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质子治疗的临床应用(一)——成人肿瘤
理论上说,提高肿瘤剂量可能提高局部肿瘤控制率,进而提高肿瘤患者生存期.提高剂量的基础是降低计划靶体积(PTV)之外的受照范围,即降低正常组织与危及器官(organ at risk,OAR)受照剂量,进而提高肿瘤剂量;这使肿瘤控制率(TCP)获得相应提升,同时可降低治疗并发症的程度和几率.在过去的几十年中,单独或合并使用放疗、手术和化疗,很大程度提高了肿瘤的局部控制率;但是仍然存在的重要的问题是原发灶未控或复发和晚期正常组织副反应,而这些副反应还降低了进一步化疗和手术的耐受性.质子射束有比传统外放疗射线更优越的物理剂量分布,所以质子治疗是解决上述问题的一种选择.质子博拉格峰后正常组织的吸收剂量大大降低了,在提高肿瘤剂量的同时,降低正常组织的照射剂量,因此可以更好的配合使用化疗.质子治疗可降低骨髓、耳蜗、心脏、肾脏等OARs的吸收剂量,故联合使用化疗可降低顺铂造成的听力受损或肾功衰竭的危险,可降低联合或续贯使用阿霉素化疗方案造成的严重心肌病变的危险.质子治疗与手术配合,同样可以降低正常组织因手术造成的并发症.
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等效均匀剂量优化方法对肿瘤调强放疗计划中危及器官保护的研究
目的 探讨等效均匀剂量(EUD)优化方法对肿瘤调强放疗计划中危及器官的保护作用.方法 从已接受调强放疗的患者中用整群随机数字表法抽取鼻咽鳞状细胞癌8例、食管鳞状细胞癌10例、直肠癌6例,用物理约束条件优化设计放疗计划,将危及器官的物理约束条件改为EUD约束,同时保持靶区约束条件不变,为每例患者设计一个新计划,并比较新(PLANEU组)、旧(PLANNo_EUD组)治疗计划.结果 PLANEUD组8例鼻咽癌患者危及器官都得到了更好的保护,与PLANNOEUD组比较差异均有统计学意义(t值分别为2.590、2.352、3.656、2.148、2.283、3.683、2.192、2.353、2.146、2.276、2.126,均P＜ 0.05);10例食管癌患者危及器官受量两组比较,差异无统计学意义(t值分别为0.408、0.427、0.902,均P＜ 0.05)；PLANEUD组6例直肠癌患者危及器官得到了更好的保护,与PLANNOEUD组比较差异均有统计学意义(t值分别为2.332、2.693、2.279、2.244,均P＜ 0.05).结论 在保证靶区剂量的同时,EUD优化方法能够降低危及器官的受照剂量,对减少正常组织放疗并发症具有重要意义,同时为靶区增量提供了空间.
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调强放射治疗在子宫颈癌治疗中的剂量学分析
目的 比较调强放疗( IMRT)、三维适形放疗(3D-CRT)在子宫颈癌放疗中危及器官( OAR)的剂量学差异.方法 对36例子宫颈癌患者均同时制定IMRT放疗计划和3D-CRT放疗计划,临床靶区(CTV)包括子宫、子宫颈、阴道等原发肿瘤区域及其以下的淋巴结引流区域.淋巴结引流区的勾画主要以盆腔伴行血管外放1.0 cm得到,闭孔淋巴结从骨盆内缘内外扩1.8 cm,CTV不包括骨盆组织.比较计划靶区(PTV)在45 Gy和50 Gy情况下各敏感组织的受照剂量-体积情况.PTV由CTV边界在三维头脚方向外放1.0 cm,其他方向外放0.7 cm得到.结果 通过剂量体积直方图比较两组计划敏感组织的受照体积变化,在处方剂量45 Gy剂量时,30、40、45 Gy的敏感组织剂量体积IMRT计划均优于3D-CRT计划.在盆壁淋巴结引流区剂量达到50 Gy时,IMRT计划敏感组织受量亦优于45 Gy时3D-CRT计划.结论 子宫颈癌IMRT可以使周围OAR得到较好的保护,具备临床应用的剂量学优势.
