Octavius 1600SRS三维剂量验证系统临床可行性测试

目的:通过模体实验对PTW Octavius 1600SRS三维剂量验证系统进行临床应用前性能测试,评估其对立体定向放射治疗（SBRT）计划进行剂量验证的可行性。方法:选用PTW Octavius 1600SRS体模的CT图像,模拟勾画7个球形靶区,中心靶区（PTV0）直径大小为3 cm,其余各靶区直径大小分别为1.0 cm（2个）、1.5 cm（2个）和2.0 cm（2个）,各靶区中心点距PTV0中心点距离为3~6 cm。设置PTV0的中心点为计划中心,在治疗计划系统中制定SBRT计划（Plan0）,处方剂量为8 Gy×3 F。实验分别对Plan0引入临床常见偏差,包括叶片MLC位置偏差（1、2、3 mm）、计划中心点（ISO）位置偏差（1、2、3 mm）和机架位置偏差（0.5°、1.0°、2.0°）,并生成相应的偏差计划。使用1600SRS验证系统分别对原计划和偏差计划进行测量,比较两者γ通过率和靶区覆盖率的差别,以评估系统对放疗剂量偏差的敏感性。另外,对6例临床SBRT计划进行治疗前剂量验证,并与EPID验证结果进行比较,以评估其临床计划验证性能。结果:1600SRS验证系统对MLC偏差检测非常敏感,当MLC出现1 mm偏差时,其γ通过率与各靶区覆盖率均出现显著下降,且随着MLC偏差变大,其下降越明显。当MLC出现3 mm偏差时,（3 mm/3%）和（2 mm/3%）的γ通过率分别从99.6%和98.0%下降至92.8%和81.7%,7个靶区体积的覆盖率（V98%）平均下降（58.8±6.8）%。1600SRS对机架旋转偏差和ISO平移误差检测亦敏感,在机架旋转出现2°偏差或ISO出现3 mm偏差时,其（2 mm/2%）的γ通过率分别从95.1%下降至89.5%或86.2%。另外,6例临床SBRT放疗计划的（2 mm/3%）γ通过率平均为（95.5±1.5）%。结论:Octavius 1600SRS能敏感地检测出SBRT计划中MLC到位偏差、机架旋转角度偏差与ISO偏差,能较好地应用于SBRT计划的治疗前剂量验证。     

胸中段食管癌容积调强放疗计划的验证方法

目的:探讨胸中段食管癌在容积调强放疗（VMAT）中剂量与位置验证的方法。 方法:随机挑选10例胸中段食管癌病例在Varian Eclipse 10.0计划系统（TPS）中制定VMAT计划,使用IBA Compass 3.0剂量验证系统进行剂量测量,然后与TPS计划数据进行比较,分析靶区（PTV、CTV与GTV）与危及器官受照剂量和体积参数的差异,并得到其γ通过率。应用锥形束CT（CBCT）验证放疗前摆位误差,1次/周,共6周。 结果:γ分析在3 mm/3%标准下,靶区与危及器官通过率在95%以上。靶区D95%与Dmean的测量数据和TPS计算数据相差小于2%。危及器官中,双肺的V20与V30相比较于测量数据,TPS计算数据偏低,差异在1.65%以内。脊髓Dmax差异为2.23%,心脏V30、V40差异小于2%。CBCT位置验证中,前后与左右方向误差大于3 mm例数要多于头脚方向。 结论:通过Compass 3.0剂量验证系统与CBCT扫描,是保证胸中段食管癌VMAT安全和可靠的必要手段。     

