调强放疗计划论文

调强放疗计划论文（精选7篇）

调强放疗计划论文 篇1

调强放疗 (IMRT) 有很多优势, 它能够优化配置照射野内各线束的权重, 使高剂量分布在三维方向上与靶区的实际形状一致, 靶区内剂量能够按照处方要求分布, 是一种能够有效提高治疗增益比的物理措施。对提高肿瘤的局控率 (TCP) 及降低正常组织的并发症 (NTCP) 具有很大的潜力。我们医院引进核通的调强放疗计划系统 (oncentra masterplan) , 极大程度的满足了临床的要求, 以鼻咽癌放疗计划为例, 其具体应用如下。

1 图像的扫描与导入

患者采用仰卧位, 采用头颈肩面膜加以固定, 颅顶 (vertex) 至气管隆突水平按顺序无间隔以5mm的层厚扫描 (原发灶的区域可选择2.5 mm层厚, PET/CT按已设置好的3.75mm层厚扫描) , 扫描前按常规CT检查要求注射影像增强剂。CT图像在GE公司的LightSpeed RT型CT扫描, PET-CT图像在discovery ST扫描。CT和PET-CT图像通过网络传输到核通治疗计划系统上。

2 靶区勾画

临床医生根据CT图像参考MR图像确定鼻咽原发大体肿瘤靶区GTVnx, 根据PET-CT确定PET-GTV, PGTVnx为GTVnx+10 mm (但在脑干、脊髓、视交叉、视神经等处时与上述器官应有3~5mm距离) , GTVnd:为增强CT或增强MRI显示的颈部转移淋巴结。CTV1:定义为鼻咽肿瘤亚临床靶区和高危淋巴引流区, CTV2:定义为颈部预防照射区 (高危淋巴结区之外的颈淋巴结区) , CTV1、CTV2外扩3 mm构成PTV1、PTV2。同时勾画出正常组织和器官。

3 计划设计

首先在靶区周围定义剂量成形结构 (Dose Shaping Structures) , 在PTV1、PTV2周围定义包围靶区的壳层 (Ring-PTV1, Ring-Body) , 在靶区凹陷部位的定义扇形区 (Fan-up Fan-down) , 定义剂量热点和冷点 (Tgl-Hot, Tgl-Cold) , 这些假靶为了让靶区更适形。最后采用5~7野等均分布野, 给射野加上MLC。其7野的射野方向推荐如图1。

4 计划优化

该计划系统有两种优化模式:一种是通常说的“三步法”, 先找到最优解, 再确定子野序列, 最后进行剂量计算;另一种是通常说的“两步法”, 是采用直接子野优化模式 (Direct step and shot, DSS) 进行计划优化, 该模式根据预先给定的最多子野允许数, 直接优化每个子野的形状和权重, 一步确定照射子野序列, 最后进行精确计算。我们对这两种方法进行比较之后, 通常采用“两步法”进行计划优化, 根据医生处方剂量要求进行物理目标函数和剂量体积约束条件的设定, 同时为了得到好的剂量适形度, 对剂量成形结构也进行剂量限定。多次修改约束条件之后得到一个最为满意的剂量分布。

5 计划评估

完成计划之后, 分别对每个计划进行评估。评估内容包括剂量体积直方图 (DVH) , 适形度指数 (conformality index, CI) , 靶区各个层面的等剂量分布。一列病人的DVH图如图2所示, 靶区的等剂量分布图如图3所示。其中在DVH图上面, 比较靶区覆盖度 (D95, V100) 靶区均匀性 (Dmax/Dmin) , 正常器官的最大受量Dmax和体积量, 而且还要求靶区接受>110%的处方剂量的体积应<20%, 靶区接受<93%的处方剂量的体积应<3%, 靶区外的任何地方不能出现>110%处方剂量。其中D95定义为95%的靶体积所接受的剂量, V100定义为接受100%处方剂量的靶区体积, 靶区接受的最大剂量Dmax定义为1%靶体积所接受的剂量, 靶区接受的最小剂量Dmin定义为99%靶体积所接受的剂量.参考ICRU62号报告[2], CI定义为:为100%的参考等剂量线所包绕的靶区的体积, V (Target) 为100%的参考等剂量面所包括的所有区域的体积, 为靶体积。对靶区各个层面的等剂量分布的评估方法是, 查看各种等剂量线对靶区的覆盖度, 让靶区内不出现冷点, 正常器官内不出现热点。如果出现, 标记出来, 再进行剂量限制, 直到满意为止。

6 计划的传输与执行

各种治疗参数通过局域网传送到Elekta工作站上, 在Elekta S5746上进行治疗。放疗技师对病人进行摆位治疗。

7 总结

核通的调强放疗计划系统设计的计划能够有效的提高肿瘤治疗效果, 它实现了对剂量分布的三维控制, 使每一射野内各点的输出剂量率能按要求进行调整, 这样极大的优化了病人靶区的剂量分布特性, 能最大可能的满足了我们的临床需要。

参考文献

[1]胡逸民.调强适形放射治疗见:胡逸民, 主编.肿瘤放射物理学[M].北京:原子能出版社, 1999:538-546.

[2]ICRU.Prescribing Recording and Reporting PhotomBeamther-apy (Supplement to ICRUReport 50) [s].ICRUReport No62, 1999.12.

[3]stein JR Mohan XH, wang T.etal numeber and orientation ofbeamin intensity-modulated radiation treatment[J].MedPhys, 1997, 24 (2) :149-160.

[4]陈广涛, 王静等.鼻咽癌调强放疗布野方案的剂量学比较[J].中国医学物理杂志, 2007, 24 (4) :235-239.

[5]常熙, 徐志勇, 周莉钧, 等.鼻咽癌逆向调强计划中照射野方向和照射野数目对剂量分布的影响[J].中国癌症杂志, 2007, 17 (4) :324-328.

[6]李龙根, 徐志勇, 胡伟刚.直接机器参数优化技术在鼻咽癌调强放疗的应用[J].中国癌症杂志, 2006, 16 (12) :1038-1042.

