3D打印个体化施源器在宫颈癌治疗中的探索

目的研究3D打印技术在个体化宫颈癌近距离放射治疗中运用的可行性。方法选择2019年6月至12月在福建省肿瘤医院行近距离放射治疗的ⅡB-ⅢB期宫颈癌患者20例,年龄44～76岁,中位年龄56岁;鳞癌19例,腺癌1例。将其分为3D打印组和常规插入组。根据带有导向模板的CT图像,勾画高危靶区(HRCTV)、中危靶区(IRCTV)及膀胱、直肠、乙状结肠等危及器官。于Nucletron Oncentra计划系统中设计相应的插植针道及针数、驻留点及驻留时间,逆向优化后形成预计划。两组处方剂量HRCTV为700 cGy。分别评估3D打印组和常规插入组靶区、危及器官的剂量学参数的差异。结果 HRCTV D_(90)在3D打印组、常规插入组分别为(699.85±3.61) cGy、(703.00±2.59) cGy,二者差异有统计学意义(P0.05)。而HRCTV D_(100)、IRCTV D_(90)、IRCTV D_(100)两组比较,差异无统计学意义(P0.05)。膀胱、直肠、乙状结肠的D_(5cc)、D_(2cc)、D_(1cc)、D_(0.1cc)两组比较,差异无统计学意义(P0.05)。结论宫颈癌近距离治疗中,3D打印组与常规插入组比较,在剂量分布上合理,差异无显著性,但该方法操作简单、方便,也是一种可行的治疗方式。     

宫颈癌固定野调强和容积旋转调强放疗计划剂量学分析

目的 比较固定野调强（IMRT）和容积旋转调强（VMAT）在宫颈癌放疗中的剂量学差异。方法 选取20例仰卧位放疗的宫颈癌患者,勾画计划靶区和危及器官后,给予计划靶区PTV 50 Gy/25次的治疗剂量,每例患者设计5野IMRT和2弧VMAT两组计划,采用相同的优化参数。评估两组计划的靶区VPTV105%、Dmin、均匀性指数HIptv、适形度指数CIptv;危及器官OAR平均剂量Dmean、V40、V30、V20;机器跳数（MU）及治疗时间（Time）差异进行评估,并进行统计分析。结果 两组计划中VMAT的靶区VPTV105%、Dmin、HIptv、CIptv优于IMRT,差异具有统计学意义（P＜0.05）;两组计划中VMAT的膀胱平均剂量（Dmean）、V40、V30优于IMRT,差异具有统计学意义（P＜0.05）。两侧股骨头和直肠所受剂量比较,差异无统计学意义（P＞0.05）;两组计划中VMAT的MU和Time优于IMRT,差异具有统计学意义（P＜0.05）。结论 与IMRT相比,VMAT在宫颈癌放疗的靶区剂量分布更优,膀胱的照射体积和平均剂量更小,两侧股骨头和直肠未见明显优势。治疗跳数大幅降低,对加速器的损耗相对更小,患者治疗时间明显缩。在不考虑治疗费用这一经济因素的情况下,VMAT治疗计划进一步地提高了靶区的剂量分布,对膀胱进行更好的保护,具有较好的剂量学优势。     

驻留时间离差限制参数对三维后装计划的影响分析

目的:研究驻留时间离差限制（DTDC）参数对三维后装计划的影响。 方法:选取在中国医科大学附属第一医院治疗的30例妇科肿瘤患者计划,施源器为Fletcher单独宫腔管、全部三管和阴道施源器,每例患者治疗前扫描CT,并由医生勾画靶区和危及器官,以0.1步进修改DTDC参数,由DTDC=0到DTDC=1共制定11个计划,归一至DTDC=0时计划下相应的数值。比较CTV的V150、V200,膀胱、直肠的D2cc,驻留时间总和,计划调制指数,分析DTDC参数的修改对三维后装计划的影响。 结果:随着DTDC的增加,阴道施源器,Fletcher施源器单独宫腔管和全部三管使用时,CTV的V150和V200分别升高至105%和109%、102%和104%以及115%和120%,直肠和膀胱的D2cc分别至101%和102%、99%和99%以及115%和101%;总驻留时间分别达到DTDC=0时的96%、97%和104%。 结论:宫颈癌三维后装计划的制定针对不同的施源器应该选用合适的DTDC参数,给予患者更加合理治疗计划。     

