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应用蒙特卡罗方法研究医用加速器光子能谱分布

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中国医疗器械杂志 2024年第2期48卷 156-159页

作者：徐云赵宇李自康吴骏翔四川大学华西医院雅安医院肿瘤科雅安市625000 四川省肿瘤医院放疗中心成都市610041

目的研究医用直线加速器在等中心平面的光子能谱分布和次级准直器对光子能谱的影响。方法使用BEAMnrc程序模拟5 cm×5 cm、10 cm×10 cm、15 cm×15 cm和20 cm×20 cm射野下,能量为6 MeV电子和光子在加速器治疗头中的输运行为,在等中心... 详细信息

目的研究医用直线加速器在等中心平面的光子能谱分布和次级准直器对光子能谱的影响。方法使用BEAMnrc程序模拟5 cm×5 cm、10 cm×10 cm、15 cm×15 cm和20 cm×20 cm射野下,能量为6 MeV电子和光子在加速器治疗头中的输运行为,在等中心平面处设置相空间记录文件,以记录经过此平面的粒子信息。然后利用BEAMdp程序对相空间文件进行分析,从而获得在等中心平面的光子能谱分布及次级准直器对光子能谱的影响。结果通过分析标称能量为6 MV的医用直线加速器的光子能谱,发现次级准直器对光子能谱影响很小;不同射野具有不同的光子能谱分布;同一射野不同中心区域的光子能谱具有相同的归一化分布。结论在放射治疗的剂量计算中,应仔细考虑光子能谱的影响。

关键词：蒙特卡罗方法光子医用直线加速器能谱

三种验证设备在立体定向放射治疗的剂量验证结果分析

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中华放射医学与防护杂志 2022年第9期42卷 678-684页

作者：吴凡唐斌杨凤吴骏翔四川省肿瘤医院·研究所四川省癌症防治中心电子科技大学医学院放射肿瘤学四川省重点实验室成都610041

目的比较靶区体积、计算网格和剂量阈值等参数对ArcCHECK、SRS MapCHECK和3DMap 3种验证设备的立体定向放射治疗剂量验证结果的影响。方法选取50例立体定向放疗计划,分别比较靶区体积(<25 cm^(3)和≥25 cm^(3))、计算网格(1.0、1.5和2.0... 详细信息

目的比较靶区体积、计算网格和剂量阈值等参数对ArcCHECK、SRS MapCHECK和3DMap 3种验证设备的立体定向放射治疗剂量验证结果的影响。方法选取50例立体定向放疗计划,分别比较靶区体积(<25 cm^(3)和≥25 cm^(3))、计算网格(1.0、1.5和2.0 mm)和剂量阈值(5%、10%和15%)对3种验证设备3 mm/3%、3 mm/2%、3 mm/1%、2 mm/3%和2 mm/2%的γ通过率的影响。结果靶区体积的改变对于3DMap的影响较大,与小体积相比,3DMap大体积的3 mm/3%、3 mm/2%、2 mm/3%和2 mm/2%的γ通过率分别增加2.2%、2.2%、4.4%和4.7%(t=-2.76、-2.17、-4.72、-3.86,P<0.05);计算网格1.5和1.0 mm相比,对于MapCHECK的影响较大,5种γ通过率分别降低0.7%、1.1%、1.7%、0.9%和1.5%(t=-6.15、-6.23、-5.98、-5.11、-8.34,P<0.05)。计算网格2.0和1.0 mm相比,对于ArcCHECK影响较大,5种γ通过率分别降低1.0%、1.7%、2.4%、1.7%和2.7%(t=-4.75、-7.30、-8.63、-7.11、-8.26,P<0.05);剂量阈值10%和5%相比,对于ArcCHECK影响较大,3 mm/3%、3 mm/2%、2 mm/3%和2 mm/2%的γ通过率分别降低0.5%、0.8%、1.2%和1.7%(t=5.20、5.68、8.17、9.99,P<0.05)。剂量阈值15%和5%相比,对于3DMap的影响较大,3 mm/3%、3 mm/2%、2 mm/3%和2 mm/2%的γ通过率分别降低1.6%、1.7%、2.8%和3.2%(t=3.25、2.98、4.40、4.21,P<0.05)。结论靶区体积、计算网格和剂量阈值对3种验证设备立体定向放疗计划的验证通过率产生不同程度的影响。在临床使用时应对于不同的验证设备具体考虑这些参数对于验证结果的影响。

关键词：立体定向放射治疗剂量验证靶区体积计算网格剂量阈值

深度卷积神经网络在头颈部肿瘤小体积危及器官自动勾画中的应用

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中华肿瘤防治杂志 2022年第8期29卷 571-577页

