食管癌个体化临床靶区-计划靶区外扩边界剂量研究及摆位误差分析

目的:研究食管癌放疗个体化临床靶区(CTV)-计划靶区(PTV)外扩边界剂量及摆位误差,在合理的剂量要求下提高放疗治疗精度。方法:选取2021年6月到2022年6月中山大学肿瘤防治中心黄埔院区收治的54例食管癌患者为研究对象,所有患者分次内均行锥形束CT(CBCT)图像扫描,共收集1283次CBCT图像。在患者放疗前进行CBCT扫描,将CBCT图像与计划CT图像匹配,得到腹背方向(VRT)、头脚方向(LNG)、左右方向(LAT)、旋转横断位(Roll)、旋转矢状位(Pitch)、旋转冠状位(YAW)6个方向的误差。同时分别对54例患者前5次6个维度方向摆位误差计算出均值,利用单样本t检验方法,与全分次摆位误差进行比较,判断差异性。并利用公式(外放边界=2.5∑+0.7δ)计算出PTV外放边界。将计算得出的外扩边界分为5组:A组(所有方向均外扩5 mm),B组(LAT方向外扩7.9 mm,其它方向5 mm),C组(LNG方向外扩11.03 mm,其它方向5 mm),D组(VRT方向外扩6.36 mm,其它方向5 mm),E组(LAT方向外扩7.9 mm,LNG方向外扩11.03 mm,VRT方向外扩6.36 mm)对10例患者进行模拟计划制作。结果:通过统计学分析得出54例患者六维方向前5次误差均值与全分次误差差异性占比,54例患者6个维度方向共324个方向,其中192个方向(59.26%)差异没有统计学意义(P>0.05)。其中LAT方向占比总病例数64.81%;LNG方向占比总病例数57.41%;VRT方向占比总病例数51.85%;Pitch方向占比总病例数64.81%;Roll方向占比总病例数57.41%;YAW方向占比总病例数59.26%。计算出CTV-PTV外扩边界为LAT=7.90 mm,LNG=11.03 mm,VRT=6.36 mm。运用统计学分析对比5组外扩边界下各危及器官及靶区覆盖率,结果均无统计学意义(P>0.05)。结论:采用食管癌放疗前5次摆位误差预测后续摆位误差具有一定可行性,食管癌放疗合理的个体化外扩边界在不增大危及器官受照量的同时可以减少治疗分次间脱靶率,为食管癌靶区外扩提供参考,为精准治疗提供重要依据。

鼻咽癌VMAT摆位误差及靶区外扩边界影响因素分析

目的 分析鼻咽癌容积旋转调强放疗(Volumetric Modulated Arc Therapy, VMAT)摆位误差的影响因素及其计划靶区的外扩边界(Margin of Planning Target Volume,MPTV)范围。方法 回顾性分析50例鼻咽癌VMAT患者的临床资料,所有患者采用热塑膜固定,每周行锥形束CT(Cone Beam CT,CBCT)进行图像扫描,并与计划CT图像匹配融合,获得患者左右(x轴)、头脚(y轴)、前后(z轴)3个方向的摆位误差。使用靶区边界外放公式,计算靶区理论外放边界。分别根据患者的体质指数(Body Mass Index,BMI)、年龄进行分组(偏瘦组、正常组和超重组;青年组、中年组和老年组),并分析各组间摆位误差和MPTV的差异。结果 所有患者三维方向(x轴、y轴、z轴)上总体摆位误差分别为(0.198±1.176)、(-0.409±1.607)、(-0.140±1.272)mm,靶区的理论MPTV分别为2.616、3.596、2.615 mm。偏瘦组患者在x轴、z轴方向上摆位误差大于正常组和超重组(P<0.05),其中x轴理论MPTV为3.877 mm。在y轴方向上,超重组患者的摆位误差显著大于偏瘦组和正常组(P<0.05),其理论MPTV为3.988 mm。青年组患者在x、y轴方向上的摆位误差均大于中年组和老年组(P<0.05),其中y轴理论MPTV为3.778 mm。在y轴方向上,年龄与摆位误差呈弱负相关,BMI与摆位误差呈弱正相关(P<0.05),其他指标比较,无明显相关性。结论 鼻咽癌患者接受VMAT治疗期间,虽然年龄、BMI与摆位误差相关性较弱,但各组间的理论MPTV仍存在一定差异,需进一步优化青年、偏瘦和超重患者的体位固定技术以降低摆位误差,还可应用off-line自适应放射治疗技术减少MPTV。

