目的:在Raystation计划系统上实现基于危及器官剂量预测和射野角度优化的食管癌调强放疗(IMRT)计划自动设计。方法:选取50例食管癌IMRT计划数据作为训练集，训练危及器官剂量预测模型。另外选取20例病例应用RuiPlan自动计划脚本和人工方法分别进行计划设计，其中在自动计划中使用射野角度优化和危及器官剂量预测模型。配对 t检验比较两组计划的剂量差异和工作效率。 结果:人工计划和自动计划计划靶体积的适形指数、均匀性指数，全肺V 5Gy与脊髓D max均相近(均 P>0.05)。自动计划的左肺和右肺V 20Gy、D mean较人工计划下降1.1%、0.37 Gy和1.2%、0.38 Gy (均 P<0.05)，心脏V 30Gy、V 40Gy、D mean较人工计划下降5.1%、3.0%、1.41 Gy (均 P<0.05)。自动计划的人工操作时间、计算机处理时间、机器跳数较人工计划分别减少了65.8%、14.1%、17.2%(均 P<0.05)。 结论:RuiPlan自动计划脚本能够通过危及器官剂量预测和射野角度优化的方法提高食管癌计划设计效率，为食管癌放疗计划设计提供了另一种可选途径。

目的:介绍国产首台质子治疗装置配套治疗计划系统(未取得注册证的Raystation10B科研版)建模与初步剂量验证的方法与结果。并通过剂量验证结果分析验证建模精度。方法:治疗计划系统(TPS)建模方法主要包括积分深度剂量(integrated depth dose，IDD)曲线的采集与建模、空气中束斑采集与建模、通过扫描点距为2.5 mm、照射野为10 cm × 10 cm的方野来进行绝对剂量标定建模。本研究通过测量3种不同复杂程度案例的剂量分布并与TPS的剂量分布对比，验证和分析建模精度并给出机器束流参数的要求和调试建议。结果:TPS模型拟合的低能区IDD曲线峰值比实际测量值偏低，中高能区拟合的较好。所有能区射程都拟合准确。3种不同复杂程度案例实际测量与治疗计划靶区平均剂量偏差都在±5%(国家型式检测标准)以内，高剂量梯度区域位置偏差(DTA)都<3 mm。结论:该治疗计划系统的建模精度总体上满足测量验证的要求。但由于TPS模型中蒙特卡罗模拟的IDD分辨率低且低能区布拉格峰非常尖锐，低能区IDD建模拟合精度不足。

目的:使用Raystation计划系统脚本，开发一种适用于多病种多计划类型的自动计划平台，以此提高计划设计效率。方法:采用IronPython计算机语言和WPF用户界面框架编写应用程序，针对不同病种不同类型计划在设计中的差异问题，分别从处方识别、可视化计划参数输入和目标优化函数的设置方面进行程序设计。将该自动计划程序应用于全脑照射、鼻咽癌、宫颈癌、食管癌、乳腺癌病种的测试，包括IMRT和VMAT，对比人工计划评估计划设计效率，并选择全脑照射评估计划剂量学参数。结果:程序应用中物理师只需输入并选择必需的计划参数，即可实现放疗计划自动设计。对比5个病种自动计划程序设计效率最大可以提高至2.4倍，全脑照射剂量学参数评估中，人工计划和自动计划均满足临床需求，靶区D 2%、CI、HI相近( P>0.05)，人工计划靶区D 98%和晶体D max的平均值高于自动计划0.4%和7.1%( P<0.05)。 结论:本程序具备了自动计划系统的功能，能够实现多病种多类型放疗计划的自动设计，大幅提高计划设计效率，具有重要的临床应用价值。

目的:测量并验证商用质子治疗计划系统RayStation V10的计算精度及质子射程的计算精度，为该系统的临床运用提供参考。方法:在上海瑞金医院质子治疗装置上，使用仿真头部模体验证RayStation的计算精度，扫描获取模体的CT数据并导入计划系统，追加设置水箱使其紧贴于模体后，在水箱适当深度设置一个立方体靶区，设计处方剂量为200 cGy（相对生物效应）且束流垂直穿过模体的单野验证计划，实施照射后，比较测量结果和计划系统计算结果。结果:使用RayStation默认设置制订验证计划时，测量得到的纵向剂量分布相比计算结果往深的方向移动约4 mm，表明RayStation过高估计了模体中组织等效材料的水等效厚度。为研究该误差来源，用实际束流测量模体中软组织等效材料的水等效厚度，根据测量结果，微调RayStation默认设置，发现纵向扩展布拉格峰测量结果和计算结果的误差可以缩小到2 mm。结论:使用RayStation默认设置计算仿真模体的阻止本领，可能带来较大射程误差。使用组织分割和实测模体的组织水等效厚度相结合的方法，可改善治疗计划系统在仿真模体上的射程计算精度。此方法有望成为减小此类剂量算法误差的有效手段之一。

