实时追踪引导动态靶区放射治疗的研究进展

精准放疗已成为现代医学的发展趋势。三维调强放射治疗照射野大小和肿瘤一致,但人体的不自主运动会引起靶区的位置发生改变。为减小患者放疗时由于动态靶区的运动带来的剂量不确定性,常采用补偿技术,包括屏气技术、门控技术、腹部压迫技术、4D-CT技术和实时追踪技术。目前实时追踪技术对肿瘤动态靶区的放射治疗起关键性作用,大多数是借助X射线、超声、磁共振、磁定位等,可作为一种精确的运动管理方法。本文旨在对实时追踪引导动态靶区放射治疗的研究进展作一综述,以期为探寻更精准、无辐射、无创的可用于动态靶区的实时追踪技术提供研究思路。

下调PRDX6对食管癌EC9706细胞增殖、迁移、侵袭及放射敏感性的影响

目的:探讨PRDX6表达水平对食管癌细胞增殖、迁移、侵袭及放射敏感性的影响。方法:应用GEPIA数据库分析食管癌组织PRDX6表达情况;将抑制基因PRDX6表达的“PRDX6-shRNA”质粒转染到EC9706细胞(sh-PRDX6组)。qRT-PCR和Western Blot检测转染效果。CCK8法检测增殖活力。划痕实验检测迁移能力。Transwell实验检测侵袭能力。克隆形成实验检测克隆形成能力。Western Blot检测AKT、p-AKT的蛋白表达量。结果:食管癌组织中PRDX6表达水平明显高于癌旁组织。qRT-PCR和Western Blot证实“PRDX6-shRNA”质粒有效抑制PRDX6基因表达。与对照组相比,sh-PRDX6组的细胞增殖、迁移、侵袭能力显著下降,放射敏感性增强。sh-PRDX6组细胞中AKT的表达水平无明显变化,而p-AKT表达水平明显下降。结论:PRDX6促进食管癌细胞EC9706的增殖、迁移、侵袭及放射抵抗。

三种剂量验证系统在直肠癌容积旋转调强放疗计划中的验证结果比较

目的 比较和分析Delta4、EDose和Portal Dosimetry(PD)3种剂量验证系统在直肠癌容积旋转调强放疗(VMAT)计划中的剂量验证结果,为剂量验证选择合适的验证方法和评价标准。方法 回顾性选取在福建医科大学附属协和医院行VMAT放疗的直肠癌患者45例,依据治疗计划分别创建基于Delta4、EDose和PD系统的验证计划并进行剂量验证。采用Kruskal-Wallis检验比较3种剂量验证系统在3%/3 mm、3%/2 mm、2%/3 mm、2%/2 mm 4种γ评价标准下的绝对剂量的γ通过率。结果 在3%/3 mm的评价标准下,Delta4、EDose和PD系统的平均γ通过率分别为99.90%、98.34%和98.60%。在3%/3 mm、3%/2 mm、2%/3 mm的评价标准下,3种验证系统的平均γ通过率均>95%,满足临床要求。3种剂量验证系统在4种评价标准下的γ通过率比较,差异有统计学意义(P<0.05)。通过进一步两两比较发现,Delta4系统的γ通过率高于EDose系统和PD系统,差异有统计学意义(P <0.05);EDose系统和PD系统的γ通过率比较,差异无统计学意义(P>0.05)。结论 Delta4系统的γ通过率优于EDose系统和PD系统,PD系统的γ通过率和EDose系统相近。Delta4系统、EDose系统和PD系统均可用于直肠癌VMAT计划的剂量验证中。由于EDose系统和PD系统在保证验证精度的同时,摆位简单、使用方便、验证效率高,在临床应用中可以优先考虑。Delta4系统严格的剂量验证γ评价标准可以采用2%/2 mm,EDose系统和PD系统严格的剂量验证γ评价标准可以采用3%/2 mm或2%/3 mm。

