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强放射治疗三维剂量独立验算和测量验证的应用研究

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强放射治疗三维剂量独立验算和测量验证的应用研究

作者：叶芝甫南华大学

学位级别：硕士

调强放射治疗技术执行复杂,需要有严格的质量保证方法和措施。治疗计划执行前,需要通过独立剂量计算方法检查治疗计划系统的剂量计算结果,以便保证治疗计划系统剂量计算的准确性。在剂量测量验证中,现有的治疗计划二维剂量验证并不能完... 详细信息

调强放射治疗技术执行复杂,需要有严格的质量保证方法和措施。治疗计划执行前,需要通过独立剂量计算方法检查治疗计划系统的剂量计算结果,以便保证治疗计划系统剂量计算的准确性。在剂量测量验证中,现有的治疗计划二维剂量验证并不能完全反映直线加速器的执行偏差,也不能准确反映患者解剖结构与剂量偏差的相互关系。因此,发展调强计划的三维剂量验证是放疗质量保证物理技术发展的趋势。早期的独立验算一般是对治疗计划射野的跳数进行检查和验算,由于缺少三维剂量分布的信息,不能比较靶区和器官的剂量偏差。因此,基于三维剂量的独立验算开始进入临床应用。基于上述原因,在本文中将基于电子射野影像系统(Electronic Portal Imaging Device,EPID)和探测器矩阵进行三维剂量验证的应用研究。使用IBA三维水箱按照软件要求进行数据采集,将采集的数据导入EDose和COMPASS进行物理建模。通过调整建模参数,尽可能使建模结果与测量结果相一致。建模结果表明:在两个验证系统中,重建的射野离轴比曲线与三位水箱测量结果在平坦区和半影区有较好的一致性,射野外低剂量区测量值则略高。百分深度剂量曲线(PDD)在建成区内,重建结果与三维水箱测量结果偏差相对稍大,但建成深度后相差较小。建模后,采用AAPM TG-119号报告推荐的测试射野对物理建模结果进行测试。本文采用两套系统进行三维剂量独立验算的研究。验算结果表明,EDose鼻咽癌独立验算DVH结果偏差不大,靶区和危及器官(3%,3mm)标准Gamma通过率均在97%附近波动,(2%,2mm)标准Gamma通过率在87%左右。肺癌独立验算剂量分布DVH偏差稍大,双肺(3%,3mm)标准Gamma通过率为93.67%,(2%,2mm)标准Gamma通过率为84.74%,其余靶区和危及器官(3%,3mm)标准Gamma通过率在96%左右,(2%,2mm)标准Gamma通过率为87%左右。COMPASS鼻咽癌独立验算DVH结果偏差不大,靶区和危及器官(2%,2mm)标准Gamma通过率均在96%附近波动,与EDose(2%,2mm)标准Gamma通过率相差较大。肺癌独立验算结果与COMPASS独立验算结果较为近似。回顾性选取广西中医药大学第一附属医院2019-2020年鼻咽癌和肺癌各20例,每个计划均采用动态调强技术。将两套三维剂量验证系统独立三维剂量验算与三维剂量验证。并将重建剂量与放疗计划系统计算结果进行DVH分析、Gamma(2%,2mm)、(3%,3mm)、(5%,3mm)分析比较。20例鼻咽癌基于COMPASS三维剂量重建与TPS计算剂量分布具有一定差别,且靶区在高剂量区域D相较于处方剂量区域D偏差更大。EDose三维剂量重建结果与TPS计算结果也有一定差异,靶区总体偏差在1%附近。高剂量D区域EDose计算结果偏差要小于Compass计算结果偏差,处方剂量区域D两者相差不多。EDose和Compass两种重建剂量分布与放疗计划系统在(5%,3mm)标准下,鼻咽癌Gamma通过率均在98%以上,肺癌Gamma通过率均在97%以上。(3%,3mm)标准下各个计划通过率与(5%,3mm)相差不大。(2%,2mm)标准Gamma通过率与前者相比差距较大,鼻咽癌Gamma通过率为90%～95%,肺癌Gamma通过率均在86%左右。研究结果表明EDose和COMPASS三维剂量验证系统结果准确可靠,可为临床三维计划验证提供充足的剂量验证数据。

关键词：调强放射治疗三维剂量验证物理模型 Gamma分析

基于点源模拟法的体源全能峰符合效率实验研究

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核技术 2020年第1期43卷 43-47页

作者：张文利屈国普赵越汪伦叶芝甫曾德凯南华大学

提出了一种利用符合技术降低本底来提高放射性监测仪器测量下限的方法。当放射源项寿命短且具有级联关系时,存在标准体源难以制备和本底计数过高的问题,针对这两个问题,探讨了一种基于点源模拟法的体源全能峰测量实验方法,该方法使用22N... 详细信息

