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基于形变配准剂量累加法的自适应放疗剂量学研究
目的 采用混合形变图像配准方法 实现胸腹部和盆腔肿瘤自适应放疗中靶区和危及器官的剂量累加,并与三维适形和调强放疗计划的剂量分布进行剂量学比较.方法选取10例肺癌和6例宫颈癌接受放射治疗的患者,在分次治疗20次后,重新采集CT图像,与计划CT图像进行形变配准,得到修改后的累加剂量,并与3D-CRT和IMRT计划进行靶区及双肺、脊髓、膀胱、直肠等器官的剂量体积直方图比较.结果 累加剂量后的CI和HI值明显优于3D-CRT和IMRT(P<0.05).累加剂量的靶区D95、D98及双肺V20、V30、Dmean,心脏V30、V40,脊髓Dmax,膀胱V30、V40、V50、Dmean,直肠的V40、V45、V50、Dmean均<3D-CRT和IMRT计划(P<0.05).小肠V40、Dmean和股骨头V40、Dmean有所降低,但差异无统计学意义.结论 放疗20次后重新修改放疗计划对胸腹部肿瘤和盆腔肿瘤在提高靶区受照剂量的同时能减少危及器官的实际照射量,降低放疗副作用的发生.
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基于CT-ON-RAIL系统开展的图像引导自适应放疗研究进展
本文概述了自适应放疗(ART)的发展及其主要临床应用现状,主要论述了基于CT-ONRAIL系统开展图像引导ART的流程及优势所在,并对ART未来的发展方向进行了展望,为从事ART的研究人员和医务工作者提供参考.
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螺旋断层放疗系统的先进性评估分析
目的 从医学工程技术的角度评估和分析螺旋断层放疗系统的先进性,为医院采购此种放疗设备提供技术参考.材料与方法根据目前已发表的关于螺旋断层放疗系统的专业文献以及现在CT技术发展的工业水平逐一评估此放疗系统在图像引导放疗(IGRT)、调强放疗(IMRT)、剂量引导放疗(DGRT)等方而的先进性,并分析了该系统的进一步发展方向.结果 与讨论螺旋断层放疗系统的IGRT功能可以实现每天为每一位放疗患者进行低剂量的螺旋扇形束兆伏(MV)级CT图像引导,实现治疗前的精确摆位.IMRT功能上可以实现在三维空间上剂量的高度适彤能力.DGRT功能上实现了真正的实时剂量验证功能以及依据实时剂量重建结果计算患者累积的受照剂量分布,指导放疗医生和物理师进一步高质量地完成后续放疗计划.在系统败率、运动校正方面还有进一步的发展空间.结论 螺旋断层放疗系统是一款专门为图像引导调强放疗而设计的设备.CT与直线加速器的融合实现了螺旋断层放射治疗,并真正意义上实现了剂量引导下的自适应放疗.它代表着以大限度杀灭肿瘤细胞和大程度保护正常组织为目标的精确放疗设备发展的一个方向.
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鼻咽癌放疗中头颈部体积变化与靶区及腮腺体积变化
目的：根据鼻咽癌治疗过程中不同节点的CT图像，研究头颈部体变化及靶区和腮腺体积变化。方法入组15例调强放射治疗的鼻咽癌患者。在诱导化疗前，放疗前，放疗至剂量45~55 Gy，以及放疗结束分别扫描CT图像。勾画出头颈部，颈部外轮廓，靶区和腮腺，计算出其体积。根据体积数据分析体形变化与靶区及危及器官体积变化，以期找到变化的大的阶段，来进行人为干预。结果从放疗前到放疗剂量45~53 Gy，颈部体积前后有明显差异。靶区及危及器官也有明显差异。颈部、左腮腺、右腮腺、鼻咽肿瘤、左颈部肿瘤、右颈部肿瘤前后比较t值分别为4.26，13.23，13.23，5.86，3.93，5.93（均P<0.05）。结论从放疗前到放疗剂量45~53 Gy，颈部有明显体积变化。应根据患者的实际情况，进行护理干预，尽量减少体形的缩小。否则应采用自适应放射治疗以保证治疗的精确性。
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正交小波基函数实现图像引导放射系统中计划CT与锥形束CT图像的形变配准
计划CT图像与锥形束CT(CBCT)图像的配准是基于CBCT图像引导放射系统中实现自适应放疗的重要部分.为了提高系统中形变配准的精度和速度,提出一种基于正交小波变换的形变配准方法,此方法利用正交小波变换的多分辨率特性描述计划CT和CBCT图像的全局和局部形变,由Navier偏微分方程设计极小化能量函数来实现小波系数的能量估计.实验表明,所提出方法用于基于CBCT的图像引导放射系统时,可将日常放疗时的CBCT图像和计划CT图像进行准确且快速的配准,并且可用于放射计划系统中器官的自动分割,从而有效指导自适应治疗.
