目的:探讨三维后装治疗计划中一种逆向剂量优化算法(GBPO)的实现方法和结果。方法:GBPO使用标准的二次目标函数，优化代码基于LBFGS算法。回顾性选择了7例使用不同施源器治疗的宫颈癌患者和15例使用了三管施源器治疗的宫颈癌患者，先用等剂量线定性评估GBPO计划的质量，然后统计剂量体积直方图(DVH)参数(CTV D 100%、V 150%，危及器官D 0.1cm 3、D 1.0cm 3、D 2.0cm 3)，评估GBPO计划、IPSA计划和Graphic计划之间的差异。 结果:对于使用不同施源器的7例患者，GBPO都可以优化出适形的剂量分布，GBPO计划、IPSA计划和Graphic计划之间靶区和危及器官的DVH参数相近。对于使用了三管施源器的15例患者，GBPO计划和IPSA计划之间DVH参数也相近，GBPO计划和Graphic计划之间危及器官DVH参数也相近，但是GBPO计划CTV的D 100%高于Graphic计划( P<0.01)，V 150%低于Graphic计划( P<0.01)。 结论:采用逆向剂量优化算法GBPO制订的计划在靶区覆盖和危及器官保护方面与IPSA计划相似，GBPO可集成在三维后装治疗计划系统中。

目的:提出改进最差场景算法，能够提升计划鲁棒性并且能平衡计划在标称场景下剂量分布质量与计划鲁棒性。方法:对C形靶模型计划优化中，以标称场景优化为主，同时在每次迭代时计算每个体素在9种场景下的剂量值，取其与在标称场景下该体素剂量值的最大差值作为鲁棒性优化项添加入优化目标函数进行优化。结果:在自主开发的鲁棒性优化计算模块验证，当权重因子p robust＝0.8时，相比常规优化，临床靶体积的 ΔD 95%由9.8 Gy减小至7.6 Gy。当p robust由1减小到0时， ΔD 95%由7.0 Gy增大至9.8 Gy，计划鲁棒性降低，而标称场景下CTV的D 95%、D max和危及器官的D 5%、D max减小，剂量分布质量得到提高。 结论:改进最差场景算法能够有效地提高计划对于射程和摆位不确定性的鲁棒性，并且该方法中p robust可提供给计划制定者用于权衡治疗计划在标称场景的剂量分布质量和计划的鲁棒性。

目的:探讨不同剂量算法对于肺癌立体定向放疗（SBRT）自动计划RapidPlan模型的建立和应用的影响。方法:使用27例剂量计算算法为AAA（Anisotropic Analytical Algorithm）的历史病例计划作为训练集建立AAA模型，使用AXB（Acuros XB）算法重新计算该27例训练集后建立AXB模型；另选20例未参与建模、具有不同处方剂量的计划对模型进行测试。对两种模型训练集计划和验证集计划分别进行剂量学比较。结果:（1）重新计算前后的建模病例比较提示，AAA计算的平均剂量体积直方图（DVH）靶区剂量覆盖更高，危及器官（OAR）剂量差异不明显；除肺的V 5 Gy和V 10 Gy（至少接受5 Gy和10 Gy的肺相对体积）、气管的最大剂量（D max）外，其他剂量学参数差异值均提示AXB算法计算的计划剂量总体低于AAA算法计算结果。计划靶区体积（PTV）的平均适形指数（CI）值差异高达13.98%，PTV_D 95%（95%PTV体积对应的剂量）差异值为3.50%。（2）验证病例剂量学比较提示，对于靶区，除在高剂量区域AXB优化结果更高之外，其余区域没有较大差异。大多数OAR在用AXB模型和AAA模型优化后结果差异不明显，最大差异不超过5.64%。 结论:RapidPlan建模过程可不必对其训练集中采用不同算法设计的计划进行重新计算，也不建议在训练集中排除使用不同算法获得的历史计划，以保留模型的几何多样性和广泛代表性。