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量化分析早期肺癌和寡转移癌立体定向消融放疗过程中瘤体变化规律
目的 精确测算肺肿瘤立体定向消融放疗(stereotactic ablative radiotherapy,SABR)过程中瘤体的变化规律,优化SABR计划.方法 2011年10月至2014年10月,采集在河南省肿瘤医院放疗科接受SABR的66例早期肺癌和寡转移癌患者(共71枚肿瘤)的定位CT和验证CT图像,以首次治疗前肿瘤体积为基线,分别测算分次间肿瘤体积变化,用广义估计方程分析瘤体变化趋势.等效生物剂量(BED)60 Gy时瘤体变化超过25％的患者修订放疗计划,比较原计划和修正计划危及器官的受照剂量.结果 49枚瘤体缩小,21枚增大,1枚无变化,治疗过程中肿瘤体积变化差异无统计学意义(P =0.281).当接受照射的BED达60 Gy时,26枚肿瘤体积变化超过25％(21枚缩小,5枚增大).比较其修正计划和原计划,体积缩小的21枚肿瘤的肺V5、脊髓Dmax和D1.2cm3、食管Dmax和D5cm3、胸壁D30cm3差异均有统计学意义(t=3.139～ 11.939,P＜0.05),体积增大的5枚肿瘤的肺V5和V20、脊髓Dmax和D1.2cm3、食管Dmax、胸壁D30cm3差异均有统计学意义(t=-10.436～-2.518,P＜0.05).结论 SABR过程中肺肿瘤体积变化较大时,及时修订靶区和治疗计划可能使患者受益.
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自动勾画软件在食管癌中的应用
目的 评估自动勾画软件勾画胸部肿瘤食管癌重要危及器官(OAR)轮廓的几何学及剂量学精度,探讨自动勾画方式应用于食管癌的可行性.方法 选择10例食管癌患者作为研究对象,采用单模板及多模板两种方式对目标CT图像行基于图像配准的相应OAR自动勾画.采用Wilcoxon符号秩和检验比较两种勾画方式与手工勾画的几何学一致性,包括体积差异(ΔV)、 形状一致性(DSC)及位置差异指标(Δx、 Δy、 Δz),并分析形状一致性与体积大小之间的相关性.运用Friedman检验,比较所勾画OAR的剂量分布情况,综合评估自动勾画方式应用于临床的可行性.结果 单模板和多模板两种自动勾画方式得到的总体OAR的平均DSC值分别为0.82±0.17和0.92±0.05,且两组差异具有统计学意义(Z=-2.803～-2.497,P<0.05).自动勾画方式的形状一致性与OAR体积大小具有正相关性,对体积较小的脊髓,单模板的几何学精度欠佳.多模板勾画的OAR在3个方向上的平均位置偏差在0.5 cm以内,均小于单模板.手工、 单模板和多模板的主要剂量指标:全肺V20分别为23.2％、22.4％、22.1％;Dmean分别(11.3±4.0)、(11.1±4.5)和(11.0±4.3)Gy.脊髓Dmax分别为(40.3±4.8)、(38.2±6.7)和(39.4±5.3)Gy.心脏V30分别为16.0％、15.8％和15.5％.3者的剂量分布差异无统计学意义(P>0.05),且各项剂量学指标均符合临床对食管癌OAR的剂量限制要求.结论 自动勾画软件对于食管癌患者的OAR能够达到满意的勾画精度,其中多模板勾画方式优于单模板,更适用于临床.