TomoDirect技术在鼻咽癌放疗中的剂量学研究

目的:研究鼻咽癌患者应用TomoDirect（TD）、TomoHelical（TH）及常规加速器固定野调强技术（FF-IMRT）设计的计划的剂量学差异。 方法:选取10例鼻咽癌患者,对患者CT图像分别设计TH、TD和FF-IMRT计划,评估靶区、危及器官和正常组织的剂量分布。采用单因子方差分析法比较TH、TD、FF-IMRT计划的剂量学参数差异,并用LSD法进行两两比较。 结果:TD技术设计的计划,靶区剂量学与TH、FF-IMRT无明显差异;危及器官保护与TH相似,相比于FF-IMRT,脊髓最大剂量降低约4 Gy（P=0.000）;腮腺平均剂量降低约20%（P=0.000）,[D33]、[D50]、[D60]显著低于FF-IMRT（P=0.000）;口腔、喉的平均剂量分别比FF-IMRT降低约7 Gy（P=0.000）和20 Gy（P=0.000）;颞颌关节的最大剂量比FF-IMRT降低10 Gy（P=0.000）;而在视神经、视交叉的保护上,TD与TH均不如FF-IMRT;靶区外正常组织受照剂量,TD计划具有一定优势。 结论:鼻咽癌患者TD计划的剂量学参数与TH计划相似,整体优于FF-IMRT计划,完全满足临床剂量学要求,可以作为一种新的治疗手段。     

自动计划与人工计划在宫颈癌术后VMAT放疗中的剂量学比较

目的:观察并比较自动计划与人工计划在宫颈癌术后患者容积弧形调强（VMAT）中的剂量学参数，对自动计划应用于临床宫颈癌术后放疗中的可行性进行研究。方法:选取2018年11月~2019年11月郴州市第一人民医院接受放射治疗的宫颈癌患者30例，将其作为对象展开临床分析与探究。采用Pinnacle放射治疗计划系统，分别进行VMAT人工计划与自动计划，比较两种计划靶区的D95、Dmean、均匀性指数（HI）、适形度指数（CI）、危及器官的剂量参数。结果:人工计划与自动计划在D95的比较差异无统计意义（P>0.05）；人工计划与自动计划在靶区Dmean、HI、CI的比较差异显著（P<0.05）。人工计划与自动计划在膀胱、骨、小肠、直肠、右侧股骨头及左侧股骨头的危及器官剂量体积比较，差异有显著意义（P<0.05）。结论:VMAT自动计划与VMAT人工计划比较，自动计划的计划质量较高，可提高剂量参数合理性，应用Pinnacle放射治疗计划系统自动计划的宫颈癌术后VMAT计划，临床可行性较高，可将VMAT自动计划应用于临床宫颈癌术后放疗中。     

