各向异性分析算法和光子笔形束卷积算法在食管癌放射治疗中的剂量学比较

目的比较食管癌调强放射治疗各向异性分析算法（AAA）与光子笔形束卷积（PBC）算法的剂量学差异。方法选取9例食管癌患者,其中男性6例,女性3例;年龄54-68岁,平均年龄61岁。用瓦里安Eclipse 8.6治疗计划系统设计5野均分逆向调强计划,分别用AAA和PBC算法模型计算并利用COMPASS进行剂量验证。利用剂量体积直方图比较靶区、肺、心脏和脊髓照射剂量和体积。数据应用SPSS15.0进行配对t检验分析。结果大体肿瘤区（GTV）的均匀性指数（HI）、适合度指数（CI）、Dmean及计划靶区（PTV）的HI,AAA结果均优于PBC算法,差异均有统计学意义（P〈0.05）。AAA双肺各指标差值为-0.02%～-1.87%,即低估了肺2%以内的受量。PBC算法双肺各指标差值为-3.95%～1.05%,低剂量区（V5～15）低估了肺4%以内的受量,高剂量区（V20～30）则稍高估。对于脊髓,AAA和PBC算法分别高估了1.57%、4.49%。两种算法都低估了心脏的受量,但AAA相对准确。结论食管癌放射治疗中采用AAA优于PBC算法。

先进外照射光子剂量算法和各向异性分析算法在乳腺癌胸壁放疗中的剂量学差异

目的:比较先进外照射光子剂量算法(Acuros XB)和各向异性分析算法(AAA)在乳腺癌胸壁放疗中的剂量学差异。方法:随机回顾选取8例由不同放疗医生勾画靶区的术后乳腺癌患者,左侧和右侧各4例,对每个病例分别设计动态调强(IMRT)和容积调强(VMAT)两种放疗计划,动态IMRT计划采用5-7野照射,VMAT计划采用双弧照射。再对每个计划分别采用Acuros XB算法和AAA算法进行剂量计算,比较靶区及危及器官的剂量学差异。结果:Acuros XB算法获得IMRT计划靶区剂量的均匀性与适形度均好于AAA算法(t=3.185、-9.138,P=0.015、0),且健侧肺、脊髓等危及器官的受量低于AAA算法(t=-5.090、-2.520,P=0.001、0.012),但患侧肺、对侧乳腺、皮肤、心脏的受量高于AAA算法(t=-2.500、-4.560、-5.100、-3.010,P=0.041、0.003、0.001、0.002);Acuros XB算法获得的VMAT中治疗靶区剂量的均匀性优于AAA算法(t=0.580,P=0.579),但适形度均比AAA算法差(t=1.290,P=0.237),且脊髓等危及器官的的受量低于AAA算法(t=4.010,P=0.005),但患侧肺、对侧肺、心脏、对侧乳腺、皮肤的受量高于Acuros XB算法(t=6.900、0.350、4.310、-2.500、-2.800,P=0.000、0.740、0.004、0.041、0.026)。大部分差异具有统计学意义。结论:与Acuros XB算法相比,AAA算法低估了在肺、心脏、对侧乳腺等危及器官中的剂量,低估了靶区内的最大剂量,高估了靶区的平均剂量。两种算法的剂量学指标均满足临床要求,均可用于临床治疗。

Bolus下空腔对各向异性分析算法计算精度影响

目的基于蒙特卡罗算法研究Bolus下不同大小空腔对各向异性分析算法(AAA)计算浅层组织剂量精度的影响。方法在Eclipse中构建上表面位于加速器源轴距、中心与射野中心轴重合的30 cm×30 cm×30 cm水模体,其上表面构建不含或含有不同大小空腔的1 cm厚Bolus,采用AAA分别计算不同空腔下水模体中心轴和不同深度x轴上剂量分布;用Geant4构建加速器模型和相同水模体及补偿膜,验证加速器模型正确性,并计算水模体相同位置剂量分布;以Geant4结果为基准,对比不同空腔下AAA计算精度变化。结果对于1 cm厚Bolus,空腔面积为2 cm×2 cm时,其厚度<5 mm,对AAA精度影响在2%左右,空腔厚度进一步增加,AAA会过高评估浅表剂量,随深度增加对AAA影响迅速减小;空腔面积增加,对AAA计算中心区域影响逐渐减小直至基本无影响,影响较大区域逐渐外移,空腔面积≥射野时,对AAA影响不再变化,影响较大区域移至射野边缘附近。结论计划制定时对于相较治疗子野面积较小的空腔,若其厚度≥5 mm应适当提高空腔下浅表剂量;若空腔面积较治疗子野过大或空腔厚度过大,则需重新定位。

