螺旋断层放疗在全脑照射保护海马回区计划中的影响因素

目的:研究螺旋断层放疗（HT）在全脑照射保护海马回区（HS-WBRT）计划中各项参数对结果的影响。方法:选取8例行HS-WBRT的患者,在瓦里安Eclipse 13.5医生工作站进行靶区和危及器官的勾画,左右海马基于CT图像和MR图像融合勾画,同时外扩5 mm作为海马减量区,靶区为全脑减去海马回区均匀外扩5 mm的区域,危及器官包括海马回区、海马减量区、眼球和晶体。将勾画好的结构和图像传至HT物理师工作站进行计划设计,处方剂量25 Gy/10 F,射野宽度（FW）分别选择1.0、2.5、5.0 cm,螺距（Pitch）分别选择0.215、0.287、0.430,调制因子（MF）分别选择1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5、5.0,剂量计算网格（0.195 cm×0.195 cm）,其余计划参数都保持一致,分别设计不同组合参数的计划。最后统计分析不同计划参数对靶区及危及器官的剂量分布及执行效率的影响。结果:使用不同参数制作的计划均满足临床要求。通过比较不同FW、Pitch和MF对靶区及危及器官的影响,FW和MF影响最大,Pitch无影响。从计划质量考虑,FW为1.0 cm时剂量分布最佳,FW为2.5 cm时次之,FW为5 cm时最差;从治疗效率考虑,FW为5 cm时效率最高,FW为2.5 cm时效率次之,FW为1.0 cm时最差。当FW为1.0 cm时,MF选择2.5左右最佳;当FW为2.5 cm,MF选择4左右最佳;当FW为5 cm时,MF选择4左右最佳;此时减小MF会降低计划质量,而增大MF对改善剂量分布无意义,仅会增加治疗出束时间,降低治疗效率。结论:在进行HS-WBRT的计划设计中,需根据临床要求选择合适的计划参数。当临床侧重计划质量时,可选择FW为1 cm或2.5 cm,此时MF选择对应的2.5左右或4左右最佳;当侧重治疗效率时,可选择FW为5.0 cm或2.5 cm,此时MF选择4左右最佳;当兼顾计划质量和执行效率时,可选择FW为2.5 cm,此时MF选择4左右最佳,实现计划质量和治疗效率的平衡。     

基于复杂性评分VMAT计划质量控制

目的 探讨容积调强弧形治疗不同计划系统、不同多叶准直器（MLC）类型和不同治疗部位的计划复杂性差异,提出复杂性评分用于计划质量控制。方法 统计Monaco和Eclipse系统,Agility、M‐MLC和高分辨率MLC,鼻咽癌、肺癌和宫颈癌12个复杂性指标,计算复杂性指标Spearman相关系数,执行主成分分析将原数据集维数降至前两个主成分并解释其物理意义,计算复杂性评分并为计划质控建立容差和干预限值,分析复杂性指标与γ验证通过率相关性。结果 Monaco与Eclipse除射束孔径子区域个数外,其他复杂性指标均有显著性差异,Monaco MLC子野更规则但机器跳数更高、叶片间距更小、运动距离更长,高分辨率MLC由于叶片宽度更窄显著提高MLC形状相关复杂性指标。主成分分析前两个主成分包含原数据集中超过80%的可变性,复杂性评分为前两个主成分加权均值。不同设备和部位复杂性评分不一样,以均值加标准差为容差限值,均值加2倍标准差为干预限值。复杂性特征和复杂性评分与γ通过率相关系数较小,呈弱相关或不相关,却有统计学意义。结论 不同计划系统、MLC类型和治疗部位复杂性指标存在较大差异,复杂性评分为有用质控工具。     