基于ArcCHECK-3DVH系统的鼻咽癌容积旋转调强放疗三维剂量验证研究

目的:探讨ArcCHECK-3DVH系统在鼻咽癌容积旋转调强放疗（VMAT）三维剂量验证中的应用。方法:选取基于Monaco治疗计划系统（TPS）制定的20例鼻咽癌患者VMAT计划，利用ArcCHECK-3DVH系统进行患者计划的验证。比较TPS计算剂量与ArcCHECK-3DVH系统基于测量重建剂量的三维γ通过率（3%/3 mm, TH=10%），以及靶区剂量参数[D98%]、[D2%]和[Dmean]与危及器官剂量参数[Dmax]和[Dmean]等。结果:患者计划验证的三维γ通过率为98.20%（97.75%, 99.20%），TPS计算靶区内剂量和ArcCHECK-3DVH重建的剂量在[D98%]、[D2%]和[Dmean]参数上的差异值大部分小于3%，极个别情况的最大差异值在5%以内，绝大部分患者除PGTVnd外的各个靶区γ通过率为90%以上；各个危及器官对应的[Dmax]和[Dmean]剂量参数差异值均小于6%，γ通过率均在93%以上。结论:ArcCHECK-3DVH系统重建的剂量结果与TPS计算结果符合较好，为鼻咽癌VMAT计划剂量验证提供了丰富的剂量参数信息，有助于患者治疗计划的质量验证。     

使用Compass系统进行调强验证的一些探讨

目的:为确保调强放射治疗的精确,使用最新的Compass系统对调强计划进行基于病人CT影像的三维剂量验证,并对验证结果进行剂量体积直方图DVH的评估及三维剂量伽马分析。方法:随机抽取10例在我院进行调强放疗的病人,进行调强计划设计,并使用Compasss进行实测验证。在Compass软件系统中分别将TPS计算的TPS Dose与Com-pass直接计算的Compute Dose和实测后重建的Reconstruct Dose进行对比,然后针对各感兴趣区域进行三维空间体积上的Gamma分析和剂量体积直方图DVH分析。结果:如设定Gamma误差限定条件为3 mm/3%时,10例调强计划的所有危及器官的通过率为100%,但是所有靶区的通过率在与Compute Dose和Reconstruct Dose对比时,仅分别为70.6%和58.8%,通过率很低。如设定Gamma误差限定条件为4 mm/4%时,10例调强计划的所有危及器官的通过率为100%,所有靶区的通过率也为100%。对上述结果采用剂量体积直方图DVH分析,发现10例调强计划的所有靶区的通过率为100%,但是所有危及器官的通过率在与Compute Dose和Reconstruct Dose对比时,仅分别为40.7%和44.4%,通过率很低。结论:使用Compass系统进行调强验证可以较直观的看到剂量在三维空间上的分布情况,并可直接针对每个感兴趣区域进行Gamma分析、Difference分析和剂量体积直方图DVH分析,可以及时纠正误差,确保计划准确执行。但是由于Compass系统与TPS系统在剂量计算上存在一定差距,所以在实际使用中需要对每例调强计划运用多种手段进行具体分析评估。使用TPS Dose与Compute Dose对比操作比较方便快捷,也用来可作为对TPS设计出的调强计划进行初步质控的一个手段。可以及时纠正误差,确保计划准确执行。     

鼻咽癌调强放疗中摆位误差对物理剂量学的影响

目的：测量头颈部肿瘤在放射治疗中的摆位误差，分析鼻咽癌（NPC）调强放射治疗（IMRT）中误差对靶区和危及器官物理剂量学的影响。方法：随机抽取76名头颈部肿瘤患者，通过比较数字重建图像（DRR）和射野图像，测量其摆位误差；从其他住院患者中随机抽取另外10名作调强治疗的鼻咽癌患者，在计划系统中模拟患者治疗时体位的三维误差，重新计算剂量分布，分析一系列相关的靶区和危及器官的剂量参数，明确摆位误差对物理剂量的影响。结果：头颈部肿瘤在左右、头脚、腹背方向的摆位误差分别是（-0．62±1．46）mm，（-0．41±1．54）mm，（-0．31±1．67）mm；鼻咽癌调强放疗中超过3mm的摆位误差对GTV的最小剂量和CTV个别剂量参数的影响有统计学意义，腹背方向的误差对脊髓和脑干受照剂量的影响有统计学意义。结论：对于鼻咽癌调强治疗的患者，摆位误差需要控制在3mm之内：在日常工作中用EPID做质量保证和质量控制工作很有必要。     

