目的 开发并验证一种用于展宽布拉格峰的结构体,以提高粒子放疗的效率与适形性.方法 通过随机堆叠与规律堆叠两种方式来制作具有多孔性的网格堆叠结构(MPS),每一层网格中,网格厚度、线宽与线间距分别为0.1、0.1、0.5mm,总尺寸为10cm×10cm.使用蒙特卡罗程序FLUKA模拟196 MeV/u的碳离子束流与105 MeV的质子束流穿过MPS后的输运过程,评估调制后束流的剂量分布、束流不均匀性以及MPS的调制能力稳定性,并评估MPS在鼻咽癌(63 Gy分21次)、肺癌(77 Gy分22次)与前列腺癌(70.4 Gy分16次)各1例临床计划中的调制效果.结果 MPS最多能够将质子束流和碳离子束流的布拉格峰宽度分别增加1.73 mm和2.95 mm,对于不同入射位置,10层以上的规律堆叠能够将MPS的调制能力差异降至5％之内.堆叠30层的MPS调制后的束流输运18 cm后可使不均匀性降至3％之内,与临床使用的波纹滤波器相比,MPS能够将质子等中心束斑减小0.91 mm.在鼻咽癌计划调制中,使用MPS能够将治疗时间缩短213s(37％)且脑干所受的最大剂量减小了 3.28 Gy(7.5％).结论 使用MPS能够有效地展宽粒子束流的布拉格峰,提高临床放疗效率,规律堆叠的MPS调制能力稳定性较强.调制后的束流能够实现相对良好的均匀性,具有贴近患者而减小横向散射并提高适形性的临床应用潜力.

目的:探讨利用深度学习在图像处理上的优势与放疗结合是否会使放疗过程更加智能化。方法:生成对抗网络(GAN)是一种利用神经网络的生成模型，输入相关特征可生成高质量剂量分布图像。先使用随机无条件GAN进行模拟分布数据的验证，再使用条件GAN(cGAN)训练肿瘤病例的DICOMRT数据，利用靶区和器官轮廓信息直接生成剂量分布图。结果:对于理想数据验证，GAN生成模拟分布效果优良，通过提取靶区轮廓和真实剂量切片数据使用cGAN训练，得到病例计划靶体积和危及器官的剂量分布。结构中预测值与真实剂量之间最大值和平均值的绝对误差评价表现为[3.57%，3.37%](计划靶体积)、[2.63%，2.87%](脑)、[1.50%，2.70%](临床靶体积)、[3.87%，1.79%](大体肿瘤体积)、[3.60%，3.23%](危及器官-1)、[4.40%，3.13%](危及器官-2)。结论:利用GAN模型可以生成模拟分布数据，同时结合先验知识的cGAN模型可以建立靶区和器官信息与剂量分布之间的关系。通过输入靶区和器官轮廓信息直接快速生成对应的剂量分布，是剂量预测的一种有效尝试。

