模拟动力学方法应用于调强放射治疗的研究

通过建立调强放射治疗计划中的笔束强度和模拟动力学系统中的粒子位置之间的联系,模拟动力学方法可以应用于解决调强放射治疗中的优化问题.本文研究了模拟动力学方法在肿瘤的临床调强放射治疗中的应用.研究表明,在引入软约束、硬约束和剂量体积约束等约束条件后,模拟动力学方法可以满足临床的调强放射治疗计划的要求.     

调强放射治疗中角度优化必要性的研究

用模拟动力学最优化方法，研究了在调强放射治疗（IMRT）中角度优化的必要性。作者在一个模拟体模上，采用9，7，5和3束照射方式，从不同角度共面照射，然后采用模拟动力学最优化方法进行调强优化计算。在最优化计算中，考虑了对紧要器官的硬约束和体积约束。在优化完成后记录政线一组参数下的目标函数、剂量体积直方图（DVH曲线）、强度分布和剂量分布。通过比较不同射束角度设置下的DVH曲线表明：在9束照射时，不需进行角度优化；但7，5，3束照射时，有必要进行角度优化。     

三维治疗计划系统(3D-TPS)检测

三维治疗计划系统已经成为肿瘤放射治疗的重要工具，通过研究分析三维治疗计划系统的基本功能和放射治疗的流程，对北京大学肿瘤物理诊疗中心开发的三维治疗计划系统中的剂量计算进行了实验验证测试，测试结果显示该计划系统能够满足常规放射治疗的要求，它的完成标志着我国在3D-TPS系统的使用已经进入的临床使用阶段。     

胸腹膜真空袋体位固定技术在胸腹部肿瘤放疗中的临床应用

目的 探讨胸腹膜真空袋体位固定技术运用于体胸腹部肿瘤放疗的临床应用价值。方法随机抽取实施胸腹部放疗患者30例采用Med Tec胸腹膜加真空袋成型体架固定完成放射治疗，另随机抽取30例胸腹部放疗患者实施非胸腹膜真空袋成型体架固定（指用沙袋、胸腹带体位固定完成放射治疗），通过放射治疗计划系统（TPS）数字影像DRR图象及模拟定位机摄片与放疗投照前、后射野验证片上的相关点的偏移情况与对照组测量比较，探讨采用胸腹膜真空袋成型体架固定技术完成放射治疗过程的误差及临床应用价值。结果可控制患者在治疗过程中的不自主移动，有效控制定位与摆位的误差。结论胸腹膜真空袋成型体架固定技术的偏差明显少于非胸腹膜真空袋成型体架固定技术，在胸腹部肿瘤放疗中的应用是可行的。     

Monte Carlo方法在放射治疗计划剂量计算中的应用

为了在放射治疗计划系统中的临床应用,探讨Monte Carlo剂量计算方法。应用已经建立Monte Carlo虚拟源模型,针对一例食道肿瘤病例,完成该食道癌患者放射治疗计划各个射野的剂量计算,并进行了计划设计。研究发现,高剂量区与计划靶区(PTV)保持了很好的适形,关键器官的照射量很小,得到了很好的保护。结果表明,用Monte Carlo虚拟源剂量计算模型生成的剂量分布符合临床放射治疗的实施原则,治疗计划靶区得到了高剂量照射,危险器官受照剂量远低于耐受剂量。由于该模型的精确性,完全可以替代现有的解析型剂量计算模型。     

全身伽玛刀及其适形调强治疗

介绍了立体定向伽玛射线全身治疗系统(全身伽玛刀)的基本原理、关键技术及特点,推导了全身伽玛刀的剂量计算模型,并以此为基础探讨了其在适形调强放射治疗方面的应用.该设备采用多束伽玛射线旋转聚焦,能对肿瘤病灶自动定位、可在治疗过程自动更换焦点大小、对体部肿瘤病灶进行自动辐照,是一种自动化程度高、安全可靠、具有完全自主知识产权的大型放射治疗设备.在IMRT治疗计划系统配合下,能进行体部及其他部位肿瘤的精确适形调强治疗.该设备目前已在全国50多家医院使用,疗效显著.     