调强放射治疗射野和剂量的验证

目的：为确保调强放射治疗的精确,利用自制和专用设备对每个射野的位置、形状和野内剂量分布进行验证。方法：用自制的位置验证标记球,贴在病人体表的某个固定位置,和病人一起进行CT扫描,设计计划时将此标记球设为位置验证靶区进行射野位置验证。利用加速器自带的射野影像系统（EPID）和治疗计划系统（TPS）的DRR图比对进行射野形状验证。利用Matrixx二维电离室矩阵和OnmiPro软件进行每个射野的剂量验证。结果：射野位置验证在统一调整系统后,误差结果满意。射野形状验证以3mm为标准,调整前的吻合率约为75％。剂量验证通过率大于等于95％的射野占77％。结论：通过81例鼻咽癌调强放疗的实验证明,利用上述三种方法对调强计划进行验证,可以及时纠正误差,确保计划准确执行。     

两套商用治疗计划系统中VMAT计划质量及其验证的对比研究

目的:探讨两套商用治疗计划系统（TPS）用于喉癌与直肠癌患者容积旋转调强放疗（VMAT）的剂量学特性与验证结果差异,为其临床应用提供一定的依据。 方法:选取喉癌患者10例、直肠癌患者12例,分别利用Eclipse和Pinnacle商用TPS进行VMAT及其验证计划设计,利用ArcCheck实施剂量数据的采集,分析标准为3%/3 mm和2%/2 mm条件下Gamma通过率。从计划质量、实施效率、验证结果等方面评价两套系统执行VMAT技术的差异性。 结果:计划质量方面:喉癌VMAT计划中,Eclipse在危及器官保护以及计划靶区（PTV）的适形度指数（CI）、均匀性指数（HI）上与 Pinnacle相近（P>0.05）,Eclipse的MU要少于Pinnacle,但无统计学差异（P>0.05）;直肠癌VMAT计划中,Eclipse在MU、PTV的CI和HI以及对膀胱、小肠的保护上与Pinnacle相近,在左右股骨头的V40上,Eclipse略优于Pinnacle,但无统计学差异（P>0.05）。剂量验证方面:无论是喉癌还是直肠癌VMAT计划,在分析评价标准3%/3 mm和2%/2 mm条件下,Eclipse的Gamma通过率均高于Pinnacle,且均具有统计学差异（P<0.05）。 结论:尽管两套TPS的喉癌和直肠癌VMAT计划质量相近,且剂量验证均能满足临床治疗的要求,但两套计划系统在MU以及剂量验证通过率上存在一定的差异性,仍需选择更多的病例进一步探讨以确定其差异的原因。     

容积旋转调强计划遮挡技术应用于早期鼻腔NK/T细胞淋巴瘤的剂量学研究

目的:比较3种容积旋转调强计划（VMAT）的剂量学差异,探讨VMAT遮挡技术对早期鼻腔NK/T细胞淋巴瘤的剂量学影响。方法:选取20例早期鼻腔NK/T细胞淋巴瘤患者,分别设计无晶体遮挡（VMAT-OFF）计划、晶体半遮挡（VMAT-E）计划和晶体全遮挡（VMAT-E&E）计划,评估3组计划的计划靶区体积（PTV）和危及器官（OARs）剂量学参数,评估机器跳数（MU）和SCIMOCA通过率（3%/2 mm）。结果:3种计划的靶区剂量分布均能满足临床要求,PTV的D2%、D98%、V95%、均匀性指数、适形度指数均无统计学差异;在MU方面,VMAT-OFF<0.05）;在oars晶体（dmax、dmean）方面,vmat-e&e><0.05）,vmat-e&e>     

评价电子射野影像系统验证鼻咽肿瘤放疗摆位误差时对患者剂量的影响

目的：分析利用电子射野影像系统（EPID）纠正鼻咽癌调强放射治疗（IMRT）的摆位误差时，对患者剂量的影响方法：选取IMRT的鼻咽癌患者30例，每拍一次电子射野影像片（EPI），拍摄正位片（机架角为0°）和侧位片（机架角为90°）共计2张。拍摄正、侧位片时射野面积一般取10cm×10cm，机器跳数为3MU-4MU。利用荷兰核通公司的Masterplan三维治疗计划系统（Version 1．5）进行剂量计算统计。结果：每拍一次EPI，机器跳数为3MU，当眼晶体在射野范围之内时，射线是能量为6MV的光子束，左、右眼晶体平均剂量为4．8cGy左右；射线是能量为8MV的光子束，左、右眼晶体平均剂量为4．6cGy左右。脊髓和脑干受照部分的平均剂量为4．7cGy左右。如果拍一次EPI机器跳数为4MU，器官受照部分的平均剂量要相应增加33％。结论：建议在鼻咽癌放疗前，都于EPID下进行实时摆值误差纠正，而在设计鼻咽癌治疗计划时,需将这部分剂量考虑到计划中，以避免剂量误差一更好的方法是在治疗计划中设计拍EPI的射野时，用准直器、MLC保护眼晶体、脊髓和脑干等危及器官。     