基于轨迹日志的TrueBeam加速器多叶准直器性能测试研究

目的 寻找利用加速器轨迹日志评估多叶准直器(MLC)性能的解决方案并对TrueBeam加速器MLC评估。方法 所有测量在不同机架/小机头组合下各测5次。用动、静态MLC构造宽度1 mm的狭缝,评估加速器小野到位精度控制能力。由MLC重复运动评估其重复性。由MLC构造宽度1 cm的狭缝以不同速度由-7 cm匀速滑至7 cm处停止或立马匀速滑回,评估其匀速、变方向运动。由交叉运动评估其在复杂计划中的表现。结果 动静态狭缝野MLC到位准确度高。重复性得机架0°、非0°时MLC误差频谱分布一致,绝对值差0.0011 mm。机架0°、MLC速度由5 mm/s增至25 mm/s时,其均方误差(RMSE)由0.0150 mm增至0.0598 mm。机架非0°时,RMSE变化趋势一致,但绝对值稍大。MLC变方向运动引起的“超速”较其由静止启动时明显性低,速度在交叉前后无明显变化,速度在设定速度附近上下波动,且与机架角度无关。结论 利用轨迹日志评估加速器MLC性能的方法,能对TrueBeam加速器MLC进行详细评估,可用于MLC快速质控。     

螺旋断层放疗在分段全身照射中上下靶区衔接处剂量分布的影响因素研究

目的 选取10例身高在120.0 cm左右的急性白血病患者分上下两段行螺旋断层治疗（HT）实现全身照射（TBI）,通过分析衔接处靶区剂量分布的变化情况,寻找最佳靶区间隔距离所对应的计划设计参数。方法 选取的研究对象使用德国Siemens公司定位CT获得层厚为5 mm的全身图像,同时在髌骨上方10 cm处放置铅丝,作为上下两段靶区的分割线。在美国瓦里安Eclipse 13.5医生工作站进行靶区和危及器官的勾画,其中上下靶区在铅丝分割处依次分别内收不同距离,然后传至HT计划工作站进行计划设计,其中射野宽度（FW）分别选择5.0、2.5、1.0 cm,螺距分别选择0.430与0.287,调制因子1.8,剂量计算网格（最精细：0.195 cm×0.195 cm）,其余计划参数都保持一致。将其分两段照射的上下靶区依据不同参数进行计划设计,并将设计好的不同参数的计划分别对应叠加在一起进行分析衔接处靶区剂量分布的变化情况。结果 通过比较不同螺距和射野宽度所对应不同间隔距离的衔接处靶区的剂量分布,发现只有射野宽度才影响衔接处靶区的剂量分布：当射野宽度为5.0 cm时,靶区间隔距离为5.0 cm在衔接处的剂量分布最佳;同理当射野宽度为2.5和1.0 cm时,靶区间隔距离分别为2.0和1.0 cm时最佳,即衔接处靶区的最佳剂量分布所对应的间隔距离与射野宽度保持一致。而螺距对衔接处靶区剂量和总治疗时间比值没有影响,总治疗时间长度与射野宽度保持一致反比关系。结论 对于HT进行分段式TBI治疗时,采用如上的计划设计参数,同时靶区勾画时间隔距离与射野宽度保持一致,能保证在进行分段TBI治疗时衔接处靶区不会出现剂量冷热点,确保了治疗的精确与安全。在实际临床治疗过程中,为达到治疗效果与效率的平衡,需要选择合适的计划参数。     

基于EPID采用参数化梯度法测定光子束射野边界

【摘 要】 目的:探究参数化梯度方法（PGM）测量电子射野影像系统（EPID）光子束射野大小的可行性。 方法:PGM通过一个修改的双曲正切函数拟合Profile半影区。瓦里安EDGE机载aS1200采集6 MV和10 MV FF及FFF射束EPID数据,TrueBeam机载aS1000采集6 MV FF射束EPID数据。γ分析1 mm/1%标准量化PGM拟合Profile半影区与EPID测量半影区一致性。比较半高宽方法与PGM测量的FF射束射野大小,比较最大斜率方法与PGM测量的FFF射束射野大小;比较PGM在不同射束能量、不同EPID探测器类型和引入铅门位置误差后测量射野边界的稳定性和扩展性。 结果:半影区PGM拟合与EPID实测数据Pearson相关系数大于0.999,γ值小于0.2。FF射束,半高宽方法测定射野均大于PGM,且随着射野增大而增大,Profile本影去除后,两种方法测量差值显著减小;FFF射束,最大斜率方法与PGM测定射野大小差值在0.1 mm以内。PGM能够稳定测量不同能量、不同模态、不同EPID探测器类型射野边界,能够准确识别铅门1 mm位置变动。 结论:PGM可作为一种鲁棒通用的方法适用于EPID光子束射野质量保障。     

