广义等效均匀剂量生物优化法在食管癌调强计划的应用

目的探讨食管癌调强计划中广义等效均匀剂量生物优化法的应用。方法选取承德医学院附属医院8例食管癌患者。每位患者使用三种方式进行运算,分别是对心脏和肺采用单目标物理优化法(PlanA),多目标物理优化法(PlanB)以及广义等效均匀剂量生物优化法(PlanC)。脊髓及其外放的约束条件保持不变,对比3组计划的优劣。结果在靶区和脊髓以及脊髓外扩剂量没有发生明显变化时,用广义等效均匀剂量生物优化法设计的计划在肺和心脏的大部分均值都下降,Plan A与Plan C对比显示,肺的V5、V10、V20、V30及Dmean均有差异且具有统计学意义(P<0.05),心脏的V5、V10、V20及Dmean均有差异且具有统计学意义(P<0.05)。Plan B与PlanC对比显示,肺的V5、V10、V20、V30、V40及Dmean均有差异且具有统计学意义(P<0.05),心脏的V5、V20及Dmean均有差异且具有统计学意义(P<0.05)。在剂量体积直方图(DVH)的显示中,在计划靶区(PTV)曲线没有明显变化且脊髓及脊髓外扩也没有明显变化的情况下,肺和心脏的曲线均有不同程度的左移。并且肺的正常组织并发症概率(NTCP)下降且具有统计学意义(P<0.05)。结论采用广义等效均匀剂量生物优化法可以降低肺和心脏的照射剂量。广义等效剂量生物优化法要更优于多目标优化法和单目标优化法,可以更好的保护危及器官。

生物等效均匀剂量(EUD)在青海地区胸部肿瘤调强放疗(IMRT)中的应用基础研究

目的 探讨等效均匀剂量(EUD)优化方法 对青海地区胸部肿瘤患者调强放疗计划中危及器官的保护作用进行深入研究.方法 青海地区在接受调强放疗的患者中随机抽取经病理诊断明确的肺癌患者30例,用临床常用优化方法 设计放疗计划(plan-DV组),并将危及器官(OAR)的物理优化方法 改为EUD优化,同时保持靶区条件不变,为每例患者采用一个新优化计划(plan-EUD组),比较两组治疗计划.结果 plan-DV组15例肺癌患者危及器官(双肺、心脏、脊髓)都得到了很好的保护,与plan-DV组15例比较差异均有统计学意义(P<0.05);30例肺癌患者的正常肺组织受不同照剂量(V5-V50),plan-EUD组与plan-DV组两组比较差异有统计学意义(P<0.05);两种治疗计划的D95(GY)(计划靶体积)靶区剂量分布差异无统计学意义,而Plan-EUD组靶区均匀度更优(P<0.05),除食管V55及心脏V30外,其余所有关键器官剂量参数均有不同程度的降低(P<0.05);plan-EUD组15例肺癌患者,均匀性指数(CI)、适形指数(HI)也得到了很好的调整.使肿瘤靶区内的均匀性及适形效果更好、肿瘤剂量分布更均匀且减少了靶区内冷点的产生,降低了复发风险.使危险器官(OAR)受照射剂量明显减少,保护作用明显提高.结论 在高寒,缺氧状态下,研究对肺癌患者放疗时采用等效均匀剂量(EUD)优化法来进一步降低正常肺的受照剂量,从而为提高肿瘤控制率、降低并发症发生提供可能性.

