磁共振加速器Unity的输出量测量

目的:建立磁共振加速器Unity绝对剂量校准方法和输出量日检流程,并评价Unity输出量长期稳定性。方法:使用防水型指型电离室(PTW 30013)和特制的靴型水箱(Boot Phantom)进行绝对剂量校准,利用电子射野影像装置(EPID)图像确保模体摆位的准确性,选择适当的磁场修正因子修正磁场条件下电离室的响应。为节省时间,建立EPID图像特定像素点的累积灰度值与输出量的校准曲线,实现输出量日检。分析国家癌症中心/国家肿瘤临床医学研究中心/中国医学科学院北京协和医学院肿瘤医院放疗科新装的Unity从2019年10月22日至2020年5月9日的输出量日检结果,评估其输出量长期稳定性。结果:标准测量条件(SAD=143.5 cm,射野大小为10 cm×10 cm,机架角0°)下,水下10 cm处100 MU绝对剂量校准为0.87 Gy。在输出量变化±5%范围内,EPID像素点的累积灰度值与输出量高度线性相关(R2=0.9999)。在116次Unity输出量日检中,输出量偏移基准值大于1%的仅有2次,并被标准测量方法证实。基于EPID的输出量日检方法相比标准输出量测量方法更方便快捷。结论:与常规加速器相比,Unity的绝对剂量校准更为复杂,需谨慎选择测量工具、摆位方式、测量条件和修正因子。初步结果显示,Unity具有较好的输出量长期稳定性;但真实临床工作负荷条件下,输出量长期稳定性还有待进一步观察。

医用磁共振加速器的辐射防护——以Unity 磁共振加速器为例分析

本文以超导磁场强度1.5T、最大X 射线能量7.2MV 的医用磁共振加速器为例,介绍典型医用磁共振加速器的结构和工作原理,分析其产生的辐射影响,对加速器机房布局和防护设计提出优化建议,为辐射防护提供可行的解决方案。

磁共振加速器治疗局部晚期直肠癌的初步经验

磁共振加速器作为一种新型的放射治疗设备,应用于直肠癌的经验较少报道。本文介绍了磁共振加速器治疗直肠癌的步骤,并报告了使用该步骤治疗6例局部晚期直肠癌的初步治疗结果。6例直肠肿瘤均退缩,其中2例(2/6)可达肿瘤完全消退,所有患者放疗期间未出现3度以上毒副反应。每次放疗实施前,MR图像显示解剖、靶区清晰,可顺利实现在线自适应放疗和实时跟踪放疗。磁共振加速器在直肠癌放疗方面具有良好的应用前景。

1.5T磁共振直线加速器计划系统剂量学调试研究

目的:对比研究1.5T磁共振直线加速器(MR-Linac)计划系统(TPS)计算与实测剂量学参数,开展磁场环境下的TPS调试,探讨磁场环境中的剂量学特征。方法:采用Unity型1.5TMR-Linac,基于MonacoTPS进行剂量计算。采用磁共振兼容三维水箱(BeamscanMR)扫描系统收集点剂量数据,设置27个基础野[机架角度(GA)=0°,源皮距(SSD)为133.5 cm、138.5 cm、143.5 cm,水下深度(d)=10 cm、5 cm、2 cm]及6类医学物理学实践指南(MPPG5.b)推荐测试例射野(GA=0°,SSD=133.5 cm,d=10 cm、5 cm),对相同条件下TPS计算与实测结果进行点剂量偏差分析,以及剂量分布γ通过率(2%/2 mm,3%/3 mm)分析。采用磁共振兼容(ArccheckMR)完成患者头部、胸部、腹部和盆腔调强放射治疗(IMRT)计划验证,根据美国物理师协会(AAPM)TG218推荐方法计算IMRT置信限值。结果:基础野中点剂量的小野剂量偏差为(-0.06±0.38)%,大野偏差为(-0.38±0.30)%,百分深度剂量(PDD)、x方向离轴比曲线(x-Profile)和y方向离轴比曲线(y-Profile)的2%/2 mm γ通过率分别为(96.1±1.9)%、(99.8±0.5)%和(99.9±0.2)%。测试例中水下5 cm、10 cm点剂量偏差分别为(-0.72±1.17)%、(-0.26±1.02)%;PDD、x-Profile和y-Profile 2%/2 mm γ通过率分别为(98.5±0.9)%、(99.4±0.8)%和(99.7±0.5)%。受磁场作用,x-Profile整体向+x方向偏移。IMRT计划点剂量偏差(0.24±2.02)%、3%/3 mmγ通过率为(99.5±0.6)%,置信限值分别为0.042,0.017(98.3%)。结论:MR-LinacTPS对1.5T磁场中的剂量分布变化进行准确建模,测试例及复杂临床计划验证符合度高,具有临床使用价值。