作者：康盛伟吴骏翔唐斌杨凤侯氢四川大学原子核科学技术研究所辐射物理及技术教育部重点实验室四川成都610064 四川省肿瘤医院·研究所四川省癌症防治中心电子科技大学医学院附属肿瘤医院放射肿瘤学四川省重点实验室四川成都610041

目的评估基于分类模型的三维(3D)编码-解码深度卷积神经网络在自动勾画头颈部危及器官中的几何学精度和分割效率,为临床使用提供依据.方法选取2020-01-05-2020-11-21四川省肿瘤医院收治的250例头颈部肿瘤患者CT,由资深放射治疗医师手动... 详细信息

目的评估基于分类模型的三维(3D)编码-解码深度卷积神经网络在自动勾画头颈部危及器官中的几何学精度和分割效率,为临床使用提供依据.方法选取2020-01-05-2020-11-21四川省肿瘤医院收治的250例头颈部肿瘤患者CT,由资深放射治疗医师手动勾画危及器官,以其中150套图像作为训练集,用于调整自动勾画网络参数,60套为验证集,40套作为测试集.使用CT分类模型将患者CT在头脚方向分成6部分,通过3 D编码-解码分割网络自动勾画脑干、脊髓、腮腺、下颌骨、气管、食管、垂体、眼球、晶体、视神经、视交叉和耳蜗等12个危及器官.采用戴斯相似性系数和豪斯多夫距离评估自动勾画的精度.采用单因素方差分析及配对t检验等方法对数据进行统计学分析.结果训练集所有危及器官自动勾画的戴斯相似性系数平均值为0.94,豪斯多夫距离平均值为2.22 mm;验证集的戴斯相似性系数平均值为0.82,豪斯多夫距离平均值为2.96 mm;测试集戴斯相似性系数平均值为0.84,均>0.70,83.33%的危及器官戴斯相似性系数>0.80,豪斯多夫距离平均值为2.87 mm,91.67%的危及器官豪斯多夫距离<3.50 mm.自动勾画网络勾画效率较高,平均勾画时间为125 s.结论基于分类模型的3D编码-解码分割网络自动勾画头颈部肿瘤的危及器官可以得到较准确的结果,尤其是小体积危及器官的勾画,为头颈部肿瘤放射治疗危及器官自动勾画提供了方法.

关键词：深度学习自动勾画头颈部肿瘤危及器官放射治疗

全段食管癌非均整模式与均整模式下容积旋转调强放疗的剂量学研究

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肿瘤预防与治疗 2022年第1期35卷 51-56页

作者：宋宏昌康盛伟黎杰吴骏翔西昌市人民医院肿瘤科四川凉山州615000 四川省肿瘤医院·研究所四川省癌症防治中心电子科技大学医学院放射肿瘤学四川省重点实验室成都610041

目的:比较全段食管癌非均整(flattening filter free,FFF)模式与均整(flattening filter,FF)模式下容积旋转调强放疗(volumetric modulated arc therapy,VMAT)的剂量学特性,分析全段食管癌FFF模式下VMAT计划的临床可行性。方法:纳入2020年10月至2021年4月全段食管癌患者20例,均采用VMAT技术分别设计FFF模式(FFF组)和FF模式(FF组)的计划,处方剂量60Gy,比较2组计划靶区和危及器官的受照剂量、机器跳数(monitor unit,MU)、平均剂量率和照射时间。结果:FFF组和FF组靶区D_(95)、D_(mean)、D_(1)和适形性指数的差异无统计学意义(P>0.05),其中FFF组的均匀性指数优于FF组,差异有统计学意义(P0.05);FFF组与FF组相比,MU增加11.42%、弧1平均剂量率增加21.08%、弧2平均剂量率增加32.64%、照射时间减少11.89%(P<0.05)。结论:FFF组和FF组均能满足临床要求,对于靶区两组计划结果相似,但是FFF组对于OAR的保护更好,虽然FFF组的MU增加,但照射时间更短,因此FFF组比FF组具有更高的治疗效率。

关键词：食管癌非均整模式容积旋转调强放疗剂量学

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口咽癌自动固定野调强放疗计划的可行性研究

肿瘤预防与治疗 2022年第1期35卷 43-50页

作者：胡劲伟付波康盛伟黎杰吴骏翔成都医学院第二附属医院·核工业四一六医院肿瘤科成都610051 四川省肿瘤医院·研究所四川省癌症防治中心电子科技大学医学院放射肿瘤学四川省重点实验室成都610041

目的:比较口咽癌自动固定野调强放射治疗(intensity modulated radiation therapy,IMRT)计划和人工容积旋转弧形调强治疗(volumetric modulated arc therapy,VMAT)计划的剂量学参数等差异,评估自动IMRT计划在口咽癌中的应用可行性。方法... 详细信息