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深吸气屏气技术在左侧乳腺癌保乳术后放疗中的应用
目的 比较3种呼吸模式在左侧乳腺癌保乳术后全乳放疗中的剂量学差异,以探索能大程度地减少靶区周围重要组织器官照射体积和剂量的呼吸模式.方法 前瞻性选取18例左侧早期乳腺癌保乳术后需行放疗的患者,采集自由呼吸(FB)、胸式深吸气屏气(T-DIBH)及腹式深吸气屏气(A-DIBH)3种呼吸模式下的CT图像,随后行适形放疗计划设计,比较3种呼吸模式下的剂量学参数,包括剂量-体积直方图、靶区平均剂量及靶区剂量均匀指数、危及器官平均剂量等.结果 3种呼吸模式下,计划靶区体积、计划靶区平均剂量及计划靶区剂量均匀指数等差异均无统计学意义(P>0.05);FB、T-DIBH及A-DIBH3种模式下的危及器官受量在心脏Dmean分别为(3.21±1.02)、(1.74±0.51)及(1.31±0.41)Gy,差异有统计学意义(W=171,P<0.05);冠状动脉左前降支(LAD)Dmean分别为(34.61±13.51)、(14.38±10.20)及(9.21±6.53)Gy,差异有统计学意义(W=171,P<0.05);左侧肺Dmean分别为(8.31±2.75)、(7.46±1.96)及(6.89±1.79)Gy,差异有统计学意义(W=171,P<0.05).结论 两种深吸气屏气技术(T-DIBH或A-DIBH)可显著降低心脏、LAD及左肺等危及器官的照射剂量,且不影响放疗靶区剂量;而A-DIBH比T-DIBH在降低各危及器官的照射剂量方面更具优势.
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重复CT模拟定位分析肿瘤体积变化对鼻咽癌调强放疗的影响
目的 利用重复CT模拟定位分析肿瘤体积变化对鼻咽癌调强放疗的影响.方法 选取2011年7月至2012年11月期间20例鼻咽癌调强放疗的患者,于放疗前进行首次CT模拟定位,放疗中在患者接受30 Gy剂量照射时进行重复CT模拟定位扫描.在治疗计划系统将首次扫描的CT图像与重复扫描的CT图像进行融合,计算GTV体积的退缩率;在重复CT图像上利用原计划重新计算剂量分布,根据剂量体积直方图,分别计算出危及器官脑干和脊髓的受量变化.结果 重复CT模拟定位比较首次CT模拟定位GTV体积平均退缩率为28.7％.重复CT模拟定位比首次CT模拟定位脑干和脊髓的单次大剂量、1 cm3体积的剂量和平均剂量的百分比均有所增加(t=0.83～3.17,P＜0.05).结论 利用重复CT模拟定位发现,鼻咽癌调强放疗患者在接受30 Gy剂量照射时,GTV体积的退缩率较明显,进而导致危及器官剂量的增加.
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多叶光栅静态调强技术对鼻咽癌放疗中危及器官受量的作用
在调强放疗(intensity-modulated radiotherapy,IMRT)计划的实施过程中,可以采用多叶光栅静态调强和多叶光栅动态调强两种模式.
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妇科肿瘤后装逆向调强放疗的初步临床研究
目的 评价后装逆向调强放疗技术在妇科肿瘤治疗中的临床价值.方法 选取20例Ⅰ ～Ⅲ期宫颈癌患者,采用随机数字表和余数分组的方法分为A、B两组,各10例.A组病例行后装逆向调强放疗,B组病例行三维适形后装放疗.分析两组患者的靶区剂量分布、危及器官受量、放疗并发症及近期疗效.结果 A组靶区剂量均匀度指数(HI)为52.43±0.45,好于B组的46.37±1.45(t =0.92,P ＜0.05);A组直肠、膀胱大受量Dmax分别比B组低37％、35％(t =1.34、1.39,P＜0.05),A组75％处方剂量的直肠、膀胱受照体积V75约为B组的1/2(t =1.23、1.13,P＜0.05);A组局部控制率96％好于B组的93％(t=1.25,P＜0.05).结论 后装逆向调强放疗优于三维适形后装放疗,值得在妇科肿瘤治疗中广泛应用.
