碳素纤维床对宫颈癌容积弧形旋转调强放射治疗计划的剂量影响

目的:研究碳素纤维床对宫颈癌容积弧形旋转调强放射治疗（VMAT）计划的剂量影响及其修正方法。 方法:使用CT电子密度模体校准大孔径CT的CT值,在Eclipse 10.0计划系统中建立相对电子密度-CT值曲线。将医用电子直线加速器上的碳素纤维床在CT下进行扫描,图像传输至Eclipse计划系统并测量碳素纤维床的CT值。以此CT值为基础在计划系统中建立碳素纤维床的模型,测量碳素纤维床在计划系统中和实际情况下对剂量的衰减系数并进行比较,两者测量条件保持一致。选取宫颈癌ⅠA、ⅡB期共5例患者,使用Eclipse计划系统设计无碳素纤维床计划。之后在患者定位图像上分别建立Thin、Medium和Thick这3种厚度的碳素纤维床模型,将无碳素纤维床治疗计划直接移植到3种不同厚度碳素纤维床图像上,治疗中心不变,机器条数不变,进行剂量计算。最终比较有和无碳素纤维床之间、3种不同厚度碳素纤维床之间计划靶区（PTV）与危及器官的剂量差异。 结果:Thin和Thick厚度碳素纤维床对实际测量和计划系统计算的剂量衰减系数相差均不超过±1%;不论是PTV还是危及器官,无碳素纤维床与3种不同厚度碳素纤维床的剂量参数结果比较均具有统计学意义（P<0.05）;不同厚度碳素纤维床对PTV和危及器官剂量评价的准确性有一定影响。 结论:加速器碳素纤维床对宫颈癌VMAT计划的剂量分布有一定影响;在进行VMAT治疗时,应准确建立碳素纤维床的模型参与剂量运算;并且根据靶区与碳素纤维床之间的位置关系选择添加相应厚度的碳素纤维床模型。     

机械旋转误差对多发脑转移瘤VMAT计划剂量分布的影响

目的:探讨直线加速器的机械旋转误差对单中心多发转移瘤VMAT计划剂量分布的影响。方法:随机选取21例多发脑转移瘤患者,假定患者均采用非共面VMAT放疗计划,分别将治疗床、准直器的角度旋转偏移[±]0.5°、[±]1.0°、[±]1.5°、[±]2.0°,并通过Eclipse 13.6治疗计划系统模拟机械旋转偏移误差在多发脑转移瘤VMAT计划中对剂量分布的影响。记录并分析不同治疗床、准直器角度旋转偏移下靶区的适形度指数（CI）、剂量梯度跌落指数（GI）、剂量均匀性指数（HI）以及危及器官的最大剂量。结果:当治疗床及准直器角度旋转偏移大于0.5°时,靶区的CI、GI（治疗床除外）及HI指数差异具有统计学意义（P<0.05）;危及器官的最大剂量差异无统计学意义（P>0.05）。结论:在设计多发脑转移VMAT计划时应考虑等中心与靶区之间的距离,六维床旋转误差校正阈值为0.5°更为合理。     

锥形束CT图象引导放疗的应用性测试

目的:探索一种针对锥形束CT图象引导放疗的应用性测试新方法,测试锥形束CT图象引导的准确性。方法:设计一个应用性测度专用模体:用10 cm厚马克力聚苯乙烯板围成一个长方体,模体内在上下、左右和前后三个方向上分别建立三根小梁,每根小梁都贯穿模体,与模体中相对的两个面相连。模体的每个面的中心设有"十"字标识。把模体平放在PHILIPS大孔径CT检查床面上,用CT机房内的激光灯分别对准模体左、右和上面中心,扫描获取用于设计放疗计划的CT图象。该图象经VARIS网络传到Eclipse放疗计划系统,用Eclipse设计计划,射野中心位于模体中心。把模体平放到VARIAN加速器治疗床面上,用加速器机房内的激光灯分别对准模体左、右和上面中心。VARIAN加速器配有OBI(On-Board Imager)系统,用锥形束CT扫描,获得模体的摆位图象,并与计划图象配准。结果:设计放疗计划的参考图象与摆位图象具有相同的特征,在模体的横截面、矢状面和寇状面上都有三个小梁的横截面,截面的边界清晰,图像配准显示在侧向和竖直方向的位置误差均为0.0 cm,在纵向位置误差0.1 cm,旋转误差0.0°。结论:利用本文设计的应用性测试专模体完成应用性测试是一种简便且可靠的方法。     