评估靶区与危及器官重叠体积对宫颈癌经验引导调强计划自动优化的影响

目的:通过比较20例宫颈癌术后患者(计划靶区部分与膀胱、直肠重叠)经验引导调强计划(K-IMRT)和传统调强计划(C-IMRT)的剂量学差异,探讨宫颈癌K-IMRT自动优化的可行性。方法:选取接受调强放射治疗的110例宫颈癌患者,100例患者作为模型组进行自动优化模型的建立,模型组外10例靶区与危及器官有重叠体积患者作为试验组E1(开环验证),模型组内10例靶区与危及器官有重叠体积患者作为实验组E2(闭环验证)。E1、E2组利用自动优化模型生成K-IMRT计划,分别比较两组计划与传统优化计划的剂量学差异。结果:两组靶区剂量参数相比,E1组各项靶区剂量参数及E2组最小剂量、HI差异均无统计学意义(P0.05);E2组K-IMRT计划的最大剂量、CI明显好于C-IMRT计划,差异有统计学意义(P0.05)。危及器官各参数相比,E1组直肠V20,左右股骨头V_(15)、V_(20)、V_(25);E2组膀胱V_(25)、V_(30)、V_(35)、D_(50),直肠V_(25)、V_(30),左右股骨头V_(15)、V_(20)、V_(25)的K-IMRT计划较C-IMRT计划明显减少,差异有统计学意义(P0.05)。MU及计划优化时间,K-IMRT计划较C-IMRT计划明显减少。结论:相对于宫颈癌靶区与危及器官相重叠的患者,K-IMRT计划自动优化是可行的。     

光子优化算法在宫颈癌术后调强计划中的剂量学分析

目的:探讨宫颈癌术后调强放射治疗（IMRT）计划中采用光子优化（PO）算法与常规的剂量体积优化（DVO）算法的 剂量学差异。方法:选取20例接受宫颈癌术后IMRT的患者。勾画靶区和危及器官后,分别设计基于PO算法和DVO算 法的两种IMRT计划,比较两种计划的剂量学特性、剂量验证通过率和治疗计划的效率。结果:两种计划中计划靶区 （PTV）的D98%、靶区覆盖率和均匀性指数无明显差异,但是PO计划在PTV的D2%、Dmean均低于DVO计划（P=0.019, 0.016）, 同时PTV的适形度指数优于DVO计划（P=0.005）。在危及器官保护上,PO计划的膀胱V30和左股骨头V20低于DVO计划 （P=0.000, 0009）,但是小肠V15、直肠V30和左右侧股骨头V30高于DVO计划（P=0.000, 0.001, 0.000, 0.000）。PO计划在正 常组织V30的受量上低于DVO计划（P=0.005）,但在V5和V10的受量上高于DVO计划（P=0.000, 0.000）。两种计划的剂量 验证通过率均能满足治疗的要求,其中PO计划通过率为（98.06±0.81）%,优于DVO计划通过率（96.05±1.09）%。PO计划 相比DVO计划,机器跳数平均减少10.7%,治疗时间平均减少10.5%,优化耗时平均缩短35.4%。结论:PO计划和DVO计 划都能满足临床要求。PO算法应用于宫颈癌术后IMRT在靶区剂量分布上略有优势,能够提高靶区适形度,减少机器跳 数,缩短计划设计时间和治疗时间,同时剂量投照更准确。     

VMAT和dIMRT技术在鼻腔肿瘤放疗中的剂量学比较

目的：比较VMAT和dIMRT在鼻腔肿瘤放疗计划中的剂量学差异。方法：利用瓦里安Eclipse10.0计划系统对8例鼻腔肿瘤患者,分别设计单弧、非共面双弧VMAT计划和非共面5野dIMRT计划,在计划满足临床要求的前提下,利用剂量体积直方图（DVH）统计比较靶区的相关剂量学参数、敏感器官（OARs）的剂量体积参数以及机器总跳数（MY）、总治疗时间（T）。结果：本研究中三种计划的靶区剂量学参数,只有CTV的D2、Dmean有统计学差异（P〈0．05）,其余均无统计学差异（P〉0．05）;危及器官中,全脑的Dmean、脑干的D2、Dmean、左眼的Dmean、右视神经的D2、视交叉的Dmean、左腮腺的D2、Dmean、右腮腺的Dmean均有统计学差异（P〈0．05）,其余均无统计学差异（P〉0．05）;机器总跳数（MU）、总治疗时间（T）均有统计学差异（P〈0．001）。结论：三种治疗计划均能满足临床要求,危及器官的受量各有优缺点,VMAT计划能够明显减少机器总跳数和总治疗时间。综合考虑,笔者认为单弧VMAT计划应该是鼻腔肿瘤放疗的首选。     

