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基于Pinnacle脚本构建宫颈癌调强放疗自动计划的研究

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中华放射医学与防护杂志 2024年第8期44卷 650-656页

作者：吴先想蔡汉飞曹露李威徐露葛文洁费振乐蚌埠医科大学第一附属医院放疗科蚌埠233004 解放军第901医院放疗科合肥230031

目的探讨基于Pinnacle脚本构建宫颈癌调强放疗(IMRT)自动计划的可行性及其在宫颈癌计划设计中的优势。方法回顾性选取2020年1月至2022年8月于蚌埠医科大学第一附属医院放疗科接受宫颈癌IMRT病例共40例,其中25例作为目标函数初始化参考数... 详细信息

目的探讨基于Pinnacle脚本构建宫颈癌调强放疗(IMRT)自动计划的可行性及其在宫颈癌计划设计中的优势。方法回顾性选取2020年1月至2022年8月于蚌埠医科大学第一附属医院放疗科接受宫颈癌IMRT病例共40例,其中25例作为目标函数初始化参考数据,在Pinnacle计划系统中设计自动计划脚本。对剩余15例病例分别进行自动计划与人工IMRT计划设计,比较两种计划设计用时,并通过剂量体积直方图对比靶区剂量学参数及危及器官受照剂量的差异。结果自动计划组比人工计划组设计用时平均减少32.81 min,差异有统计学意义(t=-12.91,P0.05)。与人工计划组相比,自动计划组中双侧股骨头的V45和Dmean分别降低了7.9%、106.83 cGy,脊髓Dmax降低了100.14 cGy,差异均有统计学意义(t=-6.00、-2.52、-2.55,P<0.05)。结论基于Pinnacle脚本构建的宫颈癌调强放疗自动计划,在保证靶区剂量均匀性和适形度的同时,降低了危及器官受照射量,同时提高了计划设计效率。

关键词：宫颈癌自动计划设计调强放射治疗剂量学

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加速器治疗床对VMAT剂量影响研究

中华肿瘤防治杂志 2018年第19期25卷 1376-1381页

作者：郭红博费振乐吴先想崔相利王宏志中国科学院合肥物质科学研究院医学物理与技术中心医学物理与技术安徽省重点实验室安徽合肥230031 中国科学技术大学安徽合肥230026 中国科学院合肥肿瘤医院放疗中心安徽合肥230031 中国人民解放军第一0五医院肿瘤诊疗中心安徽合肥230031

目的目前的医用直线加速器，大多配备碳素纤维治疗床。本研究通过在Monaco计划系统中构建加速器治疗床模型，探讨治疗床对旋转容积调强（volumetric modulated arc therapy,VMAT）剂量分布的影响。方法将16．5cm的固体水置于治疗床左右... 详细信息

目的目前的医用直线加速器，大多配备碳素纤维治疗床。本研究通过在Monaco计划系统中构建加速器治疗床模型，探讨治疗床对旋转容积调强（volumetric modulated arc therapy,VMAT）剂量分布的影响。方法将16．5cm的固体水置于治疗床左右位置的正中，测量固体水等中心的吸收剂量Dmea。在Monaco计划系统中加入治疗床模型，计算固体水等中心的吸收剂量Dcal。调整床模型外层碳素纤维和内层填充泡沫的相对电子密度，当计算值Dcal和测量值Dmea最接近时，确认床模型的相对电子密度值。选取中国科学院合肥肿瘤医院2017-03-01-2017-08-31收治的宫颈癌患者15例，均设计VMAT全弧计划，在加和不加床模型的情况下分别进行质量保证（quality assurance，QA）剂量计算，并将计算得到的剂量体积直方图导出并保存为文本文件，用matlab读取上述文件，然后编写程序，基于剂量体积的统计分析和四分位数，评估加速器碳素纤维治疗床对VMAT剂量分布的影响。结果加入治疗床模型前后，固体水等中心的吸收剂量Dcal与Dmea的相对偏差由（2．66±1．14）％降低至（-0．07±0．20）％，差异有统计学意义，t=9．74，P〈0．05。靶区的平均剂量Dmeean由（52．88±0．82）Gy减小至（52．05±0．80）Gy，差异有统计学意义，z=-3．41，P〈0．05；体积剂量D95%由（50．71±0．25）Gy减小至（49．87±0．34）Gy，差异有统计学意义，t=19．04，P〈0．05。皮肤的剂量差异最为显著，平均剂量由（7．41±2．81）Gy增加至（9．89±3．71）Gy，差异有统计学意义，t=-9．44，P〈0．05。直肠、膀胱、股骨头、小肠的剂量体积V20、V30、V40，以及Dmax和Dmean均有所降低，差异均有统计学意义，P〈0．05。结论加速器治疗床对VMAT剂量分布的影响不应被忽略，通过Monaco计划系统正确的构建和调用治疗床模型，可以很好的模拟加速器治疗床对剂量的影响。