目的:比较口咽癌自动固定野调强放射治疗(intensity modulated radiation therapy,IMRT)计划和人工容积旋转弧形调强治疗(volumetric modulated arc therapy,VMAT)计划的剂量学参数等差异,评估自动IMRT计划在口咽癌中的应用可行性。方法:选取25例口咽癌患者,采用Pinnacle^(3)计划系统分别为25例患者设计自动IMRT计划(IM-RT_(auto))和人工VMAT计划(VMAT_(manu)),两组计划采用相同的靶区处方剂量、危及器官剂量体积限制和迭代次数。比较2组计划靶区的D_(95)、D_(mean)、D_(2)、适形度指数和均匀性指数(homogeneity index,HI)、危及器官的受照剂量、优化时间、机器跳数以及优化次数。结果:两组计划均满足临床处方剂量要求。VMAT_(manu)组的靶区略优于IMRT_(auto)组,其中原发肿瘤、高危亚临床病灶和阳性淋巴结等靶区的D_(2)和HI优于IMRT_(auto)组(P0.05)。IMRT_(auto)组机器跳数增加了16.5%(P0.05),但是计划优化时间明显少于VMAT_(manu)组,优化时间减少了55.8%(P<0.05)。结论:对于口咽癌,IMRT_(auto)组可以获得与VMAT_(manu)组类似的计划质量,同时显著提高了计划优化效率,具有临床可行性。

关键词：自动计划固定野调强放射治疗容积旋转弧形调强治疗口咽癌剂量学

螺旋断层动态钨门技术在肺癌立体定向放疗中的应用

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中国医疗设备 2022年第4期37卷 43-46页

作者：吴骏翔唐斌康盛伟王培黎杰吴凡四川省肿瘤医院(研究所)/四川省癌症防治中心/电子科技大学医学院放射肿瘤学四川省重点实验室四川成都610041

目的通过评估动态钨门技术的计划质量和执行效率,探讨能否在螺旋断层调强放疗中使用射野宽度5.0 cm的动态钨门(Dynamic Jaw 5.0 cm,DJ5.0)代替2.5 cm固定钨门(Fixed Jaw 2.5 cm,FJ2.5)应用于肺癌立体定向放疗(Stereotactic Body Radioth... 详细信息

目的通过评估动态钨门技术的计划质量和执行效率,探讨能否在螺旋断层调强放疗中使用射野宽度5.0 cm的动态钨门(Dynamic Jaw 5.0 cm,DJ5.0)代替2.5 cm固定钨门(Fixed Jaw 2.5 cm,FJ2.5)应用于肺癌立体定向放疗(Stereotactic Body Radiotherapy,SBRT)。方法选取10例肺癌患者,处方剂量40 Gy/5次,相同优化条件下分别使用FJ2.5、射野宽度2.5 cm的动态钨门(Dynamic Jaw 2.5 cm,DJ2.5)和DJ5.0进行计划设计和评估。比较3组计划靶区的D95、适形度指数、梯度指数(Gradient Index,GI)、危及器官的受照剂量、机器跳数和照射时间。结果DJ2.5组的靶区GI优于其他两组,差异有统计学意义(P<0.05)。DJ2.5组的患侧肺V_(5)、V_(10)、D_(mean)、健侧肺D_(mean)、脊髓D_(max)、心脏D_(mean)、食管D_(mean)与DJ5.0和FJ2.5组相比均降低,差异有统计学意义(P<0.05)。DJ5.0和FJ2.5组相比,患侧肺V_(5)、V_(10)和D_(mean)均降低,差异有统计学意义(P<0.05)。DJ5.0组与FJ2.5和DJ2.5组相比,机器跳数分别降低了37.0%、40.7%,照射时间分别降低了34.5%和37.9%,差异有统计学意义(P<0.05)。结论综合考虑计划质量和照射效率,建议采用DJ5.0代替传统的FJ2.5应用于肺癌SBRT,在满足临床要求的同时可以显著缩短照射时间,若只考虑计划质量则选择DJ2.5。

关键词：螺旋断层调强放疗动态钨门技术立体定向放疗剂量学肺癌

AiPlan放射治疗计划系统的临床剂量学测试

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中国医疗设备 2022年第1期37卷 171-173页

作者：廖雄飞袁珂徐鹏李厨荣刘敏吴骏翔黎杰四川省肿瘤医院研究所四川省癌症防治中心电子科技大学医学院放射肿瘤学四川省重点实验室四川成都610041

目的对AiPlan三维放射治疗计划系统(Treatment Planning System,TPS)进行临床剂量学验证,以检验AiPlan系统在临床正常使用条件下的有效性和安全性。方法随机选取60例在Pinnacle计划系统上已完成放射治疗计划设计的患者,将60例患者的CT... 详细信息

