Varian Edge均整和非均整模式下6 MV和10 MV光子线能谱研究

目的:研究Varian Edge均整(FF)和非均整(FFF)模式下6 MV和10 MV光子线能谱并对比其差异。方法:利用蒙特卡洛程序软件包EGSnrc/Beamnrc建立Varian Edge 6 MV FF和FFF、10 MV FF和FFF的加速器模型,模拟所对应的相空间文件,而后以相空间作为输入源,利用DOSXYZnrc计算其在水体模中的剂量分布,并与三维水箱的测量数据比对,当模拟值与测量值之间的差异在1%之内时,利用Beamdp分析此时的相空间文件,得到对应的光子线能谱,并比较相互之间的差异。结果:模拟的百分深度剂量曲线和离轴比曲线与测量值之间的差异在1%之内。相对于FF模式,FFF模式的能谱"软化",其中6 MV FFF的平均能量从1.587 MeV下降至1.172 MeV,低能(能量≤1 MeV)光子所占的份额由41.06%上升至60.04%;而10 MV FFF的平均能量从2.796 MeV下降至1.956 MeV,低能光子所占的份额由21.22%上升至44.63%。同一射野内FFF模式的能谱随离轴距离的改变较小,同时每初始粒子所引起的能量注量是FF模式的2～4倍,射野内的能量注量分布变得不均匀,非平坦度F上升;分析不同射野下的能谱发现FFF模式的机头散射较少。结论:本研究结果对理解FFF模式下光子线的物理特性提供了非常好的参考价值。     

直肠充盈对直肠壁CT影像组学特征的影响

目的:探讨直肠充盈对直肠壁CT影像组学特征的影响。方法:收集95例宫颈癌后装治疗定位CT扫描图像,患者在直肠填充苦参凝胶前后分别进行CT扫描,手动勾画直肠壁,计算提取7类共计851个特征,包括形态、统计、灰度相关矩阵、灰度游程矩阵、灰度共生矩阵、灰度区域矩阵及邻域灰度差分矩阵特征,采用一致性相关系数评估特征稳定性,威尔科克森符号秩检验分析直肠充盈对直肠壁CT影像组学特征的影响。结果:直肠充盈前后较稳定（一致性相关系数值小于0.8）的特征占总数的13%（113/851）,有显著性差异（P<0.05）的特征占总数的92%（782/851）。结论:直肠充盈对直肠壁CT影像组学特征影响较大,应予以关注。     

基于光学体表监控和X射线透视影像的膈肌运动自动跟踪

目的:基于直线加速器的光学体表监控系统和X射线透视影像利用人工智能构建膈肌顶点运动的自动跟踪模型。方法:同步采集7例肝肿瘤患者胸腹部的光学体表运动信息和千伏级X射线透视影像,选取其中3例患者数据利用主成分分析与偏最小二乘回归结合的方法计算不同体表感兴趣区域与膈肌运动的相关系数,选择相关系数最大的体表感兴趣区域作为光学体表监控区。首先,使用全卷积网络模型自动识别透视图像中膈肌顶点的位置;再利用随机森林方法建立体表与膈肌顶点运动的关联模型,基于体表运动信息实时预测膈肌顶点运动轨迹;最后,把自动跟踪的膈肌顶点位置与放疗医生手动勾画位置进行对比,以评估模型精度。结果:3例患者的体表感兴趣区域与膈肌运动的平均相关系数在前后（AP）方向最高达到（0.73±0.01） mm,上下（SI）方向最高达到（0.88±0.01） mm。自动跟踪模型预测结果与手动勾画位置的平均绝对误差和均方根误差SI方向分别为（3.09±0.79） mm和（3.89±0.89） mm,AP方向分别为（1.42±0.43） mm和（1.78±0.46） mm。结论:体表呼吸运动与体内膈肌运动是相关的,在放疗过程中基于光学体表运动信息可以实时跟踪体内膈肌顶点运动,该技术可用于胸腹部肿瘤放疗期间膈肌附近肿瘤的实时及无创运动管理。     

Edge加速器Calypso 4D电磁定位系统精确性评估

目的:研究Calypso 4D电磁定位系统的几何精度和电磁阵列对加速器射线的衰减。方法:分别把植入式转发器和表面转发器安装在体模上,对比Calypso测量的体模等中心位移和实际位移,分析系统的定位精度;使用指型电离室测量有和没有电磁阵列时固体水内剂量,验证电磁阵列对射线的衰减;重复测量相同位置的体模等中心,评估系统稳定性。结果:植入式转发器的定位精度是(0.02±0.01)cm,表面转发器的定位精度是(0.01±0.01)cm;在机架角325°到35°范围内,6和10 MV能量电磁阵列对加速器射束的衰减低于2%,在305°和55°衰减低于3.4%;重复测量时出现偏移的标准差在0.012 cm以内。结论:Calypso系统定位精度能够稳定在亚毫米级,电磁阵列对射线的衰减在临床接受范围内,Calypso 4D电磁定位系统是精确、可靠的,能够大大提高放疗精度。     