关键词：治疗床模型剂量体积四分位数 Monaco治疗计划系统 VMAT

机器学习在肺癌VMAT计划中对危及器官剂量预测的可行性

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中国医学物理学杂志 2020年第7期37卷 934-939页

作者：闫凤牛振洋费振乐吴先想崔相利刘苓苓联勤保障部队第901医院放疗科安徽合肥230031 蚌埠医学院第一附属医院放疗科安徽蚌埠233004 中国科学院合肥肿瘤医院安徽合肥230031

目的:探讨机器学习在肺癌容积旋转调强(VMAT)治疗计划对心脏和肺的剂量体积直方图(DVH)预测的可行性。方法:选取51例肺癌VMAT计划,随机选取其中43例为训练组,剩余8例为验证组。分析训练组中患者的解剖信息与两侧肺V5、V20和心脏V30、V4... 详细信息

目的:探讨机器学习在肺癌容积旋转调强(VMAT)治疗计划对心脏和肺的剂量体积直方图(DVH)预测的可行性。方法:选取51例肺癌VMAT计划,随机选取其中43例为训练组,剩余8例为验证组。分析训练组中患者的解剖信息与两侧肺V5、V20和心脏V30、V40的相关性。采用机器学习方法,以解剖信息为输入、危及器官(OAR)的DVH为输出,分别构建并训练关于两侧肺以及心脏的人工神经网络模型。将验证组中8例VMAT计划中的解剖信息分别输入到已经构建好的人工神经网络模型,分别预测OAR的DVH。结果:两侧肺V5、V20和心脏V30、V40受自身体积大小影响可忽略,受OAR与靶区的空间相对位置关系影响较大。患侧肺、对侧肺、心脏的人工神经网络结构模型中隐藏层分别含有41、38、34个神经结点,线性回归系数分别为0.994、0.975、0.986。对验证组中患侧肺和对侧肺的V5、V20的预测误差分别为2.70%±1.83%、2.84%±1.97%和13.7%±7.8%、0.72%±0.75%,对心脏V30、V40的预测误差分别为3.20%±0.63%、2.1%±1.5%,仅对侧肺V5的预测值和实际值差异有统计学意义(P<0.05)。结论:采用人工神经网络方法可以对肺癌VMAT计划中解剖信息与OAR的DVH数据进行学习,构建的人工神经网络模型可预测出患侧肺、心脏V25~V60和对侧肺V20的DVH数据,可为临床计划设计提供参考。

关键词：肺癌容积旋转调强人工神经网络模型机器学习剂量体积直方图

局部晚期喉癌螺旋断层放疗与容积旋转调强放疗的剂量学比较

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深圳中西医结合杂志 2023年第17期33卷 76-79页

作者：葛文洁曹露吴先想蔡汉飞蚌埠医学院第一附属医院安徽蚌埠233000

目的:探讨局部晚期喉癌螺旋断层放疗(HT)与容积旋转调强放疗(VMAT)的剂量学差异与优势。方法:选取2022年1月至2022年12月蚌埠医学院第一附属医院收治的10例晚期喉癌患者,随机分为VMAT组和HT组,各5例。分别予以制定VMAT及HT治疗计划,在... 详细信息

