应用热释光剂量计测量乳腺癌根治术后放疗中不同定位方式对体表吸收剂量影响的体模研究

目的:探讨应用LiF(Mg,Cu,P)热释光剂量计(TLD)和Alderson Rando仿真人模体模拟测量乳腺癌改良根治术后容积旋转调强放疗(VMAT)中不同定位方式对体表吸收剂量的影响,为临床治疗提供参考。方法:应用直线加速器6 MV X射线,对TLD剂量计进行剂量标定、角响应实验。基于仿真人模体模拟乳腺癌改良根治术后VMAT放疗,测量3组不同情况下的体表吸收剂量。对照组:模拟乳腺托架定位,不覆盖组织补偿物(Bolus);实验组1:模拟乳腺托架定位,覆盖0.5cm厚度的Bolus;实验组2:体板联合热塑体膜进行定位。结果:对照组:模体表面无任何覆盖物时测得体表吸收剂量为94.4~99.9 cGy,占处方剂量的47.2%~50.0%;实验组1:模体表面覆盖0.5 cm厚度的Bolus时测得体表吸收剂量为179.4~184.6 cGy,占处方剂量的89.7%~92.3%;实验组2:覆盖热塑膜时测得体表吸收剂量为150.4~156.8 cGy,占处方量的75.2%~78.4%。结论:3组不同情况下的体表吸收剂量差异较大。在临床治疗中,热塑膜能够提高皮肤表面剂量,但存在较大的不确定性。应合理利用热塑膜联合体板减少呼吸幅度的同时合理运用Bolus来提高体表吸收剂量,从而达到治疗效果最优化。

基于FC_DenseNet深度学习网络自动分割肺癌放疗中的危及器官

目的:建立一种基于密集连接深度学习的端到端胸部CT图像危及器官自动分割方法,提供一个高精度的自动分割模型,减轻医师临床勾画的工作强度。方法:收集36例肺癌患者CT图像,27例作为训练集,随机取6例作为验证集进行交叉验证,测试集为9例,训练时间约为5 h,完成了左肺、右肺、脊髓、心脏4个危及器官的自动分割,并使用Dice系数、HD95距离与平均表面距离(ASD)3个指标对测试集进行测试。结果:测试集的分割结果显示,与U-Net与ResNet50相比,FC_DenseNet网络在Dice值、HD95、ASD指标上表现较好,但是不同网络之间的分割结果并没有显著差异(P>0.05),FC_DenseNet网络Dice值最高是左肺为0.98,最低为心脏0.84。结论:本研究的结果表明,密集连接结构的深度学习模型能够较为准确地分割左右肺、脊髓、心脏4个危及器官,这种特征图复用的思想为基于深度学习的医学图像分割提供了新思路。

不同优化方法在乳腺癌大分割放疗中的剂量学研究

目的:探讨物理函数优化与生物函数优化在乳腺癌大分割放疗计划中的剂量学差异。方法:选择已接受放疗的15例左侧乳腺癌病例,分别对每个病例使用物理函数(DV组)、生物函数-物理函数相结合(DV+EUD组、EUD+DV组)及生物函数(EUD组)优化方法重新进行容积旋转调强放疗计划设计。通过计算与分析各项剂量学参数来评估4组优化方法在乳腺癌大分割放疗中的剂量学差异。结果:含生物函数的优化结果与仅含物理函数的优化结果比较具有统计学差异(P<0.05)。EUD组与EUD+DV组的靶区剂量学结果接近,且靶区EUD与肿瘤控制率明显高于DV组与DV+EUD组。另外,EUD组的患侧肺剂量明显低于其余3组,与DV组和DV+EUD组相比,机器跳数也降低了约16%。结论:生物函数在提高靶区EUD与肿瘤控制率以及保护患侧肺组织方面都具有明显优势,并可提高治疗实施效率。可以使用生物函数优化方法进行乳腺癌计划的优化。

