简易型模拟剂量验证模体的设计及应用

三维适形放射治疗属精确放疗的一种,对于其中的剂量验证,通常是用人体等效模体来进行,但其价格昂贵,较多医院的放疗科未配备此产品。作者发明的简易型模拟剂量验证模体,可做为人体等效模体的替代品,能较好的解决基层医院放疗科对适形放疗剂量验证较难的一个状况。

磁场中加速器小野X线射束在非均匀模体中的剂量沉积特性研究

目的利用蒙特卡洛模拟方法研究磁场中加速器输出的小野X线射束在非均匀模体中的剂量沉积特性。方法使用通用蒙卡程序EGSnrc并结合Varian官方提供的相空间文件搭建TrueBeam 6 MV机头模型,在源皮距为100 cm处分别模拟10 cm×10 cm的常规野和2 cm×2 cm的小野。先模拟常规野在均匀水模体中的能量沉积以验证模型的正确性,再模拟小野分别在非均匀的水-肺-水模体和水-骨-水模体中的能量沉积,在空间中添加与射束方向正交的1.5 T静态磁场后再进行模拟,最后分析剂量沉积特性。结果常规野的结果显示,无磁场时,Dmax深度为1.5 cm;磁场存在时,建成区缩短且Dmax深度前移至1.1 cm。小野的结果显示,磁场的存在导致原本的剂量沉积特性反转:水-肺-水模体中,两个交界面处分别有36.92%和-36.44%的剂量改变;水-骨-水模体中,两个交界面处分别有-11.17%和10.89%的剂量改变。结论磁场的存在会使加速器输出的小野射束在模体中的剂量沉积情况发生较大程度改变,特别是在非均匀介质的交界处。

基于ArcCheck模体放疗计划的验证与分析

目的为了保证放疗剂量输出的准确性,对放疗患者的临床放疗计划进行了验证与分析。方法选取2023年7—10月南方医科大学珠江医院放疗患者的临床放疗计划,共217例计划,其中头颈部76例,胸部82例,腹盆部59例。采用美国SunNuclear公司的ArcCheck模体,比较临床放疗计划与验证计划的剂量学差异。采用T test分析在不同容许剂量差值和不同容许距离差值下的Gamma通过率,ANOVA test比较在相同条件下,不同放疗部位放疗计划的Gamma通过率。所有数据分析采用IBM公司的SPSS v27.0完成。结果在容许剂量差值为3%,容许距离差值为3.0mm和在容许剂量差值为2%,容许距离差值为2.0mm下的Gamma通过率比较,差异有统计学意义(P<0.05)。在相同容许剂量差值和容许距离差值下,不同放疗部位的Gamma通过率比较,差异无统计学意义(P>0.05)。结论在容许剂量差值为3%,容许距离差值为3.0mm的条件下,放疗计划的Gamma通过率显著高于容许剂量差值为2%,容许距离差值为2.0mm条件下的计划Gamma通过率,并且条件设置越严格,Gamma通过率越低。在相同容许剂量差值和容许距离差值下,不同放疗部位放疗计划的Gamma通过率不存在显著性差异。Gamma通过率受容许剂量差值和距离差值的影响,同时做好对直线加速器,计划系统等的日常的质量控制与保证也能提高Gamma通过率。

放射治疗剂量验证模体的设计及应用

放射治疗前的剂量验证是必不可少的重要环节。根据放射治疗物理学原理,本文设计一款材料易寻的模拟人体曲度、等效于人体多种组织密度的放疗剂量验证模体。

位置重复性对射波刀模体绝对剂量验证的影响

目的:对医院新引进的射波刀按照国际原子能机构(IAEA)TRS-398号报告进行模体绝对剂量测量,进而探索水模体位置的重复性对治疗计划绝对剂量验证通过率的影响,确保输出剂量更加精准地投照到患者肿瘤。方法:选取60、40和25 mm 3种准直器按照正面入射、侧面入射和混合入射方式分别设计3个计划,采用德国PTW公司的UNIDOSEwebline型静电计和TW310100.125cc指形电离室测量绝对剂量。结果:每一组实验3种不同准直器测量对治疗计划绝对剂量的TPS计算值与实际测量值之间的偏差基本一致(小于0.7%)。当射束全部从模体的正面入射时,无论是单射束还是多个射束,验证偏差均在2%左右;随着侧向射束的引入,其值由3%左右逐渐增大到4%左右;甚至当射束全部从侧向入射时,偏差达5%以上;但将模体固定之后再重复测量,即使在侧向射束也存在的条件下,偏差下降为2%左右。结论:模体空间相对位置的重复性是引起计划系统计算结果和实际测量结果之间偏差增大的主要原因。