放射性脑损伤的研究进展

原发性或转移性脑部恶性肿瘤患者接受放射治疗时,会引起脑组织功能和形态学变化,导致放射性脑损伤,并且其发病机制尚无统一定论,现有的研究进展和治疗方案有待阐明和完善。本综述从血管损伤、炎症反应、神经元功能障碍、胶质细胞损伤以及肠道微生物方面讨论放射性脑损伤的发病机制,以及治疗与预防的相关研究进展,旨在为放射性脑损伤的研究和临床诊治提供参考和理论依据。

^(18)F-FDG PET/CT和MRI及血浆EB病毒水平对鼻咽癌局部复发的诊断价值研究

目的:比较^(18)F-FDG PET/CT、MRI在鼻咽癌局部复发和放疗后改变的鉴别诊断中的应用价值,并确定更合适的SUV_(max)诊断阈值,探索血浆EBV-DNA在发现鼻咽癌复发转移方面的意义。方法:选取2015年1月至2020年2月期间放疗结束至少6个月后在福建省肿瘤医院进行复查的鼻咽癌患者208例,均进行MRI、PET/CT及EB病毒DNA检查(均在1个月内完成)。以活检病理结果或影像学的密切随访(至少1年)作为诊断鼻咽癌是否局部复发的标准,对患者的影像检查结果及相关参数进行比较分析。结果:共有83例患者确诊为鼻咽癌局部复发,125例确诊为无局部复发,后者中77例伴有区域复发和(或)远处转移。PET/CT和MRI对鼻咽癌局部复发的诊断敏感性、特异性、准确性分别为89.2%vs.67.5%,90.4%vs.92.0%,89.9%vs.82.2%。当诊断临界值SUV_(max)=3.85时,PET/CT的诊断准确性最高,与SUV_(max)=2.5相比,特异性(89.6%vs.68.0%)和准确性(89.4%vs.78.4%)均有显著提升。对纳入患者中治疗失败患者的EB病毒DNA分析发现,局部复发患者的血浆EBV-DNA检测敏感性低于区域复发或远处转移患者。局部复发肿瘤患者的SUV_(max)值与血浆EBV-DNA存在相关性。结论:^(18)F-FDG PET/CT对鼻咽癌局部复发和放疗后改变的鉴别诊断效能优于MRI。SUV_(max)诊断阈值设为3.85时可获得更好的诊断效能。血浆EBV-DNA检测在鼻咽癌区域复发和远处转移方面较灵敏,局部复发者的阳性率并不高,对这部分患者的诊断价值仅提供参考。

光学引导跟踪系统在放疗应用中的准确性研究

目的初步探究体表光学引导跟踪系统(OGTS)在肿瘤放射治疗应用中的追踪精度。方法分为模体验证及临床验证,模体验证采用专用设备,利用OGTS记录光学标记点在反光球平台上从指定位置移动到目标位置的位移值,将该位移值与模体中固定距离比较,以计算系统的准确性与重复性。临床验证通过选取45例放疗患者进行OGTS跟踪准确性和重复性研究,其中头部、乳腺、直肠肿瘤患者各15例。每例患者均获取随机3个治疗分次下图像引导校正摆位前后图像引导定位系统(IGPS)和OGTS的值,分别记录每次误差校正的平移值。治疗前用IGPS修正患者摆位误差并获取相关数据,以IGPS校正平移误差的结果为金标准验证OGTS监测患者位置平移的准确性,计算综合平移偏差。结果模体测量结果显示,跟踪准确性的综合平移偏差最大值为0.18 mm,跟踪重复性综合平移偏差的标准差为0.03 mm。临床试验结果统计显示,IGPS与OGTS追踪精度仅在头部z方向上差异有统计学意义(t=2.21,P<0.05),而在头部其他方向及乳腺、直肠的3个平移方向差异均无统计学意义(P>0.05)。综合平移偏差分析表明,在头、乳腺、直肠分别为(0.91±0.62)、(1.64±1.30)和(1.52±1.29)mm,符合两者偏差≤2 mm的要求。结论OGTS操作简单、追踪精度较好,可辅助IGPS用于治疗中实时呼吸监测。

