Dosimetric comparison of different multileaf collimators in volumetric modulated arc therapy for malignant pleural mesothelioma

Objective The aiom of the study was to compare the impacts of two types of multileaf collimators （MLC） [standard MLC with a width of 10 mm （sMLC） and micro-MLC with a width of 5 mm （mMLC）] on volumetric modulated arc therapy （VMAT） planning for malignant pleural mesothelioma. Methods VMAT for ten patients with inoperable malignant pleural mesotheliomas was retrospectively planned with the sMLC and mMLC. Histogram-based dose-volume parameters of the planning target vol- ume （PTV） [conformity index （CI） and homogeneous index （HI）] and organs-at-risk were compared for VMAT plans with sMLC （sMLC-VMAT） and mMLC （mMLC-VMAT）. Results The mMLC-VMAT plans were more efficient （average delivery time： 2.67±1.49 min） than the sMLC-VMAT plans （average delivery time： 4.21 ± 2.03 min; P 〈 0.05）. Moreover, compared to the sMLC plans, the mMLC plans demonstrated advantages in the dose coverage of the PTV （CI 0.75 ± 0.08 vs 0.73± 0.09; HI 1.09 ±0.02 vs 1.10± 0.02）, although the difference was not statistically significant （P 〉 0.05）. In addition, significant dose sparing in the fraction of the ipsilateral lung volume receiving 〉 20 Gy （V20; 54.72± 27.08 vs 58.52 ± 29.30） and 〉 30 Gy （V30; 42.74 ± 27.86 vs 46.86± 31.49） radiation, respectively, was observed for the mMLC plans （P 〈 0.05）. Conclusion Comparing sMLC-VMAT and mMLC-VMAT not only demonstrated the higher efficiency and better optimal target coverage of mMLC-VMAT, but also considerably improved the dose sparing of the ipsilateral lung in the VMAT plans for mali qnant pleural mesothelioma.

蒙特卡罗模拟机架和多叶准直器误差对旋转放疗剂量的影响

研究在常规直线加速器实施快速旋转调强放疗(IMAT)治疗过程中,内置多叶准直器(MLCs)和机架旋转误差对放疗剂量的影响。随机选择7例脑胶质瘤患者,并在常规直线加速器Varian 23EX上设计IMAT计划,对MLCs和机架分别引入不同大小误差。通过不一致指数和剂量体积直方图(DVH)评估引入误差对IMAT放疗临床剂量的影响。对于单侧MLCs随机误差,当MLCs随机误差达2 mm时计划靶体积平均剂量(PTV-Dmean)增加了约2.7%。当MLCs一侧外扩MLC-1 mm、MLC-2 mm、MLC-rnd时导致其PTV-Dmean平均偏差分别为1.12%、2.15%和1.15%,晶体的平均剂量偏差分别为5.25%、9.97%和5.49%。对于MLC两组叶片分别偏移±2 mm时导致PTV平均剂量的最大偏差为0.8%,晶体和脑干的最大剂量和平均剂量分别增加了11.4%、15.8%和1.99%、1.07%。引入机架角度误差,计划靶体积最小剂量(PTV-Dmin)和PTV-Dmean最大剂量分别降低了2.75%和0.35%。导致危及器官(OAR)的DVH的剂量学偏差变化较大,尤其对于晶体当机架偏差为(−2°)时晶体的最大剂量和平均剂量分别偏高达16.9%和38.5%。机架和MLCs误差对OAR的受量均产生较大剂量偏差。随机误差导致的MLCs剂量偏差受叶片位移误差的大小以及在特定弧段处的射束子野权重影响,MLCs误差(−2 mm或+2 mm)时产生的剂量偏差最大。机架旋转误差对靶区PTV剂量分布的影响不大,但是对于OAR会产生较大的剂量偏差。

基于电子射野影像系统的光栅位置和剂量验证研究

目的 使用基于电子射野影像系统(electronic portal imaging device,EPID)的质控系统,在Primus和VenusX加速器上实现光栅位置及剂量验证。方法 通过灰度值最大梯度方法计算光栅位置,评估偏差。使用剂量标定和剂量计算相结合的算法对EPID采集的图像进行剂量重建,将EPID和MapCheck/PTW得到的数据,分别与计划系统剂量进行γ通过率分析。结果 VenusX加速器光栅误差小于1 mm,Primus重新标定后误差明显减小。重建的剂量,在3%/3 mm,阈值10%和2%/2 mm,阈值10%的2种标准下,Primus加速器γ平均通过率分别为98.86%和91.39%;VenusX加速器γ平均通过率分别为98.49%和91.11%。结论 基于EPID的质控系统,可提高加速器质控效率,减轻物理师工作负担。