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动态放射治疗中的肿瘤实时跟踪技术
在放射治疗中,位于胸部和腹部的肿瘤在呼吸等生理和物理因素的影响下,肿瘤及其周围组织动态地变化.由此产生的不确定性是目前各类放疗模式的主要障碍,同时也成为该领域研究中富有挑战性的难题.有针对性地阐明当前图像引导放疗和自适应放疗的概况和关键技术:介绍动态肿瘤放疗的基本原理与方法,分析比较动态肿瘤跟踪的各种算法,简要阐述肿瘤X射线投影图像的三维重建技术,讨论动态肿瘤控制的基本问题和基本对策.肿瘤控制的不确定性问题的解决主要取决于:成像技术水平、先验知识的获取、鲁棒的数学建模技术.
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螺旋断层放射治疗
螺旋断层放射治疗(Tomotherapy)是一种使用兆伏级CT(Megavoltage Computed Tomography,MVCT)图像实时引导的调强放疗(Intensity-Modulated Radiation Therapy,IMRT)[1],是本世纪放疗领域的里程碑.
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靶区及危及器官剂量学改变与鼻咽癌自适应放疗计划优化时机
目的 在调强放疗期间,鼻咽癌患者存在不同程度的靶区及危及器官的解剖学及剂量学改变,通过评估这些解剖学及剂量学改变,研究自适应放疗的佳干预时机.方法 收集2012 08 2013 12广西壮族自治区人民医院入组19例鼻咽癌患者,在调强放疗过程中进行每周CT扫描,通过形变配准方法将计划CT与新CT进行融合,自动勾画靶区及危及器官,评估解剖学改变.将原始放疗计划通过剂量映射传递到新CT图像上,形成合成计划,分别与原始计划对比DVH.结果 GTVnx、GTVnd和腮腺的体积在放疗过程中逐渐缩小.与原始计划相比,各周合成计划中所有靶区的HI差异均无统计学意义.与原计划相比,PTVnx和PTV1的部分剂量学参数显著改善,特别是在第10次放疗后,这些参数包括PTVnx的Dmean、D95、V95和CI,以及PTV1的Dmean、D95和CI;PTVnd的剂量学参数只有D95和V95在某些时间点上有显著改善;对于PTV2,其D95和V95在某些时间点上显著变劣.部分器官如脑干、脊髓、腮腺、声门、右侧眼球和左侧晶体的剂量在某些时点上显著增加.结论 鼻咽癌调强放疗过程中发生显著的靶区及危及器官的解剖学和剂量学改变.将PTV2的D95、V95及CI、脑干Dmax、脊髓Dmax、腮腺Dmean、声门喉Dmean、右侧眼球Dmax和左侧晶体Dmax作为预测自适应放疗时机的参数,经过分析建议在鼻咽癌调强放疗至第5次后和第15次后分别进行自适应计划优化.
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基于CT图像引导鼻咽癌自适应放疗研究进展
目的:总结基于CT图像引导的鼻咽癌自适应放疗(adaptive radiotherapy,ART)中的研究现状及未来发展趋势.方法:应用PubMed及CNKI期刊全文数据库检索系统,以“鼻咽肿瘤、图像引导及自适应放疗”为关键词,检索1997-01-2012-12的相关文献.纳入标准:1)图像引导的ART技术在鼻咽癌调强放疗(IMRT)中的应用;2)文章内容提示有鼻咽癌调强放疗(intensity modulated radiotherapy,IMRT)过程中解剖结构变化及剂量分布变化或有关调整放疗计划时机的研究报道.符合要求纳入分析的文献30篇.结果:鼻咽癌IMRT过程中存在患者体形变化和解剖位置改变,如分次放疗间的摆位误差、患者体质量下降、放疗后肿瘤、肿大淋巴结和腮腺等体积的不规则退缩,这些变化会影响靶区和危及器官的实际照射剂量分布,导致靶区欠量和(或)腮腺等危及器官超剂量照射.在放疗第4周和(或)体质量下降＞7.10％时,调整放疗计划的佳时机.结论:鼻咽癌IMRT患者需要在放疗期间及时采用ART技术纠正摆位误差和(或)依据解剖结构变化情况,选择恰当时机调整治疗计划,从而实现个体化的自适应精确放射治疗.