目的:设计一种联合深度学习剂量预测和参数迭代优化算法的容积调强放射治疗(VMAT)全自动计划方法。方法:选取2018年6月至2021年1月北京大学肿瘤医院既往165例直肠癌患者的VMAT计划开展研究，其中145例用于训练和验证深度学习模型，该模型用于预测危及器官的剂量，20例用于研究比对自动计划和人工计划的质量。该方法从危及器官的预测剂量分布中提取关键的剂量体积直方图(DVH)值作为初始优化参数(IOPs)，利用治疗计划系统可编程接口自动创建VMAT计划，通过设计迭代优化算法自动调节优化参数(OPs)。结果:剂量预测模型训练后能有效预测出20例测试计划危及器官的关键DVH值，与参考值相比差异均无统计学意义( P> 0.05)。20例VMAT自动计划均能满足临床处方剂量要求，对于PTV和PGTV的适形性指数(CI)，人工计划与自动计划比较差异均无统计学意义( P> 0.05)；而PGTV的 D1和均匀性指数(HI)，自动计划均高于人工计划，分别为0.6 Gy和0.01，两者比较差异均有统计学意义( t＝-7.05、-6.92， P<0.05)。自动计划比人工计划的膀胱平均 V30下降2.7%( t＝3.37， P< 0.05)，股骨头和危及器官辅助结构(Avoidance)的平均 V20分别下降8.37%和15.95%( t＝5.65、11.24， P< 0.05)，并且膀胱、股骨头、Avoidance的平均剂量分别降低了1.91、4.01和3.88 Gy( t＝9.29、2.80、10.23， P< 0.05)。测试的20例直肠癌患者病例的自动计划平均时间为(71.82±25.48)min。 结论:本研究利用直肠癌病例验证了一种联合剂量预测和参数迭代优化算法的VMAT自动计划方法的可行性。相比于人工计划，VMAT自动计划无需人工干预，在提高计划设计效率、计划质量和临床资源利用率等方面有很大的应用潜力。

目的:研究逆向优化过程中驻留时间差异限制参数对宫颈癌三维后装计划质量和位置误差鲁棒性的影响。方法:回顾性选择2020年8月至2021年8月于中南大学湘雅医院接受宫颈癌三维后装治疗的20例患者。使用Eclipse计划系统进行计划设计，分别将计划系统中的驻留时间差异限制参数smooth值设置为0.00、0.25、0.50、0.75、1.00，采用逆向剂量体积优化算法生成不同的smooth计划，优化条件同原始临床计划，对比分析关键剂量学指标和总驻留时间差异。对施源器人为引入左右、腹背和头脚六个方向的位置误差（0.2~1.0 cm），评估不同smooth值对计划质量和鲁棒性的影响。每个病例133个计划，20例患者共计2 660个计划。采用Wilcoxon符号秩检验对结果进行统计分析。结果:随着smooth值增大，调制因子逐渐减小，膀胱和直肠D 2 cm3增大。smooth值为0.25、0.50、0.75、1.00计划的调制因子分别为0.72±0.09、0.63±0.08、0.55±0.08、0.51±0.06，均低于smooth值为0.00计划的调制因子0.75±0.05，差异均有统计学意义（ P=0.004、0.002、0.002、0.002）；smooth值为0.50、0.75、1.00计划的膀胱D 2 cm3分别为（475.4±41.0）、（483.7±46.2）、（489.0±46.8）cGy，均高于smooth值为0.00计划的膀胱D 2 cm3，值为（469.8±41.8）cGy，差异有统计学意义（ P均=0.002）；smooth值为0.50、0.75计划的直肠D 2 cm3分别为（413.2±93.3）、（418.6±96.4）cGy，均高于smooth值为0.00计划的直肠D 2 cm3，值为（410.2±91.5）cGy，差异有统计学意义（ P=0.006、0.010）。当引入位置误差后，多数位置误差下不同smooth计划的高危临床靶区（HR-CTV）D 90%接近，差异无统计学意义；smooth值为0.00计划的危及器官D 2 cm3均低于其他smooth值计划，对于膀胱和直肠，此差异在多数位置误差下都有统计学意义（ P<0.01）。 结论:驻留时间差异限制参数对计划质量影响较大，限制参数越小，计划质量越高；驻留时间差异限制参数对靶区和关键危及器官剂量学指标的位置误差鲁棒性影响不大。

