目的:研究基于Halcyon 2.0和Truebeam两种加速器设计的容积调强弧形治疗（VMAT）计划，在患者不同部位的剂量学质量和计划复杂度差异。方法:回顾性选取头颈部、胸部、腹部、盆腔四种部位的Halcyon 2.0 VMAT计划49例，并以相同优化参数重新设计Truebeam VMAT计划，比较两种计划的剂量学和复杂度指标差异， P<0.05表示差异有统计学意义。 结果:对于靶区，Halcyon 2.0在头颈部和胸部计划中具有较优的均匀性指数（HI）和适形性指数（CI），在腹部计划中具有较优的D 98%和CI，在盆腔计划中具有较优的D 2%。对于危及器官，Halcyon 2.0在胸部计划中的双肺D 20%、D mean和心脏D mean均低于Truebeam（ P值均<0.05）。对于复杂度指标，Halcyon 2.0头颈、腹部和盆腔计划的中位平均子野面积变化率（AAV）分别为0.414、0.425和0.432，优于Truebeam的0.385、0.368和0.361；在腹部和盆腔计划中，Halcyon 2.0的中位调制复杂度分数（MCS）分别为0.320和0.303，优于Truebeam的0.268和0.282（ P值均<0.05）；Halcyon 2.0所有部位计划的中位小孔径分数（SAS）均优于Truebeam，且中位计划平均射野面积（PA）均大于Truebeam（ P值均<0.05）。 结论:基于Halcyon 2.0和Truebeam两种加速器设计的VMAT计划，在剂量学质量上相当，部分情况下前者略优，但是由于前者较低的计划复杂度，使其在临床应用中具有相对优势。

目的 探讨基于国产联影URT-Linac 506c加速器的容积弧形调强放射治疗(Volumetric Modulated Arc Therapy,VMAT)计划复杂度参数与患者计划质量保证(Patient Specific Quality Assurance,PSQA)间的关系,并建立机器学习模型对PSQA结果进行评估和预测.方法 随机选取150例在URT-Linac 506c加速器上行VMAT治疗计划的患者为研究对象,在该加速器上对所有计划进行基于机载电子射野影像系统探测器的PSQA剂量验证.对剂量验证结果进行阈值为10%、标准为2%/2 mm的伽马通过率分析.同时对每个计划基于多叶准直器位置和跳数,提取其中的11个复杂度参数.分析复杂度参数和PSQA结果间的关系,并建立机器学习模型对PSQA结果进行预测.结果 计划复杂度参数与PSQA结果的相关性分析表明二者并不严格呈线性相关,但计划的复杂程度越高,PSQA通过率相对越低.梯度提升决策树(Gradient Boosting Decision Tree,GBDT)模型和随机森林(Random Forest,RF)模型对基于复杂度参数的PSQA结果预测水平相当,GBDT模型和RF模型的平均预测误差分别为0.55%和0.54%.由于PSQA结果分布严重不平衡,更改过权重后的模型对低通过率部分的预测能力有所提升.结论 对于国产加速器URT-Linac 506c,这2种基于决策树结构的机器学习模型对PSQA结果的预测可提供一定的帮助,建立更精准的模型需要进一步完善采集患者的样本量.

目的:通过验收测试评估调强放射治疗(IMRT)及容积旋转调强治疗(VMAT)中在体剂量验证系统EPIgray剂量重建的准确度,并进行初步的临床应用.方法:选择医院收治的37例不同部位癌症患者病例进行临床测试,参考厂家提供的验收手册以及美国医学物理师协会(AAPM)TG-119报告的建议,采用方野、条带野和调强计划在模体上测试EPIgray系统的剂量重建精度.通过改变均匀模体厚度及照射源皮距来研究系统对误差的识别能力.对37例VMAT的不同部位癌症患者进行临床测试,分析EPIgray系统剂量重建与治疗计划系统计算剂量的一致性.结果:方野测试中EPIgray剂量重建有良好的线性且重建精度较高,在不同大小的射野不同厚度的模体上射野中心轴的剂量重建精度最高为(0.10±0.39)%,在离轴和深度方向上除剂量建成区和射野边缘外剂量重建精度均在3.0%以内.在IMRT以及VMAT计划测试中剂量重建偏差均＜5.0%.随着计划复杂度以及模体异质性的增加重建精度略有下降,但剂量重建偏差均在允许偏差范围内.37例患者临床测试中处方剂量点的平均重建偏差为(-0.6±4.8)%,靶区范围内的采样点平均偏差为(-2.1±2.7)%.在射野外及剂量梯度大的区域重建偏差较大.结论:体剂量验证系统EPIgray剂量重建与治疗计划系统计算剂量有较好的一致性,剂量重建精度能满足临床应用的需求.

