前列腺癌碳离子治疗直肠剂量体积直方图预测模型

目的 基于日本经验建立局部效应模型(LEM)下前列腺癌碳离子治疗直肠剂量体积直方图(DVH)预测模型,为临床降低直肠不良反应发生率提供参考。方法 收集局限期前列腺癌患者计划CT图像 76例,采用微剂量动力模型(MKM)进行治疗计划;然后,基于与MKM计划相同的射野,采用LEM重新计算生物剂量获得LEM计划,并在LEM计划中提取直肠几何特征及DVH参数。采用线性回归法对其中 61例计划信息进行建模,余 15例计划用于验证。结果 61例患者计划靶体积沿左右方向外扩1cm后与直肠交叠部分体积同直肠体积比值可作为预测直肠DVH的特征参数。15例患者预测DVH同LEM计划DVH的拟合度优(R²=0.964),基于预测DVH进一步预测直肠不良反应与基于LEM计划DVH预测直肠不良反应的结果一致。结论 线性回归方法可建立较为准确的前列腺癌碳离子治疗直肠DVH预测模型,可能为临床降低直肠不良反应发生率提供一定参考,还有待于临床大样本数据进一步验证。     

基于危及器官剂量预测和射野角度优化的食管癌调强放疗自动计划研究

目的 在Raystation计划系统上实现基于危及器官剂量预测和射野角度优化的食管癌调强放疗(IMRT)计划自动设计。方法 选取50例食管癌IMRT计划数据作为训练集,训练危及器官剂量预测模型。另外选取20例病例应用RuiPlan自动计划脚本和人工方法分别进行计划设计,其中在自动计划中使用射野角度优化和危及器官剂量预测模型。配对t检验比较两组计划的剂量差异和工作效率。结果 人工计划和自动计划计划靶体积的适形指数、均匀性指数,全肺V5Gy与脊髓Dmax均相近(均P>0.05)。自动计划的左肺和右肺V20Gy、Dmean较人工计划下降1.1%、0.37Gy和1.2%、0.38Gy (均P<0.05),心脏V30Gy、V40Gy、Dmean较人工计划下降5.1%、3.0%、1.41Gy (均P<0.05)。自动计划的人工操作时间、计算机处理时间、机器跳数较人工计划分别减少了65.8%、14.1%、17.2%(均P<0.05)。结论 RuiPlan自动计划脚本能够通过危及器官剂量预测和射野角度优化的方法提高食管癌计划设计效率,为食管癌放疗计划设计提供了另一种可选途径。     

基于预测可行性DVH的肝癌VMAT自动计划方法研究

目的 建立基于预测可行性剂量体积直方图(DVH)的肝癌容积调强弧形治疗(VMAT)自动计划方法,并评价其性能。方法 回顾性随机选取10例放疗肝癌病例。采用Pinnacle Auto-Planning设计VMAT自动计划,通过PlanIQ剂量预测得到可行性DVH曲线,并根据其显示的可行性目标区间设置自动计划的初始优化目标。评价计划靶体积、正常肝和其他危及器官的剂量参数以及机器跳数,并与临床手工计划行配对t检验。结果 自动计划和手工计划的计划靶体积D2%、D98%、Dmean和均匀度指数相近[(58.55±2.81) Gy∶(57.98±4.17) Gy、(47.15±1.58) Gy∶(47.82±1.38) Gy、(53.14±0.95) Gy∶(53.44±1.67) Gy和1.15±0.05∶1.14±0.07,P均>0.05],手工计划的计划靶体积适形指数略高于自动计划(0.77±0.08∶0.69±0.06,P<0.05)。自动计划的肝V30Gy、V20Gy、V10Gy、V5Gy和V<5Gy显著优于手工计划[(26.68±11.13)%∶(28.00±10.95)%、(29.96±11.50)%∶(31.89±11.51)%、(34.88±11.51)%∶(38.66±11.67)%、(45.38±12.40)%∶(50.74±13.56)%和(628.52±191.80) cm³∶(563.15±188.39) cm³,P均<0.05],自动计划的小肠、十二指肠、心脏Dmean以及全肺V10Gy低于手工计划[(1.83±2.17) Gy∶(2.37±2.81) Gy、(9.15±9.36) Gy:(11.18±10.49) Gy、(5.44±3.10) Gy∶(6.25±3.26) Gy以及(12.70±7.08)%∶(14.47±8.11)%,P均<0.05]。两种计划的机器跳数相近[(710.67±163.72) MU∶(707.53±155.89) MU,P>0.05]。结论 基于预测可行性DVH的肝癌VMAT自动计划方法能提高计划质量,更好保护正常肝,对小肠、十二指肠、全肺和心脏的保护也有优势。     

