多叶准直器位置误差对静态野调强放疗计划验证通过率影响的研究

目的通过实验分析多叶准直器(Multi-leaf Collimator,MLC)位置误差对静态野调强放疗(IMRT)计划验证通过率的影响。方法选取8例鼻咽癌IMRT计划,通过计划系统设置为每个病例计划的MLC叶片末端位置分别带入±0.5 mm、±1 mm、±2 mm的误差,分别命名为Trail-0.5、Trail+0.5、Trail-1、Trail+1、Trail-2、Trail+2。利用Octavius 4D剂量验证系统对每个计划进行测量,得到所有计划的三维剂量分布。采用γ分析方法,得到所有计划的剂量验证通过率。结果当评价指标为2%/2 mm时,8例原计划的平均通过率为76.3%。Trail-1、Trail-2、Trail+2的通过率均小于原计划的通过率,但是只有Trail+2的平均通过率与原计划相比具有统计学意义(P<0.05)。当评价指标为3%/3 mm时,8例原计划的平均通过率为91.7%,Trail-1、Trail-2、Trail+2的通过率小于原计划的通过率,只有Trail+2的平均通过率与原计划的通过率相比具有统计学意义(P<0.05)。结论针对MLC的位置误差需要进行独立质控以保证放疗计划的准确实施。

MLC运动误差对不同射野面积的鼻咽癌容积调强计划的影响

目的 研究多叶准直器运动误差(Multi-Leaf Collimator Error,MLC_(error))对不同射野平均面积(Mean Aperture Area,MAA)的鼻咽癌容积调强的影响。方法 选取30例鼻咽癌患者为研究对象,每例患者的原始计划导出后使用Python编译,依据不同的MLC_(error)制作6组模拟计划(±0.2 mm、±0.5 mm和±1.0 mm)。对比原始计划与模拟计划的剂量学参数和验证通过率,分析MLC_(error)和MAA对计划验证的影响。其中,将鼻咽肿瘤计划靶区(Planning Target Volume,PTV)与颈部转移淋巴结肿瘤靶区通过布尔运算整合为PTV69。结果 随着MLC_(error)的变化(-1~1 mm),PTV69、原发灶高危亚临床靶区和中危亚临床靶区的剂量梯度分别为6.1、6.0、6.3%/mm(P<0.05);危及器官(Organ At Risk,OAR)的剂量梯度均高于靶区剂量梯度。脊髓、脑干、左侧腮腺、右侧腮腺、口腔和喉的剂量梯度分别为10.6、10.5、12.3、12.0、8.1、11.2%/mm(P<0.05)。在对射野面积、MLC_(error)及验证通过率关系的研究中发现,不同MAA计划的验证通过率差异随MLC_(error)的增加而增大;当MLC_(error)误差达到±1.0 mm时,不同MAA计划的验证通过率差异最大(51.7%~90.2%)。结论 相较于靶区,控制MLC_(error)更有利于OAR的保护。对于鼻咽癌等复杂的放疗计划,建议将MLC_(error)精度控制在0.5 mm以内并降低小子野使用,以保护危及器官,保证计划执行的精确度。

MLC外放边界对宫颈癌固定野调强放疗计划的影响研究

目的:分析多叶准直器(multi-leaf collimator,MLC)外放边界对宫颈癌固定野调强放疗(fixed-field intensity-modulated radiotherapy,ff-IMRT)计划的影响,寻求最佳的MLC外放边界尺寸。方法:选取某院10例接受IMRT的宫颈癌患者,基于CMS XiO 4.80计划系统,以45 Gy/25 f处方剂量分别对同一患者设计10个ff-IMRT计划(plan0.0~plan0.9)。plan0.0~plan0.9计划对应的MLC外放边界尺寸为0.0~0.9 cm(步长为0.1 cm)。采用SPSS 20.0统计学软件比较分析plan0.6计划与其他9个ff-IMRT计划间剂量学参数和治疗参数的差异。结果:10个ff-IMRT计划处方剂量覆盖率归一化后,均满足临床要求,plan0.0~plan0.2的Dmax、HI,plan0.0~plan0.3的Dmin劣于plan0.6(P<0.05)。10个ff-IMRT计划均能较好地保护危及器官和正常组织,plan0.0、plan0.1的小肠V20、V30、V40及直肠、膀胱V30、V40、V45,plan0.0的两侧股骨头V30,plan0.2的小肠V20及直肠、膀胱V30、V40优于plan0.6(P<0.05)。plan0.7的小肠、直肠V45,plan0.8、plan0.9的小肠、直肠V20、V30、V40、V45,膀胱V45,两侧股骨头V20、V30、V40,plan0.9的膀胱V30、V40劣于plan0.6(P<0.05)。plan0.0、plan0.1的正常组织V5、V10、V15,plan0.2的正常组织V5低于plan0.6(P<0.05);plan0.8、plan0.9的正常组织V5、V10,plan0.9的正常组织V15、V20高于plan0.6(P<0.05)。plan0.0、plan0.1的机器跳数比plan0.6多,但子野个数、出束时间优于plan0.6(P<0.05),plan0.8、plan0.9的子野个数、出束时间劣于plan0.6(P<0.05)。结论:MLC外放边界尺寸为0.4~0.7 cm情况下,ff-IMRT计划能兼顾计划靶区剂量分布、危及器官和正常组织保护,建议在设计宫颈癌ff-IMRT计划时选择该范围内的MLC外放边界尺寸。