提出了一种利用符合技术降低本底来提高放射性监测仪器测量下限的方法。当放射源项寿命短且具有级联关系时,存在标准体源难以制备和本底计数过高的问题,针对这两个问题,探讨了一种基于点源模拟法的体源全能峰测量实验方法,该方法使用22Na来代替标准13N源项,测量了直径为290 mm、300 mm、350 mm、400 mm的体源全能峰符合探测效率,并用Geant4软件进行了符合效率模拟计算。结果对比发现,在9.2%的误差范围内,实验测量与模拟计算的结果保持一致,表明用该方法测量符合效率具有可行性、可信性,可应用于核电单位测量符合效率。

关键词：点源模拟法短寿命源项全能峰符合效率

基部计划剂量补偿优化方法在肺癌调强放疗计划中的应用

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中国医学物理学杂志 2020年第8期37卷 1000-1004页

作者：彭清河叶芝甫王志光彭应林中山大学肿瘤防治中心/华南肿瘤学国家实验室/肿瘤医学协同创新中心广东广州510060 南方医科大学生物医学工程学院广东广州510515 广西中医药大学第一附属医院广西南宁530000

目的:比较基部计划剂量补偿(BDPC组)和冷热点控制(HCSC组)两种计划优化方法得到的肺癌调强放疗计划的剂量学差异。方法:选取13例肺癌患者,采用相同优化条件分别设计BDPC和HCSC两组放疗计划。计划处方:PGTV为60 Gy/26 f、PCTV为50 Gy/26 ... 详细信息

目的:比较基部计划剂量补偿(BDPC组)和冷热点控制(HCSC组)两种计划优化方法得到的肺癌调强放疗计划的剂量学差异。方法:选取13例肺癌患者,采用相同优化条件分别设计BDPC和HCSC两组放疗计划。计划处方:PGTV为60 Gy/26 f、PCTV为50 Gy/26 f。比较两组肿瘤靶区和危及器官的各项剂量评价参数、计划时间和机器跳数(MU)。采用配对t检验或非参数检验进行统计学分析。结果:BDPC组相对于HCSC组有较好的靶区CI(PGTV:0.66±0.14 vs 0.58±0.15,P<0.05;PCTV:0.61±0.28 vs 0.57±0.27,P=0.066)和HI(PGTV:0.08±0.02 vs 0.11±0.05,P<0.05;PCTV:0.23±0.03 vs 0.27±0.03,P<0.05);前者较后者重要危及器官的剂量低,食管的Dmax、双肺的V5 Gy和V20 Gy分别为(59.92±2.87)Gy vs(62.09±3.34)Gy、49%±18%vs 51%±11%和22%±9%vs 24%±7%,P值均小于0.05。结论:对于肺癌调强放疗计划,BDPC优化方法得到的计划剂量分布较HCSC优化方法更优,能保证靶区覆盖的同时降低重要危及器官的受照剂量,可在临床上推广应用。

关键词：肺癌调强放射治疗剂量补偿优化基部计划剂量补偿冷热点控制

MCNP多方式计算16Nγ能谱功率监测仪探测效率

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核电子学与探测技术 2020年第1期40卷 109-114页

作者：汪伦雷鸣张文利叶芝甫曾德凯屈国普南华大学核科学技术学院湖南衡阳421001 中国核动力研究设计院成都610213

针对MC法模拟计算16Nγ能谱功率监测仪探测效率误差较大问题,采用了直接计算、分段衔接与剂量估算三种方法,分析了某压水堆基于γ能谱的16N功率监测仪设计,三种方法根据该设计模拟得出的探头计数率结果接近,验证了三种计算方法的一致性... 详细信息

针对MC法模拟计算16Nγ能谱功率监测仪探测效率误差较大问题,采用了直接计算、分段衔接与剂量估算三种方法,分析了某压水堆基于γ能谱的16N功率监测仪设计,三种方法根据该设计模拟得出的探头计数率结果接近,验证了三种计算方法的一致性,提供了可靠的16N监测仪探测效率模拟结果.