宫颈癌HT中膀胱和直肠充盈状态对其受量影响

目的 比较宫颈癌HT分次治疗间膀胱和直肠体积与计划体积差异,评估膀胱和直肠充盈状态对其受量影响。方法 选取2012—2016年于陆军总院行HT的宫颈癌患者20例。每次疗前行MVCT与计划CT图像配准后重新计算剂量分布并勾画肿瘤及膀胱、直肠并测量体积和位置。应用Planned Adaptive模块进行剂量重建,得到每幅MVCT图像和当次MVCT对应剂量,将融合MVCT图像及每幅MVCT图像所对应剂量分布传输至形变软件MIM6.0中进行剂量叠加得到总剂量,并与计划时所用KVCT的比较。组间比较采用配对t检验或方差分析。结果 当膀胱体积差异值>400 ml或差异比>60%时膀胱质心向脚、背向位移增大,Dmean和V50升高(P<0.05)。当直肠体积差异值>30 ml或差异比>30%时直肠质心向头、腹向位移增大,直肠V45和V50升高(P<0.05),导致直肠受量增加。结论 膀胱充盈状态对膀胱受量影响虽不大,但体积应控制在400 ml或60%以内。定位与治疗时适度充盈膀胱更容易满足重复性,直肠充盈仅>30 ml或30%便会造成直肠剂量增加,保证直肠空虚状态可有效降低直肠受量。     

“半野”三维适形放疗、固定野静态调强放疗和容积旋转调强放疗在中晚期宫颈癌治疗上的剂量学比较

目的 探讨三种外照射放疗方案在中晚期宫颈癌治疗上的优劣势,并对计划靶区(Planning target volume,PTV)和各个危及器官进行剂量学比较。方法 选取辽宁省肿瘤医院2015年9月—2019年10月收治的90例宫颈癌(Ⅱ期b以上)患者,随机分成A、B和C三组,每组30人,分别做三维适形放疗(3D-CRT)、固定野静态调强放疗(IMRT)和容积旋转调强放疗计划(VMAT)放疗计划并进行剂量学对比,结合三维后装等效生物剂量讨论三种宫颈癌放疗优劣势。结果 外照射靶区方面,三组计划的PTV平均剂量、适形度指数(CI)和均匀性指数(HI)在总体上均有统计学差异(P＜0.05),A组PTV平均剂量、HI和CI显著低于B和C组(P＜0.05)。外照射危及器官方面,三组计划的膀胱、结直肠和小肠平均剂量在总体上均有统计学差异(P＜0.05),进一步比较发现A组小肠平均剂量和B、C组比较分别高了13.7%和28%(P＜0.05),膀胱平均剂量比B、C组分别降低19.8%和15.2%(P＜0.05);结直肠平均剂量则比B、C组分别降低26.1%和19.4%(P＜0.05)。B组和C组之间比较,发现两者小肠平均剂量相近,差异无统计学意义(P＞0.05),B组的膀胱和结直肠的平均剂量分别高了5.7%和9.1%,差异有统计学意义(P＜0.05)。A组治疗时间为(135.5±27.6)s,B组治疗时间是A组的7.6倍,是C组的4.8倍。三组外照射联合腔内照射的靶区剂量和危及器官剂量均能满足临床要求。结论 中晚期宫颈癌患者采用容积旋转调强放疗在靶区剂量适形度和保护危及器官方面较其他两种方案具有一定优势。而“半野”适形放疗结合三维近距离放疗靶区同样满足临床要求。“半野”三维适形放疗具有治疗时间短,计划执行效率高等优势,与调强放疗相比具有明显价格优势,值得临床推广。     

