基于Raystation计划系统实现多病种多类型自动计划技术的研究

目的 使用Raystation计划系统脚本,开发一种适用于多病种多计划类型的自动计划平台,以此提高计划设计效率。方法 采用IronPython计算机语言和WPF用户界面框架编写应用程序,针对不同病种不同类型计划在设计中的差异问题,分别从处方识别、可视化计划参数输入和目标优化函数的设置方面进行程序设计。将该自动计划程序应用于全脑照射、鼻咽癌、宫颈癌、食管癌、乳腺癌病种的测试,包括IMRT和VMAT,对比人工计划评估计划设计效率,并选择全脑照射评估计划剂量学参数。结果 程序应用中物理师只需输入并选择必需的计划参数,即可实现放疗计划自动设计。对比5个病种自动计划程序设计效率最大可以提高至2.4倍,全脑照射剂量学参数评估中,人工计划和自动计划均满足临床需求,靶区D2%、CI、HI相近(P>0.05),人工计划靶区D98%和晶体Dmax的平均值高于自动计划0.4%和7.1%(P<0.05)。结论 本程序具备了自动计划系统的功能,能够实现多病种多类型放疗计划的自动设计,大幅提高计划设计效率,具有重要的临床应用价值。     

组合式固定技术在胸部肿瘤精确放疗中的作用

随着放疗设备、技术不段发展,精确定位、精确计划和精确治疗的三精放疗在临床中得到广泛应用,放疗同道们也为实现精确放疗而不断地努力、研究。体位固定及治疗体位的设计是实现精确放疗极其重要一个环节^[1]。     

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。     

基于Windows远程桌面功能的放疗病例讨论多媒体系统的设计与实现

目的 在肿瘤放疗临床工作中,探索一种使用计算机系统进行多媒体放疗病例讨论,以取代传统使用胶片影像和纸质资料的方法。方法 使用1台联网的专用计算机中Windows XP自带的远程桌面功能远程访问1台Eclipse TPS和放疗信息管理系统,可以在线调阅患者CT图像、靶区、治疗计划、计划申请单和电子病历等信息,并使用投影仪投影。结果 在科室成功架设了1套放疗病例讨论多媒体系统,已使用半年,方便有效地实现了科室进行靶区勾画和计划设计合理性的集体讨论功能。结论 该方法所需设备简单,技术安全可靠,大大提高了临床工作效率和医疗质量。     

放疗网络的临床应用

目的 探讨放疗网络在临床的应用和意义。方法 放疗网络是放疗科内的局域计算机网络，将放疗及与放疗相关的设备通过网络连在一起，对患者资料进行系统管理，对放疗科工作人员按其职能权限进行分工。通过网络系统获得模拟定位机和治疗计划系统的治疗数据，在加速器治疗机上自动设置治疗参数，对每个患者的照射野、照射剂量进行检测和限制。结果 对接受治疗的150例患者进行了从病历号录入、定位、计划、验证和治疗的计算机管理，有7例需要加量治疗的患者，计算机提示并停止原治疗计划，由主管医生修正治疗计划后继续治疗。结论 放疗网络的应用避免了数据传输、人工输入中的误差，是放射治疗临床质量保证和质量控制的工具。     

基于自动羽化法的全脑全脊髓VMAT计划稳健性分析北大核心

目的:评估使用自动羽化法制作的全脑全脊髓容积旋转调强放疗(volumetric modulated arc therapy,VMAT)计划的剂量学特征,并分析引入摆位误差后的计划质量,为其临床应用提供指导。方法:收集在湖北省肿瘤医院进行过全脑全脊髓放疗的病例5例,分别使用重叠法、梯度优化法和自动羽化法3种优化方法进行VMAT计划设计。模拟上段脊髓的等中心出现头脚方向的摆位误差后再进行计划优化,比较使用各方法得到的计划射野衔接区冷热点产生情况,从而评价计划的稳健性。结果:自动羽化法与梯度优化法均能设计出稳健性优于重叠法的计划,且自动羽化法制作计划耗时更少。结论:对于全脑全脊髓VMAT计划,使用自动羽化法简单方便,且与制作过程复杂耗时的梯度优化法得到的计划效果相当,能够减少射野衔接区冷热点的产生,提高计划稳健性。     

鼻咽癌IMRT两种不同体位固定方法的摆位误差分析

IMRT作为鼻咽癌首选治疗方式,其对肿瘤定位、治疗计划设计和治疗实施都有很高的精度要求。摆位误差是放疗过程中影响精确放疗的重要因素,因此通过分析两种不同体位固定方法下鼻咽癌患者群体摆位误差大小及分布情况,探讨鼻咽癌患者更为合理的体位固定方法,可为临床放疗及质量控制提供理论依据。     