MatrixX与胶片在模体平面剂量验证中的比较

验证IBA I’mRT MatrixX(二维剂量矩阵,下面简称为MatrixX)的剂量特性,比较MatrixX与胶片在模体平面剂量验证中的差异,确认MatrixX的应用。

仿真辐照体模在放射事故剂量模拟中的应用

作者用中国仿真人体模型和高灵敏超小型LiF—HS热释光剂量计作为放射事故剂量的模拟测量,实现了时间、空间、加权计算,克服了现场多因素及不确定性对测量的干拢,结果可靠,接近实际。

基于蒙特卡罗模拟的CyberKnife病人治疗计划剂量验证

目的:为保证CyberKnife的精确治疗,本研究利用蒙卡方法建立一套适用于CyberKnife的蒙卡剂量验证系统,并与实际计划的放射治疗计划系统(Treatment Planning System,TPS)优化结果相比较,验证TPS所得的优化剂量。方法:采用BEAMnrc和DOSXYZnrc模拟代码,模拟Accuray第4代CyberKnife治疗系统。研究中对直径分别为25 mm、30 mm、40 mm、50 mm、60 mm的5个准直器进行模拟得到组织体模比(Tissue Phantom Ratio,TPR)数据和剂量离轴比(Off Axis Ratio,OAR)数据,并与测量数据比较,以确保系统的精确性。结果:在TPR和OAR数据的比较中,模拟系统所得数据和实际测量所得数据吻合的很好。在深度为5 cm时,准直器视野范围内OAR数据的全局相对误差均小于1%;自动化质量验证模体40%等剂量线内伽玛因子通过率为99.88%(3 mm,3%),1例肝部病人计划模拟中,对应的伽玛因子通过率为88.56%(3 mm,3%)。结论:建立的蒙卡系统能够正确地模拟CyberKnife出束情况,实施治疗前病人计划的剂量验证工作,适用于作为基于蒙卡的第三方剂量检验软件。

基于3D打印的胸部个体化剂量验证体模设计

目的:为更精确地对治疗计划进行验证,利用3D打印设计出反映患者真实情况的个体化体模。方法:依据病人定位时的CT图像重建并进行3D打印得到患者的三维立体结构空壳,然后以CT值为依据选择各组织的辐射等效材料完成填充,即得到体现病人特征的个体化剂量验证体模。结果:将合成的等效材料行CT扫描,骨组织、肺组织、软组织、肿瘤CT值分别为1 100、-747.6、-22、-471 HU,误差均小于22%。结论:最终设计的胸部体模能够较准确地体现个体之间的差异,等效材料辐射等效性较好,可用于实际剂量验证。

基于3D打印的个性化体模在放疗剂量验证的研究

基于3D打印技术在放疗中用于剂量验证的个体化三维体模,极大限度地模拟人体的解剖结构、轮廓外形、肿瘤解剖结构及其他危及器官等组织的解剖结构,制作出合理有效的剂量验证模体。根据需要获取有效的病人数据,导入Mimics软件中进行重建需要测量的部位及其周围的人体组织、器官,并将其制作成三维空壳组件。然后3D打印进行组装、填充等效组织,从而制作出体模。用CT对体模进行扫描并将数据传至TPS系统中,将先前做好的治疗计划移植到体模上。将制作好的体模按照病人的定位信息摆放好,进行照射并测量数据。三维空壳组件是完全按照病人数据进行重建,轮廓差异不大,空壳当中填充的是CT值与空壳体积的平均CT值一致的组织辐射等效材料,CT影像数据表明体模的辐射等效性与病人实际组织近似,并且等效剂量分布符合常规治疗范围,可为调强放射治疗的精确设计提供一种可靠的剂量验证手段。

球水模体中辐射剂量密度分布的模拟研究

利用欧洲粒子物理实验室开发的一个包容大量探测器描述和模拟工具的软件系统(GEANT3)模拟计算、分析球状水模体模型中γ射线的辐射剂量密度分布与病灶大小及放射源特性的关系。