鼻咽癌IMRT自动计划与人工计划比较

目的 将鼻咽癌调强放疗的自动计划与人工计划进行对比,探讨自动计划在鼻咽癌放疗中是否有优势。方法 回顾性纳入97例鼻咽癌患者,所有患者均在Eclipse治疗计划系统上完成调强放疗人工计划的制作。使用Pinnacle³治疗计划系统的自动计划软件包重新进行调强放疗自动计划制作。统计对比两种计划方式得到的靶区剂量95%靶区体积所对应的剂量、靶区均匀指数和靶区适形指数,正常器官剂量。结果 人工计划和自动计划PTV覆盖率和均匀性相近(P=0.30)。与人工计划相比,自动计划在正常器官保护方面更为出色,平均剂量降低了270~1870 cGy (P=0.16)。结论 自动计划在保证靶区处方剂量的同时能让正常器官的剂量进一步降低,放疗计划的质量有明显提高。     

摆位误差对前列腺癌靶区和危及器官剂量分布的影响研究

目的 研究前列腺癌放疗中摆位误差对靶区和OAR剂量的影响。方法 随机选取近1年内治疗的前列腺癌患者12例,每位患者在治疗过程中行6~10次CBCT获取摆位误差。在TPS中用带入平均值模拟(Plan_A)和带入分次CBCT误差值合成计划(Plan_F)两种方式通过移动等中心位置,在不改变射野分布、权重及计划跳数的情况下计算剂量分布。对比分析模拟计划和原计划(Plan_O)的剂量差别。结果 CTVD95的Plan_A与Plan_O不同(P=0.008),Plan_F与Plan_O相近。PTVD95的Plan_F与Plan_O、Plan_A与Plan_O均不同(P=0.004、0.041)。直肠V60、Dmax,左股骨V20、Dmax,右股骨Dmax的Plan_F与Plan_O不同(P=0.026、0.015、0.041、0.049、0.003);Plan_A和Plan_O只显示左股骨Dmax不同(P=0.045)。患者头脚方向上的误差与直肠V40、V50、V60变化相关(r=-0.785、-0.887、-0.833),与PTV D95变化相关(r=-0.682),前后方向上的移动与膀胱V20、V30、V40、V50、V60变化相关(r=-0.945、-0.823、-0.853、-0.818、-0.774)。再行计划中所有正常组织的评价指标均能满足临床要求,但是靶区处方剂量体积均有不同程度的亏量,且Plan_F的亏量均大于Plan_A。结论 取平均值带入TPS的模拟方式低估了日常摆位误差对于剂量分布的影响。摆位误差对于靶区剂量分布的影响大于正常组织器官。y轴向误差更容易引起直肠和PTV的剂量变化,而z轴向的误差更容易引起膀胱的剂量变化。     

超声膀胱容量监测技术在宫颈癌术后调强放疗中的应用价值

目的 探讨超声膀胱容量监测技术在宫颈癌术后调强放疗(IMRT)中的应用价值。方法 选择2018年10月—2019年10月在本院接受根治术后IMRT的宫颈癌患者56例,采用随机数字表法分为观察组和对照组,各28例。观察组采用超声膀胱容积测量仪监测膀胱容量,对照组采用医生口头指令和患者主观感觉膀胱充盈程度的方式。比较两组患者三维方向靶区移位误差、均匀性指数(HI)、适形度指数(CI)的差异,以及主要危及器官膀胱、小肠、直肠和股骨头受照体积百分比,再比较两组放疗期间出现的肠道不良反应。结果 观察组头脚和腹背方向的位移误差均显著低于对照组(P＜0.001),但两组左右方向位移误差的差异无统计学意义(P＞0.05)。观察组HI显著小于对照组(P＜0.05),但两组CI差异无统计学意义(P＞0.05);观察组膀胱、小肠的受照体积百分比显著小于对照组(P＜0.05),观察组直肠、股骨头的受照体积百分比虽小于对照组,但两组差异无统计学意义(P＞0.05);两组腹泻发生率的差异无统计学意义(P＞0.05),但对照组患者出现腹泻的时间早于观察组。结论 在宫颈癌术后IMRT中采用超声膀胱容量监测技术来维持膀胱充盈程度的一致性,可减少靶区位移误差,增加靶区勾画的精确性,保证有效的靶区照射剂量,且在一定程度上保护了危及器官的生理功能,减轻放疗反应,应在临床推广应用。     