关键词： 妇科肿瘤 逆向模拟退火优化技术 剂量学 危及器官 放疗并发症 -
直肠癌静态调强与容积旋转调强放疗计划的剂量学对比研究
目的 对比研究直肠癌术后患者应用静态调强放疗(IMRT)和容积旋转调强放疗(VMAT)的计划质量、治疗效率和剂量精度,为临床治疗技术的选择提供参考依据.方法 选择10例直肠癌术后调强放疗患者,行CT模拟定位并勾画靶区及危及器官,在同一计划系统上给予相同处方剂量和目标优化条件,分别设计5野IMRT计划和双弧VMAT计划.比较两种计划的靶区(PTV/CTV)受量、适形指数(CI)、均匀指数(HI)、危及器官(OAR)的受量、机器跳数、治疗计划执行时间,以及剂量验证通过率.结果 两种治疗计划均能满足临床剂量要求,VMAT计划的靶区剂量覆盖率略低于IMRT计划.VMAT和IMRT计划的HI分别为0.095和0.101,差异无统计学意义(t=2.61,P＞0.05);而IMRT计划的CI(0.737)优于VMAT计划(0.614)(=4.94,P＜0.05),考虑为VMAT计划优化过程中对周围正常组织低剂量区受量限制过于严格,从而造成计划的适形度受到影响.VMAT计划中正常组织如膀胱、股骨头的低剂量区较之IMRT计划均有不同程度增加.VMAT和IMRT计划的平均机器跳数(MUs)分别为599和515(t=4.72,P＜0.05),相应的治疗时间分别为201和304 s(=5.83,P＜0.05).使用Delta4对两种计划进行验证,y通过率(选用3％/3 mm标准)分别为VMAT 93.13％和IMRT 96.00％(t=3.75,P＜0.05).结论 直肠癌VMAT和IMRT计划均可满足临床要求,VMAT计划可以显著降低治疗时间,提高治疗效率,但其疗效还需进一步临床评估.
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非小细胞肺癌的3D-CRT和IMRT剂量学特点
非小细胞肺癌(NSCLC)的调强适形放射治疗(IMRT)在我国应用较少,笔者系统地比较了IMRT和3D-CRT两种放疗方法在靶区剂量分布、危及器官受量方面的不同,还研究了不同射野数对肺癌IMRT的影响,期望能为建立一套适合肺癌的逆向IMRT计划提供参考.
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高能X射线OAR对深度的依赖性研究
离轴比数据在临床上是一个重要参数,直接关系到照射野平坦度及对称性,研究高能X射线的离轴比与深度之间的相关性对于危及器官的保护,剂量冷热点的避免等临床放射治疗的实际处理具有一定意义.作者单位:317000 浙江临海,台州医院放射治疗科
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晚期宫颈癌多次CT引导下腔内后装治疗的临床分析
目的 探讨宫颈癌患者多次计划CT引导的三维近距离治疗可行性及对危及器官剂量关系.方法 10例接受根治性放疗的Ⅲb期宫颈癌患者每次腔内放疗前行CT扫描并勾画高危临床靶体积(HRCTV)及膀胱、直肠.危及器官采用D2cm3评价.处方剂量A点6Gy单次后进行几何优化,直肠D2cm3≤4.2 Gy,膀胱D2cm3≤5.2Gy.治疗结束统计膀胱及直肠受照射的具体剂量.结果 10例患者的6～7次三维腔内后装治疗中,膀胱、直肠D2cm3的受照射剂量分布是非均一性的,受照射剂量变化范围较大.结论 CT引导下的宫颈癌三维近距离治疗中多次计划有必要,更加精确且个体化.
