目的:评估直肠癌术前放疗中,使用X射线体素蒙特卡罗(XVMC)算法与ArcherQA中蒙特卡罗(MC)算法获得的剂量分布数据的差异,为临床上XVMC算法的计划评估提供参考.方法:对10例直肠癌术前放疗的患者,采用MONACO计划系统中的XVMC算法制定计划.将计划中制定好的CT、组织结构和射野信息传入MC软件,运用MC算法进行二次剂量计算.比较XVMC算法与MC算法间靶区和各危及器官的剂量差异.结果:XVMC和MC算法计算的中心点剂量,计划靶区(PTV)的Dmin和Dmean、小肠的V40、膀胱的Dmean和V45、股骨头的Dmean差异均在2%以内.PTV、脊髓外扩和小肠三者的Dmax在两种算法的差异分别为3.43%、3.59%和3.62%;PTV的V5040差异为2.87%.结论:XVMC较MC算法低估了计划的剂量最大量,高估了靶区的处方剂量覆盖率,但两种算法之间的差异为临床可接受的范围内(5%以内),计划评估时需注意因算法所带来的剂量计算误差.

目的:研究Monaco放射治疗计划系统X射线体元蒙特卡罗(XVMC)算法中计划统计不确定度(SUpC)对直肠癌容积旋转调强放射治疗(VMAT)计划优化与剂量计算的影响.方法:回顾性选取2018年1-12月广西医科大学第一附属医院收治的10例直肠癌患者放射治疗资料,在Monaco放射治疗计划系统中采用XVMC算法,分别设置SUpC为0.25、0.50、0.75、1.00、1.25和1.50,设计6种VMAT计划(SUpC0.25、SUpC0.50、SUpC0.75、SUpC1.00、SUpC1.25和SUpC1.50)进行优化和计算,比较6种不同VMAT计划中靶区最大剂量(Dmax)、平均剂量(Dmean)、均匀性(HI)和适形度(CI)的差异,以及危及器官(OAR)的膀胱、小肠、股骨头和正常组织剂量差异,分析SUpC值对VMAT计划的控制点SUpC(SUpCP)、损失值loss、历史密度(HD)、优化计算时间(Time)、子野数(Segment)、机器跳数(MU)、出束时间(DT)等参数的影响.结果:随着SUpC增大,与SUpCP0.25相比,其余5种计划靶区Dmax、Dmean及HI分别增大,CI分别降低,差异有统计学意义(F=45.62、13.83、24.94、15.79,P＜0.05),OAR膀胱的Dmax、Dmean和正常组织的Dmax、50 Gy剂量体积百分比(V50)分别增大,差异具有统计学意义(F=26.54、0.87、45.52、7.05,P＜0.05).与SUpCP0.25相比,其余5种计划优化计算时间Time随SUpC增大分别减少,差异具有统计学意义(F=329.69,P<0.05).SUpC≤1时,靶区Dmax相比于SUpC0.25时剂量偏差≤3%;SUpC≥1时,优化计算时间＜10 min.结论:随着SUpC值增大,高剂量区域的Dmax增多,靶区剂量被高估,靶区HI和CI变差,加速优化计算效率.针对Monaco计划系统进行直肠癌VMAT计划设计时推荐使用SUpC值为1,可以在保证计划质量最好的情况下有效提高直肠癌VMAT计划的优化效率,为直肠癌VMAT临床计划设计提供理论依据.

目的:研究不同统计学不确定度(statistical uncertainty,SU)在X射线体素蒙卡算法(X-Ray Voxel Monte Carlo,XVMC)下,对于肺癌立体定向放射治疗计划(stereotactic body radiotherapy,SBRT)的结果影响.方法:使用医科达Monaco 5.11临床计划设计系统,在同台加速器实施,采用相同的计划函数配置条件和参数设置要求的情况下,分别采用每个计划0.5％、1％、3％、5％的SU值对肺癌SBRT病例进行计划设计,并对计划数据结果、剂量分布及XVMC算法中的特征数据进行统计分析.结果:SU值在0.5％5％ 的变化中,PTVD95％ 和PTVDMAX逐步提高(P<0.05),SU1％3％组间差异最大;危及器官受量以及靶区均匀性指数(conformity index,CI)受到影响较小(P>0.05);XVMC剂量计算时间(estimated total delivery time,ETT)SU 0.5％1％差异最大300s以上,SU3％5％无差异;粒子历史压缩模拟次数(history density,HD)SU0.5％1％差异最大为199.4,SU3％5％无差异;整体计划不确定度(dose uncertainty for the entire calculation,DUEC)极值差异-1.18;受到SU值提高的影响,剂量计算时长增加,参与模拟粒子密度降低,整体计划不确定度增加.不同SU值对于计划验证通过率和等中心点剂量影响不明显(P>0.05),但随SU值增大有降低趋势;110％以上剂量分布各组间差异明显,SU0.5％计划中分布体积最小.结论:对于肺癌SBRT计划,由于其单次剂量较高(一般单次处方剂量在5Gy以上)的特点,在可接受的时间成本下,应保证更高的计划验证通过率,本研究推荐在肺癌SBRT计划中使用0.5％,最大不超过1％的SU值.

