基于患者出射EPID剂量验证的在体调强放疗质控技术研究

背景与目的：调强放疗（intensity-modulated radiation therapy，IMRT）中剂量投照失误可导致严重后果，而目前常用的治疗前计划验证方法并不能反映患者真实投照剂量。实现一种评估患者在体剂量执行准确度的方法，能够在分次治疗中及时发现较大剂量错误，避免发生患者投照剂量过高或不足。方法：复旦大学附属肿瘤医院收治的患者首次实施治疗前行锥形束计算机断层成像（cone beam computed tomography，CBCT）扫描，与定位CT图像进行配准保证治疗体位与模拟定位时一致，实时治疗中使用电子射野影像装置（electronic portal imaging device，EPID）获取患者出射剂量影像，并把首次出射EPID影像作为剩余分次治疗的基准值，后续分次实时治疗野结束后快速将其出射EPID影像与对应基准影像进行γ分析比较，以验证治疗计划是否准确执行于患者身上。设计模体实验对治疗部位错误和摆位误差情况进行分析，来评估本方法识别放疗差错的准确性。结果：本方法可有效地识别出IMRT放疗中患者治疗部位错误和非平行于射野角度方向的摆位误差，但对平行于射野角度方向的摆位误差并不敏感，30例鼻咽癌患者临床应用结果中能够直观显示分次治疗间摆位重复性情况。结论：基于EPID实现的一种在体剂量验证方法能够对调强放疗中患者实时剂量的准确性进行评估，在单个治疗野结束后可快速检测出较大治疗错误。     

研究生学科交叉人才培养模式的研究与经验探索

在当今社会经济迅猛发展的大环境下,科技的发展越来越呈现出多学科相互交叉、高度融合、相互渗透的趋势,学科交叉培养已经成为当代社会发展的重要命题之一.在当今社会从学科专业单一模式向学科交叉综合模式转型的大背景下,研究生培养的学科交叉人才培养体系及联合培养模式亦将成为主要趋势,培养未来能够解决综合性重大科技问题的复合型创新人才已经成为研究生教育发展的共识.医学物理专业是一个交叉专业,单一学科的人才培养方式已经相对滞后于时代脚步,运用交叉学科的方法及联合培养模式进行研究和训练,才能满足当前高等教育的动态需求.文章以生物医学工程(医学物理方向)专业学位硕士培养为例,对研究生交叉人才培养模式进行了初步的实践与探索.     

主动呼吸控制技术用于原发性肝癌放疗的可行性及剂量学研究

目的研究主动呼吸控制技术(ABC)用于原发性肝癌放疗的可行性并且与自由呼吸(FB)的放疗计划进行剂量学参数比较。方法入选病人完成ABC呼吸训练后,进行CT模拟定位,TPS计划设计,摆位验证以及实施放疗,评估ABC应用于原发性肝癌放疗的可行性,ABC放疗的摆位误差和肝脏位置的重复性,并且与平静呼吸的放疗计划比较计划靶体积(PTV)、未受肝癌累及的正常肝脏的平均剂量(MDTNL)、接受≥23Gy照射的肝脏体积比(V23)和放射性肝病的发生概率(NTCP)等剂量学参数。结果有11例病人入选该研究,所有病人配合良好,没有因为不能耐受屏气而中断放疗者。PTV的平均体积由FB下的757cm3±475cm3减少到了ABC技术的444cm3±297cm3(P=0.002)。ABC技术下的平均MDTNL为15.9Gy±5.4Gy,而FB则为24.6Gy±6.5Gy(P<0.01)。ABC计划和FB计划平均的V23分别为31%和55%,而NTCP分别为11%和21%。ABC放疗的随机误差和系统误差在头脚、前后和左右方向分别为4.8mm和1.3mm、3.5mm和1.6mm以及2.4mm和1.7mm,肝脏位置一次放疗内和分次放疗间在头脚方向上的重复性平均分别为1.5mm(范围:0.5～3.0mm)和5.1mm(范围:1.9～9.2mm)。ABC放疗所需的时间平均为6分钟(范围:5～14分钟)。结论ABC技术用于肝癌放疗是可行的。没有显著增加治疗时间,摆位精确性和重复性好。该技术能减少正常肝的照射体积,降低平均剂量,减少了放射性肝病的发生概率。     