调强放疗计划论文 篇2

关键词：食管癌,调强放疗,胸上段,剂量

我国是食管癌高发地区, 发病率约为22~23人/10万, 居恶性肿瘤第5位, 且仍以5年1~2万人的速度增长[1]。食管癌预后较差, 病死率居恶性肿瘤第4位, 5年生存率仅为10%~15%。胸上段食管癌约占食管癌总数的10%左右[2]。胸上段食管癌属中度放射敏感性肿瘤, 放射治疗成为主要治疗手段。调强放射治疗可不增加正常组织并发症的前提下, 提高肿瘤照射剂量和局部控制率。以2012年1月至2015年12月, 医院收治并行放射治疗胸上段食管癌患者60例作为研究对象, 分析调强放疗在胸上段食管癌放疗计划中剂分布特征。

1资料与方法

1.1 一般资料:本组60例, 患者其中男41例、女19例, 年龄60~80岁、平均为 (70.1±5.4) 岁。病变长度4.1~7.2cm、平均 (5.5±1.3) cm。纳入标准[3]:①初次治疗;②卡式评分≥70分;③病理证实为鳞癌;④可进流质或半流质食物;⑤无影响放射治疗完成疾病;⑥无远处转移。

1.2 方法:患者仰卧于直板床, 双手置于头顶, 模拟机下定位。螺旋CT扫描, 定位时体位与模拟机定位一致, 激光定位灯标记参考, 头颈模固定, 平均呼吸, 5 mm层间隔CT扫描, 上至第4颈椎下至肋隔角, 上传至TV治疗计划系统, 进行图像重建。临床靶区CTV:GTV周围外扩0.6~0.8 cm, 向上扩1.5 cm, 向下2.0 cm。计划靶区PTV:CTV+0.5 cm。危及器管采用CT扫描据常规解剖学方法划定。常规放射治疗计划, 前野 (0°) +两斜野 (120°及240°) 三野外等中心照射, 权重2∶1 ∶1, 64 Gy/32 f, 2 Gy/f, 6 MV-X。IMRT:三野同步推量整个计划, 2 Gy/次, 总量64 Gy, 要求GTV达到95%处方剂量, 并严格控制政策器官剂量, 64 Gy/32 f, 2 Gy/f, 6 MV-X。

1.3观察指标:两种方法计划剂量分布, 脊髓、气管、双肺受照射剂量。肿瘤直径≤3 cm, 两种放射计划脊髓内上中下三个断层内最大剂量。

1.4统计学处理:WPS收集录入数据资料, 以SPSS18.0软件包统计处理, 计量资料采用均数±标准差 (±s) 表示, 若服从正态分布采用t检验, 否则采用非参数检验, 以P<0.05表示差异具有统计学意义。

2 结果

2.1 IMRT与常规照射剂量分布特征对比:IMRT平均照射剂量高于常规方法, 脊髓、气管、左右侧受照射剂量水平对于常规, 差异具有统计学意义 (P<0.05) (表1) 。

注:与IMRT相比, *P<0.05

2.2 肿瘤大小对放射剂量影响:≤3 cm肿瘤9个、≥5 cm肿瘤12个。≤3 cm、≥5 cm肿瘤, IMRT脊髓内上中下断层最大剂量低于常规方法, 常规方法≥5 cm肿瘤较IMRT在中下断层增幅高于≤3 cm肿瘤, 差异具有统计学意义 (P<0.05) (表2) 。

注:与IMRT相比, *P<0.05

3 讨论

我国食管癌好发于食管中段、下段、上段狭窄部位, 约90%为鳞状细胞癌, 与西方发达国家存在较大差异, 鳞状细胞癌为中度敏感性肿瘤。但放射治疗对正常组织不可避免造成损伤, 主要影响因素包括肿瘤繁殖能力、受照射体积、受照射剂量、受照射速度等, 尽可能准确控制剂量、提高治疗局域照射量、使剂量分布更均匀、减少周围组织器官受照射剂量是食管癌放疗的基本原则[4]。

从本次研究来看, 相较于常规放疗, IMRT在剂量学上拥有明显优势, IMRT平均照射剂量高于常规方法, 脊髓、气管、左右侧受照射剂量水平对于常规, 差异具有统计学意义 (P<0.05) , IMRT可提高靶区照射剂量, 减少正常组织受照射剂量, 对于提高照射效果, 减轻照射不良反应反应具有重要意义。临床上, 不乏因照射不良反应无法耐受退出治疗者。需注意的是, 除靶区受照射剂量外, IMRT在脊椎、气管、左右肺受照射剂量变异指数 (标准差/均值) , 均高于常规放射治疗, 反映了IMRT照射剂量分布特征的个体化差异, 这也是IMRT优势之一, IMRT照射更精确, 在不规则野照射拥有绝对优势, 剂量分布更合理。从脊髓受照射情况来看, 肿瘤大小显然影响IMRT优势发挥, 肿瘤越大, IMRT降低不必要的脊髓断层照射量效果更显著, 这与IMRT照射更精确有关。肿瘤越大, 其解剖部位深度、厚度、曲面与组织密度差异越大, 易导致照射分布不均, 而IMRT照射分布不均匀, 有助于提高覆盖率, 通过不规则的照射野行分值照射, 可最大程度减少临近正常组织受照射剂量[5]。IMRT可保证靶区照射量, 减少正常组织受照射量, 特别是在较大肿瘤照射上, 优势更明显, 有助于减少中下断层受照射剂量。

参考文献

[1]张思维, 张敏, 李光琳, 等.2003-2007年中国食管癌发病与死亡分析[J].中国肿瘤, 2012, 21 (4) :241-247.

[2]罗宏涛, 魏世鸿, 王小虎, 等.食管癌放疗后复发再程三维适形放疗同步化疗的临床观察[J].中国肿瘤防治杂志, 2013, 20 (5) :371-373.

[3]黄建丽, 吴继平, 林凤村, 等.食管癌常规放疗与三维适形放疗剂量学对比分析[J].肿瘤研究与临床, 2012, 24 (4) :265-266.

[4]王磊黎, 梁世雄, 赵伟, 等.食管癌结合锥形束CT图像引导自适应放射治疗的可行性研究[J].中国癌症防治杂志, 2012, 4 (3) :229-232.