基于磁共振加速器系统头颈部肿瘤自适应放射治疗的剂量学评估

目的探讨头颈部肿瘤患者基于磁共振加速器系统开展自适应放射治疗的可行性。方法回顾性分析2019年在中山大学肿瘤防治中心采用磁共振加速器上开展自适应放射治疗的6例头颈部肿瘤患者,共计128个治疗分次的在线自适应治疗计划。评估分次间靶区处方剂量覆盖和危及器官最大剂量或平均剂量的变化情况。然后将每个治疗分次计划剂量叠加后,比较靶区处方剂量覆盖和各危及器官剂量与参考计划的差异。结果分次间靶区和危及器官剂量评估结果显示,靶区处方剂量覆盖变化<1%,均满足临床要求。脑干、视交叉、视神经、眼球分次间最大剂量和平均剂量变化较小,但眼晶状体剂量变化最大可达98%。累积剂量评估结果显示,靶区处方剂量覆盖和参考计划无明显差别(<1%),脑干、视交叉、视神经、眼球的剂量低于参考计划。眼晶状体剂量变化明显,其剂量高于参考计划最大为31.7%。结论靶区与危及器官的累积受照剂量和分次间剂量均满足临床要求,磁共振加速器系统开展头颈部肿瘤自适应放射治疗方案是可行的。眼晶状体实际受照剂量与参考计划差异较大,应在临床中予以考虑。

磁共振加速器放疗计划中心点位置对剂量学的影响

目的:分析磁共振加速器放疗计划中心点位置对偏中心肿瘤计划剂量学的影响。方法:回顾性选取2020年在中山大学肿瘤防治中心接受放疗的19例偏中心肿瘤病例资料,每个病例分别设计两组放疗计划:①按照磁共振加速器常规计划设计流程将计划等中心点固定设计调强放疗计划(A组)。②以靶区几何中心点作为治疗计划中心点设计调强放疗计划(B组)。比较两组放疗计划中靶区适形指数和均匀性指数、正常组织剂量和计划MU数。结果:两组治疗计划均能满足临床剂量要求。A和B组计划靶区适形指数和均匀性指数差异均无统计学意义(P>0.05),正常组织受照剂量也无明显差别(P>0.05)。但是,A组计划MU数(1149±903)明显高于B组(970±652),差异有统计学意义(t=2.804,P=0.012)。结论:虽然磁共振加速器计划等中心点位置固定,但计划质量可满足临床要求,开展磁共振加速器治疗偏中心肿瘤是可行的。

医科达磁共振加速器初步临床实践

目的初步分析医科达磁共振加速器(Unity MR-Linac)摆位精度及流程时间等相关问题。方法回顾Unity MR-Linac实验入组患者共14例,统计分析所有分次的治疗时间(包括摆位、扫描、重新制订计划和出束时间)和各个方向的摆位误差。随机选取常规加速器使用一体架固定的患者11例,统计摆位误差。成组t检验两组摆位误差的差异。结果Unity组患者在左右、进出、升降方向的摆位误差分别为(-0.15±0.30)、(0.02±0.57)、(-0.10±0.28)cm;总体平均治疗时间为36.87min,其中摆位平均时长5.40min,扫描平均时长7.48min,自适应计划平均时长7.46min,出束平均时长9.48min。常规加速器组患者在上述3个方向的误差分别为(0.05±0.25)、(-0.01±0.25)、(-0.03±0.23)cm。两组摆位误差在左右方向不同(P<0.001),进出和升降方向相近(P=0.061、0.374)。结论除左右方向外,在无激光灯情况下患者的摆位误差与常规加速器摆位误差相近。应用流程在顺利情况下治疗时间也在患者承受范围之内。MR引导放疗应用前景广阔,流程上需要优化。