旋转MLC优化适形放射治疗中的射野适形度

采用多叶准直器(M LC)适形野放疗是临床中常用的技术,但其叶片的有限宽度造成的锯齿形射野轮廓是影响射野适形度的主要原因之一。通过模拟计算,考察了旋转准直器角度对射野适形度的影响,提出用多个旋转M LC野形成复合野以使靶区得到更均匀照射,从而避免靶区上的冷点和危及器官上的热点。结果表明,复合M LC射野不仅可以消除射野的锯齿形边界,明显提高射野的适形情况,同时复合射野后靶区的受照射面积也更均匀,避免了照射冷点的出现。

不同MLC叶片宽度对肺癌调强放疗剂量学的影响

目的比较两种不同宽度的多叶准直器(MLC)对肺癌调强放射治疗(IMRT)的剂量学影响。方法收集2016年3月至2017年3月接受IMRT同步化疗的Ⅳ期肺癌患者20例,采用Pinnacle^3V9.2计划系统分别选择配置5 mm MLC的Siemens Artiste加速器和配置10 mm MLC的Varian CX型加速器进行IMRT设计。比较两组计划的靶区均匀性指数(HI)、适形度指数(CI)、最大剂量、最小剂量、平均剂量以及危及器官剂量体积直方图的指标差异。结果配置5 mm MLC的Siemens Artiste加速器计划的靶区CI为0.88±0.02,优于配置10 mm MLC的Varian CX型加速器计划的0.85±0.03,差异有统计学意义(P=0.04);5 mm MLC和10 mm MLC计划靶区的HI分别为1.06±0.01和1.06±0.01,最大剂量分别为(64.54±6.10)Gy和(64.59±6.00)Gy,最小剂量分别为(51.60±5.94)Gy和(51.29±5.66)Gy,差异均无统计学意义(P>0.05)。两组计划的危及器官包括肺V_5、肺V_(20)、肺平均剂量、心脏平均剂量、脊髓最大剂量的差异均无统计学意义(P>0.05)。结论选择配置5 mm叶片宽度的Siemens Artiste加速器在完成肺癌IMRT计划中能更好地提高靶区适形度。

Halcyon加速器使用初期故障维修案例分析

收集2019年9月至2021年8月医院Halcyon医用直线加速器的维修数据,从投入临床使用的时间开始进行分析,统计设备常见故障部件并总结故障处理方法。该设备2年内共经历24次维修和6次保养,其中设备投入使用前6个月发生故障达到14次(占58.3%),之后18个月内故障率相对较平稳。设备常见故障部件主要为多叶准直器(MLC),共发生故障7次(占29.2%),其故障主要集中在驱动马达和T型螺母(NUT)两个易损部件,MLC工作状态可通过脉冲宽度调制(PWM)和Backlash测试进行检验,MLC故障在经过保养后的一段时间内故障率明显降低。通过故障统计分析有助于发现影响设备稳定性的诱因,摸索故障发生的规律,为制定设备维护计划和提高开机率提供依据。

医用直线加速器结构原理及故障维修案例分析

医用直线加速器从结构上分为微波系统、脉冲调制器、加速管、辐射及控制系统等,并按加速方式不同分为行波加速器和驻波加速器。医用直线加速器在故障处理过程中,通过结构功能和故障现象间的关联性,有利于故障原因的排查和分析。多叶准直器(MLC)、射线输出和温度控制是医用直线加速器的常见故障内容,通过分析医用直线加速器的结构原理,探讨其常见故障的维修策略,分别从结构硬件故障、软件系统问题等角度确定故障源,制定故障排查方法,使故障得以解决。医学工程技术保障人员应熟悉设备结构原理,做好预防维修管理,设备使用操作人员也应加强日常维护,以提升医用直线加速器的临床运行质量。