胸中下段食管癌放疗计划中使用广义等效均匀剂量进行优化的剂量学分析

目的研究食管癌容积调强计划中基于剂量体积(Dose-Volume,DV)目标优化的基础上添加不同的广义等效均匀剂量(Generalized Equivalent Uniform Dose,gEUD)优化参数a值再进行优化对剂量分布的影响。方法回顾性选择16例胸中下段食管癌患者为研究对象,为每例患者设计6种食管癌容积调强(Volumetric Modulated Arc Therapy,VMAT)计划,其中仅使用DV进行优化的命名为DV,基于DV给心脏添加a=1,全肺a=1,脊髓a=20进行优化,命名为DV_a1;基于DV为心脏和全肺添加mean目标参数,脊髓a=20进行优化,命名为DV_mean;基于DV为心脏添加a=1,全肺a=0.1,脊髓a=20进行优化,命名为DV_a0.1;基于DV为心脏添加a=3,全肺a=3,脊髓a=20进行优化,命名为DV_a3;基于DV为心脏添加a=1,全肺a=1,脊髓a=40的目标函数进行优化,命名为DV_a40。所有计划均满足靶区目标剂量覆盖靶区体积达到95%以上。比较靶区的适形性(Conformity Index,CI)和均匀性(HomogeneityIndex,HI),双肺的V5、V10、V20、V30和平均剂量,心脏的V30、V40和平均剂量,脊髓的最大剂量。结果计划DV、DV_a1、DV_a3、DV_mean之间的CI无显著性差异(P>0.05),DV_a3的HI显著低于DV和DV_a1(P<0.001和P=0.016),且低于DV_mean,但没有显著性差异(P=1.000)。DV_a0.1相比DV、DV_mean、DV_a3可以显著降低全肺V5(P<0.05),但比DV_a1、DV_mean、DV_a3显著增加V20(P<0.003),DV_a3可以显著降低全肺的V30(P<0.02)和心脏的V40(P<0.001)。DV_a1相比DV_mean可以降低全肺和心脏的平均剂量,但差异不显著(P=0.189和P=1.000)。DV_a40相比DV_a1和DV可以显著降低脊髓最大剂量(P=0.014和P<0.001)。结论在基于剂量体积计划的基础上对危及器官添加gEUD upper优化目标可以在保证靶区剂量覆盖的同时显著降低危及器官受照射剂量。g EUD upper优化目标参数a的不同取值可以实现危及器官不同程度剂量体积大小的降低,使用a=1的目标优化往往比添加平均剂量目标函数优化更能降低危及器官的平均剂量。

广义等效均匀剂量在鼻咽癌患者放射治疗计划听力保护中的剂量学研究

目的:探讨广义等效均匀剂量(gEUD)的生物优化法在鼻咽癌(NPC)调强放射治疗(IMRT)保护听力的计划设计中剂量学优势。方法:选取医院收治并实施动态IMRT的12例NPC患者,每例患者计划靶区均采用剂量-体积物理优化法。根据调强计划优化条件将危及器官(OAR)耳蜗、内耳分为未限制计划(Plan-A组)、单物理优化法计划(Plan-B组)以及叠加gEUD的生物优化法计划(Plan-B+X组)3组计划方案,分别评价3组计划的双侧耳蜗、内耳接受的最小剂量(D_(min))、平均剂量(D_(mean))、55 Gy剂量的体积百分比(V_(55))和最大剂量(D_(max))。结果:3组计划的双侧耳蜗、内耳的受量均值Plan-B+X组和Plan-B组均低于Plan-A;Plan-B+X组左侧耳蜗的D_(min)、D_(mean)、D_(max)和V_(55)均低于Plan-A组,差异均有统计学意义(t=1.545,t=1.909,t=1.045,t=1.909;P<0.05),右侧耳蜗Plan-B+X组D_(min)、D_(mean)和D_(max)均低于Plan-A组,差异均有统计学意义(t=1.273,t=1.727;t=1.818;P<0.05)。Plan-B+X组左侧、右侧内耳的D_(mean)、V_(55)和D_(max)均低于Plan-A组,差异均有统计学意义(t_(左侧)=1.727,t=1.636,t=1.636;t_(右侧)=1.364,t=1.455,t=1.364;P<0.05)。结论:基于广义等效均匀剂量的生物优化法可有效降低双侧耳蜗、内耳受量,从而改善放射治疗患者不良反应,对于指导NPC患者的放射治疗计划设计具有重要临床意义。

广义等效均匀剂量优化法在左侧乳腺癌调强放疗中的剂量学研究

目的:探讨左侧乳腺癌根治术后调强放疗中广义等效均匀剂量的生物优化法的剂量学优势。方法:选取我院2020年01月到2020年12月30例接受调强放射治疗的左侧乳腺癌患者,每例患者计划靶区均采用剂量-体积的物理优化法;并行危及器官左肺和心脏采用单约束物理优化法(Plan1)、多约束物理优化法(Plan2)以及广义等效均匀剂量的生物优化法(Plan3),右肺、脊髓及其外放的约束条件保持不变,分别评价三组计划的优劣;串行危及器官脊髓及其外放仅采用单约束物理优化法(Plan3)以及广义等效均匀剂量的生物优化法(Plan4),左右肺、心脏的约束条件保持不变,分别评价两组计划的优劣。结果:采用不同优化方法的三组计划Plan1、Plan2和Plan3;以及采用不同优化方法的两组计划Plan3和Plan4靶区的适形度指数CI和均匀性指数HI差异均无统计学意义(P>0.05)。并行危及器官左肺和心脏的剂量Plan3最优,其次是Plan2,最差是Plan1;串行危及器官脊髓及其外放的剂量Plan4优于Plan3且差异均有统计学意义(P<0.05)。结论:广义等效均匀剂量的生物优化法可有效降低危及器官受量且不影响靶区的适形度指数CI以及均匀性指数HI,值得临床中推广使用。