1.5T磁共振加速器X线束剂量学特性测试

目的由于磁场会改变次级电子运动轨迹,继而影响剂量场分布,磁共振加速器(MR-Linac)X线束剂量学特性与常规加速器有差别。本项目旨在测量和分析1.5T MR-Linac的X线束剂量学特性。方法中国医学科学院肿瘤医院于2019年5月安装1台瑞典医科达公司Unity型1.5T MR-Linac,使用磁场兼容工具对其进行测量,测量项目包括表面剂量、最大剂量点深度、射线质、离轴比曲线(OAR)中心位置、对称性、半影宽度、不同机架角度的输出量变化。结果不同射野面积的平均表面剂量为40.48%,平均最大剂量点深度为1.25cm。10cm×10cm射野面积下,x轴方向的OAR中心位置往x2侧偏移1.47mm,对称性为101.33%,两侧半影宽度分别为6.86mm和7.14mm;y轴方向的OAR中心位置偏移0.3mm,对称性为100.85%,两侧半影宽度分别为5.92mm和5.95mm。不同机架角度下输出量最大偏差达1.50%。结论与常规加速器不同,MR-Linac不同射野面积表面剂量数值趋于一致,最大剂量点深度上升。x轴方向的OAR中心位置往x2侧偏移,造成对称性变差和半影不对称。不同机架角度下的输出量变化明显,需要修正。

磁共振加速器计划系统测量仿真人模体照射野外剂量准确性评估

目的评估磁共振加速器(MR-Linac)Monaco计划系统(TPS)的快速蒙特卡罗模拟算法对照射野外剂量计算的准确性。方法使用光释光剂量计分别测量仿真人模体在头、胸、腹盆3个部位分别接受相同处方剂量规则野照射后,体表20个、体内5个检查点的辐射剂量。每个部位计划重复照射5次,测量结果取平均值,并与Monaco TPS的计算剂量值进行比较。拟合照射野外辐射剂量与靶区等中心距离反比函数,并描绘TPS计算误差随靶区等中心距离变化的分布特征。结果25个检查点中实测最高为离胸部靶区距离最近的甲状腺体表剂量,约为处方剂量的1.45%。不同部位照射过程中测得模体体表及体内辐射剂量在距靶区中心10~90 cm内遵循指数函数递减关系。与光释光剂量计测量数据相比,Monaco TPS在照射野外2%~5%剂量线范围内低估检查点剂量0~35%,在0~2%剂量线范围内高估检查点剂量0~270%。结论Monaco TPS快速蒙特卡罗算法计算MR-Linac照射野外剂量在5%以下剂量线范围内与实测剂量存在偏差,且随照射野外距离增加而增大。