目的:报道三维后装放射治疗中一种可控制驻留时间变化幅度的算法的实现方法和结果。方法:逆向优化算法(GBPO)使用标准的二次目标函数，在目标函数中增加一个可控制驻留时间变化幅度的项，用驻留时间调制因子(DTMF)调节驻留时间的变化幅度。回顾性研究15例使用了三管施源器(Nucletron part#189.730)治疗的宫颈癌患者，分析DTMF与驻留时间标准差的关系，统计剂量体积直方图(DVH)参数(HR-CTV D100%、 V150%，危及器官 D0.1 cm 3、 D1 cm 3、 D2 cm 3)，评估GBPO计划和商用计划系统(采用IPSA算法)计划之间的差异。 结果:当DTMF<20时，驻留时间标准差迅速减小，在DTMF增加到100之后，驻留时间标准差无明显变化。GBPO计划的 D100%(3.63±0.36)高于IPSA计划( 3.53±0.34)，两者比较，差异有统计学意义( t＝2.45, P<0.05)，两种计划之间其他DVH参数比较的差异无统计学意义( P>0.05)。 结论:三维后装放射治疗中控制驻留时间变化幅度的方法是可行的，采用GBPO制定的计划在靶区覆盖和危及器官保护方面与IPSA计划相似，GBPO可集成在三维后装放射治疗计划系统中。

目的:研究贝叶斯惩罚似然法(BPL)图像重建及其优化算法是否能提升低计数全身PET重建图像质量。方法:回顾性分析2023年1月至2023年6月于华中科技大学同济医学院附属协和医院核医学科行 18F－FDG一体化PET/MR全身显像的8例[男5例、女3例，年龄(67.2±6.3)岁]患者的PET/MR图像。采用4种方式对list数据进行重建，分别为25%计数常规重建(组1)、100%计数常规重建(组2)、25%计数BPL重建(组3)及25%计数优化BPL重建(组4)，获得32幅全身PET图像。测量4组全身PET图像不同ROI的SUV max、SUV mean、肿瘤代谢体积(MTV)，计算病灶糖酵解总量(TLG)和图像质量评价参数[病灶/背景比(L/B)和图像信噪比(SNR)]。利用重复测量方差分析和Friedman检验比较以上参数在4组中的差异；利用Bland－Altman(BA)图对比BPL重建与优化后BPL重建结果分别与100%计数常规重建的定量差异。 结果:组间比较中，除肌肉SUV mean外( F＝0.38, P＝0.767)，其余ROI的SUV max和SUV mean差异均有统计学意义( F值：8.15~36.08, χ2＝18.15，均 P<0.01)，MTV和L/B的差异均有统计学意义( χ2值：10.65、13.35， P值：0.014、0.004)，而TLG( χ2＝4.95， P＝0.175)和SNR( F＝2.64， P＝0.076)的差异均无统计学意义。两两比较中，组2与组3的差异最明显(均 P<0.05)。与组2相比，组4中小脑皮质和病灶SUV max以及小脑皮质SUV mean无明显变化(均 P>0.05)，MTV和L/B也无明显变化(均 P>0.05)。另外，与组1相比，组2肝脏和肌肉SUV max均下降(均 P<0.05)，组4指标则无明显变化(均 P>0.05)。BA图显示，组4与组2的SUV、MTV、TLG定量值的差异明显小于组3与组2的差异。 结论:BPL重建能提升低计数PET中降低的病灶检出率，但会引起病灶定量值的明显改变。优化后的BPL重建能解决这一问题。