快速蒙特卡洛模拟调强放疗剂量计算的研究

目的:提高蒙特卡洛模拟速度并应用于临床调强放疗剂量计算。 方法:运用BEAMnrc程序建立Varian_EDGE加速器6 MV FF与FFF模式束流模型,在DOSXYZnrc程序的基础上开发并行运算的Par-DOSXYZnrc（PDMC）剂量计算程序,与SYNCJAWS、SYNCHDMLC组件实现同步调强放疗剂量计算,并利用仿真模体和临床病例对该方法的精确性与运算效率进行评估。 结果:PDMC与DOSXYZnrc的剂量分布一致,与加速器测量值的偏差小于1%。PDMC在6核处理器中效率提升10.5倍以上,能够在0.74 h内完成调强放疗剂量计算,其效率随处理器核心数增加而增长。 结论:建立的PDMC能保证临床调强放疗病例剂量计算的准确性,同时提高的效率可满足临床调强放疗剂量计算的时间需求。     

不同设备不同扫描参数对影像组学特征可再现性影响分析

目的:分析影像组学特征在不同设备不同扫描参数中的可再现性。方法:在3台CT设备上设置不同扫描参数:重建层厚（1、3、5 mm）、重建核函数（和CT设备有关）、曝光时间（50、100、300 mAs）,扫描2种模体,提取影像组学特征并评估特征可再现性。结果:81.6%的特征在不同层厚条件下可再现性差（变异系数CV>10%）;有8.8%的特征在3台设备中均满足要求（CV<10%）。46.4%的特征在不同重建核函数条件下可再现性差;有12.1%的特征在3台设备中均满足要求（CV<10%）;占总数31.7%的特征只在单一设备中达到可再现性要求。54%的特征在不同曝光时间条件下可再现性差。结论:应用影像组学建立模型研究临床问题时,应充分考虑并避免扫描参数对影像组学特征可再现性的不利影响,以获得更好的临床研究结果。     

一种新型热塑膜定位器在放疗体位固定中的摆位精度和剂量精度

目的：研究放疗热塑膜固定中有无热塑膜定位器的摆位时间差异、体位精度差异和剂量精度差异。方法：随机选取需应用热塑膜固定的放疗患者3例，每个病人有一半的治疗次数不使用定位器，有一半的治疗次数使用定位器。记录摆位时间、MVCT扫描匹配后的三维方向摆位误差、三维空间矢量位移误差和剂量精度误差，应用2.5∑+0.7σ来计算计划靶区（PTV）外扩边界。结果：无热塑膜定位器组和有热塑膜定位器组的误差在X轴方向分别为6.90(2.85,12.10)mm和2.60(1.45, 8.10)mm(P=0.007),Y轴方向分别为9.30(4.05, 16.15)mm和5.00(2.60, 9.50)mm(P=0.002),Z轴方向分别为3.40(2.05, 4.10)mm和1.90(1.30, 3.65)mm(P=0.017)。无热塑膜定位器组和有热塑膜定位器组在X、Y、Z轴的PTV外扩边界分别为9.15、14.62、2.15 mm和6.50、7.04、2.97 mm。结论：热塑膜定位器在热塑膜固定中的应用能够减少放疗患者三维空间摆位误差，并且减少PTV外扩边界。     

基于卷积神经网络减小重建核函数对CT影像组学特征稳定性的影响

目的 探讨通过卷积神经网络减小重建核函数对CT影像组学特征稳定性的影响。方法 采用4种不同核函数进行CT图像重建，设计影像组学处理流程完成特征提取，定量分析不同核函数对影像组学特征稳定性的影响。利用深度学习卷积神经网络对不同重建核CT图像进行转换。结果 以一致性相关系数（CCC）>0.85为影像组学稳定的标准，符合标准的B70-fB70、B10-fB10的CCC的特征数量占比高于B10-B70,B10-fB10与B70-fB70的均方差、平均绝对值误差均低于B10-B70，而B10-fB10与B70-fB70的峰值信噪比、结构相似性高于B10-B70。结论 通过卷积神经网络实现图像转换可提高影像组学特征稳定性，减小不同重建核函数产生的差异。