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:探究StereoPhan(SP)模体与SRS MapCHECK(SMC)半导体矩阵用于脑转移瘤患者HyperArc(HA)计划剂量验证的可行性。方法:选取16例在北京协和医院接受HA放射治疗的脑转移瘤患者为研究对象，分别将电离室和SMC半导体矩阵插入SP模体，测量患者的HA验证计划的点剂量与平面剂量，并与治疗计划系统(TPS)计算数据对比，平面剂量的γ分析标准取2 mm/3%、2 mm/2%、1 mm/3%和1 mm/2%。结果:16例患者的点剂量平均偏差是1.33%±0.84%，平面剂量γ通过率在2 mm/3%、2 mm/2%的标准下依次为99.72%±0.46%、98.93%±1.32%，在1 mm/3% 、1 mm/2%的标准下依次为98.85%±1.79%、97.13%±3.19%。结论:SP模体与SMC半导体矩阵适合用于开展脑转移瘤患者HA计划的剂量验证工作，在进行点剂量和平面剂量验证时，可以分别采用3%和1 mm/2%的分析标准。

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:探讨CT联合支气管镜引导放射性 125I粒子植入治疗中心型肺癌合并肺不张的可行性、疗效及安全性。 方法:回顾性分析2016年5月至2019年10月天津医科大学第二医院因医学原因不可手术的中心型非小细胞肺癌合并肺不张患者29例。所有患者先于支气管镜引导直视下行大气管内肿瘤粒子植入，再行CT联合模板引导经皮穿刺肺门部肿瘤粒子植入，后期序贯接受吉西他滨联合顺铂或培美曲塞联合顺铂方案化疗4周期。选用 125I粒子活度18.5～29.6 MBq，处方剂量120 Gy，术前及术后行治疗计划和质量验证。观察肺不张再通率、剂量验证满意率、气促指数改善情况、生存时间(OS)、术中及术后不良事件。 结果:29例肺癌合并肺不张患者均顺利完成支气管镜及CT引导粒子植入，术后质量验证满意率为93.1%。术后2、6、12、18和24个月肺不张再通率达到93.1%、89.7%、78.6%、76.2%和60%。患者治疗前的气促指数为(2.8±0.8)级，治疗后气促指数为(1.4±0.9)级，治疗后呼吸困难、乏氧症状较前明显缓解，改善持续时间为5～28个月。中位随访20个月，中位生存期21个月。与粒子治疗相关的不良事件包括气胸、咳血、咳嗽、发热及粒子移位，无3级或更高级别不良事件发生。结论:对于中心型非小细胞肺癌合并肺不张患者，CT联合支气管镜引导放射性粒子植入治疗局部再通率高，可以迅速改善临床状况和提高生活质量，不良反应少，可作为安全有效的治疗选择之一。

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。

目的:通过对螺旋断层治疗(简称Tomo)计划人为引入叶片打开时间误差进行测试，评估中心型及偏心型两种ArcCheck验证方式在Tomo治疗计划质量验证中对叶片打开时间误差的灵敏度。方法:选择9例鼻咽癌患者，每个患者均分别生成靶区置于ArcCheck周围探测器上的偏心型验证计划、靶区置于ArcCheck中心位置的中心型验证计划。通过Matlab修改Sinogram矩阵文件人为引入2、4、6、8、10 ms的延时打开时间误差。利用ArcCheck分别测试无误差计划及带误差计划，对验证结果进行γ分析(剂量距离误差标准分别为3%/3 mm、3%/2 mm、2%/2 mm，阈值水平分别选择5%、10%、15%)。对误差灵敏度分别利用γ下降梯度和最小误差检测能力进行定量评估。对不同剂量距离误差标准及不同阈值水平分析结果的γ通过率进行 Pearson法相关性分析。 结果:中心型计划的γ下降梯度绝对值在不同γ分析标准下均大于偏心型计划(均 P<0.05)。中心型计划在所有γ分析标准下能检测出的最小叶片打开时间误差均为2 ms，而偏心型计划的最小误差检测能力弱于偏心型计划。中心型验证计划3个剂量距离误差标准的γ通过率均为强相关(均 R2>0.9)，而偏心型计划仅3%/3 mm、3%/2 mm标准的相关性较强( R2>0.9)。偏心型及中心型验证计划不同阈值水平间的γ通过率相关性均为强相关( R2均接近1)。 结论:ArcCheck应用于Tomo验证的中心型验证方式比偏心型验证方式对叶片打开时间误差灵敏度更高，对误差的检测能力中心型计划强于偏心型计划，且中心型验证计划在不同标准下的γ分析结果的相关性均强于偏心型验证计划。建议Tomo临床计划验证采用ArcCheck中心型验证方式。