引入靶区外扩预测放射治疗中危及器官自动分割的平均剂量偏差

目的观察引入靶区外扩预测放射治疗(放疗)中自动分割危及器官(OAR)的平均剂量偏差的价值。方法将100例接受放疗的直肠癌患者随机分为训练集(n=30)和测试集(n=70)。对训练集手动分割CT图中的靶区,之后分别对膀胱、小肠和双侧股骨头4个OAR进行手动和自动分割。根据自动分割的OAR设计放疗计划,得到对应的剂量分布;利用Python程序统计每个OAR与靶区外扩环重叠区域内的剂量平均值,以之作为代表剂量,用于预测测试集手动与自动分割平均剂量的差异,比较预测平均剂量与实际平均剂量的差异。再次随机将100例分为训练集、测试集各50例,重复上述过程。结果首次预测显示,测试集70例中,69例膀胱预测与实际剂量差异均<0.5 Gy,69例小肠预测与实际剂量差异均<3 Gy,全部70例双侧股骨头预测与实际剂量差异均<0.5 Gy;对于膀胱、小肠和左、右侧股骨头,预测与实际平均剂量差异的一致性相关系数(CCC)分别为0.96、0.86、0.81和0.69。第2次预测显示,测试集50例中,46例膀胱的预测与实际剂量差异均<0.5 Gy,49例小肠的预测和实际剂量差异均<3 Gy,所有病例双侧股骨头的预测和实际剂量差异均<0.5 Gy;对于膀胱、小肠和左、右侧股骨头,预测与实际平均剂量差异的CCC分别为0.97、0.90、0.82和0.78。结论引入靶区外扩可有效预测直肠癌放疗中自动分割OAR产生的剂量偏差。

国产联影直线加速器下鼻咽癌放疗摆位误差分析

目的评价国产联影直线加速器图像引导性能,分析鼻咽癌放疗摆位误差并为临床靶区、危及器官勾画提供参考。方法(1)搜集16例在浙江省金华市中心医院接受联影u RT-linac 506c直线加速器调强放疗的鼻咽癌患者,记录分析全部患者放疗时图像引导得出的摆位误差,按照是否考虑方向性分为正负值组和绝对值组;(2)计算平移误差矢量值和误差不同范围的分布概率,引入4种经典且临床应用较多的靶区外扩值公式和一种危及器官外扩值公式,计算基于摆位误差的靶区外扩值;(3)检索近5年国内外有关鼻咽癌放疗摆位误差的文献,与本研究进行横向对比。结果(1)正负值组和绝对值组这两组分别对应X、Y、Z方向的平移误差值分别为(0.90±0.84)mm、(1.53±0.77)mm、(0.89±0.88)mm和(0.41±0.71)mm、(0.80±0.59)mm、(0.68±0.69)mm;(2)误差分布中X和Z方向100%≤2mm,Y方向78%≤2mm、22%为2~3mm;(3)平移误差矢量范围和均值分别为(0.79~3.33)mm、(1.14~3.37)mm和1.89mm、2.08mm;(4)正负值组采用四种靶区外扩值计算公式对应的X、Y、Z方向外扩值分别为2.84mm、4.36mm、2.84mm,2.39mm、3.59mm、2.39mm,2.13mm、3.24mm、2.13mm,2.49mm、4.02mm、2.50mm;绝对值组采用四种靶区外扩值计算公式对应的X、Y、Z方向外扩值分别为1.53mm、2.42mm、1.73mm,1.32mm、2.02mm、1.48mm,1.24mm、1.80mm、1.35mm,1.31mm、2.09mm、1.46mm;(5)两组危及器官(脊髓、脑干)对应外扩值分别为1.59mm、2.37mm、1.59mm和0.89mm、1.34mm、0.99mm。结论国产联影加速器的图像引导性能良好,其CT与加速器一体化设计具有很高的摆位精度。

鼻咽癌患者放疗期间鼻咽部与颈部线性摆位误差的差异

目的利用锥形束CT(CBCT)图像引导系统,分段统计鼻咽癌患者放疗线性摆位误差,分别计算鼻咽部临床靶区CTV1及颈部临床靶区CTV2到计划靶区(PTV)的外扩边界(MPTV),总结影响鼻咽癌放疗线性摆位误差的因素。方法选择2019年4—8月在南方医科大学南方医院接受瓦里安Trilogy直线加速器治疗的99例鼻咽癌患者,在首次治疗前及在疗程中每隔1周行1次摆位后CBCT获取图像,将其与定位时的kV CT图像分别进行CTV1及CTV2感兴趣区域配准,分别记录X、Y、Z轴上的线性摆位误差且行t检验及Q检验,并利用MPTV=2.5Σ+0.7δ计算MPTV。结果CTV2线性摆位误差>2.0 mm的频数明显多于CTV1;CTV1的MPTV基本保持在0.30 mm以内;CTV2的MPTV略大于CTV1,总体在0.50 mm以内;CTV1与CTV2在3个方向上的线性摆位误差比较,差异均有统计学意义(P<0.05);CTV1及CTV2在3个方向上不同扫描时间的线性摆位误差比较,差异均无统计学意义(P>0.05)。结论鼻咽癌患者CTV1与CTV2在3个方向上的MPTV略有差异,故CTV-PTV外扩应分开CTV1与CTV2两个感兴趣区域;由于CTV1及CTV2在3个方向上不同扫描时间的线性摆位误差无明显差异,故建议在医嘱上适当增加CBCT扫描次数。