立体定向放射治疗计划不同剂量区间三维γ通过率分析

【摘要】目的:为探究立体定向放射治疗（SBRT）剂量通过率的特点及敏感性,分析SBRT验证计划γ通过率。方法:选取38例SBRT计划移植到PTW的OCTAVIUS模体,在Verisoft软件中将PTW 1600SRS采集的二维剂量重建为三维剂量,用Matlab分析Verisoft重建出的三维剂量（Dp）与放射治疗计划系统计算的三维剂量（Dt）间的γ通过率,并分析不同阈值及不同剂量区间内的γ通过率,检验γ通过率对不同剂量区间的剂量增加的敏感度。结果:阈值为10%时,3 mm标准下的γ通过率均大于90%;不同标准下的γ通过率的趋势较一致;3%/3 mm标准下,11%~20%区间内的γ通过率最高,所有γ标准下,51%以上剂量区间内（即照射区内）γ通过率均值低于90%,且波动性极大;γ通过率对51%以下剂量区间内（即照射区外）剂量增加敏感度较高。结论:阈值越小,γ通过率越高;低剂量区的γ通过率高于高剂量区,γ通过率对低剂量区剂量增加较敏感。     

宫颈癌直线加速器放疗时保卵巢对靶区和危及器官的影响

目的:探究宫颈癌直线加速器放疗时保卵巢对计划靶区和危及器官的剂量学影响。方法:随机选取16例保卵巢宫 颈癌直线加速器放疗患者,基于XiO计划系统为每例患者设计7野均分调强计划,并通过归一使95%计划靶区剂量达到 45 Gy。在除卵巢外其他优化参数相同的情况下,生成保卵巢组和不保卵巢组两组治疗计划,比较两组计划的靶区和危及 器官的剂量学差异。结果:两组计划均满足临床要求。对于计划靶区,保卵巢组与不保卵巢组的适形度指数和均匀性指 数分别为0.708±0.051、0.808±0.056（P<0.05）和0.135±0.023、0.087±0.012（P<0.05）,保卵巢组适形度和均匀性显著下降。 对于危及器官,保卵巢组小肠、膀胱、直肠和左股骨头的Dmax均大于不保卵巢组（P<0.05）,而Dmean、V45、V40、V30、V20和V10无 统计学差异（P>0.05）;保卵巢组脊髓Dmean、Dmax无统计学差异（P>0.05）。结论:保卵巢显著影响计划靶区的剂量分布,对 危及器官影响甚微。     

宫颈癌术后不同放疗技术剂量学比较研究

目的:比较研究宫颈癌术后调强放疗(IMRT)和常规四野(4F)或二野(2F)放疗时靶区及其周围危及器官受照剂量的差异。方法:随机选择6例宫颈癌术后患者,进行CT扫描、靶区和危及器官的勾画,用三维治疗计划系统进行常规4F、常规2F和IMRT计划设计,并对结果进行比较分析。结果:PTV适形度,IMRT计划优于常规4F计划,P=0.015,常规4F计划优于常规2F计划,P=0.043,差异具有统计学意义(P0.05)。与常规计划4F或2F相比,IMRT计划的膀胱50%体积受照剂量平均下降了25.8%和27.5%,直肠50%体积受照剂量平均下降了12%和14.3%,小肠50%体积受照剂量平均下降了36.5%和50%,而左、右股骨头和髂骨的差异无统计学意义。结论:在宫颈癌术后放疗中,IMRT技术较常规放疗技术有剂量学方面的优越性。     