目的:评价前列腺癌图像引导放疗时锥形线束CT（CBCT）的使用频率和匹配策略对靶区和危及器官剂量学参数的影响。方法:回顾性分析北京大学第一医院2022年6月—2023年5月收治的21例前列腺癌根治性放疗患者的561套每日CBCT图像，患者均接受中等分割容积弧形调强放疗（VMAT），剂量为70 Gy分25次，2.8 Gy/次。根据不同图像引导方式和频率，校准摆位误差后将计划CT刚性配准到CBCT，CT值和结构通过形变配准算法传播到CBCT，根据形变矢量场将每日剂量映射到计划CT进行剂量累加。将每日在线CBCT验证的实际累积剂量与每周CBCT方案（第1-3、6、11、16、21天CBCT扫描）进行比较。比较基于骨匹配与基于软组织匹配（自动骨匹配后手动前列腺匹配并最终以直肠前壁为主做微调）两种匹配方式的摆位误差及剂量学参数。非正态分布的计划剂量和累积剂量之间的剂量学参数采用Wilcoxon符号秩和检验进行分析，符合正态分布的移床值和平均剂量参数采用配对 t检验进行分析。 结果:与每日CBCT图像引导相比，每周方案的CTV_D 98%［（69.08±1.58）∶（65.24±3.64）Gy， P<0.001］明显减少。采用骨匹配的CTV_D 98%为（69.27±2.14）Gy，但直肠高量较高：V 60 Gy为3.18%±3.10%、V 65 Gy为0.77%±1.23%。采用软组织匹配方案的靶区覆盖率足够，CTV_D 98%为（69.08±1.58）Gy；且直肠高量区剂量的百分体积明显减少，V 60 Gy为2.02%±2.42%，V 65 Gy为0.34%±0.68%。 结论:中等分割前列腺癌放疗，每日CBCT图像引导的靶区覆盖度优于每周方案。自动骨匹配后手动前列腺匹配并最终依据直肠前壁做微调的匹配策略，能在保证靶区覆盖率前提下较好地保护直肠。

目的:基于上海先进质子放疗设备（SAPT）水平固定束，利用开源剂量计算引擎搭建质子放疗独立剂量计算平台并验证该平台的准确性。方法:通过测量SAPT水平固定束的绝对积分深度剂量以及空气中束斑大小，并结合蒙特卡洛模拟得到水中束斑大小增量，笔形束参数与剂量计算引擎相结合，搭建了适用于该水平固定束的剂量计算平台。计算平台精确性的验证主要通过绝对剂量验证和相对剂量验证实现。绝对剂量验证主要是比较单个立方体计划射野中心轴线上不同深度计算值和实测值的点对点误差。相对剂量验证主要是比较计算值和实测值的横向一维及二维相对剂量分布。同时，对单高斯束斑模型和双高斯束斑模型的精确性进行比较。结果:计算值和实测值的点对点绝对剂量偏差在2%以内。3个立方体在中心深度的二维平面相对剂量分布的计算值与实测值的20%~80%半影宽度及半高全宽的偏差分别在1、2 mm以内。3个立方体计划及2个临床病例在中心深度的二维平面相对剂量分布的实测值与计算值的二维γ通过率（3 mm/3%）均>95%。双高斯束斑模型在剂量梯度变化较大或者射程较大的计划中相较于单高斯束斑模型计算得更准确。结论:独立剂量计算平台的精确度能满足临床要求，可利用此平台研究其他剂量相关的问题。

螺旋断层治疗系统(HT)是一种集调强放射治疗和影像引导放射治疗于一体的放射治疗系统，是目前最先进的放疗设备之一。考虑其与常规直线加速器质量保证的差异，由国家癌症中心/国家肿瘤质控中心提出，多家医疗单位共同参与制定了本指南。指南包括国内医疗机构HT用于临床工作的验收项目、操作制度、应急预案等内容，明确了质量控制的测试方法、评价标准、检测频率。指南结合国内医疗单位实际情况给出了推荐性检测项目，主要包括机械精度、剂量输出与分布、激光定位系统、治疗床运动精度、MVCT影像系统质控检测、临床治疗计划验证等具体实施方法步骤，使得指南具有很强的可操作性。本指南能给临床工作人员提供质量保证技术指导，使HT质量保证工作有章可循，可提高放射治疗的准确性和精度。对国内各医疗机构建立规范HT质量保证体系具有指导意义。