肿瘤腹主动脉旁淋巴结转移三维适形和调强放射治疗计划的剂量学比较

目的：比较腹主动脉旁淋巴结肿瘤转移的3D—CRT和IMRT放射治疗计划的剂量学差异。方法：设计常规四野（3D-CRT）和调强放疗（IMRT）计划，通过剂量-体积直方图比较二者的放射物理参数。并评价其应用价值。结果：IMRT计划中靶区最大剂量明显低于3D—CRT计划中的相应值，其靶区适形度也明显占优。同时。IMRT计划中的肾脏高剂量区明显低于3D—CRT计划中的高剂量区，并且其肠道剂量D5、D10、D20、D30和平均剂量均明显低于3D—CRT计划中的相应值，差异有统计学意义。结论：就腹主动脉旁淋巴结肿瘤转移的放射治疗。IMRT技术有效地将肿瘤靶区与周围正常危险器官分割开，从而在提高肿瘤放射剂量的同时最大限度减少危险器官的照射剂量，应该更广泛地应用于临床。     

周围型肺癌立体定向放射治疗中采用实体肿瘤靶区推量技术的可行性研究——基于剂量学分析

目的：通过研究周围型肺癌立体定向放射治疗中提高肿瘤靶区最高剂量对剂量限制参数和正常器官剂量的影响，探讨使用实体肿瘤靶区推量技术的可行性，为临床治疗提供剂量学参考依据。方法：收集19例周围型早期肺癌患者的CT图像资料，重新设计放射治疗计划，初始治疗计划在满足放射治疗肿瘤协作组（RTOG）0915号报告关于剂量限制参数的情况下，以2 Gy的剂量爬升梯度分别对肿瘤靶区进行提量，共得到5组治疗计划。结果：5组计划的剂量限制参数均能满足RTOG0915号报告要求。5组计划的剂量限制参数和正常器官剂量无显著差异，但是肿瘤靶区最高剂量存在显著差异（P<0.05），最高和最低剂量组剂量差异可达6.6 Gy。结论：提高肿瘤靶区最高剂量对剂量限制参数和正常器官剂量没有显著影响。由于提高靶区内最高剂量会直接影响肿瘤的局部控制率，因此在满足剂量限制参数的前提下，建议使用实体肿瘤靶区推量技术以提高肿瘤靶区内的最高剂量。     

宫颈癌后装放疗中剂量的体积优化和逆向模拟退火优化的比较分析

目的:比较宫颈癌腔内联合组织间插植三维后装计划中体积优化和模拟退火逆向优化（IPSA）剂量分布的差异,为其在治疗中计划设计优化方案的选择提供依据。 方法:选取15例进行了三维后装治疗的宫颈癌患者,原执行体积优化,基于原始图像重新设计IPSA计划,配对t检验两种优化方法的剂量学差异。 结果:在两组间靶区V100%和V150%以及均匀性指数方面无统计学差异（P>0.05）。而靶区的适形度指数的平均值有着显著差异［体积优化（0.77±0.11）,IPSA优化（0.82±0.07）］,且具有统计学差异（P<0.05）。在OAR方面,与体积优化相比,IPSA优化使OAR的受照剂量明显降低,统计学差异明显（P<0.05）。 结论:与体积优化方法相比,IPSA优化在提高靶区适形度指数的同时,更好地对OAR起到保护作用,且计算过程相对简捷,是临床上更可取的计划优化算法。     