基于MHA⁃resunet神经网络的非小细胞肺癌VMAT放疗剂量分布预测研究

目的应用深度学习神经网络高精度预测非小细胞肺癌(NSCLC)患者容积旋转调强放疗(VMAT)计划的剂量分布。方法基于Res⁃Unet基础网络引入大核空洞卷积模块和多头注意力(MHA)机制构建了MHA⁃resunet网络。在此基础上,以随机数表法从上千例接受VMAT放疗NSCLC患者中选取151例患者,以CT图像、计划靶区(PTV)与危及器官(OARs)轮廓作为输入,以剂量分布图作为输出训练神经网络。然后将该网络的性能与常用的几种网络的性能进行比较,通过PTV与OARs内的体素级平均绝对误差(MAE)和临床剂量体积指标误差对网络性能进行评估。结果基于MHA⁃resunet网络的预测剂量与真实计划剂量的平均绝对误差在靶区内为1.51 Gy,靶区的D_(98)、D_(95)误差均<1 Gy。与Res⁃Unet、Atten⁃Unet、DCNN 3种常用网络比较,MHA⁃resunet在靶区与除心脏外的OARs内的剂量误差均为最小。结论MHA⁃resunet网络通过提高感受野来学习靶区与危及器官的相对位置关系,能够准确地预测接受VMAT放疗的NSCLC患者的剂量分布。

T1~2N0M0期食管癌根治性放疗的预后分析:泛京津冀食管肿瘤多中心协作组多中心回顾性研究(3JECROG R-01H)

目的探讨T1~2N0M0期食管癌根治性放疗的预后及其影响因素。方法回顾性分析泛京津冀食管癌协作组10家医疗中心的196例行根治性放疗的T1~2N0M0期食管癌患者的临床资料,其中单纯放疗118例,放疗辅助化疗78例;三维适形放疗(3DCRT)96例,调强放疗(IMRT)100例。计划靶区(PTV)和大体肿瘤区(GTV)中位照射剂量均为60 Gy。中位随访59.2个月。预后影响因素的单因素分析采用Log rank检验,多因素分析采用Cox模型回归分析。结果全组患者双肺20 Gy剂量照射的体积占总体积的百分比(V20)为(18.65±7.20)%,平均剂量为(10.81±42.05)Gy。心脏V30为(14.21±12.28)%,脊髓最高剂量为(39.65±8.13)Gy。放射性肺炎发生率为14.80%(29/196),放射性食管炎发生率为65.82%(129/196),均以1~2级为主,无4级以上急性不良反应。全组患者中位总生存时间和无进展生存时间分别为70.1和62.3个月,1、3、5年总生存率分别为86.1%、65.2%和55.8%,1、3、5年无进展生存率分别为75.1%、57.4%和53.2%。多因素Cox模型回归分析显示,患者年龄(HR=1.023,P=0.038)、GTV最大横径(HR=1.243,P=0.028)是食管癌患者总生存的独立影响因素,GTV体积(HR=1.718,P=0.025)是食管癌患者无进展生存的独立影响因素。结论T1~2N0M0期食管癌患者行根治性放疗疗效较好,患者年龄、GTV最大横径和GTV体积影响放疗预后。

同步加量放疗治疗不可手术食管鳞癌的远期疗效及安全性:泛京津冀食管肿瘤多中心协作组多中心回顾性研究(3JECROG R-05)

目的评价同步加量放疗(SIB-RT)治疗不可手术食管鳞癌的远期疗效及与治疗相关的不良反应。方法2002年1月至2016年12月,在泛京津冀食管肿瘤多中心协作组(3JECROG)10家医疗中心接受根治性放疗的不能手术或拒绝手术的食管鳞癌患者2132例,其中接受SIB-RT 518例(SIB组),非SIB-RT 1614例(No-SIB组)。采用倾向性评分匹配(PSM)方法,按卡钳值=0.02进行1∶2匹配。PSM后,SIB组515例,No-SIB组977例。比较SIB组和No-SIB组患者的预后和治疗相关不良反应,并分析预后影响因素。结果中位随访时间为61.7个月。PSM前,SIB组患者的1、3、5年总生存率分别为72.2%、42.8%和35.5%,No-SIB组患者分别为74.3%、41.4%和31.9%,两组差异无统计学意义(P=0.549)。PSM后,SIB组患者的1、3、5年总生存率分别为72.5%、43.4%和36.4%,No-SIB组患者分别为75.3%、41.7%和31.6%,两组差异无统计学意义(P=0.690)。对PSM后的样本进行单因素分析显示,病变部位、病变长度、T分期、N分期、TNM分期、同步放化疗、大体肿瘤体积(GTV)和是否SIB-RT与不可手术食管鳞癌根治性放疗的预后有关(均P<0.05)。多因素Cox回归分析显示,病变部位、TNM分期、GTV和同步放化疗是不可手术食管鳞癌根治性放疗预后的独立影响因素(均P<0.05)。分层分析显示,在GTV≤50 cm^(3)的患者中,SIB组和No-SIB组患者的中位生存时间分别为34.7和30.3个月,差异无统计学意义(P=0.155)。在GTV>50 cm^(3)的患者中,SIB组和No-SIB组患者的中位生存时间分别为16.2和20.1个月,差异亦无统计学意义(P=0.218)。SIB组患者重症食管炎和重症放射性肺炎的发生率分别为4.3%和2.5%,均低于No-SIB组(分别为13.1%和11.0%,均P<0.001)。结论不可手术食管鳞癌患者行SIB-RT的远期生存不劣于常规分割放疗,且未增加放疗相关不良反应,缩短了治疗时间。SIB-RT可作为不可手术食管鳞癌根治性放疗的选择之一。