放疗计划自动独立核对软件的实现及应用

目的 设计并实现放疗计划自动独立核对软件(AutoReview),提高独立核对的工作效能。方法 通过SQL语言连接记录验证系统数据库,读取并解析该系统中患者电子治疗计划单。根据计划单提供的治疗计划信息,AutoReview分别从计划系统和记录验证系统获取与该治疗计划相关的所有参数,并以结构化的数据存入本地数据库。针对不同的核对内容,制定相应的核对逻辑,编写程序实现各检查项的自动化独立核对。选取1个月实际临床治疗计划(664例)作为样本,评估临床应用效果。结果 与人工核对相比,AutoReview将核对工作效率提高了近60倍,问题检出率提高19.2%。在2年的临床应用中,软件运行稳定,完成了14509例治疗计划的自动独立核对,其中发现问题计划588例,占比4.05%。结论 AutoReview可有效地提高独立核对的效率和准确率。     

放疗计划自动独立核对软件的实现及应用

目的 设计并实现放疗计划自动独立核对软件(AutoReview),提高独立核对的工作效能。方法 通过SQL语言连接记录验证系统数据库,读取并解析该系统中患者电子治疗计划单。根据计划单提供的治疗计划信息,AutoReview分别从计划系统和记录验证系统获取与该治疗计划相关的所有参数,并以结构化的数据存入本地数据库。针对不同的核对内容,制定相应的核对逻辑,编写程序实现各检查项的自动化独立核对。选取1个月实际临床治疗计划(664例)作为样本,评估临床应用效果。结果 与人工核对相比,AutoReview将核对工作效率提高了近60倍,问题检出率提高19.2%。在2年的临床应用中,软件运行稳定,完成了14509例治疗计划的自动独立核对,其中发现问题计划588例,占比4.05%。结论 AutoReview可有效地提高独立核对的效率和准确率。     

利用多目标优化技术的KBP模型精炼方法研究

目的 研究利用多目标优化（MCO）技术提高基于先验知识自动计划（KBP）模型的计划设计质量的可行性。方法 选择55例已完成放疗的鼻咽癌患者,每个病例都采用固定野调强放疗技术。随机选择40个病例的调强放疗计划作为训练集1,通过多目标优化技术对训练集1中的放疗计划进行预处理,构建新的训练集2。将初始训练集1和处理后的训练集2作为样本,分别训练得到传统的KBP模型和多目标优化技术精炼后的MCO‐KBP模型。在剩余15个病例中随机选择5例作为验证集,其余10例作为测试集。验证通过后用测试集对初始的人工计划以及传统KBP模型和MCO‐KBP模型生成自动计划的计划质量进行统计学分析。结果 传统KBP模型和MCO‐KBP模型生成自动计划的靶区剂量（D_95%）均能满足临床要求,适形性指数与均匀性指数基本一致（P>0.05）,且MCO‐KBP模型生成的自动计划中重要危及器官的剂量比传统KBP模型更低（脑干D_max平均偏低2.13 Gy,左、右腮腺D_mean分别平均偏低1.39、1.59 Gy,左、右视神经及垂体的D_max分别平均偏低1.42、1.16、1.88 Gy,差异均有统计学意义）。结论 与传统的KBP模型相比,精修后的MCO‐KBP模型设计的调强放疗计划对危及器官的保护具有明显优势,利用MCO技术提高KBP模型的计划设计质量是可行的。     

自动计划在非小细胞肺癌调强放疗中应用的可行性及优越性

目的:比较非小细胞肺癌（NSCLC）调强放疗（IMRT）自动计划和人工计划的剂量学差异，评估自动计划在NSCLC放疗的可行性及优越性。方法:选择本院确诊的NSCLC患者28例做回顾性分析，通过Pinnacle3 v9.10治疗计划系统进行人工IMRT计划和自动计划设计。利用SPSS v22.0统计学软件分析两种计划的靶区D2、D98、Dmean、适形度指数（conformity index，CI）、均匀性指数（homogeneity index，HI）和危及器官全肺、心脏、脊髓的剂量学结果以及机器跳数（monitor units，MU）、计划优化时间。结果:自动计划和手动计划靶区均能满足临床要求，自动计划CI优于人工计划，结果有统计学意义（P＜0.05）；D2、D98和HI均无显著差异（P＞0.05）。危及器官方面，自动计划全肺的V5、V10、V15、V20、V30、Dmean均小于人工计划，结果有显著差异（P＜0.05），而V40结果无显著差异（P=0.139）。心脏V30、V40结果为自动计划小于人工计划，结果有显著差异（P＜0.05），而Dmean结果无显著差异（P=0.326）。此外，自动计划较人工计划MU减少约29.8%，计划优化时间减少约39.91%。结论:NSCLC自动IMRT计划在达到与人工计划相同靶区剂量的同时，能进一步降低肺、心脏、脊髓等危及器官的剂量，也可缩短计划设计时间，降低机器跳数，提高计划质量，值得临床推广。     