调强放疗计划论文 篇3

1 材料与方法

在“Pinnacle 8.0”放疗计划系统的平台上,选取鼻咽癌(NPC)、食道癌及前列腺癌的肿瘤病例各1例,对此三例肿瘤靶区分别设置7野角度均分的共面调强放射治疗计划,射野中心置放于靠近靶区PTV的中心位置。7个大野的角度分别是0o、51o、103o、154o、206o、257o、309o,对每一例肿瘤靶区分别使用“一步法”[3]和“两步法”[1,2]去优化生成最终的调强子野,如此相对应产生两个不同的调强计划,以进行比较评估。

“两步法”和“一步法”的具体实施步骤可用图1所示的流程图来表示:

2 结果

所选取的三例肿瘤放疗计划中,鼻咽癌(NPC)的处方剂量是:GTV-6990c GY(30次,233c GY/次),CTV-6390c GY(30次,213c GY/次),PTV-4890c GY(30次,166c GY/次);食道癌处方剂量:GTV-6600c GY(22次,300c GY/次),C T V-5 0 0 0 c G Y(2 2次,2 2 7 c G Y/次),P T V-3960c GY(22次,180c GY/次);前列腺癌处方剂量:GTV-6990c GY(30次,233c GY/次),CTV-6000c GY(30次,200c GY/次),PTV-5000c GY(30次,167c GY/次)。其中通过“两步法”对鼻咽癌进行调强优化后所生成的子野总数是169,用“一步法”所生成的子野总数为80,食道癌的“两步法”子野生成数为114,“一步法”生成子野数为70,前列腺癌“两步法”子野数123,“一步法”子野数为70,如下表1所示。

在图3、图4和图5所示的DVH图中,实线曲线部分表示用“两步法”优化生成子野后,计算积分剂量分布后的结果,虚线部分是“一步法”生成子野算法的剂量分布累积直方图。通过图形中的直观对比后发现,“一步法”剂量分布结果总体要比“两步法”的更好,前者的危及正常组织受照剂量总体上偏低,且肉眼靶区(GTV)、临床靶区(CTV)、计划靶区(PTV)的吸收剂量总体更高。结合表1的结果可以看出,一步法更大大减少了子野的生成数量。

3 讨论

传统的“两步法”是在调强优化过程结束后,将产生的射野光通量分布转化为最终的MLC子野。而“一步法”则是把射野光通量的产生跟MLC子野的转化这两步都合,并在逆向调强优化的过程中来完成。本文在Pinnacle计划系统上设计三个不同部位放疗靶区的调强计划,分别通过“两步法”与“一步法”去优化生成MLC子野,最终结果表明,使用“一步法”的DMPO模块确实能够大大减少用“两步法”生成的一些多余调强子野,且会使最终的剂量分布结果更趋于理想化。

摘要：目的 通过对比调强子野生成算法的“两步法”与“一步法”所达到的最终剂量分布结果,以验证“一步法”的DMPO模块能够在达到同等剂量分布的前提条件下有效地减少调强计划的子野生成数。方法 在Philips公司“Pinnacle 8.0”版本的放疗计划系统平台上,分别选取头颈部肿瘤、胸部肿瘤与腹部肿瘤的放疗病人各一例,通过设计7野的标准调强放疗计划,分别用“两步法”跟“一步法”优化生成最终的调强子野,并进行剂量分布计算,然后对剂量分布线和剂量体积直方图(DVH图)进行分析评估,以及比较两种算法所生成的子野数量。结果 所选取三例肿瘤调强计划中,用“两步法”生成的调强子野数比“一步法”的多,且总体上看前者剂量分布不如后者的好。结论 在用于调强放疗计划设计的Pinnacle计划系统中,通过“一步法”使用DMPO模块确实能够有效地减少调强子野的生成数量,且会使最终的剂量分布结果更趋于理想化。

关键词：调强子野,“一步法”,“DMPO”模块,“Pinnacle”计划系统

参考文献

[1]Bratengeier K.2-Step IMAT and2-Step IMRT:A geometrical approach[J].Medical Physics,2005,32:777-785.

[2]Bratengeier K.2-Step IMAT and2-Step IMRT in three dimensions[J].Medical Physics,2005,32:3849-3861.

[3]Dobler B,Pohl F,Bogner L,Koelbl O.Comparison of direct machine parameter optimization versus fluence optimization with sequential sequencing in IMRT of hypopharyngeal carcinoma[J].Radiation Oncology,2007,2:33-36.

[4]高磊,张军华,王华明,等.调强放疗治疗计划制定中的改进模拟退火算法[J].医疗卫生装备,2006,27(8):23-24.

[5]周凌宏,唐木涛,王卓宇,等.基于遗传算法的剂量优化技术研究[J].南方医科大学学报,2007,27(1):46-48.

[6]曹瑞芬,裴曦,郑华庆,等.基于共轭梯度法的调强放疗射束强度分布优化[J].原子核物理评论,2010,27(2):212-218.

[7]S Tung*,M Lii,P Lai,P Wong,et al.Clinical evaluation of direct machine parameter optimization algorithm for head and neck imrt treatment[J].Medical Physics,2005,32,6-10.

调强放疗计划论文 篇4

关键词：混合调强,调强放疗,肺癌,放射性肺炎

With the development of radiotherapy techniques,conformal radiation therapy(CRT)and intensity-modulated radiation therapy(IMRT)have been widely used in clinical.CRT is the premier treat ment choice for thoracic tumors in respect that this technique is simple,economic and reliable.However,CRT can not effectively protect OARs(organ at risk),such as the spinal cord and normal lung,in some advanced lung cancers with mediastinal lymph nodes metastasis.Under this circumstance,we have to apply IMRT though some studies have shown that IMRT may increase the risk of radiation pneumonitis due to enhanced normal lung volume that receives radiation at low and intermediate dose[1].To solve this problem,Mayo et al.[2]firstly applied hybrid IMRT in esophageal cancer,early lung cancer and recurrent lung cancer,which was inspired by hybrid IMRT in breast cancer[3].Data showed that hybrid IMRT could reduce the lung volume irradiated by low and intermediate dose.However,evidences were not strong enough to support the similar dosimetric advantages of hybrid IMRT in the radiotherapy for locoregionally and metastatically advanced lung cancer.Therefore hybrid IMRT was applied in those cases and the dosimetric characteristics were explored in this study.