目的:利用半野的剂量分布特性和容积调强(VMAT)技术的特点，探索一种可以更好保护肺和心脏的新技术。方法:采用三维水箱测量对称野及半野的射野边缘剂量分布，并比较分析各自特征。回顾性选取50例左侧乳腺癌术后放疗患者，保乳术和根治术各25例，处方剂量50 Gy/25次，基于RayStation计划系统，分别采用对称野连续弧VMAT技术和半野分段弧VMAT技术进行计划设计，比较和分析靶区的剂量适合度、治疗效率，以及心脏、肺等危及器官的各种剂量数据。结果:半野的辐射野大小在水模内不随深度增加而增加，对称野则因张角因素射野逐步变大，30 cm处增大到约2 cm，而且半野的射野外剂量低于对称野，差值愈近射野边缘愈明显。与对称野连续弧计划相比，半野段弧VMAT计划能显著改善肺和心脏的受照射剂量，差异有统计学意义( t＝-4.11、-4.42， P＝0.00)，其中心脏整体结构的 V5、 V30、 Dmean均值减少为52.5%、65.5%、47%，与靶区关系紧密的左侧冠状动脉前降支降幅超过20%，患侧肺 V5、 V10、 V20、 Dmean的均值分别减少21.6%、24.8%、25.0%、23.2%，其他正常器官剂量均值，半野段弧计划同样优于连续弧计划。 结论:对于乳腺癌放疗，半野与VMAT结合可以充分发挥半野和VMAT的优势，显著改善心脏、患侧肺、健侧乳腺等危及器官的受照射剂量。

目的:研究螺旋断层放疗(helical tomotherapy，HT)与容积旋转调强放疗(volumetric modulated arc therapy，VMAT)在同时性双侧乳腺癌术后放疗中的剂量学、治疗出束时间差异，探讨HT技术的临床应用可行性。方法:回顾性分析并选取2017年2月至2022年5月于广西医科大学第四附属医院行改良根治术后放疗的9例同时性双侧乳腺癌患者为研究对象，对每例患者分别使用Precision计划系统制定HT计划和RayStation计划系统制定VMAT计划。所得所有计划按照计划类型分为HT组和VMAT组。采用配对样本 t检验比较两种放疗技术的靶区和危及器官(organ at risk，OAR)的剂量学参数及治疗出束时间。 结果:两组计划均能满足临床治疗要求。HT组的靶区覆盖度( D95%和 V100%)、适形指数CI、平均剂量 Dmean和中位剂量 D50%均优于VMAT组，差异均有统计学意义( t＝－3.21、－3.39、－5.03、3.76、4.97， P < 0.05)；两组计划的靶区最大剂量 D2%、最小剂量 D98%、高剂量体积 V107%和 V110%、均匀性指数HI的差异无统计学意义( P > 0.05)。OAR方面，HT组的双肺 V20、 Dmean均明显低于VMAT组，但双肺 V5明显高于VMAT组，差异均有统计学意义( t＝－3.01、3.83、－2.81， P < 0.05)；同时HT组明显降低了心脏的 V20、 V30、 V40、 Dmean以及肝脏的 V20、 Dmean，差异均有统计学意义( t＝3.76、－2.83、－2.74、5.93、4.57、4.48， P < 0.05)；其他OAR脊髓、甲状腺、肱骨头的受照剂量差异无统计学意义( P > 0.05)。HT组的治疗出束时间显著高于VMAT组( t ＝11.32， P < 0.05)。 结论:与VMAT相比，HT具备更大的剂量学优势，能提供更优的靶区覆盖度、适形度和平均剂量，且可明显降低OAR双肺、心脏和肝脏的整体受照剂量，但双肺的低剂量区 V5、治疗时间多于VMAT，不过仍满足临床治疗需求，故可考虑将HT技术应用于同时性双侧乳腺癌的改良根治术后放疗。

目的:在RayStation质子治疗计划系统（TPS）中为三台CT设备进行建模，验证并校准CT建模曲线。方法:使用CT设备扫描模体得到不同组织替代材料的CT值，建立CT值与质量密度（CT-MD）曲线。同时，根据各种人体组织的化学成分，计算得到CT值与阻止本领（CT-SP）曲线。在TPS中使用不同CT建模曲线计算组织替代模块的等效水厚度；利用布拉格峰测量设备测得各模块实际等效水厚度，与TPS计算值进行比较，验证不同CT建模的精度。结果:不同管电压扫描条件下，CT建模曲线差异有统计学意义。基于化学成分校准的CT-SP曲线与CT-MD曲线比较更适合质子剂量计算，但对高CT值对应的阻止本领值仍需进行修正，校准后的计算误差在3%以内。结论:本文阐述的在质子TPS中验证并校准CT值曲线的方法，证明了化学成分计量校准后的CT-SP曲线更适用于质子剂量计算。