加速器多叶准直器叶片到位精度在不同机架角度下的稳定性评价

目的:评价加速器多叶准直器(MLC)叶片到位精度在不同机架角度下的稳定性,以确定叶片到位精度是否受机架角度影响。方法:选用美国瓦里安Edge医用直线加速器的HD 120型MLC,利用Varian Eclipse放射治疗计划系统设计测试例。设计1个含有5个动态子野的测试计划(PMLCE测试计划),射线量为100 MU,小机头保持0°位置,各控制点对应叶片位置数目分别为-20 cm、-15 cm、-10 cm、-5 cm、0 cm、5 cm、10 cm和12 cm,共计8个,剂量率设定为500 MU/min。测试中所有叶片从一侧极限位匀速滑动至对侧极限位置,相邻控制点间叶片运动距离为5 cm。采用IEC1217坐标系在Edge直线加速器上执行PMLCE测试计划,每次均在8个不同的机架角度(0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°和315°)下测试,得到8个加速器治疗日志文件。利用Matlab2016a软件编写程序,读取加速器日志文件,提取出叶片位置数据,并计算所有叶片实际位置与计划位置的偏差,记录每个文件包含120个叶片在8个叶片位置的到位偏差共960个数据。间隔3 d执行以上数据获取方案10次,取平均值,共8组HD 120型MLC在不同机架角度的到位偏差数据。对以上8组数据进行统计分析。结果:在各个角度下,叶片到位偏差≤10μm的百分比为45.7%~58.3%;叶片到位偏差≤30μm的百分比为95.6%~99.2%。机架角度为0°和180°时,叶片到位精度相对较高,叶片到位偏差≤10μm的百分比分别为58.3%和57.9%。HD 120型MLC的最大到位误差均≤43.3μm。单因素方差分析显示,在机架角度为0°、45°、90°、135°、180°、225°、270°和325°的8个叶片位置的到位精度观测值的情况下,0°分别与45°、90°、135°、225°、270°和315°;90°与180°;135°与180°;180°分别与225°、270°和315°机架角度下的平均到位精度之间比较,差异均有统计学意义(F=4.32,F=5.67,F=3.98,F=3.85,F=6.14,F=2.87,F=4.89,F=4.56,F=4.12,F=5.01,F=6.77;P<0.05),其余机架角度下的到位精度之间比较差异均无统计学意义。结论:HD 120型MLC叶片在不同机架角度下的到位精度均保持在较高水平,但机架角度对叶片到位精度的影响确实存在。因此,在治疗计划的设计阶段,医生和物理师应该充分考虑这些因素,以优化剂量分布和提高治疗效果。未来的研究可以对其他类型的MLC系统进行类似的评估,以更全面地了解不同机架角度对叶片到位精度的影响。

加速器多叶准直器半影特性研究

目的:探讨和比较瓦里安(Varian)2100C/D与医科达(Elekta)Synergy直线加速器配备的多叶准直器的半影特性,为临床设野提供参数供参考。方法:利用CRS三维水箱和PTW电离室测量6 MV和10 MV X线的射野离轴比曲线,测量从4 cm×4 cm到20 cm×20 cm各方野的半影;同时针对两种加速器多叶准直器的设计特点,分析利用不同准直器形成射野对半影宽度的影响。结果:(1)对于不同能量和不同大小射野,设野时靶区外扩的范围应综合半影大小等因素;(2)Varian 2100C/D加速器采用准直器三层结构,采用"MLC+JAW"方式形成射野能减少半影,即应注意形成射野时JAW必须跟随MLC;(3)Elekta Synergy加速器形成射野时MLC方向半影较大,重要器官可采用JAW来保护。

西门子多叶光栅人工校准方法研究与实验

目的:确保多叶光栅(MLC)在放射治疗中的定位精度。方法:通过详细分析西门子Primus和Oncor加速器内置82片多叶光栅的结构组成和特点,利用现有配备的工具进行手工校准MLC。结果:定期校准MLC,减少了加速器出现联锁的机率,保证了患者治疗的顺利执行。结论:总结了一种通过手动方式校准多叶光栅的方法。该方法不需专用工具,易于操作,具有一定的可行性。

不同宽度多叶准直器叶片对食管癌调强放射治疗的剂量学影响

目的:探讨不同宽度多叶准直器(MLC)叶片对食管癌调强放射治疗(IMRT)的剂量学影响,为食管癌IMRT提供更加合理的参考。方法:选取40例食管癌调强病例,采用瓦里安Eclipse13.5治疗计划系统设计放射治疗计划。在MLC的中间区域以及边缘区域进行IMRT优化设计,分别对靶区的基本参数以及危及器官的受量进行比较,分析出两组计划的差异;利用剂量体积直方图比较靶区、肺、心脏和脊髓照射剂量和体积。结果:选择在MLC的中间区域进行优化,靶区的D_(mean)更高,且均匀性以及适形性更优,心脏受量更高,心脏MLC中间区域的D_(mean)和V_(30)值均低于MLC边缘区域,其差异有统计学意义(t=-3.531,t=-3.551;P<0.05);双肺MLC中间区域的D_(mean)、V_5、V_(10)、V_(20)及V_(30)略高于MLC边缘区域,其差异有统计学意义(t=4.773,t=6.282,t=0.047,t=4.536,t=2.075;P<0.05),脊髓剂量MLC中间区域的D_(max)值要高于MLC边缘区域,其差异有统计学意义(t=-5.980,P<0.05)。结论:在肺部、脊髓以及心脏等危及器官都能达到剂量限值的基础上,应尽量选择MLC的中间区域进行优化,使其获得良好的靶区剂量分布,提高肿瘤的控制率。