关键词： γ射线铅屏蔽 MCNP模拟探测效率计算

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加速器机头散射对三维水箱数据采集的影响

核电子学与探测技术 2019年第2期39卷 240-244页

作者：叶芝甫王彬常元智汪伦张文利屈国普南华大学核科学技术学院湖南衡阳421001 广西中医药大学第一附属医院广西南宁530000 中山大学肿瘤防治中心华南肿瘤学国家重点实验室肿瘤医学协同创新中心广州510060

将三维水箱中央控制单元在数据采集时分别放置于离加速器小机头1 m、4 m处,在保证其余条件和采集流程不变的情况下先后采集两套数据,比较两套数据的差异。使用Oncentr。计划系统分别基于以上两套数据进行建模,比较开野和临床病例剂量计... 详细信息

将三维水箱中央控制单元在数据采集时分别放置于离加速器小机头1 m、4 m处,在保证其余条件和采集流程不变的情况下先后采集两套数据,比较两套数据的差异。使用Oncentr。计划系统分别基于以上两套数据进行建模,比较开野和临床病例剂量计算结果的差异。实验结果表明:百分深度剂量和射野离轴比野外剂量偏高,小野输出因子偏大,大野输出因子偏小。用受加速器机头散射影响较大的数据建模后,方野和病人剂量计算结果均较正常数据明显偏高。

关键词：计划系统建模剂量计算百分深度剂量离轴比射野输出因子

基于半导体探测器矩阵和电离室探测器矩阵两款设备同时进行放疗剂量学测量差异性研究

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中国科技期刊数据库医药 2023年第7期 22-27页

作者：叶芝甫覃正饶可彭旭韦贵锦广西中医药大学第一附属医院广西南宁530000 南华大学核科学技术学院湖南衡阳421200

调强放射治疗作为治疗肿瘤疾病的手段之一,其计划的复杂性以及考虑到患者的实际治疗效果,需对患者进行治疗前的二维剂量验证。本文回顾性地选取了广西中医药大学第一附属医院放疗科的60例肿瘤病例,其中头部、胸部、腹部肿瘤各20例。用IB... 详细信息

调强放射治疗作为治疗肿瘤疾病的手段之一,其计划的复杂性以及考虑到患者的实际治疗效果,需对患者进行治疗前的二维剂量验证。本文回顾性地选取了广西中医药大学第一附属医院放疗科的60例肿瘤病例,其中头部、胸部、腹部肿瘤各20例。用IBA公司的MatriXX二维电离室矩阵和Varian Trilogy加速器自带的aS1000 EPID电子射野系统进行计划的二维剂量验证,分析在2%/2mm、2%/3mm、3%/3mm、3%/5mm、5%/5mm的评判标准下的伽马通过率,探究两种矩阵测量结果的差异性和可靠性,为临床治疗提供参考依据。实验结果表明EPID的伽马通过率整体高于MatriXX,通过率随着评判标准的放宽而上升,两款设备在2%/2mm、2%/3mm、3%/3mm、3%/5mm、5%/5mm标准下的通过率进行t检验的结果p值均<0.01,具有显著的统计学差异性。经过分析得出结论:两款设备均满足临床的验证要求,可用于实际临床上的二维剂量验证,EPID的分辨率比MatriXX高,在用MatriXX验证计划时,推荐使用3%/3mm的评判标准,伽马通过率大于90%时则认为计划验证通过;在用EPID半导体矩阵验证计划时,推荐2%/2mm和3%/3mm的评判标准下,伽马通过率分别大于90%和96%时,认为计划通过。因此,临床上应根据计划的实际情况和具体要求选择合适的探测器以及评判标准。

关键词：二维剂量验证 EPID EDose MatriXX γ通过率

不同机架角在鼻咽癌二维平面计划验证中靶区体积与计划通过率的相关性研究

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中国科技期刊数据库医药 2023年第9期 33-37页

作者：饶可叶芝甫蔡凯彭旭韦贵锦广西中医药大学第一附属医院广西南宁530022

探究鼻咽癌放疗计划的二维剂量验证中固定0°机架角和计划旋转机架角对γ通过率是否产生影响,以及靶区体积与γ通过率是否存在相关性。方法选取15例鼻咽癌IMRT计划,利用MatriXX二维电离室矩阵进行固定0°机架角和旋转机架角两种方式剂... 详细信息