膀胱不同充盈状态下宫颈-宫体ITV在宫颈癌VMAT中的应用研究

目的 探讨膀胱不同充盈状态下宫颈-宫体内靶区(ITV)在宫颈癌容积调强弧形治疗(VMAT)中的应用,期望获得更精确的宫颈癌调强放疗的计划靶区(PTV)。方法 选取未手术宫颈癌放疗患者62例,随机分为研究组和对照组各31例。研究组采用膀胱3种充盈状态下的定位CT获得个体化的ITV、PTV与统一外放PTV进行VMAT对比,分析两组患者靶区及靶区内危及器官(OARs)的体积差异。比较两组CBCT验证中靶区脱出情况、放疗不良反应及近期疗效。结果 两组靶区及靶区内OARs的体积相近(P>0.05);研究组子宫脱出PTV率、脱出PTV体积显著低于对照组(P<0.05);两组患者急性放疗不良反应相近(P>0.05);1、2年总生存、无进展生存率相近(P>0.05)。研究组、对照组子宫复发为1、2例。结论 采用膀胱不同充盈状态下宫颈-宫体个体化的ITV、PTV进行宫颈癌根治性VMAT能提高靶区精确性,从而提高局部控制。     

应用核密度估计方法预测妇科肿瘤放疗骨髓剂量研究

目的 基于核密度估计方法预测妇科肿瘤患者骶尾骨和盆骨骨髓剂量。方法 选取中国医科大学附属盛京医院治疗的15例妇科肿瘤限制骶尾骨和盆骨骨髓剂量的放疗计划作为机器学习的训练数据,另选取10例该类计划作为模型的验证数据,计算器官内各剂量点与计划靶区边缘的最小有向距离。应用核密度估计方法训练模型,并用均方根差来评估模型预测的准确性。使用该模型预测实际计划的骶尾骨和盆骨骨髓剂量,对预测的剂量体积直方图(DVH)和实际结果进行线性拟合,使用拟合优度R2来评估模型预测效果。结果 在计划要求的DVH参数上,模型预测与验证计划较为接近:盆骨V40Gy差为2.0%,平均剂量差为1.6Gy,骶尾骨V10Gy差为-0.4%。在非计划要求的DVH参数上,模型预测值除盆骨V10Gy外,其余参数值均明显偏高。在实际病例应用中,模型预测的DVH与最终计划的差异很小,骶尾骨和盆骨骨髓的R2分别为0.988和0.995。结论 使用基于核密度估计方法的模型可以较准确预测骶尾骨和盆骨骨髓剂量,通过模型预测剂量也可以作为一种保障计划质量的方法,提高计划的一致性和质量。     

两套TPS之间VMAT计划优化质量评价研究

目的 探讨两套商用TPS实施VMAT优化的性能特点。方法 随机选取本院宫颈癌和前列腺癌患者各10例,分别利用瓦里安Eclipse和飞利浦Pinnacle TPS设计VMAT计划(宫颈癌2Arc、3Arc,前列腺癌1Arc、2Arc),采用瓦里安Clinac iX加速器配备RapidArc技术实施照射。从剂量分布、实施效率、治疗照射参数等方面评价治疗计划质量的差异。对组间比较行配对t检验。     

Do differences in target volume definition in prostate cancer lead to clinically relevant differences in normal tissue toxicity?