全身集成定位架对放疗靶区吸收剂量的影响

目的:研究YC-TQ-Ⅱ型全身集成定位架对放疗靶区吸收剂量的影响。 方法:将尺寸为30 cm×30 cm×15 cm的固体水模体固定在全身集成定位架体部中心轴上进行CT扫描后,将CT图像导入XiO TPS并勾画出固体水模体、靶区及全身集成定位架结构,之后以电离室为中心,机架角度从0°开始每隔一定角度添加一个10 cm×10 cm、100 MU不同能量射线的照射野。考虑到高密度材料的大小对机架角度的影响,在以下机架角度范围内每隔1°测一个值（61°~79°、101°~119°、241°~259°、281°~299°）;在其他机架角度范围内每隔10°测一个值（0°~60°、80°~100°、120°~240°、260°~280°、300°~350°）。根据对称性计算出高能X射线穿过全身集成定位架的衰减率,随后在医用直线加速器上用UNDOSE剂量仪进行同等条件下的测量来验证XiO TPS计算的准确性,最后在XiO TPS上对比有无全身集成定位架的三维适形放疗计划靶区吸收剂量变化情况。 结果:全身集成定位架对高能X射线的最大衰减率为:13.0%（6 MV）、11.4%（15 MV）,并且XiO TPS计算值与实际测量值符合得很好,最大偏差0.6%（15 MV）;添加全身集成定位架后靶区的D95%由6 000 cGy变化为5 304 cGy（6 MV）、5 484 cGy（15 MV）;放疗计划靶区的均匀性指数分别由0.091（6 MV）、0.104（15 MV）变化为0.195（6 MV）、0.175（15 MV）;靠近体架端靶区的6 000 cGy、5 500 cGy等剂量线明显上移,且6 MV比15 MV严重。 结论:YC-TQ-Ⅱ型全身集成定位架中的高密度材料可显著降低放疗靶区的吸收剂量,需要考虑其对高能X射线的衰减率并加以修正。     

外轮廓边界搜索参数对放疗靶区和危及器官的剂量学影响

目的:对比双面膜固定条件下,外轮廓自动搜索参数设置引入的体积差异对靶区和危及器官的剂量学影响。方法:选取25例双面膜固定的全脑放疗患者,保持其他搜索条件不变的前提下,改变外轮廓搜索条件（平滑度、CT值阈值和后处理方法）并重新进行剂量计算,共计9种方案。对比改变参数后的计划与默认设置计划（Default）靶区和危及器官的剂量差异。结果:搜索条件中的平滑度和CT值对外轮廓和靶区的剂量指标影响较大。在DSL0、DSL1、DSL2、HU-550和HU-750计划中,靶区的Dmean和外轮廓的Dmax变化较明显;外轮廓Dmean的变化均值在HU-750计划中超过400 cGy。结论:Eclipse计划系统默认的搜索外轮廓的方式不适合所有情况,低平滑度和低HU限值条件搜索的外轮廓对剂量影响较大。针对全脑双面膜的患者外轮廓搜索条件,本研究建议平滑度为1,HU阈值为-550 HU。     

CT扫描电压与CT值-相对电子密度值转换曲线不匹配对放疗计划剂量的影响

目的:探讨选取不同放疗定位CT扫描电压和CT值-相对电子密度值（CT-RED）转换曲线对放疗计划剂量计算的影响。方法:利用大孔径CT模拟定位机在80、100、120和140 kV电压下对CIRS 062M模体进行扫描,分别建立不同电压下的CT-RED转换曲线;在均匀石蜡模体中心嵌入高密度材料,通过选择不同CT扫描电压与CT-RED转换曲线的组合条件,在计划系统（TPS）设计不同照射角度的放疗计划。分别在高密度材料前、材料中和材料后选取3个兴趣点I1、I2、I3,统计高密度材料的Dmean、D2、D98,分析CT扫描电压与CT-RED转换曲线不匹配时对以上3个兴趣点剂量（DI1、DI2、DI3）和高密度材料Dmean、D2、D98的影响。结果:CT扫描电压与CT-RED转换曲线不匹配的组合条件下,放疗计划剂量有较大差异,其中Dmean、D98、DI2、DI3影响较大,差异具有统计学意义（均P<0.05）。结论:放疗患者CT定位的扫描电压需要与TPS计划设计时选取的CT-RED转换曲线匹配,否则会造成高密度组织中的剂量和射野出口处的剂量计算有较大差异,从而影响放疗计划的准确性。     