目的 研究Monaco计划系统(Monaco Treatment planning system,Monaco TPS)应用不同剂量沉积方式的情况下,对中下段食管癌放射治疗的剂量学影响.方法 选取30例T3N0M0 Ⅱ a期中下段食管癌患者进行实验,使用瑞典医科达公司Monaco 5.11TPS的X射线体素蒙特卡洛(X-Ray Voxel Monte Carlo,XVMC)算法,对每例入组病例分别以Dose to water(Dw)和Dose to medium(Dm)剂量沉积方式进行计划设计.在处方剂量均覆盖计划靶区(Planning tar-get volume,PTV)95％体积的情况下,比对Dw和Dmn2种情况下的计划优化时间,PTV的适形指数(Conformity index,CI)和均匀性指数(Homogeneity index,HI)以及平均剂量Dmean、最小剂量Dmin、最大剂量D2,危机器官(Organ at risk,OAR)受量,计划实施跳数(#MU),计划优化时长(s),光子利用率(％)和在MatriXX二维矩阵及ArcCheck三维验证模体下的验证结果差异;使用SPSS 22.0进行统计分析.结果 中下段食管癌病例在不同剂量沉积方式下的剂量结果评估中,脊髓、气管的剂量结果、全肺外壁V20的体积百分比和肝的 D2存在统计学差异,依次剂量结果对比为(37.92±1.11)/(35.85±1.08)、(59.91±1.43)/(60.25±0.98)、(22.52±1.75)/(21.38±2.01)、(42.89±0.52)/(41.73±0.58);在齐剂量云图分布对比中,差异主要表现在靶区内空腔和肺内壁与外壁,靶内空腔剂量Dw组高于Dm组,肺空腔内壁及外壁Dw 组比Dm组略为内收,空腔中心区域略为突出;不同剂量沉积方式的30例60个计划的MartiXX二维测量矩阵(3％-3 mrn)和Arc Check 4D模体(2％-2 mm)的验证结果通过率均符合临床要求,Dm组优于Dw组.结论 应用Monaco5.11 TPS进行中下段食管癌放射治疗计划时,在剂量沉积方式的选择上,推荐使用Dm方式.

目的 研究Monaco计划系统(Monaco Treatment planning system,Monaco TPS)应用不同通量平滑度(Fluence smoothing,FS)的情况下,对宫颈癌放射治疗的剂量学影响.方法 选取Ⅰ B2期宫颈癌患者15例进行入组实验,使用瑞典医科达公司Monaco 5.11TPS的X射线体素蒙特卡洛(X-ray voxel Monte Carlo,XVMC)算法,对每例入组病例分别进行由Off～High 4个不同等级通量优化平滑作用下,2个全弧的空间容积调强(Volumetric modulated arc therapy,VMAT)计划设计.在处方剂量均覆盖计划靶区(Planning target volume,PTV)95％体积的情况下,比对不同等级通量平滑度作用下的计划优化时间,PTV的适形指数(Conformity index,CI)和均匀性指数(Homogeneity index,HI)以及平均剂量Dmean、最小剂量Dmin、最大剂量D2％,危机器官(Organ at risk,OAR)受量,计划应用子野数量(Segments#),计划实施跳数(MU#),计划优化时长(Estimated total delivery time,ETDT),光子利用率(Quantum efficiency,QE)以及相同角度子野构成和在PTW Octavius 4D模体内插729二维矩阵方式下的验证结果差异;使用SPSS进行方差分析,P＜0.05具有统计学意义;并计算不同FS等级设定下计划收益得分.结果 在不同FS功能等级作用下的4个实验组的PTV和OARs剂量评估结果中,除PTV的Dmin[最低值为Off组(32.09±0.26) Gy,最高值为High组(35.98±0.42)Gy]、直肠(最低值Medium组55.88％±2.02％,最高值High组61.90％±2.98％)和膀胱(最低值为Medium组45.01±2.08％,最高值High组50.45±1.98％)的V40、股骨头(最低值High组49.05％±1.98％,最高值Off组56.52％±1.75％)的％0,差异均有统计学意义(P＜ 0.05);计划剂量计算时间、光子利用率和计划应用空气跳数上High组的结果明显优于其他FS等级,而计划子野应用数量上4个FS功能等级上无明显差异;计划验证结果对比中伴随FS功能等级的提高而增加,High组验证结果最优;计划整体收益得分中Medium组(-17.18±0.05)得分最高,Low组(-17.58±0.05)和High组(-17.42±0.06)得分接近,Off组(-18.81±0.08)为最低.结论 应用Monac05.11 TPS进行优化宫颈癌放射治疗计划时,不同FS功能等级下的计划结果均符合临床要求,但综合评估结果应用Medium是最为适用的.

目的:研究使用Monaco计划系统的X射线体素蒙特卡罗(XVMC)算法,评价脊柱植入钛合金对放射治疗靶区及周围正常组织的剂量分布影响.方法:采用随机数表法抽取在医院行放射治疗的11例脊柱内植入钛钉患者,所有患者根据钛钉和正常组织的电子密度修正与否,将其分为修正组和无修正组.两组的计划参数保持一致,比较有或无电子密度修正的剂量分布变化.结果:金属植入物对放射治疗靶区和周围组织的放射治疗剂量及覆盖率均有影响.修正组靶区内覆盖率平均值为0.9329,低于无修正组平均值0.9767,差异有统计学意义(t=8.029,P<0.01);修正组靶区内、距离靶区1 cm、2 cm和3 cm区域平均剂量分别为4256.27 cGy、3597.93 cGy、2252.09 cGy和1441.92 cGy,无修正组分别为4308.58 cGy、3622.37 cGy、2266.13 cGy和1450.90 cGy,修正组3个不同距离靶区的平均剂量均低于无修正组,差异有统计学意义(t=8.141,t=7.960,t=7.501;P<0.01).结论:通过评价脊柱植入钛合金对放射治疗靶区及周围正常组织的剂量分布影响表明,修正靶区内金属植入物及周围组织电子密度,其靶区覆盖率以及靶区和周围正常组织剂量均低于未修正计划,可为临床放射治疗使用XVMC算法降低金属植入物对靶区剂量和周围正常组织的影响提供依据.