高分辨多叶准直器HD-MLC的Edge加速器TPS模型建立及测试

目的 探讨配备HD-MLC的Edge加速器Eclipse模型建立与测试。方法 利用Razor、CC13采集小野百分深度剂量、离轴曲线、输出因子并与标准数据比对。使用EBT3、EPID、 SRS1000&SRS1500测量MLC半影、穿射漏射、凹凸槽、到位准确性、DLG,并根据测试例γ通过率选出最佳DLG/透射率值。利用 FC65-G对规则野、IMRT、VMAT病例行点剂量验证。使用Octavius 4D及EBT3对测试例行面剂量验证。结果 实测PDD与标准数据一致。3、4 cm射野半影较标准值小,6 cm的较标准值大。所有方野左右边界、射野大小、射野中心偏差分布为-1.0~0.4 mm、0.2~1.7 mm、-0.3~1.9 mm、-0.1~0.8 mm。左、右MLC在不同位置处的半影平均值分别为(2.5±0.042)、(2.7±0.005) mm;MLC透射率分布为 0.009~0.016。测得的DLG、透射因子分别为0.1861 cm、0.0116,最佳DLG、透射因子分别为0.015 cm、0.014。除 1例位于低剂量区外,其余所有测试点剂量偏差均位于 ±3%内。IMRT面剂量验证局部、全局γ通过率分别为 79.81%~100%、96.3%~100%(3%/3 mm),VMAT病例上述通过率分别为 71.3%~98.9%、94.3%~99.8%。结论 本研究方法能准确地实施HD-MLC&Edge系统Eclipse模型建立与测试。     

加速器机载影像系统图像质量量化评价及质量保证阈值设定研究

目的 探讨加速器机载影像(OBI)系统图像质量量化分析方法和图像质量保证警告与行动阈值设定。方法 利用瓦里安EDGE加速器机载影像系统,半扇、全扇模式扫描Catphan604模体,基于Python编程语言自主实现软件分析图像CT值线性、几何线性、层厚、空间分辨率、均匀性和低对比度分辨率。将16个月内16次扫描图像指标定量分析结果归一平均值,计算标准偏差(σ),进行运行图分析,建立图像质量参数的警告与行动阈值。结果 自主编程软件可量化分析半扇、全扇扫描模式OBI系统各项图像指标,低对比度分辨率半扇优于全扇扫描,空间分辨率全扇优于半扇。归一化图像质量参数以1个σ设为警告阈值,2个σ设为行动阈值,且半扇容差水平均小于全扇。结论 自主开发软件可实现图像质量量化评价,建立了影像系统质量保证警告和行动容差,为图像引导放疗规范下图像质量保证提供指导。     