微型电离室测量多叶准直器小野输出因子方法研究

目的:对A16型微型电离室和60019型宝石微型电离室在测量多叶准直器(MLC)小野输出因子的方法进行研究。方法:选择江苏、湖北、四川、河南4省区27家医院的28台不同型号加速器,采用A16型微型电离室和60019型宝石微型电离室对其进行测量,将两种电离室分别放入水下10 cm,源皮距离(SSD)为100 cm,MLC形成照射野6 cm×6 cm、4 cm×4 cm、3 cm×3 cm和2 cm×2 cm,每个野照射监督单位为300 MU,分别计算每个野输出因子,并与国际原子能机构(IAEA)推荐的出版输出因子3 cm×3 cm和2 cm×2 cm小野时的相对偏差±2.0%和±3.0%进行比较。结果:照射野为3 cm×3 cm时,28台加速器中A16型微型电离室和60019型宝石微型电离室测量与国际出版输出因子相对偏差均为0.1%~2.5%,A16型微型电离室测量3台西门子加速器为0.1%~0.9%,11台瓦里安加速器为-0.1%~2.2%,14台医科达加速器为0.1%~2.5%;60019型宝石微型电离室测量3台西门子加速器为0.1%~1.0%,11台瓦里安加速器为-0.2%~2.5%,14台医科达加速器为0.1%^-1.8%。照射野为2 cm×2 cm时,28台加速器中A16型微型电离室和60019型宝石微型电离室测量相对偏差均为0.1%^-2.2%;A16型微型电离室测量3台西门子加速器为0.5%~3.0%,11台瓦里安加速器为-0.2%^-2.2%,14台医科达加速器为0.0%~2.2%;60019型宝石微型电离室测量3台西门子加速器为0.1%~0.5%,11台瓦里安加速器为0.1%^-2.1%,14台医科达加速器为0.0%~2.2%,均符合IAEA要求。结论:A16型微型电离室和60019型宝石微型电离室测量的有效灵敏体积小,适合用于调强放射治疗MLC形成的小野输出因子,数据准确且测量方便,电离室无需刻度,是测量MLC小野首选电离室。

应用手动多叶光栏进行鼻咽癌放射治疗78例临床观察

目的 应用手动多叶光栏 (ML C)对鼻咽癌患者进行不规则野等中心放射治疗 .探讨改进后的技术方法的优势和特点 .方法 应用头颈固定装置和手动多叶光栏 ,采用不规则野等中心照射技术对 78例鼻咽癌患者进行治疗 .先用面颈联合野和颈前切线野照射 ,然后缩野改为耳前小野和颈部垂直野照射 .结果 治疗取得了较满意的近期疗效 ,鼻咽部原发灶 CR和 PR分别达 4 4 %和 5 6 % .但急性皮肤和粘膜反应均较重 ,对其原因进行了分析 .结论 采用的不规则野等中心放射治疗方法 ,将鼻咽、咽旁及上颈淋巴结作为一个连续靶区处理 ,保证了靶区照射剂量分布的均匀性 ,并避免了在靶区上分野的问题 .同时 ,不规则野照射也使垂体、脑干、牙齿等受到很好屏蔽和保护 .面罩固定的方法 ,使患者体位良好固定 ,保证了摆位的重复性 ,近期疗效满意 .