目的:基于三维(3D)U-net深度学习模型，建立预测CT引导下宫颈癌近距离治疗计划的3D空间剂量分布。方法:2021年4－9月收集114例宫颈癌患者三维近距离放疗计划(处方剂量6 Gy)组成数据集，按84∶11∶19划分为训练集、验证集、测试集。利用3D U-net模型进行500次(epoch)训练，分别评估测试集病例体素级的平均剂量偏差(MDD)与绝对剂量偏差(MADD)、等剂量面包围体积的戴斯系数(DSC)、处方剂量适形度指数(CI)、高危临床靶区(HRCTV)的 D90和平均剂量 Dmean、膀胱、直肠、小肠、结肠的 D1 cm 3与 D2 cm 3剂量学参数。 结果:测试集中19例患者的3D剂量矩阵MDD与MADD分别为－0.01±0.03和(0.04±0.01)Gy。50%到150%处方剂量的DSC在0.89到0.94之间，处方剂量CI为0.70±0.04。HRCTV的 D90的平均偏差为2.22%， Dmean的偏差为－4.30%。膀胱、直肠、小肠、结肠的 D1 cm 3与 D2 cm 3最大偏差分别为2.46%和2.58%。模型预测平均耗时2.5 s。 结论:本研究实现了一种基于3D U-net的预测宫颈癌3D剂量分布的深度学习模型，为宫颈癌近距离治疗自动化设计奠定基础。

放射治疗时，由于体位固定及体表标注摆位中心三维坐标的需要，患者通常需要裸露身体某一部位进行治疗，而直线加速器对治疗室温度有要求(一般25℃左右)，肿瘤患者大多年老体弱免疫力低下，在此温度条件下常感觉体凉，严重者出现发热、咳嗽等症状而影响治疗的正常进行。最简便的方法就是在患者身上盖薄毯或棉被等干燥棉织物，然而，体表覆盖干燥棉织物是否影响治疗剂量，迄今鲜见文献报道。本文通过测量固体水模和三维调强验证矩阵上覆盖不同厚度的干燥棉织物对绝对剂量值和实际野真实合成剂量分布的影响，探讨放疗时体表覆盖干燥棉织物的可行性。

目的:构建裸鼠皮肤鳞状细胞癌（CSCC）移植瘤模型，探讨紫外线（UV）损伤及人乳头瘤病毒（HPV）感染诱导、促进CSCC的协同作用机制。方法:将人CSCC细胞A431分成3组，即用HPV16 E6腺病毒转染的HPV16 E6过表达组，空白腺病毒转染的空白载体组（简称空载组），未进行腺病毒转染的空白对照组。使用无血清DMEM培养基将空载组及HPV16 E6过表达组（LV-OE-HPV16 E6组）A431细胞制成单细胞悬液，分别接种于SKH-1裸鼠左侧臀部皮下作为空载组（ n = 16）和LV-OE-HPV16 E6组（ n = 16）。每3天观察并记录小鼠肿瘤生长情况，当瘤体达到150 mm 3时，视为建模成功。建模成功后，每组取8只小鼠进行UV照射，分为4组，即空载组、空载+ UV组、LV-OE-HPV16 E6组、LV-OE-HPV16 E6 + UV组，UV照射剂量为1 440 mJ/（cm 2·d），每次12 min，持续4周后处死裸鼠，测量瘤重及体积，绘制肿瘤生长曲线，免疫组化、Western印迹和qRT-PCR检测验证Wnt1、β联蛋白mRNA及蛋白在裸鼠CSCC中的表达。数据若符合正态分布，多组间比较采用方差分析，组间两两比较采用LSD- t检验；数据若不符合正态分布，采用秩和检验对数据进行统计分析。 结果:空载+ UV组瘤重为（2.90 ± 0.36）g，LV-OE-HPV16 E6组（3.19 ± 0.32）g，LV-OE-HPV16 E6 + UV组（4.41 ± 0.18）g，与空载组（2.20 ± 0.24）g比较，差异均有统计学意义（ t值分别为4.39、6.77、20.11，均 P<0.001）；空载+ UV组瘤体积为（1 033.12 ± 400.15）mm 3，LV-OE-HPV16 E6组（1 119.21 ± 447.57）mm 3，LV-OE-HPV16 E6 + UV组（1 464.29 ± 409.98）mm 3，与空载组（688.94 ± 319.31）mm 3比较差异均有统计学意义（ t值分别为1.90、2.21、4.22，均 P<0.001）。免疫组化显示，4组间Wnt1、β联蛋白表达水平差异无统计学意义（ F值分别为0.76、0.71，均 P > 0.05）；Western印迹显示，4组间Wnt1、β联蛋白水平差异有统计学意义（ F值分别为16.74、49.90，均 P<0.05），且LV-OE-HPV16 E6 + UV组Wnt1、β联蛋白水平高于空载组、空载+ UV组和LV-OE-HPV16 E6组（均 P<0.05）。mRNA水平分析显示，4组间组织中Wnt1、β联蛋白mRNA水平差异均有统计学意义（ F值分别为7.77、8.38，均 P<0.05），且LV-OE-HPV16 E6 + UV组Wnt1 mRNA水平高于空载组、空载+ UV组和LV-OE-HPV16 E6组（均 P<0.05）。 结论:UV和HPV感染在诱导、促进CSCC中具有协同作用。