目的:依据美国医学物理学家协会(AAPM)TG119号报告测试方法和项目对TaiChi加速器在RayStation治疗计划系统(简称RayStation系统)中的建模数据模型进行测试评估.方法:在治疗计划系统中按AAPM TG119号报告要求设计模拟多靶区、前列腺靶区、头颈靶区、容易型C形靶区计划和困难型C形靶区计划等不同临床情况测试病例的调强放射治疗(IMRT)和容积旋转调强放射治疗(VMAT)计划,测量两种计划中点剂量和面积量偏差,并将测试结果与AAPM TG119报告中推荐的标准进行对比分析.使用IBA CC13电离室和ArcCHECK矩阵电离室分别对点剂量和面剂量进行验证,评估标准为3%/3 mm的γ通过率.采用置信度评判测量剂量与计算剂量的一致性.结果:测试病例计划剂量目标、点剂量偏差及面剂量分布准确性均满足报告要求:测试病例IMRT和VMAT计划的靶区高剂量点平均剂量偏差分别为(0.39±1.02)%和(1.27±0.64)%,置信度分别为2.39%和2.52%.IMRT和VMAT计划的危及器官(OAR)低剂量点平均剂量偏差分别为(0.53±1.73)%和(0.88±1.11)%,置信度分别为3.92%和3.06%.IMRT和VMAT计划3%/3 mm标准下的平均γ通过率分别为(99.52±0.366)%和(99.86±0.136)%,置信度分别为1.196%和0.406%.结论:TaiChi加速器性能和Raystation系统6 MV FFF模型拟合精度满足AAPM TG119号报告标准,依据此测试结果建立后续设备和患者质控的标准,并为后续加速器性能的改进提供了参考.

目的:对比双弧(two arc,TA)和对偶弧(dual arc,DA)技术在胸中下段食管癌容积旋转调强放射治疗(volu-metric modulated arc therapy,VMAT)中对计划靶区(planning target volume,PTV)与危及器官(organs at risk,OAR)剂量分布的影响.方法:回顾性选取2020年7月至2022年6月于某院接受放射治疗的10例胸中下段食管癌患者,使用RayStation 4.7.5.4计划系统的RayArc模块为每例患者分别制订TA和DA放射治疗计划,并对比2种计划的PTVD2、D5、D50、D95、D98、均匀性指数(homogeneity index,HI)、适形性指数(conformity index,CI)、出束时间、总机器跳数,以及OAR肺V5、V10、V20、V30、Dmean,心脏V30、V40、Dmean和脊髓Dmax等剂量学参数.采用SPSS 22.0软件进行统计学分析.结果:2种计划PTV的CI、HI、D2、D5、D50、D95 及出束时间比较,差异无统计学意义(P＞0.05),而DA计划的D98及总机器跳数均高于TA计划,差异有统计学意义(P＜0.05).在OAR保护方面,DA计划的心脏V30、V40、Dmean较TA计划略有下降,但差异无统计学意义(P＞0.05);肺V5、V30、Dmean及脊髓Dmax较TA计划显著降低,差异有统计学意义(P＜0.05).结论:DA技术相比于TA技术在PTV剂量分布和OAR受量方面更具优势,选择DA技术制订食管癌VMAT计划,对患者治疗效果的提升有一定意义.

目的 研究碳纤维体位固定板对宫颈癌放疗剂量的影响.方法 在RayStation计划系统中创建碳纤维体位固定板模型,比较计划系统中模型板和实际测量中真实板2种情况下得到的衰减系数差异,验证体位固定板模型准确性;选取10例宫颈癌患者,在不添加体位固定板模型的CT图像上设计无板模型计划,计算剂量;无板模型计划完成后将此计划移植到添加体位固定板模型的CT图像上得到有板模型计划,计算剂量,比较无板模型计划、有板模型计划靶区(PTV)和危及器官(OAR)的剂量学差异;RayStation计划系统中建立2个ArcCHECK验证模体,分别为添加体位固定板模型ArcCHECK验证模体和不添加体位固定板模型Arc-CHECK验证模体,将10例宫颈癌计划分别移植到2种验证模体中进行剂量计算,在新华加速器下将Arc-CHECK 验证模体置于体位固定板上,执行验证计划,比较计划系统中体位固定板模型的添加与否,对验证计划伽马通过率的影响.结果 对于计划系统中创建的体位固定板模型准确性:计划系统和实际测量2种情况下得到的衰减系数偏差(d)＜0.3％;对于宫颈癌计划:与无板模型计划比较,有板模型计划PTV和OAR的受照剂量明显偏低,其中PTV受照剂量平均偏低1％左右,不同OAR偏低程度不同,范围在3％以内;对于宫颈癌计划验证:有板模型验证计划的伽马通过率显著高于无板模型验证计划,3 mm/3％、2 mm/2％通过率分别提高了 0.69％、1.50％左右.结论 碳纤维体位固定板对宫颈癌患者的放疗剂量有一定的影响,为确保PTV剂量准确性,建议在计划设计时加入体位固定板模型.