基于3D打印的胸部个体化剂量验证体模设计

目的:为更精确地对治疗计划进行验证,利用3D打印设计出反映患者真实情况的个体化体模。方法:依据病人定位时的CT图像重建并进行3D打印得到患者的三维立体结构空壳,然后以CT值为依据选择各组织的辐射等效材料完成填充,即得到体现病人特征的个体化剂量验证体模。结果:将合成的等效材料行CT扫描,骨组织、肺组织、软组织、肿瘤CT值分别为1 100、-747.6、-22、-471 HU,误差均小于22%。结论:最终设计的胸部体模能够较准确地体现个体之间的差异,等效材料辐射等效性较好,可用于实际剂量验证。     

呼吸时相和模体位置对4D-CT图像均匀性的影响

目的:通过分析Catphan模体CTP486模块的四维CT（4D-CT）图像,研究呼吸时相和模体位置对4D-CT图像均匀性的影响。方法:使用西门子Sensation Open CT模拟机和瓦里安RPM系统,获取Catphan 504模体CTP486模块的4D-CT图像。对3种模体位置情形进行研究。情形A:模体悬空放置;情形T:模体下有一个碳纤维CT平板床;情形B+T:模体下有一个碳纤维固定底板和一个CT平板床。每种情形重复3次测量。使用DoseLab放疗验证软件分析4D-CT图像,得到图像均匀性值（U）。对每一套4D-CT重建10个呼吸时相（0%, 10%,[ ?], 90%）的CT图像序列。对U值进行统计分析和比较研究。结果:4D-CT所有CT序列的U值均小于5 HU。每种情形得到30个U值数据,情形A、情形T和情形B+T 3种情形U值分别为（1.44±0.79）、（1.91±0.91）和（1.99±0.77） HU。统计U值对应的4个边缘感兴趣区（ROI）出现的次数和比例,情形T中ROI 22（9点钟方向）出现13次（占比43.33%）,情形B+T中ROI 23（12点钟方向）出现13次（占比43.33%）。结论:本研究中4D-CT的图像均匀性满足使用要求,不同呼吸时相4D-CT的图像均匀性值不同,模体摆放位置对4D-CT的图像均匀性有一定影响,碳纤维CT平板床和固定底板的存在使4D-CT 的图像均匀性变差。     

联影直线加速器新型全碳素纤维治疗床对放疗剂量的影响

目的:研究联影直线加速器新型全碳素纤维床床板对放疗剂量的影响。方法:将固体水分别置于治疗床中间(offset=0 cm)、右侧(offset=+10 cm)以及左侧(offset=-10 cm),改变机臂角度,让高能X射线从不同角度穿透治疗床,计算出相对应的衰减因子。结果:对于6 MV的X射线,治疗床板中间处的衰减因子范围是0.043 8~0.085 0,在115°时衰减因子最大;右侧位置的衰减因子范围是0.044 1~0.127 2,在110°时衰减因子最大;左侧位置的衰减因子范围是0.043 2~0.093 1,在110°时衰减因子最大。在180°~130°区间时,治疗床中间、右侧和左侧位置的衰减因子之间的差异较小,且右侧衰减因子高于中间和左侧处。结论:不同的机架角度,在联影直线加速器新型全碳素纤维治疗床床板上不同的位置,对X射线的衰减程度不同。治疗床右侧位置在130°~110°区间对剂量的衰减高于中间和左侧,且在110°时衰减最大,在设计患者后斜野计划时应该尽量避开对剂量衰减程度大的角度。     

医用直线加速器治疗床对放疗剂量影响的研究

目的 探讨西门子医用直线加速器治疗床对放疗剂量影响的研究.方法 将固体水模固定在治疗床中心处,改变加速器机臂的角度,从不同角度照射并用剂量仪进行比对测量,计算出治疗床不同床板对放疗剂量的衰减因子.结果 西门子医用直线加速器治疗床中有机玻璃床头板对剂量的衰减在1.5-20.5%,有机玻璃床体板对剂量的衰减在1.9～38.6%,有机玻璃网状窗体板对剂量的衰减在0.18-12.3%.结论 放射治疗时正后野180°左右时应选用网状板或有机玻璃床头板,在后侧斜野110°～130°和230°～250°区间最好用床尾板,并对相应剂量做出修正与补偿,而治疗床的主支撑架及金属边柜对剂量的衰减高达12.3～38.6%,而床头延伸板对剂量的衰减在1.1～5.5%之间,因此头部的肿瘤应选此延伸板治疗.因此在治疗计划设计与实施过程中应避免射线束直接穿过主支撑架与金属边框.     