成年人胸腹部辐照剂量验证动态体模的研制

目的:研制成年人胸腹部辐照剂量验证动态体模,探究运动器官的放射治疗剂量分布及剂量验证系统符合性评价。方法:动态体模由成年人胸腹部体模和运动测控系统两部分组成,成年人胸腹部体模模拟人体胸部轮廓,包含有肺组织、肌肉组织和脊柱骨组织,采用组织等效材料通过注模工艺制作而成。基于PMAC Executive Pro2 Suite平台开发软件测控系统,通过控制3组电机组件实现运动插件的3D运动和胸廓呼吸运动。结果:通过集成和测试,动态体模呼吸频率、幅度和旋转角度分别为0～60 bpm、0～50 mm和-60°～60°;肺组织、肌肉组织和脊柱骨组织的CT值分别为(-882.9±16.8)HU、(58.7±12.4)HU和(830.2±9.2)HU,组织等效性和运动参数均达到设计要求。结论:成年人胸腹部剂量验证动态体模的成功研制,为临床研究运动器官的放射治疗剂量分布和剂量验证提供了研究工具。

自制动态仿真体模在肺部大剂量分割放疗中动态剂量验证的可行性研究

目的测试研究自制动态仿真体模在肺部大剂量分割放疗中进行动态剂量验证的可行性及应用方法。方法设置动态仿真体模运动参数即肿瘤直径φ为2、3和4 cm,呼吸频率分别为0、12、16和20 bpm,呼吸半幅度λ为0.25、0.5、0.75和1 cm,使用4D-CT功能、扫描层厚3 mm模式定位,四维重建后传输至TPS,并勾画临床靶区、内靶区和计划靶区(Planning Target Volume,PTV),设计调强放疗计划传输至加速器,设置动态体模运动参数与定位运动参数一致,执行相应计划,应用胶片测量动态剂量分布、二维矩阵测量静态剂量分布,剂量验证采用γ分析方法。结果动态仿真体模在静态模式下γ通过率均大于88%,且与二维矩阵结果一致,证明仿真体模及加速器系统的可靠性;部分运动条件下的动态剂量验证率受呼吸幅度、呼吸频率、肿瘤直径、截面积之比的影响,γ通过率小于88%且随呼吸幅度的增加而降低;通过profile曲线比较,发现γ通过率小于88%的测试例,profile曲线测量剂量值范围覆盖了计划剂量范围时,能够提示运动状态下PTV是否位于处方剂量照射范围内,表明γ通过率联合profile曲线分析可以显示胸腹部计划设计是否符合要求。结论动态仿真体模可应用于肺部大剂量分割放疗的动态剂量验证。

X光透射剂量中模体散射线的物理特性研究

放射治疗的X光透射剂量中含有不同强度的模体散射线,影响其临床应用。本文基于实验方法在不同条件下测量6MVX线射野中心轴及离轴位置的透射剂量分布,从中提取原射线剂量,计算得到相应的散射线剂量,分析透射剂量中原射线和模体散射线的大小,研究不同条件下透射剂量中模体散射线分布的物理特性。

自制模体验证三维适形放射治疗计划系统的探讨

目的探讨建立一套适用于三维适形放射治疗计划系统位置和剂量精度验证的装置。方法利用聚苯板制作一个模体,按立体定向定位的要求进行CT扫描,将图像输入TPS,制定放疗计划,在治疗机下测量计划多种条件下等中心点的各射野的实际吸收剂量总和,并与计划结果的预定剂量值总和进行剂量比较,在模拟机条件下将计划结果的靶中心坐标与机器等中心坐标的符合度进行位置比较。结果在输入与治疗机的实测百分深度量(PDD)等数据到TPS后,靶区中心点实测剂量总和与治疗计划预定剂量总和基本相符,误差在0.7%以内,治疗计划靶中心位置与机器等中心点位置误差≤1.5 mm。结论本系统可用于放射治疗计划设计,TPS使用前应输入加速器的实测数据,并对其制定的计划进行相关的验证,从而确定该TPS系统能否用于临床。