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基于Eclipse Scripting API的放疗计划DVH 评估软件的开发
目的:开发剂量体积直方图(dose-volume histogram,DVH)评估软件,使放疗物理师能对放疗计划DVH进行自动化评估.方法:利用Eclipse软件内置的应用程序开发接口Eclipse Scripting API进行开发,以Eclipse功能插件的形式运行,检索和读取放疗计划危及器官和计划靶区的DVH信息,并与评估标准进行比较,生成评估结果.结果:DVH评估软件能在1.0～1.5 s内完成一个放疗计划(包含全部危及器官和计划靶区)的DVH评估,得到精确的评估结果.结论:利用DVH评估软件能够快速、高效、精确地评估放疗计划的DVH,减少了评估用时,提高了放疗物理师制订放疗计划的工作效率.
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基于IGRT的宫颈癌调强放射治疗摆位误差对剂量学影响的探讨
目的:利用图像引导调强放射治疗(image guided radiation therapy,IGRT)技术,探讨摆位误差对宫颈癌调强放射治疗剂量学的影响,为下一步确定计划靶区(planning target volume,PTV)合适的外扩边界打下基础.方法:选取采用IGRT技术治疗的宫颈癌患者20例.将20例患者X(左右)、Y(头脚)、Z(腹背)3个方向的平移误差反向输入Pinnacle计划系统,重新计算后评估摆位误差对靶区和危及器官如膀胱、直肠剂量分布的影响.结果:摆位误差使PTV的小剂量和平均剂量分别减少139.29和48.19 cGy,表明摆位误差明显降低了95％的PTV体积受照剂量,与原计划相比偏差为5.12％;误差修正之后降低了膀胱和直肠的受量,对小肠受照剂量无明显改变.结论:摆位误差不仅使PTV剂量降低,还增加了危及器官的受照体积,同时影响了靶区的适形度和均匀性.
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宫颈癌容积旋转调强放疗中不同弧数目计划间的 剂量学差异
目的:研究宫颈癌容积旋转调强放疗计划中弧数目对治疗计划的影响,为临床应用中容积旋转调强放疗弧数目的选取提供参考.方法:取10例宫颈癌术后患者的定位CT图像,由放疗医师勾画靶区以及危及器官,给予靶区5040 cGy/28次的处方剂量,用RayStation计划系统针对同一患者分别设计单弧、双弧和三弧计划,比较其靶区和危及器官的剂量学特性,记录计划设计优化所需时间,分析机器跳数和治疗时间的差异,并对完成后的计划进行剂量验证,分析弧数目对通过率的影响.结果:10例宫颈癌患者的单弧、双弧和三弧计划均能满足临床要求,随着弧数目的增加,靶区分布更优,危及器官直肠、膀胱、股骨头受到40、45 Gy剂量照射的体积V40、V45及平均剂量Dmean逐渐降低,正常组织在接近处方剂量部分的35、40、45 Gy剂量照射的体积V35、V40、V45随弧数目的增加而减少;随着弧数目的增加,计划单次优化时间和出束时间随之增加,但三者的机器跳数相差较小;3种计划的剂量验证通过率均达99.5％以上,且差异较小.结论:宫颈癌容积旋转调强放疗计划随着弧数目的增加,其靶区剂量分布以及对危及器官的保护更具优势,但是治疗时间也随之延长,相应的费用也随之增加.因此,需综合考虑选取容积旋转调强放疗计划的弧数目.
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美肤康在肠造口放疗患者皮肤保护中的应用
近年来，多项研究证实直肠癌调强放疗较常规放疗有明显的剂量学优势[1-2]，除靶区适形度更高、靶区内剂量更均匀外，对危及器官的保护更佳，这对于肠造口患者来说，其造口周围皮肤也得到了进一步的保护。但在临床上我们常常会发现仍然有一部分仰卧位放疗的肠造口患者，其造口周围皮肤除了受排泄物的刺激，还容易受到放射损伤，从而导致造口周围皮炎的发生。为此，我们预防性地使用美肤康保护造口周围皮肤，取得了较好的效果，现报道如下。
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食管癌的三维适形和调强适形放射治疗进展
三维适形放射治疗(3D-CRT)和调强适形放射治疗(IMRT),在肿瘤得到高剂量照射的同时,能减少周围正常组织和危及器官照射剂量,降低放疗引起的毒性反应.3D-CRT和IMRT在食管癌的治疗中得到了较广泛应用.
