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。

目的:对比光子和质子碳离子(粒子)放疗计划在有可见胸腺肿瘤患者中危及器官受量的差异，并观察粒子射束放射治疗胸腺肿瘤的近期疗效和不良反应。方法:回顾性分析19例于2015年9月至2018年8月接受非姑息性粒子放疗、至少经过1次随访的胸腺肿瘤患者。肿瘤分期涵盖Ⅰ～Ⅳ B期，其中Ⅲ～Ⅳ B期15例。所有患者均经病理学证实，包括10例胸腺瘤，6例胸腺癌和3例胸腺神经内分泌肿瘤。对13例有可见肿瘤的患者进行光子调强、质子和碳离子笔形束扫描放疗计划对比，光子和质子的处方为66 GyE/33次，碳离子为66 GyE/22次。未经手术的5例初治和7例术后肉眼肿瘤残留(R2切除)患者，接受根治性放疗：质子44.0～48.4 GyE/20～22次加碳离子推量21.0～23.1 GyE/7次；1例完整切除(R0)术后患者，质子45 GyE/25次；5例术后显微镜下残留(R1切除)者，质子60.0～61.6 GyE/28～30次；1例术后放疗后复发者，碳离子60 GyE/20次。 结果:中位随访时间19.0(2.4～42.9)个月。13例可见肿瘤患者肿块最大径中位数5.7(2.7～12.8)cm；剂量对比研究显示粒子计划可显著降低脊髓最大剂量、肺、心、食管等危及器官的平均剂量、以及受照区域积分剂量，仅约为光子计划的25%～65%。除1例心肌梗死(4级晚期反应)可能与放疗相关外，未发现其他≥3级放疗相关不良反应。所有患者无局部复发，4例Ⅲ～Ⅳ B期患者在放疗开始后6.1～22.8个月出现区域淋巴结、肺、胸膜、颅底、骨和肝等部位转移。2年局部控制率和总生存率均为100%，无疾病进展生存率和无远处转移生存率均为64.6%。 结论:对胸腺肿瘤的剂量对比分析显示，质子碳离子放疗的正常组织受量仅为光子计划的25%～65%；临床结果提示短期疗效好、不良反应轻微。

目的:质子笔形束(PB)剂量计算可实现快速剂量计算，但在处理组织不均匀度大的区域时误差较大，而蒙特卡洛(MC)剂量计算是最精准的方法但非常耗时；深度学习技术可以通过学习PB和MC剂量分布之间的差异，将剂量计算准确度从PB水平提高到MC水平。方法:基于HD U-Net神经网络，开发了一个可将肺癌调强质子治疗患者的PB剂量转换为MC剂量的模型。该模型以患者PB剂量和CT图像作为输入来预测MC剂量。27例非小细胞肺癌患者的射束剂量和CT图像在被旋转到同一角度并作归一化后被用于模型训练与测试。模型的准确性通过比较预测剂量与MC剂量的均方误差和1 mm/1%标准的γ通过率等评估。结果:模型预测剂量与MC剂量相当吻合，测试病例1 mm/1%标准的平均γ通过率(剂量值超过最大MC剂量10%的体素)达到(92.8±3.4)%。模型预测所有测试病例的MC剂量所需平均时间为(6.72±2.26) s。结论:成功开发了可以快速准确地从PB剂量和CT图像预测MC剂量的深度学习模型，并可用于提高肺癌调强质子治疗PB剂量计算精度。

目的:探讨IBA Proteus Plus质子治疗系统旋转机架(GTR 360°)笔形束扫描(PBS)专用治疗头的束流性能并进行验收测试，评估PBS的束流特性以确保其满足临床治疗精确性、安全性的要求。方法:根据验收测试要求，PBS束流测试项主要包括：积分深度剂量(IDD)参数测试；最大、最小射程处辐射野测试；机架角度射野一致性及其束斑特性测试；单野横向平面剂量均匀性测试；单野纵向平面剂量均匀性测试；机器跳数重复性和线性测试。结果:所测最大射程精度偏差为0.03 g/cm 2，最大能量回调精度偏差为0.01 g/cm 2，最大后缘剂量跌落偏差为0.078 g/cm 2。最大、最小射程能量的最大射野分别为30.2 cm×40.2 cm、30.1 cm×40.1 cm。不同机架角和射程测量中特定图形计划的通过率最低为97%。中心束斑 x、 y轴向偏差最大值分别为-0.16、-0.21 mm，对称性最差值为0.8%；其他束斑 x、 y轴向最大尺寸偏差分别为0.11、0.14 mm，最大位置精度偏差分别为0.60、0.43 mm。单野横向平面剂量均匀性， x、 y轴向高能区最大值分别为0.55%、0.80%；低能区最大值分别为0.6%、0.75%。单野纵向平面高能区剂量均匀性为0.79%，低能区剂量均匀性为2.22%。机器跳数重复性因子为0.106%，线性偏差最大值为0.67%。 结论:PBS专用治疗机头通过了所有束流性能验收测试，满足了各项参数要求，整个束流系统具有较高的精确性、重复性以及较好的稳定性。