目的:探讨局部晚期喉癌螺旋断层放疗(HT)与容积旋转调强放疗(VMAT)的剂量学差异与优势。方法:选取2022年1月至2022年12月蚌埠医学院第一附属医院收治的10例晚期喉癌患者,随机分为VMAT组和HT组,各5例。分别予以制定VMAT及HT治疗计划,在满足靶区相同处方剂量的基础上,比较分析两种放疗技术的计划靶区(PTV)剂量参数、危及器官剂量及受照体积参数以及两组治疗计划的机器跳数、计划出束时间。结果:VMAT组高危计划靶区(PTV1)的靶区平均剂量(D_(mean))、近似最大剂量(D_(2))、中位剂量(D_(50))、靶区覆盖度(D_(95))、近似最小剂量(D_(98))、均匀性指数(HI)以及低危计划靶区(PTV2)的D_(mean)、D_(2)、D_(50)、HI高于HT组,PTV2的适形度指数(CI)低于HT组,差异具有统计学意义(P<0.05)。HT组在降低脑干的最大剂量(D_(max)),脊髓的D_(mean)、D_(max)方面优于VMAT组,差异具有统计学意义(P<0.05)。但在降低口腔D_(mean)和对两侧腮腺低剂量区域V_(10)、尤其V_(20)的保护上,VMAT组有明显优势,差异具有统计学意义(P<0.05)。且VMAT组正常组织的D_(mean)、V_(10)、V_(20)低于HT组,但V_(50)高于HT组,差异具有统计学意义(P<0.05)。VMAT组机器跳数低于HT组,计划出束时间短于HT组,差异具有统计学意义(P<0.05)。结论:HT、VMAT在局部晚期喉癌中均能满足靶区及危及器官的剂量要求,HT剂量分布适形度、均匀性更好,VMAT在计划实施效率上更有优势。因此应根据患者具体病情科学采取更适宜的放疗方式。

关键词：喉癌螺旋断层放疗容积旋转调强放疗剂量学

呼吸运动状态对动态调强放疗剂量分布影响的研究

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中华放射医学与防护杂志 2019年第3期39卷 197-201页

作者：吴先想牛振洋费振乐刘苓苓崔相利魏敏王磊安徽医科大学生命科学学院生物医学工程系合肥230032 中国人民解放军联勤保障部队第901医院放疗科合肥230031 中国科学院合肥肿瘤医院合肥230031

目的探讨不同幅度、周期、方向的呼吸运动对动态调强放疗(IMRT)计划中靶区剂量分布的影响。方法选取30例肺癌病例,按靶区体积大小分为A(72.0~200.2cm^3)、B(271.7~380.0cm^3)、C(498.9~684.9cm^3)3组,每组10例,平均体积分别为151.5、32... 详细信息

目的探讨不同幅度、周期、方向的呼吸运动对动态调强放疗(IMRT)计划中靶区剂量分布的影响。方法选取30例肺癌病例,按靶区体积大小分为A(72.0~200.2cm^3)、B(271.7~380.0cm^3)、C(498.9~684.9cm^3)3组,每组10例,平均体积分别为151.5、327.1和583.3cm^3。使用呼吸运动模拟平台带动含二维电离室矩阵的模体沿枪靶方向运动。分别转动准直器至0°和90°,在不同呼吸运动幅度(0、4、8、12和15mm)与周期(3、4和5s)下,采集模体等中心层面剂量。其中周期为4s测量5次,以绝对剂量及γ通过率(3mm/3%)为指标,分析采集剂量与治疗计划系统(TPS)输出的剂量分布差异。结果在两个方向上,呼吸运动降低了靶区边缘内侧剂量,提高了靶区边缘外侧剂量。呼吸运动周期之间的γ通过率差异最大达3.54%(t=2.301,P<0.05)。当呼吸运动幅度超过8mm时,γ通过率<90%,且随幅度增大而减小。静态与呼吸运动之间γ通过率的差值和靶区体积呈负相关,A、B、C3组的平均γ通过率依次增大。5次叠加剂量的γ通过率高于单次剂量平均γ通过率,且差异有统计学意义(t=-9.36^-5.95,P<0.05)。结论动态IMRT靶区剂量分布主要受呼吸运动幅度及自身体积影响,部分幅度下呼吸运动周期对剂量分布有影响。多次剂量实施后,可消除部分单次剂量实施误差。医师需要根据呼吸运动幅度对靶区进行合理外扩,同时优化呼吸运动方向上靶区边缘组织受量。对于靶区体积过小以及呼吸运动幅度过大的患者,应采取呼吸管理技术提高靶区剂量实施的精准性。

关键词：呼吸运动靶区体积 γ通过率剂量分布动态调强放疗

基于循环对抗生成网络的胸部锥形束CT校正及剂量计算准确性

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中国医学物理学杂志 2022年第7期39卷 811-816页