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:探索SHAP值结合极端梯度提升树（XGBoost）算法的特征选择技术来构建调强放疗γ通过率预测模型的可行性和有效性，并给出相应的模型解释。方法:回顾性分析2020年11月至2021年11月在湖南省肿瘤医院接受盆腔固定野调强放射治疗的196例肿瘤患者采用基于模体测量方式的调强放疗计划的剂量验证结果，γ通过率标准为3%/2 mm、10%剂量阈值。提取基于剂量文件的影像组学特征并使用SHAP值结合XGBoost算法进行特征筛选后构建预测模型。分别选取特征数量为50、80、110、140个，构建四种机器学习分类模型，计算曲线下面积（AUC）值、召回率及F1分数评估预测模型的分类性能。结果:基于SHAP值特征选择的110个特征构建的预测模型AUC值为0.81，召回率达到0.93，F1分数为0.82，均优于其他三个模型。结论:针对盆腔肿瘤调强放疗计划，可以采用SHAP值与XGBoost算法结合以选择用于预测的最佳影像组学特征子集来构建γ通过率的预测模型，并能通过SHAP值给出模型输出解释，可能在理解依赖机器学习模型所做的预测方面提供价值。

目的:研究Qfix kVue治疗床移动滑轨在椎体瘤调强放射治疗(IMRT)计划中的动态剂量扰动。方法:移除EDGE直线加速器碳基绝缘滑轨，进行CT扫描并上传至治疗计划系统，重建床板和滑轨模型。依据均质模体和非均质患者CT，分别制作6和10 MV光子IMRT计划(180°、200°、220°、160°、140°)，处方剂量为3 Gy/次，共10次，采用AcruosXB计算剂量。分别制作无滑轨和双侧滑轨对称移动(4~19 cm，步长1 cm)的优化计划。在优化计划中添加、移除滑轨结构，创建验证计划。对比分析验证计划和优化计划的差异，包括靶区平均剂量( Dmean)、均匀性指数(HI)、适形度指数(CI)和脊髓最大剂量( Dmax)。 结果:有无滑轨患者靶区HI均变差，其最大差值为2%。6 MV有滑轨时患者靶区 Dmean减少(2.07±0.99)%，靶区CI值增加(4.91±3.12)%，脊髓 Dmax减少(1.83±1.37)%。无滑轨时患者靶区 Dmean增加(2.02±0.96)%，靶区CI减少(3.07±1.31)%，脊髓 Dmax增加(2.03±1.44)%。移除和添加滑轨组间，靶区 Dmean、CI和脊髓 Dmax差值差异有统计学意义( F＝27.55、361.32、13.05， P<0.05)。靶区 Dmean和脊髓 Dmax随滑轨位置变化呈倾斜的" W"减少。在滑轨<10 cm范围内，差值出现极大值。当滑轨向外侧移动时，差值逐渐减小为0，6 MV计划中靶区 Dmean和脊髓 Dmax变化值>10 MV。 结论:Qfix kVue治疗床滑轨位置变化对椎体瘤IMRT计划扰动不可忽略，计划制作时应予以考虑，治疗时滑轨应与计划位置保持一致。