多叶准直器的结构设计

多叶准直器是加速器上用于射野适形的主要装置,具有简单有效的特点。现已广泛应用于适形、调强等放射治疗技术。为了安全有效地使用多叶准直器,有必要了解不同类型的多叶准直器,了解各种多叶准直器的结构特点及剂量学特征。本文旨在综述MLC的基本结构设计,介绍多叶准直器在加速器上的安装位置选择及影响,综述叶片纵截面和端面的设计方案和单、双聚焦特点,总结各厂家生产的多叶准直器的叶片宽度选择和实现叶片位置控制的各种机制。另外,文中介绍了双层多叶准直器等几种新型设计方案。

微光刀立体定向放射治疗系统剂量学测试

目的对微光刀立体定向放射治疗系统(Dual Camera 2 mm Stereotactic Radiosurgerg,D2SRS)临床剂量学可靠性进行测试、研究。方法随机选取20例已接受放射治疗的病例,其中包括7例颅内肿瘤、6例肺部肿瘤和7例肝癌病例,将20例病例的CT图像和RT Structures通过DICOM网络分别传输至雷泰Ti GRT计划系统和Eclipse11.0计划系统,进行放射治疗计划设计,统计两组靶区及危及器官的剂量学参数并进行统计学分析,将两组调强计划分别进行绝对剂量和二维面剂量验证,并比较两组计划的绝对剂量和二维平面剂量验证结果。结果两组计划均能满足临床剂量要求,靶区剂量学参数D_(98)、D_(50)、D_(02)、CI以及HI均无统计学差异(P>0.05);危及器官受照剂量如全脑、心脏、食管、肝脏和肾脏的D_(mean)、脑干和脊髓D_(max)、双肺V_(20)等剂量学参数均无统计学差异(P>0.05);Eclipse与Ti GRT两组计划的验证结果显示,点剂量误差统计结果为(0.70±1.44,0.57±1.86,t=0.268,P=0.796);二维面剂量Gamma分析统计结果为(96.8%±0.9%,97.3%±1.2%,t=2.031,P=0.056)。结论D2SRS在剂量精确性上达到同类型进口设备相似水平。

放射治疗中多叶光栅适形效果分析及优化

目的 :探讨西门子内置 2 9对多叶光栅的适形效果以及优化方法。方法 :随机生成 2 0例形状各异的面积界于 2 2× 2 2cm2 和 2× 2cm2 二维封闭曲线 ,采用两种方法让多叶光栅生成上述形状 :a .全自动生成 ;b .根据曲线的最长径方向调整光阑角度后再生成。然后按生成形状照射到胶片上 ,运用胶片剂量分析软件分析剂量结果。结果 :适形效果与射野大小、形状有较大关系 ,b方法的适形效果普遍强于a方法。结论 :当射野等效面积满足一定大小时 ,通过合理的优化方案 。

基于多算法比较的静态调强射野分割优化研究

文章通过比较具体临床算例下Galvin、Siochi、Luan 3种典型精确放疗多叶光栅射野分割算法输出结果,研究不同算法对多叶光栅叶片序列优化效果。通过采用3种叶片序列算法比较总子野个数和总机器跳数结果来改进临床多叶光栅叶片序列输出的方法,可以根据不同临床需求获得放射治疗时间较短或光子利用率较高的子野分割效果,是一种有效的叶片序列优化策略,在治疗计划系统中有广阔的应用前景。

比较适形放射治疗中移动中心位置对多叶准直器宽度的影响

目的:拟用在三维适形放射治疗过程中移动等中心位置,提高靶区适形度,改善多叶准直器在等中心处的叶片宽度.方法:CT模拟,TPS计划系统,选取10个头颈部肿瘤患者,分别用三种方法:固定等中心,多叶准直器适形(A);移动等中心5mm,多叶准直器适形,移动前后剂量比1:1(B);固定中心,铅挡适形(C).结果:从靶区适形度和危及器官的受照射量进行比较,移动治疗中心位置对多叶准直器的治疗宽度有一定的改善.结论:移动治疗中心位置可改善靶区的适形度及危及器官的受照射剂量.

铅适形挡块、手动多叶光栅——谁更适合临床适形放疗？

适形放疗是目前开展最活跃的一种放射治疗方法。它可以有效提高肿瘤的靶区剂量．明显减轻靶区周围正常组织的放射性损伤。要实现适形照射野放疗主要有两种方法：利用低熔点铅制作符合肿瘤投照形状的适形铅挡块（Block）．或使用多叶准直器（multi leaf collimator—MLC）形成适形照射野。MLC又分为手动MLC和电动MLC两种。由于电动MLC价格昂贵，维修复杂，目前国内难以普及。作为电动MLC的过渡产品，手动MLC使用手工操作叶片．省去了驱动操作叶片的电子设备，大大降低了成本。近年来手动MLC的使用日渐广泛．有逐渐取代铅挡块技术的趋势。笔者通过实际工作比较认为手动MLC不具备电动MLC的迅捷方便的操控性，也不具备铅块的良好重复性．并存在难以克服的缺陷。