1 Materials and methods

1.1 Subjects

Sixteen cases of locoregionally and metastatically advanced lung cancer were randomly selected,among whom there were 14 male and 2 female with 8 cases at stageⅢa,7 cases at stageⅢb and 1 case at stageⅣ.All cases were unsuitable for CRT because tumors had been spread widely.

1.2 Treatment planning

Treatment plans were designed by using the Varian Eclipse treatment planning system(version 8.6)and treatments were delivered via linear accelerator(Varian Trilogy or 2100CD)with 6 MV photons.Two plans were designed for each patient:hybrid IMRT and full IMRT.The gross tumor volume(GTV)and clinical target volume(CTV)were contoured by our clinicians.The planning target volume(PTV)was generated with 5~10 mm-wide isotropic expansion of CTV.The prescription dose was 60~66 Gy on PTV(2Gy per fraction).The dose was calculated by the anisotropie analytical algorithm(AAA).The detailed plannings were as follows.

1.2.1 Hybrid IMRT planning

Each hybrid IMRT plan consisted of a four-field CRT plan and a ninefield IMRT plan.To reduce the spinal cord dose,the four-field CRT plan included one pair of anteriorposterior/posterior-anterior(AP/PA)fields which might deviate 0 to10 degrees from the patient’s sagittal axis according to the shape and location of the target and one pair of left/right lateral fields with a minor angle adjustment considering correlative locations of target and spinal cord.In IMRT plans,9 fields were setup equally around the patient.CRT plan was used as a“basic plan”for optimizing.CRT plan was delivered120 c Gy per fraction and IMRT plan was delivered the remaining 80 c Gy.The prescribed dose of CRT plans was mainly achieved by the AP/PA fields to restrict spinal cord dose within 3000~3500 c Gy.The final dose was the accumulative dose of two plans,while the prescribed dose was kept to cover at least95%of PTV.

1.2.2 Full IMRT planning

In full IMRT plan,9fields were setup equally around the patient and were designed to deliver the prescribed dose to at least95%of PTV.

1.3 Comparisons of dosimetric parameters

Dosimetric parameters included the minimum dose(Dmin),maximum dose(Dmax),mean dose(Dmean),conformal index(CI)and homogeneity index(HI)for PTV,while for OARs they were the Dmax for spinal cord,the heart volume receiving 40 Gy(V40),and the volumes of total lung,contralateral lung and ipsilateral lung receiving 5,10,13,20 and 30 Gy respectively(V5,V10,V13,V15,V20,V30)and the mean lung dose(MLD).The CI was defined as the product of Vt,ref/Vtand Vt,ref/Vref(CI=(Vt,ref/Vt)×(Vt,ref/Vref)),where Vt,Vt,refand Vrefrepresented the PTV,the PTV receiving the prescribed dose and the total body volume receiving the prescribed dose respectively[4].CI values ranged around 0~1 and the conformity increased when CI increased.The HI was calculated by HI=(D2-D98)/DT×100%,where D2and D98indicated the dose encompassing 2%and 98%of the PTV while DTmeant the prescribed dose.The dose homogeneity decreased when HI increased[4,5].

1.4 Statistical analysis

Data were analyzed in the form of x±s and the results of hybrid IMRT and full IMRT plans were compared with the two-sided Wilcoxon matched-pair signed-rank test by SPSS(Version 17.0).The threshold for statistic significance was P values less than0.05.

2 Results

2.1 Isodose dist ributions and dose volume his-tograms(DVHs)of hybrid IMRT and full IMRT

Figure 1 shows the dose distributions of hybrid IMRT(left)and full IMRT(right)in a typical lung cancer case.Figure 2 shows the comparison of DVHs for PTV and OARs between the hybrid IMRT and full IMRT,which indicates volume irradiated by low and intermediate dose was significantly reduced when hybrid IMRT was applied.

2.2 Dosimetric parameters for PTV in hybrid IMRT and full IMRT

The Dmax of PTV showed no significant difference between hybrid IMRT and full IMRT.However,the Dmin was higher and the Dmean was lower in hybrid IMRT when compared with those in full IMRT.In addition,the dose homogeneity and CI were significantly improved when with hybrid IMRT rather than with full IMRT(Table).

2.3 Dosimetric parameters for OARs in hybrid IMRT and full IMRT

Table indicates that the Dmax of spinal cord and the V40 of heart in hybrid IMRT were higher than those in full IMRT.However,both of them met the clinical requirement.Hybrid IMRT demonstrated some improvement when compared with full IMRT in the lung region under low and intermediate dose.In hybrid IMRT,the V5,V10,V13,V15,V20and MLD of total lung,the V5,V10,V13,V15,V20,V30and MLD of contralateral lung and the V10,V13,V15and V20of ipsilateral lung significantly reduced when compared with those in full IMRT.Nevertheless,the V30of total lung,the V30and MLD of ipsilateral lung in hybrid IMRT were higher than those in full IMRT.The average V5of ipsilateral lung was similar in the two plans.

3 Discussion

Moyo et al.[2]firstly studied the dosimetric advantages of the hybrid IMRT applied in lung and esophagus cancer.In their study,3/12 cases were at stage I or II and 7/12 cases were recurrent.It was compared not only between hybrid IMRT and full IMRT but also between hybrid IMRT and CRT.Since those cases had locally spread tumors,CRT but not IMRT(including hybrid IMRT)would be preferred in regards of the radiotherapy reliability principle.Nevertheless,in our study,all cases were locoregionally or metastatically advanced lung cancer at stageⅢorⅣ,for whom it was difficult to administer CRT plan because tumors had spread much widely.Therefore,this study will serve as a supplement to Moyo’s research.