A Monte Carlo model of the Varian IGRT couch top for RapidArc QA

The objectives of this study are to evaluate the effect of couch attenuation on quality assurance (QA) results and to present a couch top model for Monte Carlo (MC) dose calculation for RapidArc treatments. The IGRT couch top is modelled in Eclipse as a thin skin of higher density material with a homogeneous fill of foam of lower density and attenuation. The IGRT couch structure consists of two longitudinal sections referred to as thick and thin. The Hounsfield Unit (HU) characterization of the couch structure was determined using a cylindrical phantom by comparing ion chamber measurements with the dose predicted by the treatment planning system (TPS). The optimal set of HU for the inside of the couch and the surface shell was found to be respectively -960 and -700 HU in agreement with Vanetti et al (2009 Phys. Med. Biol. 54 N157-66). For each plan, the final dose calculation was performed with the thin, thick and without the couch top. Dose differences up to 2.6% were observed with TPS calculated doses not including the couch and up to 3.4% with MC not including the couch and were found to be treatment specific. A MC couch top model was created based on the TPS geometrical model. The carbon fibre couch top skin was modelled using carbon graphite; the density was adjusted until good agreement with experimental data was observed, while the density of the foam inside was kept constant. The accuracy of the couch top model was evaluated by comparison with ion chamber measurements and TPS calculated dose combined with a 3D gamma analysis. Similar to the TPS case, a single graphite density can be used for both the thin and thick MC couch top models. Results showed good agreement with ion chamber measurements (within 1.2%) and with TPS (within 1%). For each plan, over 95% of the points passed the 3D gamma test.     

Elekta Infinity直线加速器治疗床对放疗剂量的影响

目的:研究Elekta Infinity直线加速器治疗床在常用X射线能量下对放疗剂量的影响。方法:将圆柱体模体分别置于碳纤维主治疗床、延长板以及治疗床与延长板衔接处正中,旋转机架,分别让6和10 MV高能X射线穿过治疗床,利用指形电离室测量固体水中间的绝对剂量,得出不同角度下的剂量分布,并计算治疗床对X射线的衰减因子。结果:治疗床与延长板衔接处在120°和240°两个机架角处的剂量衰减因子在6和10 MV两种治疗模式下分别达到了36.02%和36.01%以及30.46%和30.63%,而当机架角为140°~220°时,衔接处与主治疗床的剂量衰减因子相近,在6与10 MV能量下的剂量衰减因子平均值及标准差分别为2.56%±0.49%和2.14%±0.39%以及2.55%±0.48%和1.95%±0.41%,机架角由180°增大或减小时两处的剂量衰减均呈上升趋势,二者均在120°和240°附近达到最大;6和10 MV两种能量下延长板在该角度区间的剂量衰减因子平均值及标准差分别为1.55%±0.24%和1.07%±0.25%,并在115°和245°附近达到最大值,剂量衰减因子分别为4.08%和3.97%以及3.20%和3.34%。结论:后斜野主体部分在主治疗床与衔接处对剂量的衰减低于3%,在延长板处对剂量的衰减小于2%,但在120°和240°附近以及115°和245°附近3处位置的剂量衰减会达到最大,需在计划系统中考虑床的影响;此外,主治疗床与延长板衔接处在120°和240°附近对剂量的衰减急剧增大,不适合作为治疗区域,在治疗病人时需注意避免将靶区移到该区域。     

CT造影剂对脑动静脉畸形VMAT计划剂量分布的影响

目的:探讨CT造影剂对脑动静脉畸形VMAT计划剂量分布的影响。方法:选取15例脑动静脉畸形患者为研究对象，在相同体位下行平扫和增强CT扫描。在增强CT图像上勾画靶区和危及器官，通过图像配准将上述结构复制至平扫CT图像。在VARIAN Eclipse 13.6计划系统中完成增强CT图像的VMAT计划设计（5条弧），并将此计划复制至平扫CT图像，不进行通量优化，重新计算剂量分布。记录两组计划的靶区、危及器官以及感兴趣区域的CT值，靶区的D2%、D98%、Dmean、适形度指数、均匀性指数以及梯度跌落指数，危及器官Dmax以及正常组织受照射体积V2 Gy、V10 Gy、V12 Gy，并采用非参数配对Wilcoxon检验分析两组数据间的差异。结果:在靶区和感兴趣区域处，增强图像的CT值显著高于平扫图像（P=0.001）；而在其他组织处，两组图像的CT值比较均无统计学差异（P>0.05）。两组计划的剂量学参数差异小于2%，且无统计学差异（P>0.05）。结论:CT造影剂对脑动静脉畸形VMAT计划剂量分布的影响较小，临床上可忽略。     