经皮肝穿刺植入可回收金标在射波刀追踪治疗的实验研究

目的评估一种肝脏金标植入新方法在兔肝脏内固定及取出的可行性,以期用于射波刀金标追踪治疗。方法分为活体实验和离体实验。活体实验对10只家兔麻醉后,经皮肝穿刺植入3颗金标,10 d后植入设有外置套管和固定细线的第4颗金标,以射波刀分别对参照组(第1颗和第2颗)和套管组(第1颗和第4颗)配准后追踪,施照结束后,评估金标植入成功率、配准精度及取出的安全性。离体实验在离体的肝脏进行金标拉力测试,测量弹簧圈金标和无弹簧圈金标取出时所受阻力。结果实验过程中金标没有出现远处转移的情况,植入与回收成功率均为100%。操作过程家兔未发生明显相关并发症和术后并发症。所有金标均成功追踪,套管组的配准平移偏差在头脚方向和前后方向高于参照组(Z=-11.77、-4.57,P<0.05),而左右方向低于参照组(Z=-2.52,P<0.05)。金标拉力测试结果显示弹簧圈金标拉力为(2.23±0.85)N,无弹簧圈金标拉力为(0.81±0.13)N,差异有统计学意义(Z=-2.31,P<0.05)。结论螺旋线圈结构金标在穿刺针道内的固定效果好,细线限制了金标肝外远处移位,套管为金标回收建立通道,整体操作简单易行。

AccuContour软件在全脑全脊髓自动勾画中的风险评估与应对

目的对使用AccuContour软件自动勾画全脑全脊髓放射治疗(CSI)患者靶区和危及器官(OARs)进行风险评估和风险应对。方法选取2012年1月至2022年12月于医院接受全脑全脊髓放射治疗(CSI)的40例患者为研究对象,其中仰卧位和俯卧位各20例,且同一体位组内成人和儿童各10例。手动和自动勾画4组患者靶区和OARs。界定风险准则,勾画结果以德尔菲法进行后果分析,对靶区和OARs做出风险分型,并逐例逐层回顾统计,通过危险与可操作性分析法进行可能性分析,对勾画差异做出归因分类。结果脑、肝脏、左右肺、左右肾、心脏和左右眼球为鲁棒型;甲状腺、左右腮腺为平衡型;喉、气管、食管、胃、脊髓腔、左右视神经和左右晶体为审慎型。自动勾画和手动勾画的差异归因可分为Ⅰ~Ⅶ类。根据器官分型和归因分类,对开发方和应用方提出不同的风险应对建议。结论AccuContour软件应用于CSI患者的靶区和OARs自动勾画具有较高的临床价值,但需完善前期风险评估和策略应对,确保智能勾画的安全、可靠、可控及可持续发展。

基于体素的射波刀肺追踪剂量覆盖率体积直方图研究

目的:基于体素计算分次间射波刀肺追踪的剂量覆盖率体积直方图(CVH),并探讨肿瘤体积、解剖位置与CVH鲁棒性之间的相关性。方法:回顾性分析外周型肺癌患者55例(上肺26例,中肺22例,下肺7例),共339分次。所有患者均采用射波刀(VSI型)Xsight Lung追踪(2-view)方式进行治疗,拍片时间间隔为60 s。在射波刀的动态追踪系统(MTS)中记录的呼吸追踪数据均转化为患者坐标系。以射波刀治疗时产生的log文件为基础,基于体素利用MATLAB科学计算软件计算不同外扩范围下的CVH,并讨论肿瘤体积、解剖位置与CVH鲁棒性之间的相关性。结果:采用95%靶区覆盖率(C95)大于95%即C95>95%作为是否满足临床要求的评价指标,满足临床要求的计划在整个治疗疗程内并非所有治疗分次都能达到评价指标。对于同一外扩范围,其CVH由大到小依次为:上肺>中肺>下肺。另外,对于中、下肺而言,肿瘤外扩5 mm并不能满足临床评价指标即C95>95%。肿瘤体积和治疗过程中CVH的鲁棒性之间呈负相关。肿瘤体积越大治疗过程中的CVH波动越小,反之,肿瘤体积越小,治疗期间覆盖率的不确定度越大,鲁棒性越差。对于下肺肿瘤,上述现象更加明显。另外,随着外扩范围的增加,CVH的鲁棒性也逐渐上升。结论:对于小体积和下肺肿瘤的治疗,平均覆盖率小于大体积和上肺肿瘤,治疗过程中应根据患者肿瘤体积、位置等因素综合考虑外放范围,以进一步提高临床疗效。