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肺肿瘤在线与离线结合锥形束CT图像引导放疗的可行性研究
目的 探讨肺肿瘤在、离线结合锥形束CT(CBCT)图像引导放疗的可行性.方法 14例行三维适形放疗的肺肿瘤患者入组.放疗前后分别行在线CBCT扫描1次,并与计划CT图像配准,记录各个方向的配准差值.放疗前后配准获得的平移矢量分别作为分次间误差和分次内误差,利用CTV外放公式分别计算未行在线校正以及在线校正后的cTV外放.分别以0.5、1.5 mm为允许的大残余系统摆位误差,计算预测总系统摆位误差所需的少CBCT图像数以及离线校正系统摆位误差后的CTV外放.结果 未行在线校正时,左右、头脚、前后方向上群体化CTV外放分别为5.7、8.0、7.8 mm;每分次放疗均行在线校正时,3个方向上群体化CTV外放分别为2.4、2.4、2.3 mm.分别以0.5 mm或1.5 mm为允许的大残余系统误差,计算预测系统摆位误差所需的少CBCT图像数为9套或7套,对系统摆位误差进行离线校正后,左右、头脚和前后方向上群体化CTV外放分别为3.3 mm或3.9 mm、3.7 mm或4.3 mm和3.6 mm或4.3 mm.结论 基于CBCT图像分析的在线校正和离线校正均能明显减小摆位误差,并有助于缩小CTV外放.肺肿瘤患者进行在线、离线相结合的图像引导放疗是可行的.
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基于KVCBCT形变配准的肺癌自适应计划与静态3DCRT计划的比较研究
目的 对肺肿瘤利用千伏级锥形束CT (KVCBCT)图像形变配准的自适应放疗和静态三维适形放疗计划进行比较并评估差异.方法 选5例肺肿瘤患者每3d行1次肺部CBCT扫描,每次扫描两组.把两组图像进行拼接获得10次CBCT拼接图像,将拼接图像和计划CT图像进行形变配准并获得10个新器官轮廓( CBCTf1～CBCTf10).将CBCTf1～CBCTf10移植至计划CT图像上得到CBCTp1～CBCTp10累积剂量计划,并与CT计划的左右及双肺、脊髓、计划靶体积(PTV)的分次剂量、累积剂量和剂量体积直方图进行比较,差异行Wilcoxson符号秩检验.结果 累积剂量计划的FTV大、小值,左右及双肺平均剂量,脊髓大剂量,以及左右及双肺V5 、V10、V20V30、V50均＜CT计划(z=-2.02～-2.03,P均＜0.05)；但PTV平均剂量、95％ PTV接受剂相似(z=-1.48、-1.21,P=0.138、0.225).结论 利用形变配准实施自适应放疗可降低肺组织和脊髓受量,提高PTV剂量,为进一步探索自适应放疗提供了一种方法.
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螺旋断层放疗技术的特点与临床应用
螺旋断层放疗是一种新兴的调强放疗(intensity-modulated radiotherapy,IMRT)技术,在放疗过程中,机架和治疗床连续运动,与螺旋CT扫描过程相似.固定在滑环机架上的直线加速器射出6 MV-X线束,并经气动二维动态多叶光栅调制后形成许多扇形射野进行螺旋照射.