基于磁共振加速器肺癌自适应放射治疗剂量计算精确性初探

目的:探索基于磁共振加速器肺癌自适应放射治疗过程中计划系统剂量计算的精确性。方法:回顾性选取已接受立体定向体部放射治疗(stereotactic body radiation therapy,SBRT)的13例肺癌患者,将病例的CT图像与勾画结构信息通过网络传输至Monaco 5.4计划系统,应用磁共振加速器机器参数重新进行计划设计得到参考计划(reference plan,RP);应用Monaco计划系统计算各危及器官(包括肺、脊髓、心脏、肋骨等)的平均相对电子密度,将平均相对电子密度赋予该危及器官并重新计算新计划(new plan,NP)的剂量分布;通过剂量学参数和剂量-体积直方图(DVH)比较两组计划之间的剂量学差异。结果:与RP组计划相比,NP组计划患侧肺V_(5)、V_(20)、D_(mean)(t=1.29,P=0.22;t=1.65,P=0.12;t=0.39,P=0.70),心脏D_(mean)(t=1.52,P=0.16),脊髓D_(1cc)(t=1.65,P=0.13),肋骨D_(1cc)、D_(2cc)、D_(mean)(t=0.31,P=0.76;t=1.03,P=0.33;t=0.43,P=0.68)的差异均无统计学意义;NP组靶区剂量学参数适形指数(conformity index,CI)、D_(2%)、D_(90%)、D_(98%)、梯度指数(gradient index,GI)(t=1.92,P=0.04;t=4.06,P<0.05;t=2.69,P=0.02;t=3.68,P<0.05;t=2.09,P=0.03)差异均有统计学意义,均匀性指数(t=0.08,P=0.94)差异无统计学意义。NP组靶区剂量参数CI偏差最大达到8.57%,而GI所导致的偏差最大达到了20.35%。对于危及器官脊髓、心脏以及肋骨而言,其剂量偏差较小,均在3%以内,而对于患侧肺,其剂量参数V_(20)偏差最大达到了8.49%。结论:针对肺癌SBRT技术应用平均相对电子密度赋值的方法模拟在磁共振图像上进行剂量计算,患者危及器官除去患侧肺之外受照剂量与原始临床计划相比差别不大,而对于靶区剂量与原始临床计划比较而言存在较大差别,超过了临床可接受的范围。利用磁共振加速器进行肺癌自适应放射治疗,在磁共振图像进行剂量计算时,计算结果可能会与患者实际受照剂量存在较大偏差,临床上应予以重视。

1.5T高场磁共振加速器束流输出稳定性探讨

目的展示本中心基于磁共振加速器的日常质控经验,包括绝对剂量稳定性、MU线性和射线质,进一步说明高场强给物理师质控带来的挑战。方法基于医科达磁共振加速器进行绝对剂量及稳定性的测量。加速器固定7 MV能量光子束,无均整器模式。剂量测量采用电离室为PTW 300130.6cc farmer,静电计为PTW UNIDOS-Webline,绝对剂量测量条件:射野大小为10cm×10cm,水下深度为9.7cm,等中心测量,机架角度为0°,源轴距为143.5cm,射野跳数为100 MU。根据IAEA TRS-277号报告对医用直线加速器能量进行绝对能量校准,并用专用L型水箱进行每日1次重复测量,连续测量42d,采用MR兼容的ArcCheck进行绝对剂量辅助验证。射线质组织模体比20/10(TPR_(20/10))采用固体水进行测量,测量条件为等中心照射,射野大小为10cm×10cm。结果在上述测量条件下,绝对剂量为(16.08±0.16)nc,平均误差为0.02370nc。在42d的测量中绝对剂量的最大偏差≤1%。TPR_(20/10)为0.699,最大偏差≤0.1%。10cm×10cm方野不同深度绝对剂量测量结果与治疗计划系统(TPS)计算结果偏差<1.3%,不同机架角度(0°、90°、180°、270°、125°、225°)下测量10cm×10cm方野的gamma平均通过率(2%/2mm)为98.6%。结论实际绝对剂量测量结果与TPS计算结果一致。表明磁共振加速器的射束模型较好地反映了磁场效应。

医用磁共振直线加速器机房施工案例分析

文章以某三甲医院磁共振直线加速器机房的建设为例,介绍了方案论证、方案深化设计、项目实施、项目验收四个阶段中的具体做法以及取得的效果,为今后其他医院类似项目提供了参考。