As IMRT fields are delivered in many directions,it generally produces more regions under low dose around PTV.Schallenkamp et al.[6]examined the MLD,V10,V13,V15,V20and V30as predictors of radiation pneumonitis in a study of 99 patients with lung cancer.It was concluded that the more irradiated lung volumes indicated the higher rate of radiation pneumonitis,which was more predictive under low doses(V10or V13)than under high doses(V20or V30).Moreover,they concluded that V10and V13were the best predictors of pneumonitis.This view was agreed by Yorke et al’s report[7]on pneumonitis in patients with non-small cell lung cancer.They revealed that the V5,V10and V13of total lung were more strongly correlated with complications than other evaluation parameters commonly used,such as total lung V20and MLD.The risk of radiation pneumonitis may be reduced with the reduction of the irradiated lung volume under relatively low and intermediate dose,particularly 5~15 Gy.

With the hybrid technique,the majority of prescription dose is achieved by the PA/AP fields of CRT,which may minimize the lung dose while increase the mediastinal dose.The spinal cord dose,conformal and dose distribution of PTV may be improved with IMRT.Hybrid IMRT theoretically has an advantage in the lung protection when compared with full IMRT.It has been also showed that V5~V15of lung in hybrid IMRT were significantly lower than those in full IMRT.Hybrid IMRT for lung cancer may reduce the risk of radiation complications

Organ motion has attracted great attention in IM-RT for lung cancer,in which tumor and the MLC leaves are moving simultaneously during treatment.This may cause dose aliasing errors when the motions are not synchronized.Duan et al.[8]showed dose variations of up to 11%~47%in phantom simulating respiratory motion with IMRT beams.Schwarz et al.[9]also noted a dose variation of 7%in the gross tumor volume of the lung in their computational investigation of motion effects on planned dose distributions.Moreover,they demonstrated an increased probability of exceeding normal tissue tolerances in the spinal cord.In hybrid IMRT,IMRT beams account for approximately 40%of dose distribution,so that the magnitude of dose aliasing errors resulting from concurrent organ and MLC motion is mitigated.

Furthermore,a large number of small area segments in IMRT may increase the calculation errors for some common used photon dose algorithms,especially for pencil beam[10,11].Carrasco et al.[12]reported dose aliasing errors up to 32%for the field less than 2 cm×2 cm.Again,the hybrid IMRT approach allows us to mitigate those potential errors to evaluate the dose of target and lung more precisely.

In conclusion,when compared with full IMRT,hybrid IMRT reduced the lung volume receiving low and intermediate dose which is associated with radiation pneumonitis,and reduced the dose deviations due to organ motion and calculation.Thus,hybrid IMRT technique has some advantages in radiotherapy dosimetry for locoregionally and metastatically advanced lung cancer.

参考文献

[1]ALLEN AM,CZERMINSKA M,JANNE PA,et al.Fatal pneumonitisassociated with intensity-modulated radiation therapy for meso-the-lioma[J].Int J Radiat Oncol Biol Phys.,2006,65:640-645.

[2]MAYO CS,URIE MM,FITZGERALD TJ,et al.Hybrid IMRT fortreatment of cancers of the lung and esophagus[J].Int J.Radiat On-col Biol Phys.,2008,71(5):408-418.

[3]MAYO CS,URIE MM,FITZGERALD TJ.Hybrid IMRT plans?con-currently treating conventional and IMRT beams for improved breastirradiation and reduced planning time[J].Int J.Radiat Oncol BiolPhys.,2005,61:922-932.

[4]JIN DW,DAI JR,LI HX,et al.Comparison of seven intensity modu-lated radiation therapy plans for prostate cancer[J].Chinese J.Radi-at Oncol.,2005,14(1):47-51.

[5]WU QW,MOHAN R,MORRIS M.LAUVE A,et al.Simultaneousintegrated boost intensity-modulated radiotherapy for locally ad-vanced head-and-neck squamous cell carcinomasⅠ:Dosimetric re-sults[J].Int J.Radiat Oncol Biol Phys.,2003,56(2):573-585.

[6]SCHALLENKAMP JM,MILLER RC,BRINKMANN DH,et al.Inci-dence of radiation pneumonitis after thoracic irradiation:Dose-vol-ume correlates[J].Int J.Radiat Oncol Biol Phys.,2007,67:410-416.

[7]YORKE ED,JACKSON A,ROSENWEIG KE,et al.Correlation ofdosimetric factors and radiation pneumonitis for non-small cell lungcancer patients in a recently completed dose escalation study[J].IntJ.Radiat Oncol Biol Phys.,2005,63:672-682.

[8]DUAN J,SHEN S,FIVEASH JB,et al.Dosimetric and radiobiologi-cal impact of dose fractionation on respiratory motion induced IMRTdelivery errors:A volumetric dose measurement study[J].Med Phys.,2006,33:1380-1387.

[9]SCHWARZ M,VAN DER GEER J,VAN HERK M,et al.Impact ofgeometrical uncertainties on 3D CRT and IMRT dose distributionsfor lung cancer treatment[J].Int J.Radiat Oncol Biol Phys.,2006,65:1260-1269.

[10]PAELINCK L,REYNAERT N,THIERENS H,et al.Experimentalverification of lung dose with radiochromic film:Comparison withMonte Carlo simulations and commercially available treatmentplanning systems[J].Phys Med Biol.,2005,50:2055-2069.

[11]JERAJ R,KEALL PJ,SIEBERS JV.The effect of dose calculationaccuracy on inverse treatment planning[J].Phys Med Biol.,2002,47:391-407.