胸腹膜真空袋体位固定技术在胸腹部肿瘤放疗中的临床应用

目的探讨胸腹膜真空袋体位固定技术运用于体胸腹部肿瘤放疗的临床应用价值。方法随机抽取实施胸腹部放疗患者30例采用Med Tec胸腹膜加真空袋成型体架固定完成放射治疗,另随机抽取30例胸腹部放疗患者实施非胸腹膜真空袋成型体架固定(指用沙袋、胸腹带体位固定完成放射治疗),通过放射治疗计划系统(TPS)数字影像DRR图象及模拟定位机摄片与放疗投照前、后射野验证片上的相关点的偏移情况与对照组测量比较,探讨采用胸腹膜真空袋成型体架固定技术完成放射治疗过程的误差及临床应用价值。结果可控制患者在治疗过程中的不自主移动,有效控制定位与摆位的误差。结论胸腹膜真空袋成型体架固定技术的偏差明显少于非胸腹膜真空袋成型体架固定技术,在胸腹部肿瘤放疗中的应用是可行的。     

胸腹膜真空袋体位固定技术在胸腹部肿瘤放疗中的临床应用

目的 探讨胸腹膜真空袋体位固定技术运用于体胸腹部肿瘤放疗的临床应用价值.方法 随机抽取实施胸腹部放疗患者30例采用Med Tec胸腹膜加真空袋成型体架固定完成放射治疗,另随机抽取30例胸腹部放疗患者实施非胸腹膜真空袋成型体架固定(指用沙袋、胸腹带体位固定完成放射治疗),通过放射治疗计划系统(TPS)数字影像DRR图象及模拟定位机摄片与放疗投照前、后射野验证片上的相关点的偏移情况与对照组测量比较,探讨采用胸腹膜真空袋成型体架固定技术完成放射治疗过程的误差及临床应用价值.结果 可控制患者在治疗过程中的不自主移动,有效控制定位与摆位的误差.结论 胸腹膜真空袋成型体架固定技术的偏差明显少于非胸腹膜真空袋成型体架固定技术,在胸腹部肿瘤放疗中的应用是可行的.     

宫颈癌放射治疗的数学模型研究

研究了具有放射治疗的宫颈癌生长动力学模型,探讨了无肿瘤平衡点和边界周期解的稳定性,并获得相应的条件.进一步,利用Abdelkader分支理论,得到正周期解的存在性.理论分析结果表明:增强宫颈癌分裂细胞的放射敏感性是提高宫颈癌放射治疗效果的重要手段.最后给出数值模拟以验证理论分析结果.     

三维适形及调强放疗技术在非小细胞肺癌中的临床应用

目的探讨适形调强放疗在非小细胞肺癌中的临床疗效。方法选择非小细胞肺癌患者83例，实施三维适形和调强放射治疗。结果完全缓解（CR）25例（30．1％），部分缓解（PR）53例（63．9％），无变化（NC）5例（6．0％）。总有效率为94．0％，临床疗效满意。结论三维适形及适形调强放疗在局部中晚期NSCLC患者的治疗中起着非常重要的作用。     

三维适形放射治疗计划中的三维可视化系统

在进行三维适形放射治疗之前，需要运用三维医学可视化技术，获取有关病灶区的三维视觉信息（病灶的体积、空间定位、病灶与重要器官间的相对位置等），并确定靶区，以供治疗与方案评估，从而实现精确地计划。本文根据三维适形放射治疗计划的需要，开发了用于三维适形放射治疗计划的三维可视化系统。实验证明，运用该三维可视化系统，可以达到预期目标。     

放射治疗剂量分布的Monte Carlo模拟

利用Monte Carlo方法模拟放射治疗剂量分布,改写现有的放射治疗软件DPM,并进行剂量计算。与图形处理方便的Matlab软件相结合,给出直观的显示结果。该方法是一个很有前景的研究方向,因为它既可以获得很快的仿真速度,又能得到直观的仿真结果图形。运行结果表明剂量计算能在1min之内完成,计算速度和精度满足要求。该方法对于提高放射治疗水平具有重要的指导意义和应用价值。     

调强放射治疗的剂量验证

目的验证逆向调强治疗计划计算的位置及剂量的准确性。方法：我院从2004年8月开始用Varian CadPlan逆向放射治疗计划系统。通过MED～TEC固体水、美国Sunnyclear MapCheck（Model-1175）、0．6cc电离室、Kodak慢感光胶片等验证后,在Varian2300C／D直线加速器上开展多子野的动态及静态调强适形放射治疗技术。现已治疗了70多例,近期效果良好。射野设置方式一般是5．7,9个均分圆 周角度固定射野,静态调强采用10-12个剂量调强水平,剂量学验证的内容包括调强剂量强度分布,位置准确度、相对及绝对剂量、射野误差等。     

用于逆向计划设计的整合优化方法

针对调强放射治疗逆向计划设计中两步法优化算法在临床需求和硬件需求之间不能很好协调的问题,提出了一种新的整合优化方法.在强度图优化中,将传统的在目标函数添加平滑项改为在约束中添加总机器跳数约束项;另外在两个优化过程中加入反馈过程,依次求取各射野的子野序列.与目前已有的基于全变差平滑的算法在临床测试病例上进行了对比实验,结果表明,当总机器跳数和总子野个数分别为50和30时,新方法的目标值(43.195 2)远低于基于全变差平滑算法的目标值(72.154 7).     