磁共振引导直线加速器在乳腺癌精准放射治疗中的应用

磁共振引导放射治疗(MRgRT)在模拟定位时和放射治疗期间不仅提供分辨率高、软组织对比度好的实时磁共振(MR)影像以指导靶区的勾画,而且实时动态地揭示了治疗过程中靶区和危及器官(OAR)的位置及形状变化,为实施个体化计划修正提供了依据,极大地改变了肿瘤治疗模式。并且这一治疗模式理论上更适用于像乳房这类组织形变较明显部位的疾病。因此,本文对磁共振引导直线加速器(MR-linac)在乳腺癌放射治疗工作流程中的应用进行综述,并着重分析了它对乳腺癌放射治疗的影响和挑战。

基于磁共振-直线加速器(MR-Linac)的脑胶质瘤自适应放疗的研究进展

脑胶质瘤是最常见的原发性颅内肿瘤,恶性程度高,预后差,主要治疗方式是包括放疗在内的综合治疗。磁共振-直线加速器(MR-Linac)作为近年新型的放疗设备,将磁共振、直线加速器、自适应放疗计划系统结合,可以根据放疗过程中靶器官和危及器官的变化制定自适应计划实施放疗,为脑胶质瘤的精准治疗提供新选择。全文对磁共振-直线加速器治疗脑胶质瘤的最新研究进展作一综述。

一种用于磁共振引导的加速器系统的磁屏蔽方法研究

在磁共振引导的加速器系统中,面临的主要技术挑战之一是磁共振系统中的外磁场会对加速器中的电子束产生干扰,进而影响加速器的正常工作。为了抑制磁场干扰,利用高磁导率的材料设计了一种开口结构的磁屏蔽筒。使用三维电磁场有限元分析软件ANSYS Maxwell仿真亥姆霍兹线圈,其产生的匀强磁场代替影响加速器电子枪的磁共振外磁场,对屏蔽筒磁导率、半径、长度、侧边厚度、底边厚度、外磁场磁感应强度参数进行仿真求解,使用MATLAB进行数据处理来比较屏蔽性能,给出了最优半径与长度时不同侧边厚度与底边厚度的屏蔽效能表,可完全满足磁共振引导的加速器系统的需求。

高场强MR加速器的图像畸变及其影响因素分析

目的分析1.5T高场强MR加速器(MR-Linac)的图像畸变,以及MR-Linac和外设对MR图像畸变影响。方法采用特制的MR几何畸变测试模体和分析软件,建立在以磁体中心为球心的球形体积直径(DSV)内MR图像畸变的基准。分析加速器束流系统、机械系统和外设设备工作时对图像畸变的影响,并通过长期追踪测试来观察MR-Linac图像畸变的稳定性。结果高场强MR-Linac的图像畸变随着测试点距离磁体中心的距离增大图像畸变也相应增大DSV 400mm范围内绝大部分测试点在三维方向的图像畸变<1mm,400~500mm范围内部分区域的图像畸变>2mm,最大畸变>7mm。MR-Linac图像畸变在装机后7个月内保持稳定,加速器以及外设工作时仅对DSV 400~500mm范围内MR图像几何畸变的最大值有轻微影响。结论高场强MR-Linac的临床使用中应谨慎治疗肿瘤位置距离等中心>20 cm的病例。MR-Linac在装机后7个月内图像畸变保持稳定,加速器和外设工作时对图像畸变的影响有限,临床上可以忽略。

磁共振引导放疗中射野外电子流效应的初步研究

目的研究1.5 T磁共振引导放疗中的电子流效应(ESE)及其对射野外剂量的影响。方法首先,利用Monaco系统研究了均匀射野(5 cm×5 cm)在规则几何模体外入射端和出射端的空气中ESE。其次,回顾性地选取在常规加速器上接受过放疗的1例喉癌病例和1例乳腺癌病例,重新用Unity机器模型在Monaco系统中进行剂量计算,研究磁场下ESE对射野外皮肤剂量的影响。结果在磁场作用下,规则几何模体的入射端和出射端都观察到ESE效应,但出射端ESE明显强于入射端。在喉癌病例中,ESE现象不明显,对射野外皮肤剂量影响很小。在乳腺癌病例中,射野外ESE会延伸到下颌附近,导致下颌皮肤剂量升高,1 cm^(3)体积对应剂量D_(1 cm^(3))=454.6 cGy。添加1 cm虚拟防护膜后,下颌皮肤剂量D_(1 cm^(3))降低到113.6 cGy,几乎与无磁场情况下相当(D_(1 cm^(3))=92.5 cGy)。结论磁场下的ESE会改变射野外的剂量分布,导致局部剂量升高。在喉癌病例中ESE不明显,但对于乳腺癌病例,ESE可延伸到下颌位置,外加防护膜对ESE具有较好的屏蔽效果。