探究鼻咽癌放疗计划的二维剂量验证中固定0°机架角和计划旋转机架角对γ通过率是否产生影响,以及靶区体积与γ通过率是否存在相关性。方法选取15例鼻咽癌IMRT计划,利用MatriXX二维电离室矩阵进行固定0°机架角和旋转机架角两种方式剂量验证,获取不同评判标准(2% /2mm、3% /3 mm、5%/5mm)下的γ通过率,并研究与靶区体积的相关性。结果固定0°机架角和旋转机架角的γ通过率在评判标准为2% /2mm、3% /3 mm、5%/5mm时结果与靶区体积之间无相关性(P>0.05)。旋转机架角计划验证γ通过率与靶区体积大小存在中度负相关(r=-0.6~-0.5,P<0.05),γ通过率随着靶区体积的增大而减小。结论固定机架角验证结果与靶区大小无相关性,可广泛用于各类型鼻咽癌计划验证工作中。旋转机架角计划验证通过率与靶区大小相关,在用于临床时可能存在病重因素影响,不建议普遍性用于临床工作中。

关键词：靶区体积不同机架角调强剂量验证 γ通过率

乳房体积及皮下脂肪厚度对50例真空垫定位乳腺癌患者摆位误差的影响

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中文科技期刊数据库（引文版）医药卫生 2023年第2期 44-50页

作者：叶芝甫蔡凯韦贵锦梁宗锦饶可广西中医药大学第一附属医院广西南宁530022

乳房体积和皮下脂肪厚度是影响乳腺癌摆位精度的重要因素,为了代偿由于摆位等因素导致的剂量欠缺,需要对靶区进行外扩。本研究通过探究乳房体积和皮下脂肪厚度对摆位误差之间的影响,为临床外扩PTV范围提供实践参考。方法选取2020-07-01... 详细信息

乳房体积和皮下脂肪厚度是影响乳腺癌摆位精度的重要因素,为了代偿由于摆位等因素导致的剂量欠缺,需要对靶区进行外扩。本研究通过探究乳房体积和皮下脂肪厚度对摆位误差之间的影响,为临床外扩PTV范围提供实践参考。方法选取2020-07-01—2022-01-27广西中医药大学第一附属医院真空垫定位保乳放疗患者50例,每例患者首次治疗前拍锥形束CT(Cone Beam CT,CBCT)获取患者X、Y、Z三个方向摆位误差,测量患者定位CT患侧乳房体积和胸部两侧及背部皮下脂肪厚度,分别研究所测脂肪厚度,乳房体积与摆位误差之间的关系。结果 50例患者X、Y、Z三个方向摆位误差分别为0.64~0.77cm、0.48~0.59cm、0.61~0.68cm。患者乳房体积和两侧皮下脂肪厚度分别与X方向摆位误差有统计学意义(P<0.05),与Y、Z方向不具有统计学意义。结论统计结果显示,X方向摆位误差最大,且变化趋势和皮下脂肪厚度和乳房体积变化趋势一致。因此在摆位肥胖患者时,需更加注意此类患者X方向的摆位。

关键词：皮下脂肪厚度乳腺癌乳房体积摆位误差真空垫固定

平面半导体矩阵和电离室矩阵的剂量学性能测试及在旋转机架角肺癌放疗计划验证中的应用研究

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核电子学与探测技术 2023年第6期43卷 1229-1235页

作者：叶芝甫屈国普蔡凯彭旭饶可梁宗锦覃正韦贵锦广西中医药大学第一附属医院南宁530022 南华大学核科学技术学院衡阳421001

通过对MatriXX和EPID两款探测器矩阵物理性能进行测试研究,为用于临床肺癌旋转机架角二维剂量验证提供参考。通过加速器出束,分别对MatriXX和EPID的绝对剂量重复性、剂量率响应性能、角度响应、剂量线性进行测试,选取20例肺癌放射治疗... 详细信息

通过对MatriXX和EPID两款探测器矩阵物理性能进行测试研究,为用于临床肺癌旋转机架角二维剂量验证提供参考。通过加速器出束,分别对MatriXX和EPID的绝对剂量重复性、剂量率响应性能、角度响应、剂量线性进行测试,选取20例肺癌放射治疗计划采用MatriXX和EPID进行旋转机架角二维平面剂量验证,并分析结果。两款测量设备绝对剂量重复性、剂量率响应性能、剂量线性性能较好,测试结果偏差较小,MatriXX角度响应性能较差,在2%/2 mm、3%/3 mm评判标准下,90°和270°γ通过率相对于0°时测量结果偏差近10%。对20例肺癌放疗计划剂量验证结果,在相同评判条件下,MatriXX比EPID计划验证γ通过率低10%左右。EPID半导体探测器矩阵能较好满足临床肺癌旋转计划剂量验证。MatriXX由于电离室自身角度响应的物理特性,从测试结果来看不推荐其应用于临床肺癌旋转计划剂量验证工作中。

关键词：计划验证探测器矩阵肺癌放射治疗 γ通过率