PURPOSE: Many studies have described the quantitated differences between clinicians in target volume definition in prostate cancer. However, few studies have looked at the clinical effects of this. We aimed to assess the relevance and sequelae of such differences. METHODS AND MATERIALS: Five experienced radiation oncologists were given the clinical details of 5 patients with early-stage prostate cancer and asked to define the clinical target volume, consisting of the prostate and seminal vesicles (CTV1) and the prostate alone (CTV2), on specified planning CT scans of the pelvis. Planning target volumes (PTV1) were generated by automatic expansion of the CTV1 by a 1-cm margin. The PTV2 was defined as the CTV2. The rectum and bladder were defined by a single experienced clinician for each plan without knowledge of the involved clinician marking the CTVs. The Pinnacle planning system was used to generate the plans, using four-field conformal radiotherapy, to deliver 64 Gy in 32 fractions to the PTV1 followed by a boost of 10 Gy to the PTV2 (Medical Research Council RT01 trial protocol). Dose-volume histograms were generated for the whole bladder and rectum for each plan and the volume receiving a specific percentage of the dose (e.g., V(90)) calculated for 74 Gy, followed by estimates of normal tissue complication probabilities (NTCPs) for the bladder and rectum. RESULTS: Statistically significant differences were found in the CTV1 and CTV2 and, consequently, the PTV1 among the 5 clinicians (p < 0.0005). Most of the discrepancies occurred at the delineation of the prostatic apex and seminal vesicles, with the smallest variance noted at the rectum-prostate and bladder-prostate interfaces. No statistically significant differences were found among clinicians for the rectal V(90), V(85), V(80), V(70), or V(50) or for the bladder V(85), V(80), V(70), or V(50). A difference was noted among consultants for the bladder V(90) (p = 0.015), although no correlation was found between the bladder V(90) and the size of the outlined volumes. No statistically significant differences were found between the estimates of bladder (p = 0.1) and rectal (p = 0.09) NTCPs. CONCLUSION: The statistically significant difference in outlined volumes of the CTV1, CTV2, and PTV1 among the 5 clinicians is in keeping with the findings of previous studies. However, the interclinician variability did not result in clinically relevant outcomes with respect to the irradiated volume of rectum and bladder or NTCP. This may have been because the outlined areas in which interclinician differences were smallest (the rectal-prostate and prostate-bladder interfaces) are the areas that have the greatest effect on normal tissue toxicity. For the areas in which the interclinician correlation was lowest (the prostatic apex and distal seminal vesicles), the effects on normal tissue toxicity are smallest. The results of this study suggest that interclinician outlining differences in prostate cancer may have less clinical relevance than was previously thought.     

基于核密度估计的自动计划研究

目的 研究利用患者解剖结构信息预测DVH并实施自动计划的方法,并应用于临床实践。方法 本研究采用了统计学中的核密度估计方法,利用治疗计划数据库中的相关信息可在计划设计之前根据患者解剖结构预测OAR的DVH。将DVH预测结果转化为计划设计时的目标函数,结合Pinnacle TPS的Auto-plan技术高效制定出临床上可接受的治疗计划。Auto-plan和手动计划、预测值与实际值比较行配对t检验。结果 直肠癌、乳腺癌和鼻咽癌各10例患者危及器官DVH的预测结果显示,重要临床剂量点预测值与实际值的平均值的偏差<5%(P>0.05)。对10例乳腺癌患者运用Auto-plan进行计划的重新设计,结果显示心脏剂量降低明显,靶区覆盖率有所提高,与预测结果是一致的。结论 DVH预测方法可以实现患者DVH的准确预测,与Auto-plan技术结合可制定出临床可接受的治疗计划。     