基于深度学习的儿童肺炎检测模型建立及应用

目的:基于深度学习根据儿童胸部X光正位数字影像构建肺炎自动判别模型,辅助临床诊断,提高影像诊断效率。方法:首先通过选取公开数据集5856张儿童胸片(肺炎4273张,正常1583张),分为训练集、验证集和测试集,基于Resnet-50神经网络构建儿童肺炎自动判别模型,利用验证集选取最优模型,在测试集上做内部独立验证。进一步收集6家医疗单位共611张儿童胸片(肺炎300张,正常311张)进行外部验证,并根据验证结果对模型进行微调后再次测试,使模型更适合临床使用。结果:基于深度学习技术和公开数据集数据构建儿童肺炎自动判别模型,准确率为98.48%,精确率为99.54%,召回率为98.81%,F1-score为98.86%,AUC为0.999。外部验证初始结果准确率为59.90%,选用部分外部验证数据微调模型后,独立测试准确度提升至85.00%。结论:基于深度学习根据公开数据集构建肺炎自动判别模型具有可行性,准确率达98.48%,在实际临床使用时应根据具体使用条件选取适量数据集对模型进行微调。

下调脂肪酸结合蛋白5对人皮肤角质形成细胞放射损伤的影响

目的探究下调脂肪酸结合蛋白5(FABP5)对皮肤细胞放射损伤的影响及其相关机制。方法构建下调FABP5的慢病毒载体,将慢病毒感染人皮肤角质形成细胞(HaCaT)并检测转染效率。将细胞分为空白对照组、下调FABP5组、单纯照射组、下调FABP5+照射组。予6 MV X射线照射后,CCK-8法测定细胞增殖活力,划痕实验检测细胞迁移,流式细胞术分析细胞凋亡,克隆形成实验检测放射敏感性,免疫印迹检测细胞中PARP1、γ-H2AX、AKT、p-AKT的蛋白表达水平。结果成功构建下调FABP5的HaCaT细胞,从RNA水平(t=25.14,P<0.05)和蛋白水平(t=20.06,P<0.05)验证均达到下调FABP5的目的。下调FABP5组细胞增殖(t=3.55、5.88、3.18,P<0.05)、迁移能力(t=15.44,P<0.05)显著减弱,其放射增敏比为0.782。下调FABP5+照射组细胞凋亡率较单纯照射组显著减少[(9.82±1.45)%vs.(22.05±6.71)%,t=3.08,P<0.05]。下调FABP5+照射组细胞的PARP1和γ-H2AX蛋白水平分别为0.04±0.04、0.11±0.06和0.26±0.11、0.22±0.07,均低于单纯照射组的0.21±0.10、0.52±0.22和0.57±0.06、0.43±0.02(t=2.83、3.07、4.50、5.33,P<0.05),而p-AKT蛋白水平高于单纯照射组(t=-16.24~3.02,P<0.05)。结论下调FABP5抑制皮肤细胞增殖、迁移,增强放射抵抗性,减少辐射诱导皮肤细胞凋亡和DNA损伤。这可能是通过磷脂酰肌醇3-激酶(PI3K)/蛋白激酶B(AKT)信号通路来抑制皮肤细胞放射敏感性,为放射性皮肤损伤防护提供一种新思路。