目的:基于ESAPI与可视化脚本,评估分析射束形态控制器(ASC)算法在鼻咽癌容积调强放射治疗中的应用.方法:对40例鼻咽癌患者的临床资料做回顾性分析,采用Eclipse v15.5计划系统为每位患者制定6组容积调强放射治疗计划,分别为对照组(ASC-no)、实验Ⅰ组(ASC-verylow)、实验Ⅱ组(ASC-low)、实验Ⅲ组(ASC-moderate)、实验Ⅳ组(ASC-high)和实验Ⅴ组(ASC-veryhigh),且所有计划的优化参数均相同.采用Eclipse v15.5内置可视化脚本与ESAPI,评估各组计划之间的靶区与危及器官剂量学差异,进一步分析射束孔不规则度与计划复杂度的变化.结果:相比照组(ASC-no),实验组PGTV69的适形度指数未有统计学差异;而实验组PGTV69和PCTV1的均匀性指数(HI)均存在统计学差异(P<0.05),且随着ASC权重的增大,差异呈现增加趋势;对于PCTV2的HI,实验组中II组、III组和IV组存在统计学差异(P<0.05).与对照组相比,脊髓Dmax、喉Dmean、左侧腮腺Dmean仅V组存在统计学差异(P<0.05);I组的脑干Dmax存在统计学差异(P<0.05);II组的右侧腮腺V30存在统计学差异(P<0.05);I组和V组的晶状体Dmax存在统计学差异(P<0.05);III组、IV组和V组的垂体Dmax存在统计学差异(P<0.05).此外,实验组计划中,I组和II组间的总机器跳数存在统计学差异(P<0.05).随着通ASC权重值的增加,计划复杂度与射束孔不规则度均呈现降低趋势.结论:ASC算法改善了计划复杂度和射野不规则度.其中,低权重ASC降低计划执行机器跳数,高权重ASC影响靶区均匀性以及其他剂量学指标.综合考虑计划质量和投照效率,对于鼻咽癌类型的复杂放疗计划,建议ASC权重设置为verylow、low和moderate.

目的 旨在从计划执行角度出发,分析通量光滑度改变对鼻咽癌调强放疗计划通过率的影响,以确定最优通量光滑度范围.方法 选取2019-10-09-2020-08-06江苏省中医院放疗科收治的10例鼻咽癌患者,使用瓦里安Eclipse 8.6计划系统制定7组采用(20/10)～(80/70)通量光滑度的调强计划.自编程序解读计划执行的日志文件,重建原始计划(ROP)和执行计划(RDP),比较两者在患者体内平均和最大剂量差异.采用随机区组设计的方差分析比较各组计划调制复杂度因子(MCS)、RDP射野通过率、ROP射野通过率、叶片到位误差均值(EAVG)、叶片到位方均根误差(ERMS)和叶片平均速度差异,计算参数间的Pearson相关系数.结果 ROP和RDP的平均和最大剂量差异分别<(0.06±0.01)和(0.50±0.03)Gy,射野通过率差异<(0.09±0.01)％.随通量光滑度增加,MCS(F=138.267)、RDP射野通过率(F=37.221)、ROP射野通过率(F=36.839)、EAVG(F=187.130)、ERMS(F=57.883)和叶片平均速度(F=18.933)上升,均P<0.001.R0.05 mm(叶片到位误差<0.05 mm的样本比例,F=141.034)、R0.25 mm(F=170.838)、R0.50 mm(F=40.978)和R0.75 mm(F=7.068)呈下降趋势,差异均有统计学意义,均P<0.001;R1.00 mm各组差异无统计学意义,F=1.017,P=0.419.叶片平均速度与R0.05mm(r=-0.667)、R0.25mm(r=-0.941)、R0.50mm(r=-0.921)、R0.75mm(r=-0.630)和R1.00 mm(r=-0.322)呈中高度负相关,均P<0.001;与EAVG(r=0.938)和ERMS(r=0.921)呈高度正相关,均P<0.001.RDP射野通过率与EAVG(r=0.527)、ERMS(r=0.429)和MCS(r=0.537)呈中度正相关,均P<0.001.结论 计划执行误差对不同通量光滑度的鼻咽癌调强放疗计划通过率的影响较小,剂量计算模型准确性是主要影响因素.最优通量光滑度范围应为(40/30)～(60/50).