自制TOMO模体在螺旋断层放射治疗系统调强放射治疗计划验证研究

目的:分析自制TOMO模体与Cheese模体及ArcCheck三维探测器模体阵列用于螺旋断层放射治疗系统(TOMO)调强计划实施剂量验证的差异。方法:选取10例患者的TOMO调强放射治疗计划,分别使用自制TOMO模体、Cheese模体及ArcCheck矩阵进行计划验证,并使用A1SL型电离室测量两种模体感兴趣区点绝对剂量。采用γ通过率分析方法,设置γ通过率剂量误差(DD)均为3%、吻合距离(DTA)分别为2 mm、3 mm、4 mm和5 mm的4种不同剂量标准,分析评估验证情况。结果:采用剂量偏差与吻合距离分别为3%/2 mm、3%/3 mm、3%/4 mm和3%/5 mm的4种不同剂量标准,γ≤1的平均通过率均>92.3%,差异均无统计学意义(P>0.05);两种模体所测点绝对剂量偏差<3%,偏差无统计学意义(t=-0.25,P>0.05)。结论:自制TOMO模体与Cheese模体、ArcCheck三维探测器阵列在调强计划剂量验证及测量性能上具有良好的一致性,自制TOMO模体可用于TOMO旋转模式下的剂量测量。

调强适形放射治疗的剂量学验证

调强适形放射治疗(IMRT)是近年来发展的一项崭新的放疗技术,有关它的质量保证和质量控制是一个急需解决和必须重视的问题,而其中剂量学验证是极其重要的一方面。本研究的目的就是要探讨调强适形放射治疗过程中的剂量学验证方法,保证IMRT治疗计划临床实施的正确性。研究过程为选取10例需要实施IMRT的病人,利用CMS公司的Xio三维治疗计划系统设计出IMRT计划,用Cirs调强胸段体模作为验证体模,将病人的IMRT计划移植至体模生成QA计划,计算出选定验证点的绝对剂量和选定验证平面的相对剂量分布。在加速器上按QA计划条件摆位并实施照射,得到用0.6cc电离室实测的验证点绝对剂量和用GafChromicEBT免洗胶片拍摄的平面剂量片,用RIT113胶片剂量分析软件分析实测的和计划的平面相对剂量分布。10例病人的剂量学验证结果表明,绝对剂量误差在5%以内,相对剂量分布在高剂量区很接近,低剂量区有一定差别。

应用一维、二维、三维探测器阵列进行螺旋断层调强放疗计划剂量验证

目的:比较Tomotherapy标配Cheese模体联合EBT3免冲洗胶片(一维探测器阵列)、Octavius八角模体配合PTW Seven29二维探测器阵列(二维探测器阵列)、Delta4三维探测器阵列用于螺旋断层放疗系统(Tomo Therapy,TOMO)的调强计划实施剂量验证的差异。方法:分别采用一维、二维、三维探测器对10例患者TOMO的调强计划实施验证。通过TOMO系统MVCT成像和配准消除床面沉降的影响,确保实现体模和探测器阵列的精确摆位。实施治疗质量保证(Delivery Quality Assurance,DQA)计划照射后将测量获得的平面剂量分布与TOMO计划系统模体计划计算获得的平面剂量分布进行比较。采用Gamma分析方法,选择多个不同的剂量标准分析评估验证情况。结果:采用3%/2mm、3%/3 mm、3%/4 mm、3%/5 mm四种不同剂量偏差/吻合距离剂量标准,γ≤1的平均通过率均超过95.2%,测量所得剂量分布与计算结果在相应平面的几何分布均呈现出良好的一致性。结论:胶片空间分辨率高于二维、三维探测器阵列,是调强计划验证的"金标准"。而二维和三维探测器阵列凭借其操作简便、数据处理快捷的特点可作为一维验证方法的有效补充。

CR入射体表剂量与肺部病变检出相关性的实验研究

目的评价不同入射体表剂量与肺部模拟病变检出的相关性,探讨CR最适宜曝光量。方法在仿真胸部体模中放置模拟网状、线状和结节病变结构,用不同曝光剂量组采集CR图像。收集140例志愿者的不同剂量标准胸部后前位CR图像。4位放射医师分别对所有图像进行阅片评分,同时测量入射体表剂量。结果高剂量组(EI值1900～2100)图像为优质图像,对小病变的检出高。中剂量组(EI值1500～1800)图像直径小于6mm的微小结节结构显示模糊,模拟网状结构和线状结构的检出低于高剂量组,但差异无统计学意义(P>0.05)。低剂量组(EI值1000～1400)的图像质量差,对各种病变的检出低。结论在保证图像质量的前提下,降低曝光剂量可以有效地减少辐射损伤,CR成像曝光量的优化必须考虑到所有相关的因素。