快速调强放疗系统通过鉴定 篇5

山东新华医疗器械股份有限公司研发成功的快速调强放疗系统, 经北京医疗器械质量监督检验中心检测, 性能指标符合YZB/国1712-2009“医用电子直线加速器”和YZB/国1992-2011“多叶准直器”等相关标准要求。日前通过专家鉴定, 认为该产品的整体技术达到国际先进水平。

该快速调强放疗系统是由高性能医用电子直线加速器、多叶准直器 (MLC) 、集成控制与治疗参数验证系统 (RVS) 、逆向调强三维放疗计划系统 (3D-TPS) 等组成的。该系统的主要创新点包括:优化了三维放疗计划系统软件的子野算法, 实现了快速调强;改进微波传输技术, 使加速器剂量率达到600 MU/min;改进准直器设计, 实现了多叶准直器与加速器治疗头的内置集成;开发加速器集成控制与治疗参数验证系统, 提高了临床治疗的可靠性;优化剂量监控系统, 提高了低MU时的剂量精度, 可保证调强放疗精度。

调强放疗计划论文 篇6

1资料与方法

1.1病例选择随机选取2015年4—10月已经在我院完成IMRT治疗的7例T3期鼻咽癌患者,病理类型全部为低分化鳞癌,其中男6例,女1例,年龄39~68(中位数50)岁,对这些病例重新进行Tomotherapy计划设计。

1.2靶区定义及处方剂量靶区勾画参照IC-RU50号及62号报告的标准[3],包括原发肿瘤靶区PGTVnx,颈部淋巴结引流区GTVnd,颈部转移淋巴结PTVnd,亚临床病灶区PTV1,预防照射区PTV2。处方剂量分别为7040cGy,6720cGy,6400cGy,6080cGy,5440cGy,治疗次数为32次。

1.3计划设计IMRT计划采用RayStation v4.5计划系统,7野(0°、52°、104°、156°、208°、260°、312°)照射,最大子野数70,最小剂量监测跳数5Mu,最小子野面积5cm2。Tomotherapy计划采用TomoHTM v2.0.5计划系统,设置射野宽度为2.5cm,螺距为0.35,调制因子为3.0的治疗参数。靶区的剂量要求100%的处方剂量覆盖95%的靶体积,危及器官剂量要求如下:脑干Dmax<5 400cGy,脊髓Dmax<4 000cGy,左右晶体Dmax<600cGy,视神经、视交叉Dmax<5 400cGy,腮腺V30<50%,左右中耳的Dmean<4 600cGy。

1.4治疗计划评估比较两组计划的剂量体积直方图(Dosevolumehistogram,DVH)及等剂量曲线在靶区和危及器官的分布。靶区主要比较均匀性指数(HI)。HI=(D2-D98)/D50[4],HI越接近于0,均匀性越好。危及器官的主要比较参数有:脊髓、脑干、视神经、视交叉、眼晶状体的最大剂量(Dmax),中耳、甲状腺和喉的平均剂量(Dmean),左右腮腺的平均剂量(Dmean)和30Gy剂量所占的体积,对Body比较5Gy、10Gy、15Gy、20~50Gy所占的体积(V5、V10、V15、V20~V50)。

1.5统计学处理采用Excel2007和SPSS19.0软件进行数据录入和分析,用(±s)进行统计描述,符合正态分布的两组间均数比较采用t检验。P<0.05为差异有统计学意义。

2结果

2.1Tomotherapy与IMRT计划靶区均匀性指数(HI)比较两组计划中所有靶区剂量均匀性指数Tomotherapy组均优于IMRT组,详见表1。

2.2Tomotherapy与IMRT正常组织剂量参数比较两组计划的危及器官剂量差异列于表2。由表2可知,脊髓、晶体的最大剂量Tomotherapy组均低于IMRT,差异具有统计学意义(P<0.05)。Tomotherapy组脑干、视神经、视交叉的最大剂量也低于IMRT,但是没有统计学意义。左中耳、甲状腺和喉的平均剂量Tomotherapy组也低于IMRT,只有喉的平均剂量有意义(P<0.05)。可以看出Tomotherapy组的多项数值显著低于IMRT治疗组,表明前者更好地保护了大部分危及器官。

2.3两组左右腮腺的平均剂量和30Gy剂量体积比较由表3可知,Tomotherapy组的腮腺平均剂量比IMRT低了4Gy左右,V30降低了约7%(P<0.05)。

2.4两组Body剂量比较由表4可以看出,Tomotherapy组从V15开始剂量均低于IMRT组,但只有V20~V50具有统计学意义(P<0.05)。

3讨论

Tomotherapy可以实现360°旋转,每隔7°计算一次多叶光栅的位置,共有51个投影角度照射患者肿瘤靶区[5]。与常规加速器不同的是其光栅为64对二元气动多叶光栅,单次照射多达10万个子野,开闭时间只有20ms,具有靶区剂适形度好、剂量均匀性好及陡峭的剂量梯度等特点[6]。本研究通过7例鼻咽癌螺旋断层放疗计划与调强放疗计划的比较可得出Tomotherapy与IMRT均能满足临床靶区覆盖要求。但通过剂量体积直方图可以发现Tomotherapy计划的剂量曲线更加陡峭。

Lu[7]等人研究了鼻咽癌IMRT、VMAT与螺旋断层放疗三种调强方式的剂量学差异,结果是VMAT的靶区均匀性优于IMRT,适形性也优于IMRT,腮腺的平均剂量也有一定程度的降低。文献[8,9,10]报道了鼻咽癌螺旋断层放疗与常规调强放疗的剂量学比较,发现Tomotherapy在满足临床要求的靶区剂量前提下比常规调强放疗更能降低大部分危及器官的受量,与本研究的结果基本一致。Tomo特有的螺旋断层照射方式,使得适形度大大提高,照射范围更加适合肿瘤的形状,达到最大限度保护正常组织的目的。Tomotherapy设备的有效治疗范围达40cm×160cm,对于多发病灶可以在同一个定位区间内同时治疗,且对于较长的放射野如全中枢照射和大面积不规则的淋巴引流区照射,无需分野、一次性完成,避免了冷点或热点的出现,提高了肿瘤控制率、减少正常组织的损伤。

放疗中腮腺剂量的高低会影响其分泌功能,高剂量引起口干影响患者的生存质量[11],所以对于腮腺的保护尤为重要。Wang等[12]总结了螺旋断层放疗头颈部肿瘤的临床经验发现,腮腺每接受1Gy的照射剂量,唾液分泌下降了4%。本组研究中Tomotherapy在腮腺平均剂量及30Gy剂量体积上均比IMRT具有突出优势。