Transit dose of an Ir-192 high dose rate brachytherapy stepping source

Clinical dosimetry for high dose rate (HDR) brachytherapy with a single stepping source generally neglects the transit dose. This study investigates the effects of the transit dose in the target volume of an HDR brachytherapy stepping source. A video method was used to analyse the entrance, exit and the interdwell transit speed of the source for different path lengths and step sizes ranging from 2.5 mm to 995 mm. The transit speed was found to vary with the step size and path length. For the travelled distances of 2.5, 5.0, 10.0, 230 and 995 mm, the average transit speeds were 54, 72, 233, 385 and 467 mm s(-1) respectively. The results also show that the manufacturer has attempted to compensate for the effects of interdwell transit dose by reducing the actual dwell time of the source. A well-type chamber was used to determine the dose differences between two sets of measurements, one being the stationary dose only and the other being the sum of stationary and transit doses. Single catheters of active lengths of 20 and 40 mm, different dwell times of 0.5, 1, 2 and 5 s and different step sizes of 2.5, 5 and 10 mm were used in the measurements with the well-type chamber. Most of the measured dose differences between stationary and stationary plus interdwell source movement were within 2%. The additional dose due to the source transit can be as high as 24.9% for the case of 0.5 s dwell time, 10 mm step size and 20 mm active length. The dose difference is mainly due to the entrance and exit source movement but not the interdwell movement.     

Dose distribution for endovascular brachytherapy using Ir-192 sources: comparison of Monte Carlo calculations with radiochromic film measurements

An analysis of Ir-192 source distribution using the Monte Carlo method and radiochromic film experiments for endovascular brachytherapy is presented. Three different source possibilities, namely, mHDR Ir-192 sources with 5 mm and 2.5 mm step sizes and Ir-192 seed sources with 1 mm air gap are investigated to obtain uniform radial dose distribution throughout the treatment area. From this study, it is inferred that mHDR Ir-192 sources with 2.5 mm step size are effective for getting dose uniformity. Hence, different restenosis geometries, namely, linear, dumb bell and hairpin, are simulated with 2.5 mm step size, 15 mHDR Ir-192 sources using the Monte Carlo technique and the results are compared experimentally by using radiochromic films. The results from both methods agreed to within 7%. Further, it is also inferred that for the dosimetry of endovascular brachytherapy, the film dosimetry may be considered adequate, even if the film calibration is time consuming and requires adequate dosimetric procedures.     

不同铅门模式下高危分期前列腺癌螺旋断层放射治疗剂量学比较

【摘要】目的:探讨高危分期前列腺癌行螺旋断层局部照射同步盆腔淋巴结照射时,不同铅门模式下（静态和动态）靶区及危及器官的剂量学特点。方法:选取8例需行局部照射同步盆腔淋巴结照射的高危分期前列腺癌患者,分别设计铅门宽度为1.050、2.512和5.050 cm的3组静态铅门计划（F1.050、F2.512、F5.050）以及宽度为2.512、5.050 cm的2组动态铅门计划（D2.512、D5.050）。比较不同计划设计下靶区及危及器官的剂量分布、剂量体积直方图以及出束时间和机器跳数等。结果:在不同铅门模式下,靶区剂量学差异几乎无统计学意义（P>0.05）。而在膀胱、直肠以及股骨头的剂量学比较上,当铅门宽度相同时,动态铅门计划几乎与静态铅门计划相当;当铅门宽度不同时,静态铅门计划远优于比之大一档宽度的动态铅门计划。在非肿瘤组织的剂量辐射比较上,动态铅门技术均体现出了明显的剂量学优势。在计划实施效率方面,各计划平均机器跳数、平均出束时间均随F5.050、D5.050、F2.512、D2.512、F1.050顺序依次递增。结论:对于需行局部照射同步盆腔淋巴结照射的高危分期前列腺癌患者,动态铅门优势有限且在一定程度上降低了计划的实施效率。     