乳腺癌根治术后放疗靶区外放边界的分析及验证

目的:回顾性分析乳腺癌根治术后放疗中的摆位误差,由此计算CTV外扩至PTV的外放边界,并通过模拟摆位误差验证此外放边界是否合适。方法:选取接受乳腺癌根治术后放疗的患者40例,其中左乳腺癌患者20例,右乳腺癌患者20例。根据治疗期间采集的CBCT图像确定摆位误差,计算出外扩边界。在TPS中模拟摆位误差,比较在此外扩边界下的剂量学差异。结果:全组患者左右、头脚、腹背方向的摆位误差分别为（2.09±2.48）、（2.57±2.52）和（2.88±2.54） mm;CTV外扩至PTV的边界分别为6.24、7.99、7.17 mm。在此外放边界下模拟摆位误差,CTV的各项剂量学指标无统计学差异,PTV的D95、D98、Dmax、Dmin有统计学差异,健侧乳腺Dmax、Dmean和脊髓Dmax有统计学差异,其他危及器官剂量学指标无统计学差异。在左右和腹背方向模拟摆位误差3 mm时,计划的γ通过率<95%。结论:摆位误差对PTV、脊髓、健侧乳腺的剂量影响较大。与头脚方向相比,剂量分布受左右和腹背方向摆位误差的影响更大。当摆位误差超过3 mm时需要对其进行修正。     

鼻咽癌放疗中T形口腔固定器的研制及其摆位误差和剂量影响研究

【摘要】目的:探讨自制T形口腔固定器在鼻咽癌放疗中对摆位误差，以及对靶区和危及器官受照剂量的影响。方法:选择40例鼻咽癌放疗患者，随机分成两组，每组20例。A组为常规热塑膜固定器组，B组为热塑膜联合自制T形口腔固定器组，应用锥形束CT（CBCT）比较两组头部和颈部的平移误差及旋转误差；将误差带入计划系统重新计算模拟计划，得到靶区和危及器官体积剂量参数，与原始计划比较。结果:两组平移误差接近，而旋转误差明显减少，其中颈部≤2°的误差，A组在Cor、Sag、Tra方向上分别占88.7%、83.4%、80.5%；B组占98.4%、95.3%、96.9%，且具有统计学意义（P均<0.01）。靶区体积剂量百分比，A组的GTVnx-D98%、GTVnd-D98%、CTV1-D95%、CTV2-D95%在±3%内占87.5%、88.3%、98.5%、98.5%，B组占100%、96.8%、100%、100%，B组剂量变化范围明显变小且全部具有统计学意义（P均<0.01）。结论:热塑膜联合自制T形口腔固定器可有效减少摆位误差，提高摆位重复性，提高靶区剂量准确性，尤其对于颈部，保障调强放疗的疗效，可在临床中推广应用。     

碳素纤维床对宫颈癌容积弧形旋转调强放射治疗计划的剂量影响

目的:研究碳素纤维床对宫颈癌容积弧形旋转调强放射治疗（VMAT）计划的剂量影响及其修正方法。 方法:使用CT电子密度模体校准大孔径CT的CT值,在Eclipse 10.0计划系统中建立相对电子密度-CT值曲线。将医用电子直线加速器上的碳素纤维床在CT下进行扫描,图像传输至Eclipse计划系统并测量碳素纤维床的CT值。以此CT值为基础在计划系统中建立碳素纤维床的模型,测量碳素纤维床在计划系统中和实际情况下对剂量的衰减系数并进行比较,两者测量条件保持一致。选取宫颈癌ⅠA、ⅡB期共5例患者,使用Eclipse计划系统设计无碳素纤维床计划。之后在患者定位图像上分别建立Thin、Medium和Thick这3种厚度的碳素纤维床模型,将无碳素纤维床治疗计划直接移植到3种不同厚度碳素纤维床图像上,治疗中心不变,机器条数不变,进行剂量计算。最终比较有和无碳素纤维床之间、3种不同厚度碳素纤维床之间计划靶区（PTV）与危及器官的剂量差异。 结果:Thin和Thick厚度碳素纤维床对实际测量和计划系统计算的剂量衰减系数相差均不超过±1%;不论是PTV还是危及器官,无碳素纤维床与3种不同厚度碳素纤维床的剂量参数结果比较均具有统计学意义（P<0.05）;不同厚度碳素纤维床对PTV和危及器官剂量评价的准确性有一定影响。 结论:加速器碳素纤维床对宫颈癌VMAT计划的剂量分布有一定影响;在进行VMAT治疗时,应准确建立碳素纤维床的模型参与剂量运算;并且根据靶区与碳素纤维床之间的位置关系选择添加相应厚度的碳素纤维床模型。     