作者：吴先想牛振洋蔡汉飞方美芳李威徐露崔珍蚌埠医学院第一附属医院放疗科安徽蚌埠233004 解放军第901医院放疗科安徽合肥230031

目的:采用循环对抗生成网络算法建立胸部锥形束CT(CBCT)校正模型,探讨该模型用于提升CBCT质量的可行性,评估校正的CBCT(CCBCT)用于剂量计算的准确性。方法:选择食管癌或肺癌患者已配准的CBCT和定位CT70例,随机选取其中60例作为训练集,... 详细信息

目的:采用循环对抗生成网络算法建立胸部锥形束CT(CBCT)校正模型,探讨该模型用于提升CBCT质量的可行性,评估校正的CBCT(CCBCT)用于剂量计算的准确性。方法:选择食管癌或肺癌患者已配准的CBCT和定位CT70例,随机选取其中60例作为训练集,用来训练循环对抗生成网络,生成CBCT的校正模型。剩余10例作为测试集,对CBCT、CCBCT和定位CT之间的CT值平均绝对误差、峰值信噪比、归一化互相关进行统计学分析。将原调强计划(CTPlan)移植到CCBCT上,生成CCBCTPlan,以CTPlan剂量分布为参考,对CCBCTPlan进行三维剂量γ分析。结果:CBCT经校正后散射伪影显著减少,CT值平均绝对误差降低了52.74%±6.47%,峰值信噪比和归一化互相关分别提高了7.95%±3.56%和1.68%±3.38%,差异均有统计学意义(t=18.47、-7.31、-6.77,P<0.05)。在2mm/2%、2mm/1%和1mm/1%条件下,CCBCTPlan三维剂量平均γ通过率分别为99.16%±0.34%、98.01%±0.72%、93.95%±1.62%。结论:基于循环对抗生成网络构建的CBCT影像校正模型用于提升CBCT影像质量是可行的,经校正的胸部CBCT可用于放疗剂量计算,为CBCT用于自适应放疗剂量计算奠定基础。

关键词：循环对抗生成网络锥形束CT 影像校正剂量计算自适应放疗

CT值相对电子密度转换关系影响因素及其对剂量计算的影响分析

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中国医学物理学杂志 2019年第2期36卷 157-162页

作者：吴先想郭红博费振乐崔相利牛振洋刘苓苓安徽医科大学生命科学学院生物医学工程系安徽合肥230032 中国科学技术大学生命科学学院生物医学工程系安徽合肥230026 联勤保障部队第901医院放疗科安徽合肥230031 中国科学院合肥肿瘤医院安徽合肥230031

目的:探讨不同扫描条件对CT值到相对电子密度(HU-RED)转换关系及放疗计划剂量计算的影响。方法:借助CT模拟定位机和电子密度模体,分析不同扫描条件下各组织替代物的CT值,建立对应的HU-RED转换关系。随机选取头部、胸部、腹部、盆腔肿瘤... 详细信息

目的:探讨不同扫描条件对CT值到相对电子密度(HU-RED)转换关系及放疗计划剂量计算的影响。方法:借助CT模拟定位机和电子密度模体,分析不同扫描条件下各组织替代物的CT值,建立对应的HU-RED转换关系。随机选取头部、胸部、腹部、盆腔肿瘤患者各8、8、6、6例,分别设计放疗计划。保持放疗计划各参数不变,选择不同电压下的HU-RED转换曲线,进行剂量计算。借助临床靶区(D_2、D_(50)、D_(95)、D_(98))和危及器官(D_(mean)、D_(max)),分析比较扫描电压的改变对剂量分布的影响。结果:扫描层厚和扫描电流对HU-RED转换关系影响可忽略,但扫描电压对其影响较大;头颈部和盆腔肿瘤靶区(D_2、D_50、D_95、D_98)剂量有显著性差异(P≤0.029);胸部和腹部肿瘤靶区(D_50、D_95、D_98)剂量有显著性差异(P≤0.043);脑干、患侧肾、小肠、双侧股骨头、脊髓、膀胱的平均剂量及脊髓的最大剂量有显著性差异(P≤0.036)。结论:CT模拟定位机扫描电压的改变可显著影响剂量的计算,因此治疗计划中需要选用与CT扫描电压相一致的HU-RED转换曲线进行剂量计算。