目的:研究在直肠癌术后辅助放射治疗中,基于Halcyon和Truebeam两种不同类型医用直线加速器设计的容积旋转调强治疗(VMAT)计划和固定野调强放射治疗(FF-IMRT)计划的计划质量和执行效率差异.方法:采用随机数表法选取在医院接受治疗的18例直肠癌术后患者,基于Halcyon和Truebeam医用直线加速器平台(简称Halcyon平台和Truebeam平台)分别设计VMAT和FF-IMRT计划,比较分析Halcyon VMAT、Halcyon FF-IMRT、Truebeam VMAT和Truebeam FF-IMRT 4种计划的剂量学指标[2％、98％体积受量(D2％、D98％),平均剂量(Dmean),10 Gy、20 Gy剂量线覆盖的相对体积(V10Gy、V20Gy),均匀指数(HI),梯度指数(GI)和适形指数(CI)]、机器跳数、执行时间、平均子野面积(MFA)和子野面积变异系数(CVA)等的差异,并进行射野剂量(PD)验证.结果:基于Halcyon平台和Truebeam平台设计的VMAT计划的D2％、GI及CI均优于FF-IMRT计划.两台加速器的VMAT和FF-IMRT共4种计划的靶区D2％、D98％和Dmean比较,差异有统计学意义(F=49.429,F=8.515,F=17.216;P<0.05);4种计划的HI、GI和CI比较,差异有统计学意义(F=38.979,F=32.636,F=68.220;P<0.05);4种计划的膀胱剂量指标的V10、V20和Dmean相比较,差异有统计学意义(F=15.178,F=13.183,F=8.487;P<0.05);4种计划执行效率的平均机器跳数、平均执行时间差异有统计学意义(F=251.012,F=175.276;P<0.05);Halcyon VMAT计划的复杂度指标MFA和CVA优于Truebeam VMAT计划,4种计划的MFA和CVA相比较差异有统计学意义(F=114.854,F=274.296;P<0.05),4种计划均通过PD验证.结论:在直肠癌辅助放射治疗中,基于Halcyon平台和Truebeam平台设计的VMAT计划相比于FF-IMRT计划均有较好的计划质量和较快的执行效率,Halcyon平台的VMAT计划相比于Truebeam平台的VMAT计划,在满足临床需求的同时能够降低计划的复杂度.

目的 使用基于反向传播(BP)神经网络的机器学习方法对鼻咽癌患者的Gamma通过率建立预测模型,并评估其实用性.方法 收集2018-01-01-2020-10-31苏州大学附属第一医院放疗科收治的106例Ⅱ～Ⅲ期鼻咽癌患者临床资料,均采用同步加量9野均分动态调强治疗方案.提取患者放疗计划中与射野复杂性相关的31个指标,同时用map-check2测量954个射野的实际剂量分布,得到2％/2 mm、2％/3 mm、3％/2 mm和3％/3 mm(10％阈值和全局归一)4组参数下的Gamma通过率,将射野复杂度指标与4组Gamma通过率分别进行Spearman相关性分析,选择其中有统计学意义的指标作为神经网络学习的输入特征,90％数据作为训练集,10％数据作为测试集,对4组参数分别建立神经网络预测模型.结果 在与射野复杂性相关的31个指标中,调制复杂度、射野调制性等多个指标与测量Gamma通过率的Spearman相关系数差异有统计学意义,均P<0.05.2％/2 mm、2％/3 mm、3％/2 mm和3％/3 mm 4组神经网络模型预测的Gamma通过率最大偏差分别为4.10％、2.80％、3.20％和2.77％,其中99％的射野预测值与实际测量值的绝对偏差≤3％.结论 基于计划射野复杂性特征建立的BP神经网络模型可以对不同标准Gamma通过率进行准确预测,有助于提前发现Gamma通过率低的计划,对临床计划设计和放射治疗质量保证(QA)工作都具有一定的指导意义.