通常认为Tomotherapy的低剂量分布的体积会高于常规IMRT的体积,但是从数据的统计分析来看,从15Gy开始,TOMO的体积明显地低于常规IMRT的体积。可以发现Tomotherapy的剂量分布跌落快,尤其适用于对剂量限量要求特别高的肿瘤患者。

Tomotherapy的fieldwidth和pitch值越大,照射野内暴露的危及器官面积越大,所受剂量会更高,剂量分布越差;相反,fieldwidth和pitch越小,对靶区的剂量分布和正常器官的保护会更好,但是计算时间和加速器治疗时间、机器跳数(MU)会相应增加[13]。因此在设置优化参数时也要考虑到肿瘤的体积大小、数量、分布以及和危及器官之间的邻近关系。

宫颈癌术后调强放疗的效果 篇7

1 资料与方法

1.1 一般资料

2012年2月~2013年4月湖北省肿瘤医院及武汉大学中南医院收住院治疗的82例早期宫颈癌术后具有高危因素需要辅助治疗的患者。纳入标准:经病理确诊为宫颈癌且已行宫颈癌根治术的患者;术后补充放疗的患者;无听力或沟通障碍的患者;同意参予本研究的患者。排除标准:有智力或认知障碍的患者;精神疾病患者;伴有合并症者根据国际妇产科协会(FIGO)分期标准,82例患者为Ⅰb~Ⅱa期,年龄27~63岁,平均(40.8±6.9)岁。所有病例均行广泛子宫切除术+盆腔淋巴结清扫术,其中宫颈鳞状细胞癌Ⅰ级11例,Ⅱ级40例,Ⅲ级14例;宫颈腺癌14例,腺鳞癌3例。术前治疗情况:对于巨块型宫颈癌(直径>4 cm)先行静脉新辅助化疗顺铂联合紫杉醇治疗1~2个疗程,待局部肿瘤缩小后再行手术治疗者36例。将患者随机分为两组,其中调强放射治疗组(实验组)40例,普通放射治疗组(对照组)42例。两组年龄、病理类型、髂总淋巴结转移情况、术前化疗比较,差异均无统计学意义(P>0.05),具有可比性。见表1。

1.2 治疗方法

1.2.1 普通放射治疗

普通放射治疗均采用等中心照射,直线加速器6MV-X线,进行全盆腔放射治疗,分为前、后野组成,下界为闭孔下缘,上界为第4腰椎下缘至第5腰椎上缘之间,两侧为真骨盆最宽处外1.5~2.0 cm。照射处方总剂量(DT)为45 Gy,1.8 Gy/次,每日1次,5次/周,共25次。其中病理证实髂总淋巴结转移需同时照射腹主动脉旁淋巴引流区(扩大野),给予处方剂量DT 39.60 Gy,每日1次,1.8 Gy/次,每周5次,共22次。

1.2.2 调强放射治疗

患者平卧位,双手抱头,用真空垫固定下腹部、盆腔、股骨上部,以尽量减少每日摆位误差。定位之前患者膀胱要求适当充盈,排空直肠。然后用CT模拟机增强来扫描定位,扫描之前2 h服用造影剂,扫描的范围从隔顶直至坐骨结节下缘下5 cm,层厚5 mm。CTV包括阴道残端、上段阴道、宫旁,及相应淋巴结引流区(闭孔、骶前、髂内外、髂总淋巴结),其中病理证实髂总淋巴结转移需同时照射腹主动脉旁淋巴引流区(扩大野);与此同时需要勾画出包括脊髓、肾脏、小肠、结肠、直肠、膀胱、盆骨,及股骨头等危及器官(OAR),扩大野调强放疗中需在上述危及器官基础上再勾画肝脏。放疗计划的制订与优化、放疗计划的验证与实施等步骤,均由放射物理室及临床医师共同完成并实施照射治疗。治疗均采用6MV-X线直线加速器7~9个等角度共面射野,处方剂量95%PTV≥45 Gy,1.8 Gy/次,每日1次,每周照射5次,共计25次,靶区的最大剂量不超过处方剂量的10%,最低剂量不低于处方剂量的10%。对危及器官的剂量控制为:膀胱V40<50%,直肠V40<50%,结肠V40<50%,小肠V40<50%、最大剂量50 Gy,肾脏V20<20%,股骨头V50<5%,脊髓最大剂量<40 Gy,OAR最大剂量均不超过处方剂量。

1.2.3 腔内治疗

所有入组患者治疗中后期均采用阴道双球施源器行阴道残端高剂量率内照射,参考点位于阴道黏膜下0.5 cm,驻留1.5 cm,3 Gy/次,每周2次(或者阴道黏膜下0.5 cm,驻留1.5 cm,7 Gy/次,每周1次),DT 21 Gy,腔内治疗当天不行体外放疗。

1.2.4 同期化疗方案

两组患者在放疗期间均进行同步化疗,化疗的方案为顺铂(40 mg/m2)(南京制药厂有限公司,批号:20110911),每周1次,共5~6个周期。

1.3 观察指标及评价标准

参考RTOG急性放射损伤及急性放射反应评分标准(RTOG/EORTC)晚期放射损伤分级方案,主要观察泌尿系反应(放射性膀胱炎)、血像变化、肠道反应(放射性肠炎)。定期进行血SCC、胸片、盆腹腔超声、人乳头状瘤病毒(HPV)、液基薄层细胞(TCT)和妇科检查,如发现SCC升高或超声发现异常,则进一步行MR或CT或PET-CT等检查,如发现HPV、TCT异常则进一步行阴道镜检查。若SCC升高并且影像学发现肿瘤和/或病理证实则考虑诊断为复发。

1.4 随诊方法

治疗期间每周对患者的胃肠道及泌尿系不良反应进行检测,并定期进行血常规复查。放疗结束后2年内每3个月复查1次,通过查询门诊复查记录及电话随诊获得患者放疗后慢性不良反应。

1.5 统计学方法

采用SPSS 16.0统计学软件进行数据分析,计量资料数据用均数±标准差(±s)表示,两组间比较采用t检验;计数资料用率表示,组间比较采用χ2检验,以P<0.05为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 随访结果