调强放疗中强度矩阵分解算法的研究

强度矩阵分解作为调强放疗(IMRT)中的一个核心技术,是一个NP-hard问题。调强一般分为静态模式和动态模式两种。针对静态调强放疗,对总治疗时间主要依赖的四个参数:总机器跳数(TNMU)、子野个数(NS)、多叶准直器叶片移动速率和验证记录(V&R)进行了研究,基于Xia&Verhey算法提出了一种高效的算法,能达到总治疗时间尽可能少的效果。经过随机与临床强度矩阵数据的大量测试,提出的算法与同类算法如Galvin算法、Bortfeld算法、Xia&Verhey算法、Siochi算法以及Luan算法相比,都能取得最小的总治疗时间,从而更具有实际可行性。

静态多子野MLC调强和容积调强方式在脑转移癌全脑联合同期局部加量放疗中的剂量学研究

目的:研究静态多叶准直器(MLC)调强和容积调强方式在脑转移癌全脑联合同期局部加量放疗的剂量学特点。方法:选择35例脑转移癌患者分别设计静态多子野(MSF)-MLC调强放疗(IMRT)和容积旋转调强放疗(VMAT)2种放疗计划,均采用全脑放疗联合同期局部加量放疗的放疗方案,处方剂量为全脑临床靶区(CTV)30Gy/10F、肿瘤靶区(GTV)40Gy/10F,比较两者在靶区剂量分布、危及器官照射剂量和机器跳数上的差异。结果:两种技术均能满足临床放疗的基本要求。VMAT在左右眼球、左右视神经和垂体的最大剂量(Dmax)以及在右晶体、左右眼球、左右视神经和脑干的平均剂量上均较MSF有降低,机器跳数也较MSF明显下降。结论:VMAT可以作为脑转移癌全脑联合同期局部加量放疗中一个优化选择。

静态调强计划中多叶准直器叶片到位误差的检测及其对剂量分布的影响

目的 设计一种检测静态调强计划实施过程中多叶准直器（MLC）叶片到位精度的方法,并分析叶片误差对靶区和正常器官受量的影响.方法 选取20例已通过剂量验证的静态肺癌调强计划,按子野数目从小到大排序,将前10例和后10例计划分别编入简单计划组和复杂计划组,将计划传送给瓦里安600CD加速器执行,借助PV aS500电子射野影像装置（EPID）拍摄图像,通过梯度算法获取叶片的实际位置,计算出叶片验证通过率,并根据检查的结果修改MLC文件,在其他参数不变的情况下重算计划,得到叶片误差存在前后靶区和正常器官受量的变化情况.结果 20例病例中大多数器官的受量均有增加或减少,且第6例和第13例病例中的脊髓Dmax超过了45 Gy的限值.简单计划组中只有脊髓Dmax的变化差异具有统计学意义（t=-3.08,P＜0.05）,复杂计划组的PGTV D95％、PTV D95％、脊髓Dmax、肺V20、心脏V40的变化差异都具有统计学意义（t=-1.89、-1.99、-2.36、-2.55、-1.85,P＜0.05）.结论 为了确保治疗的安全和疗效,需要对叶片走位进行检测,特别是对子野数目较多的复杂计划,使用电子射野影像装置和计划系统能够检测出计划执行过程中叶片的到位情况,以及靶区和正常器官的实际受量.