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基于图谱库的自动轮廓勾画软件在宫颈癌自适应放疗中的应用
目的 评估基于图谱库的自动轮廓勾画软件(ABAS)在宫颈癌自适应放疗中的应用.方法 选取2014年1月至3月收治的21例已行第1程调强放疗的宫颈癌患者,将其已勾画器官的CT图像及第2程未勾画器官的定位CT图像传输至ABAS软件系统,以第1程图像为模板图像,第2程定位图像作为目标图像.在第2程定位图像上手工勾画出靶区和危及器官,将ABAS软件自动勾画图像和医师手工勾画的靶区、危及器官图像传输至飞利浦Pinnacle计划系统,对两组结果进行评估.比较相似性指数(DSC)和勾画体积.结果 ABAS自动勾画与医师手工勾画的DSC平均值均大于0.7,其中靶区的DSC大为肿瘤临床靶区(CTV,0.89 ±0.08),低为肿瘤区(GTV,0.72±0.16).对于危及器官,DSC高的为右股骨头(0.88±0.05),低为直肠(0.73±0.07).左右髂骨自动勾画体积较手工勾画小,且差异具有统计学意义(=3.37、2.74,P＜0.05),其他轮廓体积差异无统计学意义.结论 宫颈癌放疗过程中,基于图谱库的ABAS勾画软件,节省了临床器官勾画工作时间,加强自动勾画后的轮廓修改,并建立患者模板数据库,得到满意度更高的重合结果,也为开展自适应放疗提供了强有力的支持.
关键词： 自动轮廓勾画软件(ABAS) 宫颈癌 自适应放疗 -
基于锥形束CT的头颈部肿瘤在线与离线结合图像引导放疗的研究
目的 分析锥形束CT(CBCT)在线摆位校正与离线自适应校正在减小头颈部肿瘤临床靶区(CTV)外放,从而减轻正常组织并发症中的作用.方法 16例行三维适形放疗的头颈部癌症患者入组.分次放疗前后均行在线CBCT扫描1次,并与计划CT图像配准,记录各个方向的配准差值.放疗前后的配准差值分别作为放疗分次间误差和分次内误差,用于计算每例患者的系统误差和随机误差.利用CTV外放计算公式,计算在线校正前后CTV外放;以0.5 mm为允许的大残余系统误差,计算离线校正系统摆位误差后CTV外放.结果 未经在线校正,左右、头脚和前后方向上群体化CTV外放分别为5.7mm、5.6 mm和7.3 mm;每分次放疗均行在线校正,3个方向上群体化CTV外放分别为1.7 mm、1.7 mm和2.3 mm;对系统摆位误差进行离线自适应校正,3个方向上群体化CTV外放分别为2.7 mm、2.5mm和3.6 mm.结论 基于CBCT图像分析的在线校正和离线自适应校正均能明显减小摆位误差,有助于缩小CTV外放,并有望减轻正常组织并发症.
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加速器MV CBCT扫描图像在自适应放疗中应用的可行性研究
目的 探讨加速器成像射束影像系统(IBL)的全扇形束和大射野(EFOV)两种模式扫描得到的兆伏级锥形柬断层(MV CBCT)图像可否用于剂量计算.方法 利用大孑L径CT和在IBL的全扇形束和EFOV模式下对CIRS 062M型电子密度模体进行扫描,在Pinnacle计划系统中分别建立电子密度曲线.用CT和加速器MV级CBCT模式扫描头颈、胸、腹盆腔部仿真模体,利用CT图像制作调强计划,并将计划移植于MV CBCT的图像中,利用相应的电子密度曲线计算剂量,比较靶区及危及器官剂量分布.结果 MV CBCT图像中剂量分布比参考计划剂量偏低,并且在头颈、胸、腹盆腔模体中偏差依次增大.与参考计划相比,头颈部靶区剂量和危及器官剂量分布一致,偏差均在3％以内.胸部和腹盆腔靶区和危及器官的剂量分布均有大幅度的降低,偏差分别达到5％和10％,超出了临床接受范围.结论 在加速器IBL中全扇形束模式条件下,头颈部患者扫描得到的MV CBCT图像可在自适应放疗中用于剂量计算,胸、腹盆腔部位在EFOV模式下仅可用于图像引导,不能用于剂量计算.
关键词： 自适应放疗 兆伏级锥形束计算机断层扫描 图像值密度转换曲线 剂量分布 -
螺旋断层放射治疗的基础与临床研究近况
螺旋断层放射治疗(HT)是近几年发展起来的超强度无创治疗肿瘤的新技术.它使用兆伏级CT(MVCT)图像实时引导的调强放疗(IMRT),属三维适形放疗,是当前治疗肿瘤领域新技术,前景宽广.现就近年来出现的有关HT基础研究与临床应用情况作一综述.