剂量体积优化算法与光子优化算法在儿童全中枢调强放射治疗计划的剂量学比较

目的:分析剂量体积优化（DVO）算法与光子优化（PO）算法在儿童全中枢调强放射治疗（IMRT）中的剂量学比较。方法:选择2018年7月~2020年1月于广东三九脑科医院行全中枢IMRT计划的15例儿童肿瘤患者作为研究对象,分别采用DVO算法和PO算法设计计划,比较两组计划的剂量学参数、优化效率及机器跳数。结果:与PO算法相比,DVO算法计划的靶区[D50%]和适形度指数更佳,差异有统计学意义（P<0.05）,且颈段计划靶区（PTV）低于95%处方剂量的体积更低（P<0.05）,但在靶区[D2%、D98%]、均匀性指数和梯度跌落指数差异无统计学意义（P>0.05）。与PO算法相比,DVO算法计划在双肺、右肾和心脏的受照剂量偏低,差异有统计学意义（P<0.05）,而在其它危及器官剂量学参数差异无统计学意义（P>0.05）。与PO算法相比,DVO算法计划增加了较少的机器跳数（约63 MU）,但算法优化时间翻倍,约224 s。结论:儿童全中枢IMRT计划采用DVO算法可提高靶区适形性,降低颈段PTV低于处方剂量的体积,有可能减少颈段靶区肿瘤复发率,因此建议在儿童全中枢IMRT计划中采用DVO算法优化。     

Evaluation of EGS4/PRESTA multiple-scattering algorithms for 90Sr/90Y intravascular brachytherapy dosimetry

The purpose of this work is to evaluate the EGS4/PRESTA electron multiple-scattering (MS) algorithms for dose calculation in intravascular brachytherapy (IVBT) using a 90Sr/90Y source. The small source size and the small volume of interest in IVBT require very fine spatial resolution, which may break down the constraints of Molière's MS theory as implemented in EGS4. The theory is accurate only when the electron step sizes are large enough to allow the number of collisions omega0 to be much greater than e = 2.7183. When step sizes are too small to allow at least 2.7183 collisions, as may be necessitated by the fine geometry, the algorithm may switch off MS, producing dosimetric artefacts. This study showed that switching off MS could produce a dose deviation of up to 6% when the half-thickness (d/2) of the dose scoring region is comparable with the Moliere minimum step size (t(min) = 2.7183). The effect of switching off MS is negligible if d/2 > t(min) For the case of omega0 > e, if the electron step sizes are chosen to allow five to 40 collisions, with increasing step size, the doses surrounding the source increase and the error decreases. On the other hand, when larger step sizes are chosen, the dose calculation voxel size must also be increased in order for the calculations to converge. A good compromise between accuracy and applicability for IVBT simulation can be made, if the thickness of the scoring region is 0.1 mm and the electron step sizes are in the range allowing 10 to 30 collisions.     

两种准直器宽度对鼻咽癌放疗中的剂量学差异影响

目的:研究两种规格（等中心处投影0.5和1.0 cm）多叶准直器（MLC）在鼻咽癌调强放射治疗（IMRT）计划中的区别,从剂量学方面探究MLC的宽度对患者靶区和危及器官的影响。方法:随机选取已完成治疗的31例鼻咽癌患者计划,在放疗处方和物理优化参数不变的情况下分别使用两种规格MLC的加速器射野模型进行重新优化计算,统计靶区及主要危及器官的体积剂量、平均剂量（Dmean）、适形度指数（CI）、均匀性指数（HI）等参数,分析其差异性。结果:全样本分析显示,所有靶区HI和部分靶区（PGTVnx、PCTV2）CI差异有统计学意义（P<0.05）,0.5 cm MLC优于1.0 cm MLC;危及器官中,右侧视神经和视交叉最大剂量（Dmax）、左侧颞叶和右侧颞颌关节Dmean、左右腮腺V30、气管和脊髓Dmean差异有统计学意义（P<0.05）,0.5 cm MLC优于1.0 cm MLC,其他危及器官无统计学差异（P>0.05）;在Pinnacle3和Monaco计划系统中得到了相似结果,两种MLC在靶区适形度和均匀性方面及部分危及器官受量差异有统计学意义（P<0.05）。结论:0.5 cm MLC在鼻咽癌调强计划中能有效提高靶区适形度和均匀性,也能有效降低部分危及器官受量,可以更好地保护与靶区邻近或有重叠的一些危及器官,推荐有条件的医院使用。