滑轨CT图像引导技术在胸中上段食管癌放疗中的应用研究

目的 将滑轨CT图像引导技术应用于胸中上段食管癌放疗，计算在线CT图像引导和非在线CT引导这两种因素各自的靶区外扩边距。方法 100例胸中上段食管癌计划进行调强放疗的患者，每次放疗前进行CT扫描并与计划CT图像配准比较分析，获得分次间摆位误差数据，并在线修正；根据系统选样法选取50例患者，增加治疗后的CT扫描以分析修正后的误差、治疗中的位移、分次内肿瘤（GTV）位移。结果 与非在线CT图像引导相比，采用在线CT图像引导使得靶区外扩边距在左右、头脚、腹背方向由8.8、9.1和6.1 mm降低到4.1、4.5和4.3 mm。结论 应用在线 CT 图像引导能显著提高靶区精准度，缩小靶区外扩边距。

颈胸部肿瘤应用头颈肩体热塑膜放疗的摆位误差

目的利用射野影像系统(EPID)测量颈胸部肿瘤应用头颈肩体热塑膜放疗的摆位误差,并计算出计划靶区(PTV)的外扩范围。方法放射治疗的颈胸部恶性肿瘤患者20例,制作头颈肩体热塑膜,通过比较计划射野参考图像(DRR)和实际射野验证图像(EPI)相关骨性标记的位置偏移,计算出三维方向的摆位误差,并由公式MPTV=2.5Σ+0.7σ分别计算出不考虑与考虑靶区内扩边的具体MPTV值。结果 20例患者在三维方向上的摆位系统误差标准差分别为0.95mm、0.26mm和0.57mm,随机误差标准差分别为1.46mm、0.53mm和0.99mm。不考虑靶区内扩边的MPTV值分别为3.4mm、1.0mm和2.1mm,考虑的为7.38mm、6.62mm和6.88mm。结论颈胸部肿瘤患者应用头颈肩体热塑膜固定,体位重复性和准确性均相对较高;实测本院放疗中心的MPTV值,使制定的精确放疗计划更具科学性。

颅内肿瘤碳离子放射治疗中新型体位固定系统的应用

目的评估一种新的颅内固定系统,确定患者摆位误差及分次内靶区位移与治疗时长的依赖性关系,提高碳离子束放射治疗的精度。方法选取2020-03-26-2022-11-26甘肃省武威肿瘤医院重离子中心收治的碳离子束治疗患者30例,按入组时间随机分为试验组(A组)和对照组(B组),每组15例。A组采用trUpoint ARCH定位系统(CIVCO,美国)固定,B组采用传统热塑膜配合船型枕固定。2组患者在治疗前、后分别进行碳离子图像配准(ciGPS),行自动配准与手动微调。统计六维摆位误差[左右方向(X)、进出方向(Y)、升降方向(Z)、左右滚动(RX)、头尾旋转(RY)、俯仰方向(RZ)]及治疗时长数据,评估分次内靶区器官位移与治疗时长的依赖性关系。此外,对A组患者额外进行治疗后鼻根组件图像配准,评估垂直束流方向射野条件下鼻根组件对治疗的影响。结果治疗前A组六维摆位误差的旋转摆位误差较小,与B组比较差异有统计学意义(RX:t=4.481,P<0.001;RY:t=2.637,P=0.016;RZ:t=2.327,P=0.031);治疗后2组X(t=2.159,P=0.043)、Y(t=-2.419,P=0.025)、Z(t=2.176,P=0.042)及RY(t=2.305,P=0.032)方向误差比较差异有统计学意义。线性回归结果显示,2组患者靶区位移与治疗时长的依赖性关系相似(斜率k=0.06),但A组分次内靶区位移的稳定性更强(A组:R^(2)=0.246,P<0.001;B组:R^(2)=0.114,P<0.001),且A组无任何系统漂移。A组和B组计划靶区外扩边界(PTVmargin)在X、Y、Z三维线性方向的外扩分别为:4.02、2.72、2.66和4.97、3.28、3.30 mm,使用trUpoint ARCH定位系统的A组三维线性方向的PTVmargin更低。结论trUpoint ARCH定位系统用于碳离子束放射治疗六维方向摆位误差小,尤其是对旋转误差的可控性强;可提供更小的PTV外扩边界,从而保护正常组织;分次内靶区位移随治疗时长的变化小,较传统定位方式稳定性好,可用于高精度放射治疗。但受其鼻根组件不确定性的影响,为保证剂量的精确性,不建议用于垂直射野情况下的碳离子束治疗。