基于XR技术的医用直线加速器质量保证远程培训系统

目的研发一种用于医用电子直线加速器质量保证(QA)的多终端虚拟仿真远程培训系统,以提高放疗工作人员及医学生的QA操作技能,并降低培训辐射危险。方法运用Unity 3D扩展现实(XR)技术制作虚拟现实交互软件,基于放疗技术以及医用电子直线加速器质量控制内容搭建培训系统,开发多终端使用平台,并搭建远程控制模块。采用多角度评价体系,并设计调查问卷,分析该系统的应用价值。结果本系统还原医用电子直线加速器治疗室现场环境和实物,可实现对加速器5G远程控制,进行非现场的QA演示与指导。截至2022年3月1日,系统累计培训133人次,收回系统应用有效问卷76份,其中90.79%(69/76)的调查对象对系统显示的实验结果表示信任,并有88.16%(67/76)的调查对象认为该培训系统是必要的。结论本培训系统培训效果反映良好,从根本上降低了培训辐射危险,可为加速器QA培训模式的改革和进步提供参考。

新辅助直肠评分在局部晚期直肠癌新辅助短程放疗后巩固化疗模式中的预后及辅助化疗决策作用

目的探讨新辅助直肠(NAR)评分在新辅助短程放疗加巩固化疗模式下对局部晚期直肠癌(LARC)预后的影响及对辅助化疗决策的价值。方法选取2015年8月至2018年8月入组STELLARⅢ期试验(NCT02533271)接受新辅助短程放疗加巩固化疗并可计算NAR评分的LARC患者。按照NAR评分,分为低(<8分)、中(8~16分)、高(>16分)组。生存分析采用Kaplan-Meier法和Log rank检验,影响因素分析采用Cox比例风险回归模型。结果232例LARC患者,低、中和高NAR评分患者分别为56例(24.1%)、113例(48.7%)和63例(27.2%)。中位随访37个月,低、中和高NAR评分患者的3年无病生存(DFS)率分别为87.3%、68.3%和53.4%(P<0.001)。多因素分析显示,NAR评分(中NAR评分:HR=3.10,95%CI:1.30~7.37,P=0.011;高NAR评分:HR=5.44,95%CI:2.26~13.09,P<0.001)、切除状态(HR=3.00,95%CI:1.64~5.52,P<0.001)及辅助化疗(HR=3.25,95%CI:2.01~5.27,P<0.001)为DFS的独立预后因素,高NAR评分者DFS显著较低。R0切除患者中,低、中NAR评分者接受辅助化疗的3年DFS率分别为97.8%、78.0%,高于未接受辅助化疗的患者(分别为43.2%和50.6%,均P<0.05)。高NAR评分者接受或未接受辅助化疗的3年DFS差异无统计学意义(分别为54.2%和53.3%,P=0.214)。结论NAR评分是LARC新辅助短程放疗加巩固化疗策略中的有效预后指标,在后续辅助化疗决策方面具有潜在作用,其值得在更大样本量的研究中进一步验证其价值。