调强放疗中基于EUD的生物优化与物理优化的对比研究

放疗作为恶性肿瘤的有效治疗手段之一,其中65%左右的肿瘤患者需要进行放疗.在调强放疗（intensity modulated radiation therapy,IMRT）优化方法中,根据优化过程中使用目标函数的不同,分为：基于剂量-体积（dose volume,DV）的物理优化和以等效均匀剂量（equivalent uniform dose,EUD）为基础的生物优化.

宫颈癌腔内联合组织间插植近距离治疗优化算法剂量学分析研究

目的在宫颈癌腔内联合组织间插植近距离治疗(IC/ISBT)中,基于剂量学及生物学模型的帮助,进行图形优化(GO)、模拟退火逆向计划优化算法(IPSA)和混合逆向计划优化算法(HIPO)的比较分析,为宫颈癌IC/ISBT治疗优化方法的选择提供依据。方法选取65例接受影像引导下IC/ISBT的宫颈癌患者。所有患者后装治疗计划分别采用GO、IPSA、HIPO优化的方式制定3次,处方剂量高危临床靶区体积(HRCTV)D_(90)均为6 Gy。针对3种优化方案的用时、剂量-体积参数及放射生物学差异,采用非参数Friedman检验以及非参数Wilcoxon秩检验进行比较分析。结果逆向计划优化耗时均较正向计划耗时短,时间分别是GO 135.03 s、IPSA 46.53 s、HIPO 98.36 s,肿瘤靶区剂量中高剂量照射的V_(150%)(53.66%)在HIPO计划中略高,而高剂量照射的V_(200%)(30.29%)在GO计划中更高。GO的适形度指数(CI)(0.91)较其他计划更好,差异具有统计学意义(χ^(2)=69.98,P<0.001)。HIPO计划的膀胱与直肠的D_(1 cm)^(3)、D2 cm^(3)受照射量较低,小肠受照射量与其他计划差异无统计学意义(P>0.05)。HIPO计划中HRCTV的等效均匀生物有效剂量(EUBED)(12.35 Gy)比GO(12.23 Gy)、IPSA(12.13 Gy)高,膀胱处的EUBED在GO(2.38 Gy)计划中最低,直肠处的EUBED在HIPO(3.74 Gy)计划中最低,小肠的EUBED 3种优化方式未见明显差异(P>0.05)。3种优化计划预测的肿瘤控制率(TCP)差异无统计学意义(P=0.055),HIPO计划预测膀胱与直肠的正常组织并发症概率(NTCP)比GO、IPSA计划低(χ^(2)=12.95~38.43,P<0.01),小肠的NTCP未见明显区别(P>0.05)。结论3种优化方法中,两种逆向优化方式均较正向优化耗时短。GO计划较IPSA、HIPO计划更适形。HIPO计划可以增加靶区生物学覆盖剂量,减少膀胱与直肠处的最大物理或生物受照射量和NTCP。推荐优先使用HIPO作为宫颈癌IC/ISBT的优化算法。

放疗中评估不同剂量分布治疗方案效果的方法比较

目的 比较肿瘤控制概率 (TCP)及等效均匀剂量 (EUD)在评估不同剂量分布治疗方案时受生物学参数取值变化的影响程度。方法 根据TCP和EUD的定义推出各自的计算公式。假设治疗后肿瘤内的剂量为正态分布 ,将肿瘤分为很多体积相等的小体元 ,用蒙特卡罗方法对这些小体元的剂量进行模拟 ,根据计算画出不同放射敏感性 (α)及克隆源性细胞倍增时间 (Tp)取值时的TCP或EUD与剂量取值标准差 (Sd)之间的关系曲线进行分析。结果 TCP与Sd 的关系曲线受肿瘤生物学参数取值的影响较大 ,而EUD与Sd 的关系曲线则基本不受影响。结论 在对不同病人间剂量不均匀分布的治疗方案进行比较时 ,如果已经准确获得了肿瘤生物学参数的取值 ,则使用TCP方法较好 ,否则应使用EUD方法。