目的对AiPlan三维放射治疗计划系统(Treatment Planning System,TPS)进行临床剂量学验证,以检验AiPlan系统在临床正常使用条件下的有效性和安全性。方法随机选取60例在Pinnacle计划系统上已完成放射治疗计划设计的患者,将60例患者的CT图像及RT Structures通过DICOM网络传输至AiPlanTPS,并应用AiPlan系统对60例临床病例重新进行放射治疗计划设计。分别对Pinnacle和AiPan两组放射治疗计划进行绝对点剂量以及二维面剂量验证,同时比较两组放射治疗计划等中心及附近层面剂量分布情况,运用统计学方法对两组计划剂量验证结果进行分析。结果 AiPlanTPS能够实现逆向调强放射治疗计划设计所需的各项功能;经AiPlan系统设计的60例放射治疗计划均能满足临床剂量要求;绝对点剂量误差范围为-3.27%~3.98%,二维面剂量验证Gamma通过率为97.5%±2.8%,该结果与Pinnacle系统计划验证结果相比无统计学差异(t=0.149、1.858,P=0.882、0.068)。结论 Aiplan三维TPS在剂量计算精度上达同类进口产品相似水平,能够满足临床要求。

关键词：放射治疗计划系统剂量验证剂量学

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三维近距离治疗计划系统的研究与开发

中国医疗设备 2023年第10期38卷 62-66,72页

作者：王炳杰王先良温爱萍康盛伟黎杰吴骏翔香港理工大学医疗科技及咨询学系中国香港999077 四川省肿瘤医院/四川省肿瘤研究所/四川省癌症防治中心/电子科技大学附属肿瘤医院放疗中心四川成都610041 电子科技大学医学院四川成都610054

目的自主研发一套可用于三维近距离治疗计划的系统,以满足三维近距离治疗计划设计的基本要求。方法该系统以Visual C++为开发平台,支持DICOM协议,采用窗口式交互界面,通过菜单或按键方式实现操作功能。结果该系统包括患者信息、勾画、... 详细信息

目的自主研发一套可用于三维近距离治疗计划的系统,以满足三维近距离治疗计划设计的基本要求。方法该系统以Visual C++为开发平台,支持DICOM协议,采用窗口式交互界面,通过菜单或按键方式实现操作功能。结果该系统包括患者信息、勾画、近距离计划以及系统配置等模块,可实现患者数据管理、靶区和危及器官的勾画、施源器重建、剂量计算、逆向优化以及剂量评估等功能。使用本系统和商用计划系统进行近距离治疗的计划设计,验证本系统优化算法和剂量计算算法的准确性,结果显示,两种计划系统在剂量体积直方图参数的偏差均小于0.53%,γ通过率均在98.24%以上。结论研发的三维近距离治疗计划系统操作简单,运行稳定,可实现临床三维近距离治疗的计划设计工作,可用于临床。

关键词：近距离治疗计划系统施源器剂量计算逆向优化

宫颈癌后装治疗中图形优化与逆向模拟退火优化剂量学分析

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中华放射医学与防护杂志 2016年第12期36卷 909-912页

作者：彭倩王培王先良谭燕吴骏翔四川省医学科学院四川省人民医院肿瘤中心成都610072 四川省肿瘤医院成都610041

目的比较宫颈癌三维后装计划中图形优化（GO）和模拟退火逆向优化（IPSA）剂量分布的差异，为宫颈癌后装治疗计划优化方法的选择提供依据。方法利用Excel 2007产生的随机数，从已完成治疗的根治性宫颈癌患者中选取21例，原后装治疗计... 详细信息

目的比较宫颈癌三维后装计划中图形优化（GO）和模拟退火逆向优化（IPSA）剂量分布的差异，为宫颈癌后装治疗计划优化方法的选择提供依据。方法利用Excel 2007产生的随机数，从已完成治疗的根治性宫颈癌患者中选取21例，原后装治疗计划采用图形优化，基于原图像信息，制定IPSA计划，统计临床靶区（CTV）剂量体积参数V100%、V150%，以及均匀性指数（HI）、适形指数（CI）、膀胱和直肠的D1 cm3、D2 cm3，对比两种优化方法的剂量特点。结果两个计划的靶区剂量均能满足处方要求，所有靶区剂量参数的均值接近，差异无统计学意义（P〉0.05）。与GO计划相比，IPSA计划中膀胱D1 cm3、D2 cm3的剂量明显降低（t=3.596、3.490，P〈0.05）；直肠剂量参数的差异无统计学意义（P〉0.05）。结论在宫颈癌三管后装治疗中，采用GO和IPSA对靶区无影响，但IPSA可以减小膀胱的最大受量。

关键词：宫颈癌后装图形优化模拟退火逆向优化剂量学