The effect of gantry angle on megavoltage photon beam attenuation by a carbon fiber couch insert

The use of rigid carbon fiber couch inserts in radiotherapy treatment couches is a well-established method of reducing patient set-up errors associated with couch sag. Several published studies have described such inserts as radiotranslucent with negligible attenuation of the radiation field. Most of these studies were conducted with the radiation field normally incident on the couch and there appears to be no evidence in the literature of the effect of the gantry angle on the extent of beam attenuation by the carbon fiber insert alone during external beam radiotherapy. In this study we examined the magnitude of this effect over a range of posterior oblique gantry angles using a cylindrical solid water phantom containing an ionization chamber placed isocentrically. It was found that a 6 MV photon beam, field size 10 x 5 cm, was attenuated significantly as the gantry angle approached the plane of the couch, from 2% at normal incidence and reaching 9% attenuation at angle of incidence 70 degrees. This could have serious implications regarding dose to the treatment volume for treatments requiring posterior oblique angles of incidence with a possible correction factor necessary in monitor unit calculations.     

Monaco与Pinnacle计划系统在宫颈癌容积旋转调强计划中的剂量比较及分析

目的:比较和分析基于Monaco和Pinnacle这两种计划设计系统设计宫颈癌放疗容积旋转调强（VMAT）计划的剂量差异,探寻更适用于宫颈癌VMAT计划设计的计划设计系统。 方法:选取11例在云南省肿瘤医院接受根治性放射治疗的宫颈癌病人。在定位CT数据、靶区和危及器官完全一致的前提下,分别基于Monaco系统和Pinnacle系统为病人设计VMAT计划,即VMATMONACO和VMATPINNACLE。比较两个计划中靶区的剂量分布、适形指数、均匀性指数及危及器官的剂量体积差异,探讨两种TPS在设计宫颈癌根治放疗VMAT计划中的优劣,以及产生这种优劣的原因。 结果:就PGTVnd和PTV的适形指数而言,VMATMONACO和VAMTPINNACLE计划的差异不具有统计学意义（P>0.05）。就PGTVnd的均匀性指数而言,VMATPINNACLE优于VMATMONACO,差异具有统计学意义（P<0.05）。VMATMONACO和VMATPINNACLE在直肠、膀胱的低剂量区不存在差异（P>0.05）;在高剂量区域,VMATMONACO显现出优于VMATPINNACLE的趋势;在直肠和膀胱的平均剂量上,VMATMONACO明显低于VMATPINNACLE,差异具有显著统计学意义（P<0.01）。VMATMONACO的小肠和股骨头的剂量明显低于VMATPINNACLE,差异具有显著统计学意义（P<0.05）。 结论:宫颈癌VMAT计划中,相较Pinnacle 系统,选用Monaco系统设计放疗计划存在潜在的剂量学优势。     

Pinnacle计划系统脚本在医用直线加速器碰撞防护中的应用

目的:探讨在放疗计划设计阶段使用Pinnacle计划系统脚本程序，实现医用直线加速器旋转治疗时的碰撞检测功能，提高放疗计划设计的可执行性，保证治疗安全。方法:根据C型臂加速器的治疗机头、病人CT图像和治疗床的几何结构信息，确定机架旋转过程中距离治疗中心的最小安全距离。在Pinnacle计划系统中设计脚本程序，根据当前放疗计划射野治疗中心的位置，模拟生成加速器机头旋转过程中临界安全位置的运动轨迹，并以辅助感兴趣区（ROI）的形式导入计划系统，在计划系统的CT和ROI的叠加影像上判断加速器机头与治疗床、病人是否存在碰撞风险。结果:脚本程序可根据当前病人摆位、治疗中心位置等计划设置参数，自动生成辅助ROI结构并导回计划系统，在CT图像的横断面上辅助ROI轨迹为圆形结构。计划设计时，只需一次鼠标点击，即可快速（约2 s）生成辅助ROI。在CT与ROI的叠加图像上可以逐层清楚直观地判断当前计划参数是否存在碰撞风险，避免计划实际执行时才发现会碰撞。结论:在Pinnacle 计划系统上实现加速器机头的碰撞检测具有临床可行性，使用本方法在计划设计阶段可及时判断放疗计划是否存在碰撞风险，避免重复计划延误治疗时间，保证治疗安全。