螺旋断层调强放疗靶区外沿纵向剂量跌落及影响因素研究

目的研究螺旋断层调强放疗(HT)靶区外沿纵向剂量跌落的变化规律及影响因素,以便对临床关于计划衔接、靶区预处理以及执行效率等方面的应用进行指导。方法回顾性选取2019年12月份郑州大学第一附属医院放射治疗部收治的8例头颈部肿瘤患者资料作为研究对象,使用德国西门子SOMATOM Definition AS大孔径定位CT在获得层厚为1 mm的头颈部图像中勾画计划靶区和剂量跌落结构。在计划设计时射野宽度(FW)分别选择5.0、2.5和1.0 cm,螺距分布选择0.430、0.287和0.215,调制因子使用默认值1.8,剂量计算网格选择最精细0.195 cm×0.195 cm,其余计划参数都保持一致。按照不同参数分别进行计划设计,并将结果进行单因素方差统计分析。结果研究显示同一射野宽度下不同螺距变化曲线重合,因而螺距对剂量跌落没有影响,不同射野宽度变化曲线相互独立说明射野宽度对纵轴双向剂量跌落有影响,靶区外沿纵向的剂量跌落速度与射野宽度成反相关系:即射野宽度越大剂量跌落速度越慢,半影区越大;反之射野宽度越小剂量跌落速度越快,半影区越小。当剂量跌落至处方剂量50%时距靶区纵向边界的距离近似约等于射野宽度一半,而对于距靶区边界不同距离处的剂量值可通过拟合公式计算得到。射野宽度和螺距对靶区的适形度指数(CI)和均匀性指数(HI)影响较小,相对而言射野宽度为2.5 cm时靶区最佳。总治疗出束时间随射野宽度和螺距的增大而逐步降低。结论当靶区分段治疗需要考虑计划衔接、执行效率及沿纵向剂量跌落控制时,可选择最佳的射野宽度、螺距等计划参数或根据纵向剂量跌落公式对衔接处靶区进行内收处理,以达到理想的剂量分布。     

EPID在VMAT技术验收测试中的应用研究

目的 采用EPID实现直线加速器VMAT技术的验收研究。方法 采用Shaper及Eclipse TPS编辑并利用EPID对TrueBeam加速器VMAT技术中MLC到位精度、临床剂量等核心内容进行测试。测试例:TA:机架在0°、90°、270°时分别曝光0.5 cm×20.0 cm狭缝野;TB:不同剂量率及机架角速度组合时射野平坦度稳定性;TC:静态及旋转状态下MLC到位精度;TD:静态及旋转状态下MLC变速控制准确性;TE:加速器同时变剂量率及机架旋转速度的准确性;TF:临床病例。利用Matlab对测试结果进行分析。结果 0°、90°、270°测得狭缝叠加后半高宽与零度时半高宽差别均为0.39 mm。TB结果显示射野平坦度差别<0.5%。TC测试显示EPID测得的狭缝中心与TPS设定的中心最大偏差为0.45 mm。TD测试显示MLC位置实测值与TPS设定值差别最大为0.69 mm。TE结果显示各狭缝相互间差别最大为0.42 mm。临床病例以3%/3 mm标准评价时γ通过率最低为96.4%。结论 利用EPID能准确、便捷的完成VMAT技术验收,此方法为减轻物理师工作负担提供了一个良好选择。     

HT在分段TBI中上下靶区间距研究

目的 选取8例急性白血病HT的TBI患者,将其分两段照射的上下靶区按不同间距设计的计划依次对应叠加在一起,分析不同间距下衔接处靶区剂量分布情况,寻找最佳靶区间隔距离。方法 选取8例身高约120 cm急性白血病患者作为研究对象,使用Siemens定位CT进行扫描,图像层厚5 mm,从颅顶扫描至脚趾,同时在髌骨上方10 cm附近放置铅丝,作为上下两段靶区分割线。在瓦里安Eclipse 10.0医生工作站进行靶区和OAR勾画,其中上下靶区在铅丝分割处依次分别内收不同距离,然后传至HT计划工作站进行计划设计,其中铅门宽度5 cm,调制因子1.8,螺距0.43,其余计划参数都保持一致。将设计好的计划分别对应叠加在一起,依次分析不同间隔距离所对应衔接处靶区剂量分布情况,从而选择出最佳靶区间隔距离。结果 比较不同间隔距离时所对应的衔接处靶区剂量分布,发现间隔为5 cm时衔接处靶区的剂量分布最佳,当间隔距离>5 cm时衔接处靶区剂量明显不足,当间隔<5 cm且逐渐变小时衔接处靶区的剂量明显超过处方剂量且逐步增大。结论 对于HT进行分段式TBI治疗时,采用铅门宽度5 cm,调制因子1.8,螺距0.43及扫描层厚5 mm的设计参数,在勾画上下靶区时应距铅丝分割线各内收2.5 cm距离,即靶区间距为5 cm时,能保证在进行分段TBI治疗时靶区衔接处不会出现剂量冷热点,确保治疗的精确与安全。