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鼻咽癌调强放射治疗设置头颈前部淋巴引流保护区的剂量学可行性研究
背景与目的:头颈部淋巴水肿(head and neck lymphedema,HNL)是鼻咽癌(nasopharyngeal carcinoma,NPC)调强放射治疗(intensity-modulated radiotherapy,IMRT)后一种常见的不良反应,但相关的研究和报道则较少.该研究旨在探索一种预防或减轻NPC患者放疗后HNL的计划设计方法,研究其剂量学可行性.方法:对20例NPC患者分别设计两组计划,计划A按常规方法设计简单调强放射治疗(simplified intensity-modulated radiotherapy,sIMRT)计划,计划B在计划A的基础上使用头颈前部淋巴引流保护区设计的sIMRT计划,比较两组计划在靶区剂量分布、危及器官(organ at risk,OAR)受量和机器跳数方面的差异.结果:两组计划靶区剂量分布均满足临床要求,计划靶区1(planning target volume 1,PTV1)的各项指标在两组间的差异均无统计学意义,计划A中PTV2的D98%、V100%(%)、V95%(%)和均匀性指数(homogeneity index,HI)均优于计划B(t=4.134、3.455、2.423和-2.410,P<0.05).计划A中左、右腮腺Dmean和左侧腮腺V30均低于计划B (t=-2.454、-2.113和-4.651,P<0.05);但计划A的口腔Dmean和V50高于计划B(t=4.639和2.237,P<0.05);计划A的喉Dmean和V50也高于计划B(t=10.934和4.624,P<0.05).机器跳数方面,计划B比计划A略有增加,但差异无统计学意义.结论:NPC患者给予头颈前部淋巴引流保护区的计划设计在剂量学上是可行的,在满足临床靶区覆盖的前提下,于头颈前部留出了低剂量(<20 Gy)照射的区域以利于淋巴回流,更好地保护了口腔、喉等可导致淋巴水肿的正常组织.
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宫颈癌三维后装放射治疗计划中剂量归一基于参考点和参考体积的剂量学参数比较
目的:比较宫颈癌三维后装放射治疗计划中剂量归一基于参考点和参考体积的剂量学参数.方法:为27例宫颈癌患者分别制定处方剂量基于A点的常规计划与基于靶区体积的逆向计划[以90％高危临床靶体积(high-risk clinical target volume,HR-CTV)的剂量(D90)＞处方剂量(6 Gy)为目标制定计划].比较这2种计划中危及器官(膀胱、直肠、乙状结肠)的D1cc和D2cc(1 cm3和2 cm3受到的低照射剂量)、处方剂量覆盖体积、适形指数(conformal index,CI)和治疗时间.结果:逆向计划中的危及器官膀胱、直肠和乙状结肠的D1cc和D2cc均较常规计划中的低(P值均＜ 0.05).以膀胱、直肠和乙状结肠的2 Gy分次放疗等效剂量(equivalent dose in2 Gy per fraction,EQD2)分别≤90 Gy、≤75 Gy和≤75 Gy为标准,逆向计划中符合膀胱、直肠和乙状结肠受照剂量限量标准的患者比例均高于常规计划(P值均＜ 0.05).逆向计划的处方剂量覆盖体积小于常规计划[分别为(81.25±34.7)和(161.32±82.62)cm3,P=0.000].逆向计划的CI值显著高于常规计划(分别为0.49±0.15和0.30±0.14,P=0.000).逆向计划的治疗时间较常规计划显著缩短[分别为(325.70±83.27)s和(507.40±170.79)s,P=0.000].结论:在宫颈癌三维后装放射治疗中,处方剂量基于靶区体积的逆向计划的靶区剂量适形度、危及器官保护和治疗时间均优于常规计划.