支气管镜智能导航植入可回收金标在射波刀同步呼吸追踪可行性的体模研究

目的:探究支气管镜智能导航下植入可回收金标在射波刀同步呼吸追踪的可行性。方法:在充气状态下获取经反腐处理的生物猪肺CT影像,利用智能导航软件在左、右肺叶分别设计8例模拟肿瘤病灶位点。设置多痰支气管环境组4例和湿润支气管环境组4例,根据射波刀金标植入原则,将智能规划后的32个可回收金标经支气管植入到每个模拟肿瘤病灶周围。模拟呼气末状态,再次扫描生物猪肺获取植入的金标CT影像,并记录成功植入金标数。利用射波刀计划系统(Multiplan v4.6)设计8个可执行的Synchrony治疗计划,对模拟呼吸运动的生物猪肺进行施照,记录可追踪金标数。施照后通过支气管镜取回已植入的可回收金标,记录成功回收金标个数。提取射波刀log文件中的治疗数据进行追踪数据整理分析,统计整个治疗过程的平移修正偏差、旋转修正偏差以及刚性误差。结果:实验过程中没有出现可回收金标滑脱、掉落等情况。支气管镜智能导航引导下成功植入与取出可回收金标32个,植入成功率与回收成功率均为100%。射波刀施照过程中金标追踪率为100%,刚性误差均<5 mm,治疗后统计射波刀log文件数据,多痰支气管环境组与湿润支气管环境组在左右方向平移偏差、左右方向旋转偏差、俯仰方向旋转偏差的差异均无统计学意义(P>0.05)。多痰支气管环境组在前后方向平移偏差(Z=-3.57;P<0.01)及头脚方向平移偏差(Z=-2.53,P<0.05)稍高于湿润支气管环境组,而平旋方向旋转偏差(Z=-3.88,P<0.01)及刚性误差(Z=-3.32,P<0.01)均低于湿润支气管环境组。结论:经支气管镜智能导航植入可回收金标技术可行,可回收金标在体模支气管内稳定性好,且射波刀追踪精度可满足临床要求,有较好的临床应用与教学应用前景。

骨髓活检对PET-CT分期结外NK/T细胞淋巴瘤鼻型的诊断及预后价值

目的评估骨髓活检对基于疗前PET-CT分期结外NK/T细胞淋巴瘤鼻型(ENKTCL)的诊断及预后价值。方法回顾分析2013—2021年福建医科大学附属协和医院初诊ENKTCL的186例完成骨髓活检及骨髓穿刺的患者资料,分为骨髓穿刺+骨髓活检组(186例)、PET-CT分期+骨髓活检组(139例),比较组间灵敏度、特异度、阳性预测值与阴性预测值,对数据进行分析绘图并采用Kaplan-Meier法和log-rank检验进行生存分析。结果全组患者中骨髓活检阳性45例(24.2%),其中骨髓穿刺阳性30例。141例骨髓活检阴性的患者中骨髓穿刺也均为阴性。139例患者同时完成疗前PET-CT分期与骨髓活检,30例PET-CT诊断骨髓阳性患者中22例经骨髓活检确诊,109例PET-CT骨髓阴性患者中虽有5例骨髓活检阳性,但均因同时有其他远处部位转移而被诊为Ⅳ期。PET-CT对于骨髓受侵的诊断灵敏度为81.5%,特异度为92.9%,阳性预测值为73.3%,阴性预测值为95.4%。其中PET-CT诊断的早期(Ⅰ-Ⅱ期)患者,骨髓活检均为阴性(阴性预测值为100%)。在Ⅳ期患者(55例)中,骨髓活检或PET-CT提示骨髓阳性的患者(35例)与其他器官受累的Ⅳ期患者(20例)对比,1年总生存率分别为28.7%和42.0%(P=0.13),1年无进展生存率分别为23.2%和23.3%(P=0.94)。结论基于PET-CT分期的早期ENKTCL常规骨髓活检不改变原有分期;晚期患者中骨髓阳性患者生存率有更差的趋势,骨髓活检仍有一定价值。

支气管镜智能导航金标植入技术虚拟仿真教学实验软件的研发应用

目的探讨支气管镜智能导航金标植入技术的虚拟仿真教学软件在放射治疗领域临床应用的必要性和可行性。方法使用Unity3D引擎开发3D虚拟操作及交互系统,运用3Dmax、Maya等工具,以SQL作为数据库支持,场景采用现在主流的次时代制作流程,针对金标植入中的重难点系统分为12个步骤,10个知识点进行仿真展示演练,采用内部测试与远程评价测试,通过获取每位测试者的测试情况,根据测试结果进行系统应用价值的分析。结果截至2022年5月1日,系统访问量高达2 409,参与实验测试人数425人次,实验完成率为100%,实验通过率为96.5%,获得167位实验者评价,涵盖福建医科大学多级医学影像技术系、医学影像学等相关专业学生及放疗相关工作人员,获得一致好评。结论支气管镜智能导航金标植入技术的虚拟仿真教学实验软件在学生的教学和相关专业人员的培训中具有应用价值。