目的:探讨Eclipse13.6中剂量体积优化算法（DVO）和光子优化算法（PO）在左侧乳腺癌根治术后调强放射治疗计划中的剂量学差异。方法:选取左侧乳腺癌根治术后放疗病例20例，并由同一名医生勾画靶区和危及器官。保持处方剂量、射野设置、优化参数不变，分别用PO和DVO算法优化，并统一用各向异性解析算法（AAA）进行剂量计算。比较两种优化算法在靶区剂量、适形度指数、均匀性指数、危及器官受量和机器跳数的差异。结果:两种优化算法均基本能够满足临床要求。两种优化算法心脏平均剂量（D mean）差异无统计学意义（ P>0.05）；PO算法在靶区D 95和最大剂量（D max）、均匀性指数、适形度指数、机器跳数、心脏V 30和V 40、脊髓D max等方面均优于DVO算法，而患侧肺V 5、V 20和D mean稍劣于DVO算法（均 P<0.05）。 结论:对于左侧乳腺癌根治术后放疗计划，在不损失靶区受量情况下，选用PO算法可提高靶区适形度，降低心脏受量，加快计划执行速度。

目的:探究一种以剂量体积直方图参数为优化变量，使用多目标优化算法的剂量优化配准算法，以提高锥形线束CT（CBCT）图像验证匹配的准确性。方法:回顾性分析哈尔滨医科大学附属肿瘤医院2022年收治的6例肺癌和5例宫颈癌患者的28套CBCT图像。以骨性配准的结果为剂量配准算法的初始点，在其周围的三维空间内计算各位移点的通量加权灰度均方差，并使用无监督k均值聚类方法筛选候选位移点。使用有限尺寸笔形束算法计算各候选位移点的三维剂量分布，并提取直方图剂量指标作为多目标优化算法的优化变量。使用多目标遗传算法求解Pareto最优解集后，根据预设的目标权重方案求解最优唯一解。结果:采用剂量优化配准后，肺癌病例计划靶区（PTV）的D 90%、D 95%、D 98%、D mean、适形度（CI）指标，较常规配准策略分别平均提高0.23 Gy、0.49 Gy、1.05 Gy、0.15 Gy、0.03，危及器官的剂量差异无统计学意义。宫颈癌病例PTV的D 90%、D 95%、D 98%、D mean、CI指标，较常规配准策略分别平均提高0.72 Gy、1.15 Gy、2.53 Gy、0.24 Gy、0.05，部分危及器官评估指标降低1.06~1.81 Gy。 结论:剂量优化配准方法可有效提高靶区覆盖度并降低危及器官剂量，减少刚性配准算法的残余误差，可作为自适应放疗技术的流程之一。

目的:比较3D打印多通道施源器与常规阴道单通道施源器用于近距离治疗的剂量学差异，为宫颈癌术后患者的近距离治疗提供一定的指导依据。方法:选取25例自2019年1月—2020年11月接受 192Ir高剂量率近距离治疗的宫颈癌术后合并阴道上皮内瘤变Ⅲ级的患者，每位患者均采用3D打印多通道施源器和常规阴道单通道施源器进行CT扫描定位，并制定相应计划及评估，运用逆向剂量优化算法计算后得出剂量体积直方图，比较两组施源器用于近距离治疗时的高危临床靶区、膀胱及直肠受照剂量的差异，选择最优计划实施治疗。 结果:采用3D打印个体化多通道施源设计计划的D 90%、D 100%、V 100%、V 150%与常规单通道施源器设计的计划相比，差异均无统计学意义( P>0.05)；膀胱、直肠的D 2cm 3与常规相比均明显降低，差异有统计学意义(均为 P<0.05)。 结论:采用3D打印技术制作的多通道个体化施源器靶区适形性好，可更好地保护膀胱和直肠，有一定的治疗优势。