目的:探究针对射野的几何特征提出复杂度的量化方式,分析各个复杂度对γ通过率的影响和ROC曲线,并与其它研究提出的复杂度进行比较.方法:本文提出小子野占比、子野偏离等中心程度、形状不规则度的量化公式.通过放疗计划系统导出临床放疗计划中157个射野的子野MLC位置、跳数等数据,并编写MATLAB程序,代入公式计算相关的复杂度.以各复杂度为自变量,γ通过率为因变量进行线性回归分析.并作出复杂度的ROC曲线以研究复杂度的识别能力.与其它研究提出的跳数利用率(MU/Gy)、小子野评分、以等中心为圆心特定半径圆外面积占比进行比较.结果:线性回归结果显示,x方向偏离度(P＜0.001)、y方向偏离度(P＜0.001)、形状不规则度(P＜0.001)、小子野占比(P=0.026)对γ通过率有显著的影响,ROC曲线下面积较大,识别效果较好.对比以等中心为圆心特定半径圆外面积占比、跳数利用率(MU/Gy)、小子野评分的量化方式,本研究提出的量化方法与通过率的相关性更高,识别能力更强.结论:基于射野几何复杂度的新的量化方式,其中形状不规则度、偏离等中心程度与通过率的相关性最强,并且前三者对低通过率射野具有一定的识别能力.对计划选择及优化方向提供一定的参考.

目的:比较Halcyon2.0医用直线加速器在胸部固定野调强放射治疗(FF-IMRT)计划中双层多叶准直器(MLC)之间的射野复杂度差异,探索基于双层MLC计算的射野复杂度指标和剂量验证结果之间的相关性.方法:选取医院收治的67例胸部放射治疗患者的Halcyon2.0 FF-IMRT计划,使用电子射野影像系统(EPID)进行Portal Dosimetry(PD)剂量验证.分别计算远源端MLC和近源端MLC的平均调制复杂度分数(MCS)、平均射野面积(BA)、平均射野不规则度(BI)、平均射野小孔径分数SAS2mm、SAS5mm、SAS10mm、SAS15mm和平均射野周长面积之比(C/A)5种射野复杂度指标.分析比较近源端MLC和远源端MLC之间的射野复杂度指标差异,并将射野复杂度指标和PD验证得到的γ通过率进行Spearman相关性检验.结果:基于远源端MLC计算的MCS小于近源端MLC,且基于远源端MLC计算的BI、SAS2mm、SAS5mm、SAS10mm、SAS15mm和C/A均大于近源端MLC,差异有统计学意义(Z=-4.148,Z=-6.347,Z=-7.115,Z=-6.915,Z=-6.041,Z=-5.079,Z=-6.359,P<0.05).1％/1 mmγ分析标准下,近源端MLC的SAS15mm与γ通过率均呈现出强相关性(|r|>0.7,P<0.05),近源端和远源端MLC的C/A也均和γ通过率呈现强相关性(|r|>0.7,P<0.05).2％/2 mmγ分析标准下,近源端和远源端MLC的BA、SAS2mm、SAS5mm、SAS10mm、SAS15mm、C/A均与γ通过率均呈现中度相关性(0.4≤|r|≤0.7,P<0.05).结论:射野复杂度指标中除远源端MLC的BI外均与PD验证的γ通过率具有不同程度的相关性,其中SAS和C/A的相关性较为明显,可在剂量验证前辅助物理师识别Halcyon2.0过于复杂的胸部计划.

目的 从计划质量、计划复杂度和γ通过率探讨铅门宽度在宫颈癌容积调强(volume moderated arc therapy,VMAT)中的应用.方法 选取2019年6月到2020年10月在自贡市第一人民医院肿瘤科放疗中心收治的宫颈癌患者20例,采用Eclipse v13.6对患者宫颈癌术后制定4组容积调强(RapidArc)计划.Half-V组:双弧铅门一端开至最大靶区边缘(Tmax),另一端开至靶区中线To;Arc1-V组:双弧铅门宽度为2/3靶区宽度;Arc2-V组:双弧宽度为5/6靶区宽度;All-V组:两弧均开至靶区最大边缘,其余优化参数及目标函数均相同.对比并分析4组计划的靶区和危及器官剂量学参数、计划复杂度和γ通过率差异.结果 4组计划靶区剂量学差异无统计学意义;4组计划左侧股骨头、小肠的Dmax和直肠与膀胱的V30与V40差异均有统计学意义(P＜0.05),且随着铅门宽度的增加,左侧股骨头、小肠、直肠和膀胱受照剂量逐渐增长.4组计划平均叶片运动轨迹(ALT)、控制点平均射野面积(AP/CP)、子野面积(AP)＞64 cm2、MU和γ通过率显著相关(P＜0.05):随着铅门宽度增加,AP/CP、AP＞64 cm2和γ通过率呈现增长趋势,而MU和ALT则呈现降低趋势.全弧范围内Half-V组的MU/CP曲线整体高于其他3组;全弧范围各组控制点(control point,CP)的AI变化趋势差异不大.结论 宫颈癌VMAT铅门宽度可依据实际需求设置为2/3或者5/6靶区宽度.