所有入组患者均顺利完成放疗,随访截至2014年6月,所有患者随访至少1年,1年随访率为100%。实验组3例治疗结束1年内复发,均为远处转移(2例肺转移,1例肝转移),对照组4例治疗结束1年内复发,其中3例远处转移(1例肺转移,1例肝转移,1例锁骨上淋巴结转移),1例中心性复发(阴道复发)。实验组1年无瘤生存率为92.5%,对照组1年无瘤生存率为90.5%,两组差异无统计学意义(P>0.05);两组1年生存率均为100%,差异无统计学意义(P>0.05)。

2.2 不良反应

治疗后的近期不良反应中,实验组骨髓抑制、肠道反应、泌尿系反应发生率均低于对照组,差异均有统计学意义(P<0.05或P<0.01),见表2。治疗后的晚期不良反应中,实验组肠道反应、泌尿系反应发生率均低于对照组,差异有高度统计学意义(P<0.01),见表3。

3 讨论

宫颈癌根治术后的患者,对于有不良预后因素的术后补充放疗可降低复发,改善预后、疗效是肯定的。然而补充放疗正常组织不可避免会受到射线照射,如果正常组织受照剂量大,必然会造成功能改变,甚至会发生器质性改变,即引起一系列病理改变,具有长期性、反复性的特点。有报道表示在照射剂量45~50 Gy的常规照射中,严重的小肠远期并发症发生率高达5%~15%,在采用更高的照射剂量或者患者消瘦、或者有盆腔感染等病史时,放射损伤的发生率更高[3,4]。而且手术所导致的解剖改变、肠道粘连等限制了放疗的剂量,从而增加了肠道并发症的发生率[1,5,6]。膀胱、直肠是盆腔内位置相对固定的器官,也是盆腔放射治疗时受影响最大的组织,尤其是在普通全盆腔放射治疗中,几乎所有的膀胱和直肠均受到处方剂量的照射。

目前,宫颈癌发病趋向于年轻化且治疗后生存期较前延长,这使得我们将患者治疗后生活质量的评估作为评价治疗方法优劣的重要条件之一[7]。近年来,由于影像技术及计算机技术的发展,关于调强放疗在宫颈癌治疗中应用的研究逐渐增多。既往较多研究已显示出宫颈癌术后全盆腔调强放疗的剂量学优势:调强放疗可减少小肠、直肠、膀胱、骨髓的受照剂量[8,9,10,11,12,13];临床疗效上,与常规放疗相比减少了急性胃肠道、泌尿系,及血液学不良反应发生率[1,8,12,13,14]。但既往不少研究随访时间较短、病例数较少,且大多为回顾性分析,特别是国内更是鲜见前瞻性研究报道。

本研究前瞻性对比研究了82例术后具有不良因素需要补充放疗的宫颈癌患者,将患者随机分为两组,即普通放射治疗组(对照组)、调强放射治疗组(实验组)。实验组1年无瘤生存率为92.5%,对照组1年无瘤生存率为90.5%,两组差异无统计学意义(P>0.05);两组1年生存率均为100%,差异无统计学意义(P>0.05),与既往研究结果相似[13]。

本研究重点观察了两组患者治疗后的近期及远期不良反应。本研究发现治疗后的近期不良反应中:骨髓抑制在实验组22例(55.0%),对照组38例(90.5%),两组差异有统计学意义(P<0.05);肠道反应在实验组19例(47.5%),对照组34例(81.0%),两组差异有统计学意义(P<0.05);实验组泌尿系反应、肠道反应发生率与对照组比较,差异均有统计学意义(P<0.05)。本研究结果提示,调强放疗能明显降低骨髓抑制、肠道、泌尿系近期及晚期不良反应发生率。Van de Bunt等[15]对14例首次治疗的宫颈癌患者采用调强放疗,该研究显示调强放疗可以明显减低患者直肠、小肠、膀胱等正常器官的受照体积和剂量。Mell等[16]在37例宫颈癌患者接受调强放疗及同时进行顺铂周疗的同步放化疗的临床治疗中发现,接受>20 Gy剂量照射的骨盆体积是预测血液毒性的显著影响因素,当骨盆V20>75%时,Ⅱ级以上的血液毒副作用会明显增加。该研究中两组患者均采用同步放化疗,治疗期间两组患者均有一定程度的骨髓抑制,但两组间差异无统计学意义,对症治疗后缓解,没有患者因骨髓抑制影响治疗进程,但是常规照射组与调强治疗组Ⅲ度骨髓抑制发生率分别为16.7%与4.8%,常规照射治疗组发生率显著增高。

Warren等[17]应用调强放疗技术,在剂量≤45 Gy、照射25次时,与传统放疗技术(2、4个野)比较,明显降低了膀胱、小肠和直肠的受照剂量。Mundt等[8]对40例接受调强放疗治疗与35例接受传统放射治疗的宫颈癌患者的急性肠道毒性反应的发生率进行了对比研究。两组患者处方剂量均为45 Gy,分次剂量均为1.8 Gy/d。治疗中,并将急性肠道反应分为4个不同等级。无是0级;轻微,无需治疗是1级;中度,需药物治疗是2级;重度,需药物治疗并中断或停止放疗是3级。Mundt等[8]发现接受调强放疗的患者中,PTV受量平均为98.1%达到处方剂量,甚至其中PTV中受量为110%处方剂量的区域占9.8%,115%处方剂量区域占0.2%,但是调强放疗治疗组没有患者发生3级毒性反应,2级毒性反应的发生率仅为60%,而对照组2级毒性反应的发生率仅为90%,两组患者不需要使用止泻药物治疗的比例分别为75%、34%。此外Mundt等[18]将36例接受调强放疗治疗的患者与30例接受传统放射治疗患者进行远期消化道并发症进行对比分析后发现,两组患者晚期胃肠道毒副作用发生率分别为11.1%及50.0%(P=0.001),其中接受调强放疗患者的1、2、3级晚期肠道毒副作用发生率分别为8.3%、2.8%及0%,普通组患者的1、2、3级晚期肠道毒副作用发生率则分别为30.0%、16.7%及3.3%。