三维适形及调强放疗技术在非小细胞肺癌中的临床应用

目的 探讨适形调强放疗在非小细胞肺癌中的临床疗效.方法 选择非小细胞肺癌患者83例,实施三维适形和调强放射治疗.结果 完全缓解(CR)25例(30.1%),部分缓解(PR)53例(63.9%),无变化(NC)5例(6.0%).总有效率为94.0%,临床疗效满意.结论 三维适形及适形调强放疗在局部中晚期NSCLC患者的治疗中起着非常重要的作用.     

放射治疗中自适应技术研究进展

 介绍自适应放射治疗方案的提出背景及其基本理念。通过分析离线自适应方案和在线自适应方案的应用,阐述了自适应放射治疗的基本实施方法及不同的实施方案特点和优劣。进一步综述了当前国内外一些相关研究的成果,着重介绍了其在鼻咽癌、宫颈癌、前列腺癌等方面的研究进展以及各种软硬件技术的可行性及效用。认为当前的研究成果已证明了自适应放射治疗技术在肿瘤放疗中的应用价值,未来该技术的发展方向应是进一步研究完善技术规范,从而推广其在临床中的应用。     

三维适形及调强放疗技术在非小细胞肺癌中的临床应用

目的探讨适形调强放疗在非小细胞肺癌中的临床疗效。方法选择非小细胞肺癌患者83例,实施三维适形和调强放射治疗。结果完全缓解(CR)25例(30.1%),部分缓解(PR)53例(63.9%),无变化(NC)5例(6.0%)。总有效率为94.0%,临床疗效满意。结论三维适形及适形调强放疗在局部中晚期NSCLC患者的治疗中起着非常重要的作用。     

利用快速逼近法求解放射治疗最优化问题的研究

在放射治疗中，逆向治疗计划的实质是最优化问题，目前人们用各种方法求解这一问题，傅立叶变换方法，Radon变换法和投影算法等解析方法可能导致物理上无法实现的负束流问题，迭代法和内，外罚函数法，梯度法及牛顿下山法等又可能落入局部极值阱，从而无法求得最优解，模拟退火法在理论上可能克服以上困难，但计算效率低，因此，发展逆向治疗计划最优化算法仍是这一领域的难点和热点，作者使用一种最优化--快速逼近法，通过计算机程序证明，该算法对逆向放射治疗是很有效的。     

IMRT治疗计划的多目标优化问题

针对形调强放射治疗(IMRT)治疗计划逆向设计的需要,建立了IMRT治疗计划的多目标优化模型.该模型将病灶和健康组织辐照剂量作为约束条件,以剂量均匀性和健康组织与病灶的剂量梯度差作为目标函数.以该模型为基础,采用遗传算法实现了IMRT治疗计划系统优化.经实例计算,获得的剂量分布和病灶形状相比具有较好适形性,且健康组织剂量和病灶组织剂量有很大差别,治疗增益比高.此外,采用的遗传算法能较快收敛,实例计算证明了该模型的适用性和算法的有效性.     

千伏级锥形束CT在摆位误差对鼻咽癌放疗剂量分布影响中的应用探讨

目的：探讨千伏级锥形束CT在鼻咽癌调强放射治疗中摆位误差的监测及分析鼻咽癌（NPC）调强放射治疗（IMRT）中误差对靶区和危及器官物理剂量学的影响。方法：随机抽取鼻咽癌患者5例。应用医科达Synergy肿瘤治疗系统IGRT-CBCT（Conebeam CT,CBCT）,每次照射钱获取X线容积图像（XVI）,将CBCT图像与计划CT图像靶中心匹配。获得x（左右）、y（头脚）、z（腹背）方向误差,并通过Pinnacle治疗计划系统研究误差在鼻咽癌放疗中对剂量分布的影响。结果：系统误差（均数）±随机误差（标准差）在x、y、z方向分别为（-0．55±1．14）mm、（-0．20±2．52）mm、（-0．56士1．18）mm,GTVnd总剂量变化范围0．29—11．54％,GTVnx为-0．27～0．54％,左晶体为-11．95～0．10％,右晶体为-18．27— -0．04％,脊髓为-0．15～8．35％,脑干为-5．50—6．15％。结论：鼻咽癌IMRT具有一定程度的摆位误差。在KV—CBCT系统下进行实时摆位误差纠正,可进一步降低摆位系统误差和随机误差,提高摆位精度。并提高靶区及周围器官所受计量的准确性。