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:介绍并讨论国内第一台迈胜S250i紧凑型笔形束扫描质子治疗系统的束流特性.方法:利用平行板电离室测量输出剂量;利用大半径布拉格峰电离室测量从最高能量227 MeV下降到28 MeV共19档能量下的积分深度剂量,以表征质子束特性;利用Phoenix平板探测器测量射束中心轴上空气束斑曲线,并测量多点束斑验证输出位置精度;测量自适应多叶光栅叶间泄漏和半影减少效果,以表征其性能.结果:该质子系统被校准为最高能量为227 MeV,(10×10)cm2均匀方野在水下5cm深度处输出剂量为1 Gy.该系统能够将质子束射程调制到患者体表,原始布拉格峰在所有能量下具有恒定的80%-80%宽度8.6 mm.最高能量射束在空气中等中心处的束斑尺寸约为4 mm,束斑投射位置精度在1mm以内.自适应多叶光栅对最高能量射束的叶间漏率小于1.5%,并能显著减小射野半影.结论:迈胜S250i质子治疗系统具有独特的设计和束流特性,在布拉格峰形状、束斑大小随能量的变化以及自适应光栅的半影锐化效应上均有体现,在TPS建模和计划设计时需要考虑这些差异,以执行精准质子治疗.

目的:分析和比较宫颈癌术后调强放射治疗(IMRT)中笔形束卷积算法(PBC)和各向异性分析算法(AAA)的剂量学差异.方法:随机选取30例宫颈癌术后患者,分别在Eclipse治疗计划系统上采用PBC算法和AAA算法设计IMRT计划,并生成相应的验证计划,比较靶区及危及器官的剂量学参数.结果:两种算法计算所得靶区的D5％、D50％、D95％、D98％、Dmean均有显著统计学差异(P<0.05),PTV的均匀性指数和CTV的适形度指数均有显著统计学差异(P<0.05);直肠和膀胱的V30、V40、Dmean,小肠的V10、V20、V30、Dmean,盆骨髓V10、V20、V30、V40、V50、Dmean,右股骨头的V20、V30、V40、V50、Dmean,左股骨头的V20、V30、V50、Dmean均有显著统计学差异(P<0.05);并且除左右股骨头V40和直肠V50外,其余参考指标PBC算法结果均低于AAA算法;两种算法的验证计划无统计学差异.结论:PBC算法与AAA算法在宫颈癌IMRT中虽然均符合临床要求,但存在一定的剂量学差异.与AAA算法比较,PBC算法高估了偏高剂量区域即靶区剂量,低估了偏低剂量区域即危及器官剂量.

目的:通过比较医用质子加速器两种不同束流引出方式的X/γ射线感生放射性辐射剂量差异,从而采取相应措施降低治疗室的环境辐射水平,减少医用质子加速器工作人员的累积辐射剂量.方法:模拟患者治疗的肿瘤辐射野,分别在质子加速器扩展束流治疗室和笔形束流治疗室进行15 CGE的质子射线照射,射线停止60 s后,进入治疗室利用两台NeutronRAE II检测仪同时对射线输出窗口和治疗床等中心这两个位置进行X/γ射线感生放射性辐射剂量测量,并记录数据.按以上出束条件和测量步骤,重复测量3次,每次间隔30 min.结果:扩展束流射线输出窗的3次测量值依次为32.3、63.2、70.1μSv/h,在治疗床等中心的3次测量值依次为4.5、5.6、7.7μSv/h,两个测量点的感生放射性辐射剂量率均随着测量次序依次增加.笔形束流射线输出窗的3次测量值依次为3.2、2.3、2.1μSv/h,在治疗床等中心的3次测量值依次为0.21、0.18、0.18μSv/h,两个测量点的感生放射性辐射剂量率均与测量次序无关.在输出窗位置,扩展束流的测量平均值是笔形束流测量平均值的21.8倍;在治疗床等中心位置,扩展束流的测量平均值是笔形束流测量平均值的31.2倍.结论:在出束剂量和时间相同的情况下,笔形束流的感生辐射剂量较小,其机房环境辐射水平远远低于扩展束流机房,对工作人员有更好的保护作用.

相比于光子调强放疗,质子调强放疗有明显的剂量优势.质子的布拉格峰比较陡峭,容易受射程偏差、摆位偏差、器官形变等因素的影响.呼吸运动造成的计划剂量和实际照射剂量之间的差异阻碍了质子调强放疗在胸部肿瘤中的广泛应用.本文综述了呼吸运动对质子调强放疗的影响及减小这种影响的研究进展,为临床和研究提供参考.

目的 因治疗精度高、副作用小,质子调强放疗(IMPT)成为放疗领域的研究热点,但其精度对射程变化非常敏感.本研究提出一种针对射程不确定性的IMPT鲁棒优化方法用于减小射程偏差对放疗计划的影响.方法 首先建立鲁棒优化模型,目标函数采用二次型函数表达式,其中包含3种射程:射程增加、射程正常、射程缩短;每种射程对应的器官剂量贡献矩阵采用质子笔形束算法计算得到.对射程偏差进行离散化,每个射程的发生概率基于高斯分布函数得到.最后采用共轭梯度法优化出最优解,最优解使得靶区和危及器官实际剂量分布在射程偏差内尽量达到期望剂量.结果 采用AAPM TG-119号报告的3套模拟例题测试本研究方法的有效性:鼻咽癌病例、前列腺病例和“C”型病例.与常规IMPT优化结果对比,发现该方法对射程不确定性的敏感性更低.射程发生偏差时,鼻咽癌病例和前列腺病例的靶区和危及器官基本达到期望剂量,“C”型病例的靶区高剂量覆盖率和危及器官保护都有了提高.结论 针对射程不确定性,该方法可得到更高的靶区覆盖率,同时降低危及器官剂量.