分次间随机摆位误差对早期乳腺癌大分割放疗中靶区和危及器官剂量分布的影响

目的研究分次间随机摆位误差对早期乳腺癌大分割放疗中靶区及危及器官剂量分布的影响。方法应用直线加速器的X线容积成像(XVI)系统在放射治疗前行锥形束CT扫描(CBCT)获取随机摆位误差数据。随机抽取首都医科大学附属北京世纪坛医院2020年10月到2021年8月已完成左侧乳腺癌保乳术后大分割放射治疗的14例患者的计划。调取患者CBCT图像42幅,应用统计学软件计算头(Y+)、脚(Y-)、左(X+)、右(X-)、腹(Z+)、背(Z-)三维方向的误差最大值与均值。在Monaco5.11治疗计划系统中,通过移动临床治疗中心的方式,分别向患者6个方向移动最大误差值,在保证子野数、出束跳数不变的情况下,重新计算获得实验计划(E)并与临床计划(C)进行剂量学对比。结果CBCT结果表明在头(Y+)、脚(Y-)、右(X-)方向随机摆位误差最大值为5 mm;实验计划和临床计划对比显示:95%的瘤床加量区瘤床计划靶区(PTV_(boost))和全乳计划靶区(PTV)体积的受照剂量(D_(95))整体下降在5%之内,2%的PTV_(boost)体积的受照剂量(D_(2))在向患者左(X+)和腹(Z+)侧出现误差时产生高于110%处方量的剂量;对于危及器官而言,患侧肺、健侧肺、健侧乳腺、脊髓均未超过剂量限值,但是心脏和冠状动脉左前降支在左(X+)、右(X-)和腹(Z+)、背(Z-)方向上对随机摆位误差的影响比较敏感,尤其是向左(X+)侧和腹(Z+)侧的摆位误差导致剂量增加最为明显。结论5 mm摆位误差对PTV影响不大,但对PTV_(boost)可能存在处方剂量覆盖不全的风险,同时可能增加心脏毒性,在临床中应引起重视。

应用热释光剂量计研究放疗中热塑膜对体表吸收剂量的影响

目的探讨应用LiF(Mg、Cu、P)热释光剂量计(TLD)测量2种不同照射方式下热塑膜对固体水或Alderson Rando仿真人模体体表吸收剂量的影响,为临床治疗提供参考。方法首先应用6MV-X射线筛选出符合临床测量要求的TLD,然后应用筛选好的TLD测量2种不同照射技术下的固体水或仿真人模体体表相对吸收剂量:(1)采用源皮距(SSD)=100 cm垂野照射技术时固体水模体体表相对吸收剂量,其中一组无热塑膜覆盖,另一组覆盖热塑膜;(2)采用容积旋转调强(VMAT)技术照射时仿真人模体体表相对吸收剂量,其中一组无热塑膜覆盖,另一组覆盖热塑膜。分别比较2种照射技术下热塑膜对体表相对吸收剂量的影响。结果在SSD=100重野照射技术条件下,无热塑膜与有热塑膜覆盖固体水模体体表相对吸收剂量分别为108.67、138.60 cGy,两者比较差异有统计学意义(P<0.001),热塑膜能够提高27.5%的体表相对吸收剂量;在VAMT照射技术条件下,无热塑膜与有热塑膜覆盖仿真人模体体表相对吸收剂量分别为98.83、154.95 cGy,两者比较差异有统计学意义(P<0.001),热塑膜能够提高56.8%的体表相对吸收剂量。结论2种不同照射技术下覆盖热塑膜都会增加模体体表吸收剂量,在临床治疗中应引起重视。