联影可旋转540°机架直线加速器在容积调强放疗计划中的效率优势分析

背景与目的：由于传统加速器机架无法跨过180°,对于肿瘤靠近背侧的患者,常采用拼接弧的方式进行放疗计划设计,虽能提高肿瘤控制率,但会增加机架空转时间,同时也会增加机架与患者碰撞的风险。对比分析联影可旋转540°加速器与传统360°加速器（不跨越180°）在容积弧形旋转调强放疗（volumetric-modulated arc therapy,VMAT）计划执行时的潜在优势。方法：按照不同弧长和任意起始角度,随机生成100个弧,按照机架运动轨迹的特性分别分为A、B两组,其中A组计划（540°机架）为可以跨越180°的弧;B组计划（360°机架）为两段位于180°两侧,由总弧长等于A组的两段弧拼接而成。通过轨迹模拟软件,采用double S velocity模型描述转动轨迹,进行复位情况下的执行效率模拟,并结合临床实际病例对A、B两组进行效率优势分析。结果：A组和B组总执行时间、出束时间接近,差异主要来自机器空转。结合临床实际场景,考虑复位,空转时间与双弧计划比例成正比,节省时间最大值为全双弧计划,节省约32 min。对于临床实际病例,全满弧计划执行时间最多可缩短约85 min。结论：540°机架在执行VMAT计划时,特别是对偏离人体中心的计划,在满足临床剂量分布的同时,可以节省机架空转和复位时间,提高治疗效率,并且能有效地避免机架与患者碰撞的风险。     

兆伏锥形束CT在头颈部肿瘤精确放疗摆位误差的研究

目的 分析兆伏锥形束CT(MVCBCT)引导的头颈部肿瘤精确放疗中摆位误差.方法 头颈部肿瘤共22例(鼻咽癌15例,腮腺癌4例,脑胶质瘤术后3例),其中接受三维适形放疗7例、调强放疗15例,照射剂量为56.0～70.4 Gy分28～32次6～7周完成.19例用头颈肩面罩固定,3例头部面罩固定.所有患者均行CT模拟,勾画靶区和危及器官.每周治疗前拍1次MVCBCT图像,每位患者接受4～7次MVCBCT.分析相对于计划CT上中心在头脚、垂直、左右方向上的摆位误差.结果 左右、前后和头脚方向中任一方向>0.3 cm 28次,>0.4 cm 15次,>0.5 cm 9次,头脚方向要比左右、前后方向超过近0.1 cm.头脚和左右中心偏移方向的频次差别不大,而在垂直方向则更多的向后偏移达4:1.相对来说头脚方向摆位误差较左右、前后方向大,随着放疗时间延长各方向偏移的平均值均有增大趋势.结论 头颈部肿瘤精确放疗时CTV至PTV边界外扩并不需均匀外放,垂直方向上治疗中心向前偏移概率明显超过向后,头脚方向比左右、前后方向摆位误差大;随着放疗的进行3个方向上的摆位误差都有增大趋势.     

粒子治疗技术的进展

与传统的X射线治疗相比较,粒子治疗在肿瘤治疗方面具有更好的效果和明显的剂量学或生物学优势。粒子在组织内形成布拉格峰型剂量分布,将大部分能量沉积在靶区范围内,提高了对肿瘤的控制,同时降低了对肿瘤周围正常组织的损害。随着对粒子治疗的需求不断增加以及加速器技术的日趋成熟,粒子治疗技术发展迅速。粒子治疗装置的核心部分是粒子加速器,加速器类型、粒子种类和实施技术决定了装置的性能,文中对此进行了详细的对比分析。统计数据表明质子治疗占主导地位,重离子治疗的建造难度高、占地空间大以及造价高昂等因素限制了它的发展。现阶段,粒子治疗仍然存在一些技术问题并且需要大量的临床病例的实验验证。     