MR加速器治疗前列腺癌形状自适应标准操作流程——国家癌症中心/中国医学科学院肿瘤医院经验介绍

MR加速器具有软组织分辨率高、不需金标/信标置入的优势, 且可实现自适应靶区勾画和计划设计;完美解决前列腺放疗期间体积变化、每分次治疗时膀胱和直肠变化对靶区和剂量分布的影响等问题, 有望在靶区剂量安全前提下将外放边界继续缩小。但形状自适应流程临床执行难度较大, 本文将总结我科经验及标准操作流程。

MR加速器在头颈部肿瘤自适应放疗中的临床应用

自适应放疗(ART)通过在放疗中适应肿瘤和正常组织轮廓变化从而提高了头颈部肿瘤治疗比。基于MR加速器的MR引导放疗(MRgRT)是目前创新性的头颈部肿瘤ART模式。MR加速器基于MR能实现每日ART, 同时也能在治疗中进行实时MR成像。通过每日ART能明显提高头颈部肿瘤治疗靶区准确性, 更好地避开周围重要危及器官。虽然目前发表的关于MRgRT在头颈部肿瘤ART的临床应用和实施技术的研究逐渐增加, 但总体上这个新型的放疗模式还处于初步发展阶段。本文将对基于MR加速器的MRgRT在头颈部肿瘤ART中的基本原理、临床应用及前景进行综述。

MR加速器在肝脏肿瘤放疗中的临床应用

目的初步探讨MR加速器在肝脏肿瘤中的应用流程、疗效及安全性。方法回顾性分析2019—2021年15例采用MR加速器治疗的肝脏肿瘤患者的临床数据, 探讨肝脏肿瘤采用MR加速器治疗的流程, 分析患者肿瘤的图像识别率、疗效及不良反应。结果全组15例患者中肝细胞癌6例、结直肠癌肝转移8例、乳腺癌肝转移1例;肝内1个病灶10例、2个病灶4例、3个病灶1例;中位肿瘤最长径2.4 cm (0.8~9.8 cm)。MR加速器大体肿瘤体积(GTV)识别率达13/15, 2例患者GTV显示不清, 采用肿瘤周边大血管或胆管识别辅助仍可达精准配准。全组患者均接受体部立体定向放疗。肝细胞癌患者中位分割次数9次(5~10次), GTV或计划靶体积(PGTV)中位单次剂量6 Gy (5~10 Gy), 中位总剂量52 Gy (50~54 Gy), α/β=10的中位2 Gy等效剂量(EQD2Gy)为72 Gy (62.5~83.3 Gy)。肝转移瘤患者中位分割次数10次(5~10次), GTV或PGTV的中位单次剂量5 Gy (5~10 Gy), 中位总剂量50 Gy (40~50 Gy), α/β=5的中位EQD2Gy为71.4 Gy (71.4~107.1 Gy)。放疗后1个月野内总有效率8/13, 疾病控制率13/13, 放疗后3~6个月野内总有效率6/6。全组患者中位随访4.0个月(0.3~11.6个月), 4个月局部无进展生存、无进展生存和总生存分别为15/15、11/15和15/15。放疗不良反应轻微, 未见≥3级不良反应。结论 MR加速器对肝内肿瘤显示率高, 且可通过周边大血管或胆管的显示辅助精准配准, 在肝脏肿瘤的精准治疗上初步展现优势, 局部疗效肯定, 耐受性好。