粒子射线放疗（PBRT）是基于质子和重离子（目前临床以碳离子为主）射线的放疗技术，通过扩展Bragg峰实现卓越的剂量分布，实现靶向肿瘤部位并保护周围正常组织，从而提供精准的肿瘤治疗。在生物效应方面，质子射线的相对生物效应（RBE）为1.1，略高于光子射线；而碳离子为高传能线密度射线，RBE一般为2~3，针对放射抗性和乏氧肿瘤更具优势。PBRT临床应用包括单线束放疗和混合线束放疗，后者综合不同粒子的优势，是肿瘤治疗研究的重要方向。目前PBRT仍面临着众多挑战，技术上如运动靶区、剂量的不确定性，因此需要呼吸门控和自适应计划等先进技术；临床上，有限的随机对照试验（RCT）限制了PBRT的临床验证。现有的RCT研究，如美国MD安德森癌症中心的研究，虽观察到PBRT的获益，但也表明仍需进一步研究来确认其长期疗效和安全性。未来的研究除将PBRT与光子治疗进行比较外，还应探索将PBRT与免疫治疗等全身治疗相结合的治疗获益。回顾PBRT的临床实践和研究概况，并进一步讨论其在肿瘤治疗中的成本效益，有助于为读者提供全面的理解，推动PBRT在肿瘤治疗中的发展和应用。

目的:研究瓦里安呼吸门控实时位置管理(RPM)系统对放射治疗计划剂量学的影响。方法:回顾性选取40例胸腹部肿瘤放疗计划，采用质量控制运动模体产生呼吸门控信号，选取呼气末30%~60%稳定时相作为呼吸门控窗，在Edge加速器RPM呼吸门控模式下对上述计划进行Portal Dosimetry(PD)系统剂量验证，采用不同的γ通过率标准进行剂量分析，并分析其γ值的分布特点，与非门控模式下验证结果进行对比。结果:在RPM呼吸门控模式下，对于不同均整器模式下的调强放射治疗计划(IMRT)或容积调强放射治疗计划(VMAT)，采用γ(3%，3 mm)或(3%，2 mm)标准，所有计划通过率均在95.5%以上，采用更严格的γ(2%，2 mm)标准，所有计划通过率均在90%以上，符合美国医学物理师学会(AAPM)推荐的临床治疗标准。非门控模式下剂量验证结果通过率略优于呼吸门控模式下验证结果，两种模式下差异具有统计学意义(3%/3 mm， Z＝－1.45；3%/2 mm， Z＝－2.86；2%/2 mm， Z＝－3.70；1%/1 mm， Z＝－4.52, P<0.05)。两种模式下计划验证结果γ值的最小值、最大值及γ>1.5的份额差异不明显，但非门控模式下γ的平均值及标准偏差总体更小。 结论:RPM呼吸门控技术引入带来的剂量影响在临床可接受范围内，该门控模式下计划执行是安全可靠的。