直肠癌IMRT中患者体重下降与位移误差的相关性研究

目的 研究因放疗反应引起的直肠癌患者体重随时间变化趋势及位移误差与体重下降关系并以此制定不同治疗时期图像引导策略。方法 选取2016年间术后直肠癌患者24例。疗前记录每次体重、每周不同频率CBCT,并与计划CT进行在线配准,得到疗前位移误差。配对t检验差异,Pearson法分析位移误差与体重下降关系。结果 24例患者共进行456次体重监测,456次CBCT与配准。2例患者因中断治疗而排除。第1、2周体重无明显变化,第3周体重平均下降1.53 kg,第4周平均下降2.48 kg,第5周平均下降3.24 kg。由CBCT在线配准得到上下、前后、左右方向平均位移误差分别为0.19、0.20、0.18 cm (第1周),0.18、0.17、0.15 cm (第2周), 0.20、0.22、0.21 cm (第3周),0.19、0.25、0.24 cm (第4周),0.34、0.33、0.31 cm (第5周)。相关分析显示体重下降会增大位移误差(上下,前后,左右方向的P值分别为:0.140、0.046、0.044)。结论 直肠癌放疗患者后期尤其第5周体重呈明显下降趋势并影响位移误差,建议在直肠癌治疗日程到第4、5周时密切监测患者体重下降趋势,酌情于治疗前增加CBCT图像引导次数,以确保治疗精准化和最优化。     

兆伏级锥形束CT影像质量定量分析

Objective To quantitatively analyze the image quality of megavoltage cone-beam CT (MVCBCT) under different scanning conditions to provide reference in clinical applications. Methods Si-emens ONCOR linear accelerator with MVCBCT was used to scan the phantom under different conditions. The image quality was evaluated in terms of image noise, uniformity, spatial resolution, contrast resolution, the number of Monitor Units(MUs) used in imaging,and the size of the reconstruction matrix. The comparison of the image quality between MVCBCT and conventional simulator CT was also analyzed. Results The image noise was decreased with the increase of the number of MUs. The uniformity index showed that the system u-niformity was weakly dependent on MU numbers or the size of the reconstruction matrix. Except for the ima-ges with 5 MUs,all other images had the spatial resolution of 0.4 lp/mm with a reconstruction matrix of 256 ×256. Better low contrast resolution was achieved by using more MUs. For typical pelvis and head-and-neck patients,the imaging dose at the center was 0.8 cGy/MU and 0.7 cGy/MU, respectively,and the maxi-mum dose was about 1.2 cGy/MU. For typical abdomen patients,the image maximum dose and center dose was 1.3 cGy/MU and 0.7 cGy/MU,respectively. Conclusions The image quality of MVCBCT is inferior to the conventional kilo-voltage CT. However,with the optimization of the parameters in imaging,we can a-chieve sufficient image contrast in the bone,air and some soft-tissue structures with low imaging dose to pa-tients. Such images can be used for IGRT.     

基于Xenapp虚拟系统在放疗流程中的应用

目的 放疗流程中牵涉到许多软件应用系统和复杂的硬件设备,借助基于Xenapp虚拟系统整合放疗流程中的各个应用系统。方法 采用windows2008r2操作系统,Citrix Xenapp 6.5 sp1企业版,sqlserverr2008 express 数据库。安装Xenapp服务器,将放疗科常用的软件应用在服务器上安装并发布,在放疗科局域网内的电脑上安装CitrixReceiver,并使用网页浏览器登录Xenapp服务器站点,即可使用站点发布的所有应用。结果 使用了Citrix Xenapp的虚拟化系统,大大减少了计算机硬件的开销,使得计算机硬件的开销减少50%以上,减少了技术人员的维护成本,使得放疗科的工作做到无缝衔接,提高了放疗科工作人员的办公效率。结论 基于Xenapp的虚拟化系统在放疗流程中可以起到节约开销,提高效率的作用,值得在临床工作中大力推广。     

基于图像引导的小动物立体放疗系统介绍

小动物放疗模型的相关理论及其应用,对于放射生物学和临床肿瘤放疗学的研究与发展至关重要。而综合考虑普适性与成本效应等因素,研究人员常运用小鼠模型来研究肿瘤与正常组织的放射生物学机制。近年来,基于不同图像引导的小动物立体放疗设备也取得了巨大发展,它们已能较好模拟人体放疗流程。本文着重介绍了基于不同图像方式(如CBCT与MRI)引导的小动物放疗系统,其次对小动物荧光成像技术进行理解学习,总结对比了不同生物发光与荧光成像设备在小动物成像系统中的应用,最后对未来小动物放疗设备优化方向提出展望。