光子剂量算法与各向异性分析算法在非小细胞肺癌放射治疗中剂量学比较

目的比较光子剂量算法(AXB)与各向异性分析算法(AAA)在非小细胞肺癌(NSCLC)放射治疗中的剂量学差异。方法选取北部战区总医院自2020年6月至2021年6月收治的20例NSCLC患者为研究对象。根据患病部位将其分为左肺组与右肺组,每组各10例。两组患者均分别采用AXB、AAA两种算法计划。记录并比较两种算法的靶区以及危及器官的剂量学差异。结果左肺组患者中,AAA算法的靶区最大剂量、患侧肺受到5 Gy剂量照射的体积百分比、脊髓平均剂量均优于AXB算法,AXB算法的食管平均剂量优于AAA算法,差异均有统计学意义(P<0.05)。右肺组患者中,AAA算法的靶区最大剂量优于AXB算法,AXB算法的食管受到30 Gy剂量照射的体积百分比、食管平均剂量均优于AAA算法,差异均有统计学意义(P<0.05)。结论NSCLC放射治疗中,左肺病变优先选择AAA算法,右肺病变优先选择AXB算法。

无均整器的Halcyon平台下AXB与AAA算法在肺癌计划中剂量学差异及分析

目的分析无均整器的Halcyon平台下Acuros XB(AXB)算法与各向异性解析算法(anisotropic analytical algorithm,AAA)在肺癌IMRT计划中的剂量学差异。方法随机选取28例中央型肺癌病例,保持射野设置和MLC位置不变,分别采用AXB算法和AAA算法重新计算剂量得到两组IMRT计划,比较两种算法在IMRT计划的靶区、危及器官的剂量差异。对靶区统计:PTV的D_(98%)、V_(95)、V_(100)、V_(105)、D_(mean)、CI、HI、GI;对危及器官统计:双肺及健侧肺的V_(5)、V_(20)、V_(30)、D_(mean);心脏的V_(30)、D_(mean);食管的V_(60)、D_(mean);以及脊髓的D_(0.1cc)、D_(mean)。结果对于PTV,AXB算法的D_(98%)、D_(mean)、V_(100)均低于AAA算法(P<0.05);CI、HI、GI指标AXB算法略优于AAA(P<0.05)。对于健侧肺的V_(5)、D_(max)、D_(mean),心脏的V_(30),脊髓D_(0.1cc),AXB算法均优于AAA算法(P<0.05)。Halcyon平台AXB与AAA算法计划验证通过率分别为(99.0±1.67)与(98.5±1.84)(P=0.38)。结论无均整器模式下两种算法的IMRT计划均能满足临床要求,可以用于肺癌的IMRT计划设计。非均匀介质中AXB算法对危及器官的保护优于AAA算法,在肺癌调强放疗中可优先考虑AXB算法。

不同剂量算法在宫颈癌术后IMRT计划设计中的剂量学分析

目的:分析和比较宫颈癌术后调强放射治疗(IMRT)中笔形束卷积算法(PBC)和各向异性分析算法(AAA)的剂量学差异。方法:随机选取30例宫颈癌术后患者,分别在Eclipse治疗计划系统上采用PBC算法和AAA算法设计IMRT计划,并生成相应的验证计划,比较靶区及危及器官的剂量学参数。结果:两种算法计算所得靶区的D_(5%)、D_(50%)、D_(95%)、D_(98%)、D_(mean)均有显著统计学差异(P<0.05),PTV的均匀性指数和CTV的适形度指数均有显著统计学差异(P<0.05);直肠和膀胱的V_(30)、V_(40)、D_(mean),小肠的V_(10)、V_(20)、V_(30)、D_(mean),盆骨髓V_(10)、V_(20)、V_(30)、V_(40)、V_(50)、D_(mean),右股骨头的V_(20)、V_(30)、V_(40)、V_(50)、D_(mean),左股骨头的V_(20)、V_(30)、V_(50)、D_(mean)均有显著统计学差异(P<0.05);并且除左右股骨头V_(40)和直肠V_(50)外,其余参考指标PBC算法结果均低于AAA算法;两种算法的验证计划无统计学差异。结论:PBC算法与AAA算法在宫颈癌IMRT中虽然均符合临床要求,但存在一定的剂量学差异。与AAA算法比较,PBC算法高估了偏高剂量区域即靶区剂量,低估了偏低剂量区域即危及器官剂量。