Evaluation of dosimetric margins in prostate IMRT treatment plans

This work introduces a new concept--the dosimetric margin distribution (DMD)--and uses it to explain the sensitivity of a group of prostate IMRT treatment plans to patient setup errors. Prior work simulated the effect of setup errors on 27 prostate IMRT treatment plans and found the plans could tolerate larger setup errors than predicted by the van Herk margin formula. The conjectured reason for this disagreement was a breakdown in van Herk's assumption that the planned dose distribution conforms perfectly to target structures. To resolve the disagreement, this work employed the same 27 plans to evaluate the actual margin distributions that exist between: (i) the clinical target volume (CTV) and planning target volume (PTV) and (ii) the CTV and PTV minimum dose isodose surface. These distributions were evaluated for both prostate and nodal targets. Distribution (ii) is the DMD. The dosimetric margin in a given direction determines the probability that the CTV will be underdosed due to setup errors in that direction. Averaging over 4 pi sr gives the overall probability of CTV coverage. Minimum doses for prostate and nodal PTVs were obtained from dose volume histograms. Corresponding isodose surfaces were created and converted to regions of interest (ROIs). CTV, PTV, and isodose ROIs were saved as mesh files and then imported into a computational geometry application which calculated distances between meshes (i.e., margins) in 614 discrete directions covering 4 pi sr in 10 deg increments. Measured prostate CTV-to-PTV margins were close to the nominal value of 0.5 cm specified in the treatment planning protocol. However, depending on direction, prostate dosimetric margins ranged from 0.5 to 3 cm, reflecting the imperfect conformance of the planned dose distribution to the prostate PTV. For the nodal CTV, the nominal CTV-to-PTV margin employed in treatment planning was again 0.5 cm. However, due to the planning protocol, the nodal PTV follows the surface of the nodal CTV in several places, ensuring that there is no room for rigid body motion of the nodal CTV inside the nodal PTV. Measured nodal CTV-to-PTV margins were therefore zero, while nodal dosimetric margins ranged from 0.2 to 2.8 cm. Prostate and nodal target coverage were found to be well correlated with the measured DMDs, thereby resolving the apparent disagreement with our prior results. The principal conclusion is that target coverage in the presence of setup errors should be evaluated using the DMD, rather than the CTV-to-PTV margin distribution. The DMD is a useful planning metric, which generalizes the ICRU conformity index. DMDs could vary with number of beams, beam arrangements, TPS, and treatment site.     

Verification of treatment parameter transfer by means of electronic portal dosimetry

Electronic portal imaging devices (EPIDs) are mainly used for patient setup verification during treatment but other geometric properties like block shape and leaf positions are also determined. Electronic portal dosimetry allows dosimetric treatment verification. By combining geometric and dosimetric information, the data transfer between treatment planning system (TPS) and linear accelerator can be verified which in particular is important when this transfer is not carried out electronically. We have developed a pretreatment verification procedure of geometric and dosimetric treatment parameters of a 10 MV photon beam using an EPID. Measurements were performed with a CCD camera-based iView EPID, calibrated to convert a greyscale EPID image into a two-dimensional absolute dose distribution. Central field dose calculations, independent of the TPS, are made to predict dose values at a focus-EPID distance of 157.5 cm. In the same EPID image, the presence of a wedge, its direction, and the field size defined by the collimating jaws were determined. The accuracy of the procedure was determined for open and wedged fields for various field sizes. Ionization chamber measurements were performed to determine the accuracy of the dose values measured with the EPID and calculated by the central field dose calculation. The mean difference between ionization chamber and EPID dose at the center of the fields was 0.8 +/- 1.2% (1 s.d.). Deviations larger than 2.5% were found for half fields and fields with a jaw in overtravel. The mean difference between ionization chamber results and the independent dose calculation was -0.21 +/- 0.6% (1 s.d.). For all wedged fields, the presence of the wedge was detected and the mean difference in actual and measured wedge direction was 0 +/- 3 degrees (1 s.d.). The mean field size differences in X and Y directions were 0.1 +/- 0.1 cm and 0.0 +/- 0.1 cm (1 s.d.), respectively. Pretreatment monitor unit verification is possible with high accuracy and also geometric parameters can be verified using the same EPID image.