关键词： CT值肿瘤相对电子密度容积旋转调强治疗计划系统

胸腺瘤调强放疗中共面野与非共面野计划设计的比较研究

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科技与健康 2023年第4期2卷 49-52页

作者：李威秦楠楠吴先想王春彦周士祥蚌埠医学院第一附属医院放疗科安徽蚌埠233000

对胸腺瘤在调强放疗中共面野计划与非共面野计划的剂量学进行比较研究,从而得出对患者受益更好的放疗计划。纳入2021年1月—2022年12月蚌埠医学院第一附属医院放疗科收治的80例胸腺瘤不完全切除术后患者,对这80例患者采用相同的计划系... 详细信息

对胸腺瘤在调强放疗中共面野计划与非共面野计划的剂量学进行比较研究,从而得出对患者受益更好的放疗计划。纳入2021年1月—2022年12月蚌埠医学院第一附属医院放疗科收治的80例胸腺瘤不完全切除术后患者,对这80例患者采用相同的计划系统进行共面野和非共面野调强计划设计,其中共面野计划采用机架0°、320°、40°,非共面野计划采用机架0°、330°(床90°)、30°(床90°),将两者得出的计划进行比较,主要比较靶区的适形度、均匀性,危及器官脊髓、心脏、肺的受量,以及对两种计划设计的机器执行效率进行比较。非共面野与共面野相比结果:靶区适形度较差,V20、V30相差不大,心脏平均剂量高269.73cGy,脊髓平均剂量高516.06cGy。研究发现,非共面野计划设计脊髓、心脏的受量稍高,但肺的低剂量受量明显减少,可以有效预防患者放疗晚期放射性肺炎的发生。

关键词：胸腺瘤调强放疗危及器官平均剂量

发泡胶个体化体位固定技术在颈段及胸上段食管癌调强放射治疗中的应用价值研究

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中国医学装备 2022年第12期19卷 33-37页

作者：吴云来孙谦韩洋蔡汉飞徐全敬李文海吴先想杨荣邦安徽省蚌埠医学院第一附属医院暨蚌埠医学院附属肿瘤医院肿瘤放疗科安徽蚌埠233004

目的:探讨发泡胶个体化体位固定技术在颈段及胸上段食管癌调强放射治疗中的应用价值。方法:选取在医院肿瘤放疗中心接受调强放射治疗(IMRT)的80例颈段及胸上段食管癌患者,按不同体位固定方式将患者分为发泡胶组和头枕组,每组40例。发泡... 详细信息

目的:探讨发泡胶个体化体位固定技术在颈段及胸上段食管癌调强放射治疗中的应用价值。方法:选取在医院肿瘤放疗中心接受调强放射治疗(IMRT)的80例颈段及胸上段食管癌患者,按不同体位固定方式将患者分为发泡胶组和头枕组,每组40例。发泡胶组采用个体化发泡胶联合头颈肩热塑膜固定体位,头枕组采用标准聚氨酯头枕联合头颈肩热塑膜固定体位。采集每例患者放射治疗前3次和治疗后每周1次的锥形束CT(CBCT)图像,并与计划CT图像进行配准后分别记录在左右、上下及前后方向上的重复摆位误差值,并根据3个方向的误差值计算出三维摆位误差。采用问卷调查形式评估患者对固定装置及技师操作的主观治疗舒适满意度。结果:发泡胶组和头枕组摆位误差左右方向分别为(0.76±0.97)mm和(1.78±1.33)mm;上下方向分别为(0.82±1.02)mm和(2.29±1.45)mm;三维摆位误差分别为(2.97±1.13)mm和(4.34±1.65)mm,差异均有统计学意义(t=8.78,t=11.89,t=1.74;P<0.05);前后方向分别为(0.97±0.82)mm和(1.10±0.97)mm;两者比较差异无统计学意义。发泡胶组和头枕组≥5 mm的三维摆位误差累积频率分别为11.9%和24.4%,其差异有统计学意义(x^(2)=16.73,P<0.05);发泡胶组和头枕组患者的主观舒适满意度分别为87.5%和57.5%,其差异有统计学意义(x^(2)=9.03,P<0.05);结论:发泡胶个体化体位固定技术在颈段及胸上段食管癌IMRT中,能够减少患者的摆位误差,提高患者摆位精度和舒适度,具有临床应用价值。

关键词：颈段及胸上段食管癌调强放射治疗(IMRT) 个体化发泡胶体位固定摆位误差