中晚期下咽癌诱导化疗筛选综合治疗的单臂前瞻性研究:单中心260例报告

目的:研究诱导化疗筛选的综合治疗对于中晚期下咽癌患者生存率、喉功能保留的意义。方法:前瞻性分析首都医科大学附属北京同仁医院2011年1月至2017年12月符合入组标准的中晚期下咽癌的患者,均接受2~3周期TPF方案(紫杉醇+顺铂+5氟尿嘧啶)诱导化疗,完全缓解(complete response,CR)患者接受根治性放疗,本研究初步将部分缓解(partial response,PR)影像学评估肿瘤体积缩小达到70%及以上称大PR,行同期放化疗,小于此标准PR患者称小PR。(CR+大PR)组为TPF诱导化疗有效组,未达CR及大PR患者行根治性手术治疗,即为TPF诱导化疗无效组,术后视情况接受辅助放疗。研究终点为总生存时间(overall survival,OS)、无进展生存时间(progression free survival,PFS)、喉器官功能保全生存时间(larynx dysfunction-free survival,LDFS)。χ^2检验对影响因素进行分析;Kaplan-Meier法绘制生存曲线,采用Log-rank检验。Cox单因素分析有统计学意义者进一步行Cox多因素分析。结果:本研究最终共纳入260例患者,随访时间为24.7(5~83)个月,诱导化疗有效组和诱导化疗无效组患者的3年和5年生存率为46.0%、32.6%;无进展生存率分别为41.0%、26.6%;喉器官功能保全生存率分别为37.9%、24.8%。诱导化疗疗效差、N分期高、Ki-67免疫组化强阳性是预后不良因素(P值均<0.001)。临床分期越高,诱导化疗疗效越差(P=0.015)。大、小PR患者间OS及PFS差异无统计学意义(P值均>0.05)。结论:对于中晚期下咽癌患者进行TPF诱导化疗筛选综合治疗,可在获得较高生存率情况下尽可能保留患者有效喉功能,提高患者生存质量。

Ⅳ期食管鳞癌放化疗疗效分析:泛京津冀食管肿瘤多中心协作组多中心回顾性研究(3JECROG R-01F)

目的探讨晚期食管鳞癌患者放化疗的疗效,分析其预后影响因素。方法收集2002—2016年10所医疗中心608例Ⅳ期食管鳞癌患者的病历资料和随访资料,分析患者预后的影响因素。结果ⅣA期食管鳞癌患者的1、3、5年生存率分别为66.7%、29.5%和24.3%,ⅣB期患者分别为58.8%、29.0%和23.5%,两组之间差异无统计学意义(P=0.255)。单因素分析结果显示,病变长度、治疗方案、计划肿瘤体积(PGTV)剂量、是否序贯化疗、贫血程度、放射性食管炎程度、放射性肺炎程度与Ⅳ期食管鳞癌放化疗患者的预后有关(均P<0.05)。多因素分析显示,PGTV剂量(OR=0.693,P=0.004)、放射性食管炎程度(OR=0.867,P=0.038)、放射性肺炎程度(OR=1.181,P=0.004)是Ⅳ期食管鳞癌患者放化疗预后的独立影响因素。结论对Ⅳ期食管鳞癌推荐放化疗后序贯化疗的综合治疗方案,能够延长患者的总生存时间,改善患者的预后。PGTV剂量≥60 Gy疗效较好。

