4.16)、(0.10±2.77)mm,Y方向上的摆位误差较大。相对于最小位移,最大位移对靶区、HI和CI影响大;对于OAR,与原始计划相比,左肾、小肠最大位移的剂量分布在Dmean、Dmax上具有统计学意义,右肾最小位移的剂量分布在Dmean上具有统计学意义。结论:≤3 mm的摆位误差对靶区剂量的影响比>5 mm的影响小,但对于最小剂量和覆盖率仍然影响显著。应该尽可能减小摆位误差,以实现精确放疗。

放射治疗图像引导现状

介绍了普通放射治疗存在的缺点以及精确放射治疗是放射治疗的必然发展趋势,指出了图像引导技术是精确放射治疗的有力保障,重点论述了常用的5种图像引导技术及其优缺点,医院可根据实际情况选择合适的影像系统,从而提高放射治疗的精度。

摆位误差对脑立体定向放射治疗剂量分布的影响

目的:探讨摆位误差对脑立体定向放疗剂量分布的影响,指导改进定位方案。方法:随机选取10例脑立体定向放疗患者,借助XVI采集患者摆位后治疗前的锥形束CT(CBCT)和放疗后的CBCT,分别与计划CT配准,获得放疗前和放疗中的摆位误差。借助Xio计划系统,研究摆位误差对计划靶区(PTV)的适形度、平均剂量和最大剂量值的影响。结果:脑立体定向放疗前和放疗中的摆位误差分别为(3.40±1.14)和(0.36±0.12)mm。放疗前摆位误差使PTV的相对适形度由1.00±0.00降低为0.81±0.17(P=0.007,t=-3.494),使相对平均剂量改变了1.56%±1.15%(P=0.002,t=4.304)。放疗中摆位误差对PTV剂量分布的影响可忽略。结论:图像引导的无框架脑立体定向放射治疗在线修正摆位误差,可获得较高的几何和剂量测量精度。

基于IGRT的宫颈癌调强放射治疗摆位误差对剂量学影响的探讨

目的 :利用图像引导调强放射治疗(image guided radiation therapy,IGRT)技术,探讨摆位误差对宫颈癌调强放射治疗剂量学的影响,为下一步确定计划靶区(planning target volume,PTV)合适的外扩边界打下基础。方法:选取采用IGRT技术治疗的宫颈癌患者20例。将20例患者X(左右)、Y(头脚)、Z(腹背)3个方向的平移误差反向输入Pinnacle计划系统,重新计算后评估摆位误差对靶区和危及器官如膀胱、直肠剂量分布的影响。结果:摆位误差使PTV的最小剂量和平均剂量分别减少139.29和48.19 c Gy,表明摆位误差明显降低了95%的PTV体积受照剂量,与原计划相比偏差为5.12%;误差修正之后降低了膀胱和直肠的受量,对小肠受照剂量无明显改变。结论:摆位误差不仅使PTV剂量降低,还增加了危及器官的受照体积,同时影响了靶区的适形度和均匀性。

蒙特卡罗程序DPM的并行化及其在精确放射治疗中的应用

目的:针对蒙特卡罗程序DPM(Dose Planning Method)计算时间不能完全满足临床要求的问题,本文研究DPM的多进程并行化,并将其应用于精确放疗。方法:利用多核计算机系统,各处理器平均分配计算任务(粒子数目),主处理器负责读入并播发DPM输入信息,从处理器读取播发信息并完成初始化;各处理器并行计算并将剂量计算结果写入缓冲池;在模拟过程的最后阶段,主处理器收集各从处理器的剂量计算结果并处理输出。结果:基于均匀水模和临床病例,对DPM并行计算和串行计算的计算结果和计算时间进行对比分析,结果显示两种计算程序得到的百分深度剂量曲线和不同深度的离轴剂量曲线吻合,显示出DPM并行代码和串行代码的计算精度相同。串行代码在模拟临床病例时需要37.2min,而并行代码在4个处理器上只耗费了10.1min,显示出并行模拟具有很好的加速比。结论:本文研究的并行化技术可以大幅提高DPM剂量计算速度,对于DPM应用于临床放疗计划中的剂量计算具有重要意义。