不同算法模型在宫颈癌根治术后固定野调强放射治疗中剂量学分析

目的:比较宫颈鳞癌根治术后患者在固定野调强放射治疗(FF-IMRT)计划设计时采用各向异性分析算法(AAA)和笔形束卷积(PBC)算法的剂量学差异。方法:随机选取10例术后接受放射治疗的宫颈鳞癌患者的定位CT影像资料,分别采用Varian Eclipse放射治疗计划系统(TPS)提供的AAA和PBC两种剂量算法模型,对七野均分的同一调强计划(IMRT)进行剂量计算,并用电子射野影像装置(EPID)进行剂量验证,比较两种算法模型的剂量-体积直方图(DVH)图上靶区、小肠、结肠、直肠、膀胱、股骨头等危及器官(OARs)的吸收剂量与体积参数和机器跳数(MU)、验证结果γ通过率等参数的差异。结果:两种算法模型得到靶区的平均剂量(D_(mean))与最大剂量(D_(max))PBC算法略高于AAA,适形度指数(CI)和靶区剂量均匀性指数(HI)的AAA结果均好于PBC算法,MU的AAA略高于PBC算法。小肠的V_(15)、D_(mean)、50%的覆盖体积受照的最小剂量(D_(50%)),结肠的D_(mean)、D_(50%),膀胱的V_(30)、V_(40)、V_(45)、D_(mean)、D_(50%),左、右股骨头的D_(mean)的AAA的结果均高于PBC算法;结肠的D_(max),直肠的D_(mean)、D_(max)、D_(50%)和V_(45)的PBC算法略高于AAA。平均差异除直肠的V_(45)和结肠的V_(40)(21.38%,3.59%)较大外,其余参数的偏差在0.07%~1.70%之间,相同角度射野两种算法的γ通过率结果均>98%,差异无统计学意义(t=-0.886,t=0.424,t=0.261,t=-1.426,t=0.284,t=-0.552,t=0;P>0.05)。结论:在宫颈癌根治术后,七野调强放射治疗计划中两种算法获得的靶区和OARs的剂量学参数存在一定的差异,但均可满足临床要求,且剂量验证通过率差异无统计学意义。两种算法均可应用于临床,但在直肠保护、降低放射性直肠损伤发生率方面,AAA要好于PBC算法。

用蒙特卡罗模拟评估小野条件下肺介质中AAA算法的精度

目的：用蒙特卡罗模拟评估放射治疗剂量计算使用的各向异性分析算法（Anisotropic Analytical Algorithm，AAA）在小野条件下肺介质中的计算精度。材料与方法：建立一包含肺介质的水模体，分别用AAA算法、笔形束卷积算法（Pencil Beam Convolution，PBC算法）（作为对比）和蒙特卡罗（Monte Carlo，MC）模拟计算2cm×2cm到8cm×8cm射野条件下该模体中的深度剂量和离轴比，并以MC模拟为标准比较深度剂量。用一维伽马分析对离轴比进行分析。结果：AAA算法在2cmx2cm射野肺介质区域高估了深度剂量，其它情况均低估了深度剂量，剂量偏差范围为-0．24％-2．66％．PBC算法在肺介质区域高估了深度剂量，剂量偏差的范围为1．18％～14．55％。AAA算法计算的离轴比和MC模拟，在射野剂量平坦区相对内收，在剂量跌落区向两侧发散，但AAA算法略高估了射野边缘的剂量，一维伽马分析（与MC相比）通过率为100％（3mm／3％）。PBC算法在射野剂量平坦区相对发散，而在剂量跌落区向两侧内收。一维伽马分析通过率范围为51％～88％。结论：在肺介质中，AAA剂量计算的结果与MC模拟的一致性较好，与PBC算法相比，剂量计算的精度较高。

AAA算法和PBC算法在食管癌调强放疗中的验证评估

目的比较食管癌调强放疗各向异性分析算法(anisotropic analytical algorithm,AAA)与光子笔形束卷积算法(pencil beam convolution,PBC)的剂量学差异。方法应用瓦里安Eclipse 8.6治疗计划系统,对9例食管癌患者设计5野逆向调强计划,分别应用AAA算法和PBC算法计算,并应用COMPASS剂量验证系统进行验证。应用剂量体积直方图比较靶区、肺、心脏和脊髓照射剂量和体积的差异。结果 AAA算法GTV、PTV、双肺、心脏的γ通过率高于PBC算法,差异有统计学意义(P<0.05)。GTV Dmean、V100%、HI及PTV的HI,AAA算法均优于PBC算法,差异均有统计学意义。2种算法双肺各指标间比较差异有统计学意义,但AAA算法的差异较小。心脏Dmean、V30、V402种算法差异值相近(P>0.05)。2种算法脊髓D01计划值均高于测量值[(1.56±0.25)%、(4.48±1.13)%]。结论食管癌调强放疗中AAA算法比PBC算法更准确。