基于经验计划的VMAT和IMRT模型预测前列腺IMRT剂量分布的对比研究

目的 比较基于知识计划(KBP)的容积调强弧形治疗(VMAT)模型和固定野调强放疗(IMRT)模型预测前列腺IMRT计划的剂量学差异,探讨利用VMAT模型预测IMRT计划的可行性。方法 选取已完成放疗的前列腺癌病例50例,每个病例分别设计VMAT和IMRT计划。随机选取40个病例的VMAT计划和IMRT计划作为训练样本,分别训练得到VMAT模型和IMRT模型。剩余10个病例作为预测病例进行IMRT计划预测,得到VMAT模型下的IMRT计划(V-IMRT)和IMRT模型下的IMRT计划(I-IMRT)。对预测组人工计划(mIMRT)、V-IMRT和I-IMRT的计划靶区、危及器官进行统计学分析。结果 与mIMRT计划相比,I-IMRT对计划靶区的Dmax控制较好(P=0.039),V-IMRT和I-IMRT对膀胱和左右股骨头保护更好(P<0.05)。比较两组自动计划,V-IMRT计划对左股骨头的Dmax和右侧股骨头的D15%保护好于I-IMRT (P<0.05),其他均相近(P>0.05)。结论 和人工计划比,KBP的IMRT计划对危及器官保护有明显优势;用KBP的VMAT模型预测IMRT计划和IMRT模型预测IMRT计划相近,在临床上可行。     

局部晚期宫颈癌调强和适形放疗的剂量学对比研究(英文)

Objective:This study was to compare 5 field conformal technique to the intensity modulated radiotherapy (IMRT) 8 fields technique in boosting locally advanced cancer cervix cases after external beam radiotherapy with respect to target volume coverage and dose to normal tissues. Methods:We conducted a single institutional comparative dosimetric analysis of 10 patients with cancer cervix who was presented to radiotherapy department in National Cancer Institute, Cairo in period between June 2012 to September 2012 and received a CRT boost in the place of planned brachytherapy after large field pelvic radiotherapy (PRT) with concurrent chemotherapy were retrospectively identified. All tumors were situated in the low central pelvis. Two plans were done for every patient; one using the 8 fields IMRT and the second one using 5 fields’ 3DCRT the two techniques were then compared using dose volume histogram (DVH) analysis for the PTV, bladder, rectum and both femoral heads. Results:Comparing different DVHs, it was found that the planning target volume (PTV) was adequately covered in both plans while it was demonstrates that the 8 fields IMRT technique carried less doses reaching OARs (rectum, bladder, both femoral heads). Conclusion:From the present study, it is concluded that IMRT technique spared more efficiently OARs than CRT technique but both techniques covered the PTV adequately so whenever possible IMRT technique should be used.     

早期乳腺癌保乳术后全乳调强放射治疗与常规切线野放疗的剂量学比较

目的探讨早期乳腺癌保乳术后全乳调强放射治疗(intensity-modulated radiotherapy,IMRT)的剂量学优势。方法选择6例接受保乳手术的T1N0M0早期乳腺癌病例,其中左侧乳腺癌4例,右侧乳腺癌2例,应用三维调强治疗计划系统为每例患者设计常规切线野与IMRT2种全乳放射治疗计划,处方剂量均为50Gy/25次。用剂量体积直方图(dose volume histograms,DVH)来比较2种计划中计划靶体积(planning target volume,PTV)、危及器官(organs at risks,OARs)的剂量学差异。结果在2种计划中,95%PTV均接受50Gy,99%PTV均接受95%的处方剂量;但在IMRT计划组V110%(接受大于110%处方剂量体积占PTV的百分比)下降了9.1%(46.3%比37.2%,P<0.05);同侧肺的V20(至少接受20Gy照射的肺体积占同侧肺体积的百分比)下降了7.2%(26.8%比18.0%,P<0.05);同侧肺的V30下降了12.0%(23.2%比11.2%,P<0.05);4例左侧乳腺癌患者的心脏V30下降了3.8%(7.0%比3.2%,P<0.05)。结论全乳IMRT在保证靶区覆盖率的前提下,改善了靶区内剂量的均匀性,降低了危及器官的受照剂量及缩小了危及器官的照射体积,尤其是同侧肺、心脏的照射体积,降低放射性肺炎及心血管事件发生的可能。