国产自主研发二维水箱应用于螺旋断层加速器束流质控的可行性研究

目的使用国产二维水箱在螺旋断层加速器(TOMO)上测量百分深度剂量(PDD)和射野离轴剂量分布,探索其应用于TOMO束流质控的可行性。方法使用国产二维水箱在TOMO上采集数据。选择40.0 cm×1.0 cm、40.0 cm×2.5 cm、40.0 cm×5.0 cm 3个射野测量水下1.5、5.0、10.0、15.0、20.0 cm深度的横向离轴剂量分布,选择25.0 cm×1.0 cm、25.0 cm×2.5 cm、25.0 cm×5.0 cm 3个射野测量百分深度剂量曲线以及水下1.5、5.0、10.0、15.0、20.0 cm深度的纵向离轴剂量分布,将所有数据导入TEMS软件进行γ分析。结果以厂家金标准数据为基准,国产水箱PDD曲线在3个射野条件下基本吻合,建成区差异偏大,PDD20/PDD10相对偏差>1%。横向离轴剂量分布在3个不同射野条件下除20.0 cm外其他4个深度处所测四分之一高宽(FWQM)均<1%;在3个不同射野、不同深度条件下所测数据在2%/1 mm标准下γ值均>1。纵向离轴剂量分布除射野25.0 cm×1.0 cm外,其他两个射野不同深度条件下所测半高宽(FWHM)均<1%;除射野25.0 cm×5.0 cm、深度为15.0和20.0 cm外,其他不同射野不同深度条件下所测数据在2%/1%射野宽度的分析标准下γ值均>1。结论国产二维水箱部分满足TOMO日常质控需求但仍需进一步优化改进以完全满足TOMO的临床验收需求。

四种放疗计划优化方法在肺癌大分割放疗中的剂量学研究

目的探讨物理优化与生物优化方法在肺癌大分割放疗中的剂量学差异。方法选择10例非小细胞肺癌放疗病例,分别对每个病例使用物理函数(DV组)、生物函数-物理函数相结合(DV+EUD组、EUD+DV组)及生物函数(EUD组)优化方法重新进行VMAT计划设计;其中4个组计划约束函数不同,但约束条件与计算参数保持相同。通过计算与统计各项剂量学参数来评估4种计划优化方法在肺癌大分割放疗中的剂量学差异。结果在靶区方面,EU1)组与EUD+DV组的等效均匀剂量值相近,但这两组EUI)值比另外两组分别高出2.8%-3. 6%和3.2%-3.7%;EUD组与EUD+DV组的肿瘤控制率平均值也高于DV组和DV+ELD组(P<0. 05)。均匀性指数值也不同(P<0. 05),而适形指数值相近(P>0.05).在危及器官方面,正常肺组织的EUD、V5、V10、V20、V30以及心脏与脊髓的剂量参数差异均相近(P>0.05),但靶区使用生物函数的两组其全肺平均剂量较另外两组的略低。结论生物函数在提高靶区的EUD与肿瘤控制率以及保护肺组织方面都具有一定的优势,临床工作中可以此为参考选择生物函数优化方法。

图像引导对宫颈癌治疗的作用

目的分析宫颈癌根治性图像引导放疗(IGRT)对靶区剂量的影响,探讨其合理应用模式。方法选取2012—2016年于中国人民解放军总医院第七医学中心行螺旋断层放疗(HT)的20例宫颈癌患者,应用兆伏级CT(MVCT)图像在HT自适应模块上进行重建及模拟,分别得到有/无图像引导下的受照剂量参数;将各单次剂量分布和对应的融合CT图像传输至形变软件中进行剂量叠加得到总剂量参数。结果无图像引导的模拟计划(Plan 2)的CTV、GTV和子宫体各方向位移均大于图像引导下的计划(Plan 1),以腹背方向和宫体位置变化最大;CTV、宫体V_(45Gy)、V_(50Gy)、D_(98%)、D_(mean)和GTV的V_(50Gy)均低于Plan 1(P<0.05);Plan 1左右位移与CTV和宫体D_(2%)、D_(98%)呈负相关(P<0.05),头脚位移与GTV的V_(45Gy)、V_(50Gy)呈负相关(P<0.05),腹背位移与宫体D_(98%)呈负相关(P<0.05);Plan 2左右位移与CTV的D_(2%)和宫体V_(50Gy)呈负相关(P<0.05),头脚位移与CTV的D_(98%)和宫体D_(98%)、D_(mean)、V_(45Gy)、V_(50Gy)呈负相关(P<0.05),腹背位移与CTV的D_(98%)和宫体D_(98%)、D_(mean)、V_(45Gy)、V_(50Gy)及GTV的D_(mean)、V_(45Gy)呈负相关(P<0.05)。结论宫颈癌调强放疗中宫体位移较大且CTV低量区主要位于宫体,IGRT可明显降低位置偏差带来的剂量学差异。