AXB与AAA算法在Ⅰ期非小细胞肺癌立体定向治疗中的剂量学比较

目的:比较Acuros XB(AXB)算法与各向异性分析算法(AAA)在Ⅰ期非小细胞肺癌(NSCLC)立体定向治疗(SBRT)中的剂量学差异。方法:选取10例非小细胞肺癌立体定向治疗计划,分别使用AXB和AAA算法重新进行计算,比较靶区和危险器官的剂量差异。其中PTV分为PTV_lung(低密度区域)和PTV_soft(软组织密度区域)进行比较。结果:AXB算法在PTV_lung的剂量明显低于AAA(P=0.000),对于10XFFF能量而言,该差别更大。而两种算法对于PTV_soft的剂量差异无统计学意义(P>0.05)。在危险器官受量方面,AXB的胸壁、脊髓剂量低于AAA算法,但是AXB算法的患侧肺V5高于AAA(P<0.05)。结论:AXB与AAA算法对于Ⅰ期NSCLC SBRT治疗计划的主要差别在于PTV_lung,AXB算法在PTV_lung的剂量明显低于AAA。

不同剂量算法在鼻咽癌调强放疗中的剂量学研究

目的比较研究鼻咽癌(NPC)调强放疗中各向异性分析算法(AAA)和笔型束卷积算法(PBC)在Varian Eclipse TPS中的7野均分调强计划中,对治疗靶区及其危及器官(OARs)的剂量学参数影响。方法随机选择16例NPC放疗患者,在保证每例患者的逆向调强参数优化条件都相同的前提下,分别用AAA和PBC进行剂量计算,并利用COMPASS分析软件对其计算借过进行剂量验证。并利用SPSS软件对DVH中所关心的靶区和OARs的剂量学参数值进行配对t检验分析。结果 AAA相对于PBC而言,靶区的均匀性指数(HI)和适合度指数(CI),Dmean更有优势。且脑干、脊髓、晶体、视神经等的最大剂量值更低。COMPASS剂量验证结果表明AAA的靶区剂量γ通过率更高。结论 NPC逆向调强放疗中,采用AAA所获得的靶区和OARs的剂量学参数总体上优于PBC。

用蒙特卡罗模拟评估小野条件下骨介质中AAA算法的精度

用蒙特卡罗模拟评估放射治疗剂量计算使用的各向异性分析算法(Aniso-tropic Analytical Algorithm,AAA)在小野条件下骨介质中的计算精度.建立一包含骨介质的水模体,分别用AAA算法、PBC算法(作为对比)和蒙特卡罗(Monte Carlo,MC)模拟计算2 cm×2 cm到8 cm×8 cm射野条件下该模体中的深度剂量和离轴比,并以MC模拟为标准比较深度剂量,用一维伽马分析对离轴比进行分析.结果显示,与MC模拟的结果相比,AAA算法与PBC算法均高估了骨介质区域的剂量,高估的剂量偏差范围分别为2.16%～2.7%、1.4%～2.03%.AAA算法与PBC算法均低估了(PBC算法2 cm×2 cm射野除外)肺介质后区域的剂量,低估的剂量偏差范围分别为-0.39%～-1.19%、-0.13%～-0.4%.AAA算法和PBC算法分别略高估了射野内边缘和外边缘的剂量.一维伽马分析显示AAA算法和PBC算法(以MC模拟结果为基准)在2 cm×2 cm到8 cm×8 cm射野,通过率分别为100%、100%1、00%、86%,100%、100%、72%、64%.总之,AAA算法在骨介质中剂量计算的结果略高于MC模拟的结果,与PBC算法相比,计算精度没有显示出明显的优势.

Acuros XB与AAA算法在肺癌调强放疗计划设计中的比较

目的:比较Acuros XB(AXB)算法与AAA算法在肺癌调强放疗(IMRT)计划中的剂量学差异。方法:选取10例接受放射治疗的肺癌患者,CT图像扫描后勾画靶区和危及器官,分别用两种优化算法设计IMRT计划,比较两种算法所得计划的靶区剂量分布、危及器官受量及正常组织受量的差异。结果:应用AXB算法的计划中PTV最大剂量和平均剂量分别为(66.37±1.94)和(61.5±3.88)Gy;应用AAA算法的计划中分别为(64.56±1.75)和(62.02±4.77)Gy。前者PTV最大剂量高于后者,但平均剂量低于后者,两者差异均有统计学意义(P<0.05)。两种计划在靶区的均匀性和适形度差异无统计学意义(P>0.05)。两种计划的双肺剂量Dmax、Dmean和V20差异有统计学意义(P<0.05),前者双肺Dmax和V20高于后者,但双肺的平均剂量Dmean低于后者。两种计划在正常组织的体积剂量差异无统计学意义(P>0.05)。结论:虽然应用两种算法的计划均满足临床要求,但是与AXB算法相比,AAA算法低估了靶区最大剂量,高估了靶区平均剂量,同时也低估了正常肺部的体积剂量。