应用射野角度和多目标优化提高肺癌放疗计划的执行效率

背景与目的：呼吸运动会给肺癌的放疗带来不利影响，而提高放疗计划的执行效率会在一定程度上减轻这一影响。该研究旨在探究运用射野角度和多目标优化（beam angle and multicriteria optimization，BAMCO）技术进行肺癌放疗计划设计的可行性和执行效率。方法：将10个肺癌临床计划数据由Pinnacle计划系统导出到RayStation计划系统。在RayStation系统中新建计划，以对应的临床计划射野角度为初始条件，在三维适形模块下优化射野角度。以优化结果为基础，执行多目标优化（multicriteria optimization，MCO），导航并确定临床需要的最佳妥协方案，然后生成可执行计划。最后，对比分析BAMCO计划和临床计划。结果：BAMCO计划设计不需要反复试错，一次MCO优化可确定最优计划；BAMCO计划和临床计划的靶区剂量分布和危及器官受量差异无统计学意义。BAMCO计划的跳数相比临床计划明显减少（31.1%±16.9%）。结论：BAMCO技术在保证计划质量的前提下，可有效提升计划的执行效率。     

Computed tomography guided management of interfractional patient variation

Interfractional patient variation occurs regularly and considerably during the radiotherapy course. Consequently, a generic but large planning target margin has to be applied when patient treatment plan design based on a single pre-treatment computed tomography scan is used to guide multifraction radiation treatment, which creates a major limiting factor for radiotherapy improvement. Planning target margins can be significantly reduced using multiple (or 4-dimensional) image feedback management in the routine treatment process. The most effective method in multiple-image feedback management of radiotherapy is the adaptive control methodology. The adaptive radiotherapy technique aims to customize each patient's treatment plan to patient-specific variation by evaluating and characterizing the systematic and random variations through image feedback and including them in adaptive planning. Adaptive radiotherapy will become a new treatment standard, in which a predesigned adaptive treatment strategy, including the schedules of imaging and replanning, will eventually replace the predesigned treatment plan in the routine clinical practice.     

放疗计划自动分析系统的开发研究

目的开发一款放疗计划自动分析系统,通过智能解析Pinnacle3治疗计划系统(TPS)的治疗计划底层数据,实现放疗计划剂量参数的自动化分析。方法将12例接受放射治疗的食管癌患者的治疗计划纳入研究。自动分析系统自动检索Pinnacle3 TPS数据库,获取12例治疗计划原始数据,并自动解析底层原始数据,重建轮廓、射野和剂量参数,并重新计算剂量分布和"剂量-体积"直方图。通过与在线TPS中原始计划输出体积和剂量数据进行对比,来评估新系统重新计算体积和剂量数据的准确性。结果自动分析系统成功解析治疗计划的底层数据,并重建治疗计划参数。新系统计算轮廓的体积与原计划的体积偏差≤0.1%;重新计算GTV、PGTV、CTV和PTV的Dmax、Dmean、D95和D50等参数,与原计划的剂量偏差≤1.0%;重新计算ROIs的Dmax和Dmean,与原计划的剂量偏差<5%。结论自动分析系统可直接分析Pinnacle3 TPS治疗计划的底层数据,重建治疗计划,计算轮廓体积和剂量参数,与原计划的剂量偏差满足临床要求。     

早期非小细胞肺癌立体定向放疗计划自动评估研究与实现

目的:在Eclipse计划系统中实现早期非小细胞肺癌(NSCLC)体部立体定向放疗计划中靶区适形度、剂量溢出、剂量跌落等指标的自动评估。方法:使用Eclipse Scripting API应用程序开发接口和C#编程语言,以脚本插件结合可执行程序的方式进行开发。根据美国肿瘤放射治疗协作组(RTOG)0915号报告中NSC...