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新辅助化疗对局部晚期鼻咽癌自适应放疗的影响
目的 研究局部晚期鼻咽癌新辅助化疗前后肿瘤体积变化,对调强放疗鼻咽癌患者腮腺、脑干、脊髓等剂量分布的影响,进而明确新辅助化疗在自适应放疗中的影响.方法 选取2014年5-9月期间15例福建省肿瘤医院收治的鼻咽癌患者,均接受新辅助化疗、同步放化疗,放疗采用调强放射治疗.治疗前和第2周期新辅助化疗结束2周后分别行定位CT扫描,分别进行靶区勾画.根据两次CT制定plan1和plan2,将plan1映射到化疗后CT上获得新的计划plan1',分别对比plan1、plan1'、plan2,分析其解剖学及剂量学分布改变.结果 2周期新辅助化疗结束,GTVnx(P=0.000)及GTVnd(P=0.000)平均体积均明显缩小.将plan1和plan1'对比,颈部转移淋巴结大层面短径≥3cm(N≥3cm)的患者,其腮腺的Dmean、D50剂量明显升高(P＜0.05).将plan1'和plan2对比,脊髓的Dmax、D1cc剂量降低,腮腺(N≥3cm)组Dmean、D50剂量明显降低(P＜0.05).将6例原发肿瘤靠近脑干的患者进行剂量分析发现,plan1'和plan2对比,脑干Dmax(P=0.001)及D1cc(P=0.038)均降低.结论新辅助化疗后鼻咽肿瘤体积明显缩小,减少放射治疗过程中的解剖学和剂量学分布改变,从而减少放疗过程中实际剂量分布与计划剂量分布的差异,有助于减少自适应放疗过程中修正治疗计划的次数.新辅助化疗有助于N≥3cm的鼻咽癌患者腮腺的保护,也可降低肿瘤靠近脑干患者的脑干损伤.
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图像引导的自适应放疗研究进展
自适应放疗(Adaptive Radiotherapy,ART)是图像引导放射治疗(image-guided radiotherapy,IGRT)提高和发展后的新型放疗技术.治疗的实施可根据患者解剖和/或生理的变化进行修正,也可根据治疗过程中的反馈信息,如肿瘤的大小、形态及位置变化对治疗方案做相应的调整.这是一种理想的个体化动态治疗计划.其目的是不扩大照射野,提高放疗实施的准确性和精确型,并给特定患者实施特定放疗的临床行为.本文就近年来有关图像引导的自适应放疗技术研究进展做一简要综述.
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鼻咽癌自适应放疗研究进展
调强放疗（intensity-modulated radiotherapy，IMRT）正逐步取代传统放疗成为鼻咽癌（nasopharyngeal carcinoma，NPC）的主流根治手段，既能提高肿瘤相关区域放疗剂量，又能降低正常器官和组织的受照剂量和体积，具有明显优势。但IMRT过程中，除系统误差和摆位误差外，鼻咽原发病灶和颈部转移淋巴结逐渐缩小、患者体质量逐渐减轻及体表外轮廓逐渐改变，也可导致NPC靶区和重要器官的照射剂量和体积出现“偏差”，影响IMRT的精确性。不少学者采用自适应放疗（adaptive radiotherapy， ART）修正鼻咽癌IMRT过程中由于肿瘤缩小、体质量减轻和外轮廓改变产生的“偏差”，结果显示ART具有一定的可行性，能够修正部分由肿瘤、体质量和外轮廓变化导致的“偏差”。
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鼻咽癌自适应放疗中颌下腺体积、位置及受照剂量变化研究?
目的:研究鼻咽癌自适应放疗中颌下腺的体积、位置及受照剂量变化情况和其临床应用价值.方法:选取2013年12月—2015年12月我院收治的接受自适应放疗的40例初治鼻咽癌患者作为研究对象,比较放疗前及放疗第11次、第22次和放疗结束时患者颌下腺体积、位置的变化及颌下腺的实际受照剂量与初始计划的受照剂量.结果:放疗第11次、第22次和放疗结束时与放疗前相比,颌下腺的体积逐渐减小,腺体中心点位移逐渐增大,实际大剂量和平均剂量均小于初始计划大剂量和平均剂量(P<0.01),其中患侧颌下腺的变化较健侧更为显著(P<0.01).结论:自适应放疗技术能根据鼻咽癌治疗过程中肿瘤及颌下腺体积、位置变化情况调整放疗计划,降低腺体实际受照剂量,在优化颌下腺功能保护方面具有广泛的应用前景.