直肠癌术后调强放射治疗计划不同算法的剂量学差异

目的:探讨直肠癌术后调强放射治疗(IMRT)计划各向异性分析算法(AAA)和光子笔形束卷积(PBC)算法的剂量学差异。方法:选取25例Ⅱ期、Ⅲ期直肠癌术后行放射治疗的患者,分别使用Eclipse放射治疗计划系统的AAA和PBC算法制订IMRT计划,并生成点剂量验证计划和平面验证计划。比较计划靶区(PTV)、身体、小肠、结肠、膀胱和股骨头剂量学差异以及剂量验证差异。结果:AAA的PTV参数D50小于PBC算法,90%等剂量线环绕体积(Vref)、98%靶区体积对应剂量(D98)、2%靶区体积对应剂量(D2)、靶区最大受照剂量(Dmax)大于PBC算法,Vref、D98、D50、D2、Dmax、靶区剂量均匀度指数(HI)和适形度指数(CI)差异均有统计学意义(t=5.82,t=8.56,t=-6.85,t=5.29,t=2.66,t=2.75,t=-12.12;P<0.05)。危及器官(OAR)除身体的V40、V45和膀胱Dmax无显著差异外,其余评估参数身体V2、V5、V10、V20、V30、V46.5,小肠和结肠V20、V30、V40、Dmax,膀胱V20、V30、V40,双侧股骨头V20、V25、V30、Dmax,AAA算法均大于PBC算法,均有显著性差异。点剂量验证和3%/3 mm、2%/2 mm约束限制下Gamma通过率均无显著差异。结论:直肠癌术后IMRT计划制订时,AAA算法与PBC算法的剂量分布存在明显差异,相对于AAA算法,PBC高估了靶区内剂量,低估了靶区外剂量,AAA有拖尾现象。

肺癌调强放疗计划AAA算法与PBC算法比较研究

目的比较Eclipse治疗计划系统笔形束卷积算法（PBC）和各向异性分析算法（AAA）在肺癌调强放疗计划的剂量学差异，并对两种算法进行胸部模体的剂量测量验证。方法选取10例肺癌调强放疗计划，分别使用PBC算法与AAA算法进行剂量计算，比较计划靶体积剂量分布及肺和脊髓受量差异。然后将不同算法的治疗计划移植至模体上，对模体内多点进行验证测量，比较计算值与测量值一致性。对两种算法的剂量比较行配对t检验。结果与PBC算法相比，AAA算法的计划靶体积Dmax更高（t=一4．03，P=0．010）、Dmin更低（t=5．09，P=0．040），处方剂量对计划靶体积覆盖体积减小；AAA算法的肺Dmean、V20和脊髓Dmax高于PBC算法（t=一3．99、一2．79、一5．46，P=0．010、0．038、0．003）。验证测量结果显示AAA算法计算值与测量值平均偏差〈2％，等中心点处优于PBC算法（t=一3．82，P=0．012）。结论肺癌调强放疗计划PBC算法高估了靶区剂量、低估了肺和脊髓剂量，因此推荐使用对组织不均匀处理能力更强的AAA算法。

放疗计划系统中空腔边缘剂量计算准确性研究

目的 研究TPS中CCC、AAA算法在空腔边缘剂量计算的准确性。方法 采用EGSnrc软件包的子程序BEAMnrc用对美国瓦里安Trilogy直线加速器进行了蒙特卡罗模拟,并使用IBA蓝水箱三维扫描系统验证了该Monte Carlo算法的准确性,证实蒙特卡罗算法的可靠性。设计一带有不同大小空腔的等效水模体,分别用CCC、AAA算法计算不同大小空腔的等效水体模的中心轴深度剂量分布和侧向剂量profile。深度方向计算结果与蒙特卡罗算法进行比较,侧向剂量profile计算结果与EBT2胶片测量结果进行比较。结果 在空腔边缘CCC、AAA算法都高估了剂量。CCC计算精确性优于AAA,但误差依然存在。这种误差主要与计算网格、射野大小、能量、空腔大小、射野数目有关。结论 TPS中的CCC和AAA剂量计算时还应充分考虑到空腔边缘的电子不平衡。