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闪光放射治疗(Flash-RT)技术的研究进展

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中国医学装备 2024年第1期21卷 2-8页

作者：戴相昆吴韶鹃王金媛俞伟杜乐辉阎长鑫张石磊马娜雷霄曲宝林解放军总医院第一医学中心放射治疗科北京100853

经过多年发展,精准放射治疗技术已广泛应用,但现有技术仍受限于正常组织耐受剂量的限制,无法实现肿瘤治疗的最佳目标。闪光放射治疗(Flash-RT)是一种以超高剂量率射束(UHDR)进行照射的放射治疗技术,能够在显著降低正常组织辐射损伤的同... 详细信息

经过多年发展,精准放射治疗技术已广泛应用,但现有技术仍受限于正常组织耐受剂量的限制,无法实现肿瘤治疗的最佳目标。闪光放射治疗(Flash-RT)是一种以超高剂量率射束(UHDR)进行照射的放射治疗技术,能够在显著降低正常组织辐射损伤的同时,最大限度地治疗肿瘤。但直到目前,Flash-RT的生物学机制、关键物理参数及触发机制等尚不明确,其原理及临床转化应用仍处于研究阶段。本综述通过归纳Flash-RT相关研究,阐明Flash-RT研究的技术进展及临床转化应用。

关键词：放射治疗超高剂量率闪光放射治疗(Flash-RT)

立体定向放射外科Zap-X与CyberKnife治疗单发脑转移瘤的剂量学比较

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中华放射肿瘤学杂志 2023年第9期32卷 820-828页

作者：王金媛王成成曲宝林徐寿平鞠忠建潘隆盛戴相昆解放军总医院第一医学中心放射治疗科北京100853 国家癌症中心/国家肿瘤临床医学研究中心/河北中国医学科学院肿瘤医院放疗科廊坊065001 国家癌症中心/国家肿瘤临床医学研究中心/中国医学科学院北京协和医学院肿瘤医院放疗科北京100021 解放军总医院第一医学中心神经外科北京100853

目的评价立体定向放射外科(SRS)的Zap-X系统和射波刀(CK)G4系统治疗单发脑转移瘤的剂量学特性。方法回顾性选取12例已行CK治疗的单发脑转移瘤患者,计划靶区(PTV)的处方剂量为18~24 Gy,治疗1~3次。PTV为0.44~11.52 cm^(3)。应用Zap-X计... 详细信息

目的评价立体定向放射外科(SRS)的Zap-X系统和射波刀(CK)G4系统治疗单发脑转移瘤的剂量学特性。方法回顾性选取12例已行CK治疗的单发脑转移瘤患者,计划靶区(PTV)的处方剂量为18~24 Gy,治疗1~3次。PTV为0.44~11.52 cm^(3)。应用Zap-X计划系统以相同的处方剂量和危及器官限量对该12例患者进行重新计划,且Zap-X和CK的PTV处方剂量均归一到70%。将两组计划的计划参数、靶区和危及器官相关参数进行比较并评价。所有数据均在MIM Maestro读取。应用配对Wilcoxon符号秩检验进行统计分析,P<0.05为差异有统计学意义。结果靶区的覆盖率方面,CK显著高于Zap-X(99.14%±0.57%∶97.55%±1.34%,P<0.01),但Zap-X的适形指数更高(0.81±0.05∶0.77±0.07,P<0.05),Paddick梯度指数较CK低(2.98±0.24∶3.15±0.38,P=0.117),剂量梯度评分指数(GSI)更高。Zap-X的总机器跳数(MU)显著低于CK(11627.63±5039.53∶23522.16±4542.12,P<0.01),并且治疗时间更短[(25.08±6.52)∶(38.08±4.74)min,P<0.01]。对于脑组织的受量,Zap-X的剂量体积显著低于CK(P<0.05)。Zap-X脑干的D_(mean)和D_(max)值较低(P<0.05),眼球和晶状体的D_(mean)和D_(max)较高。对于视神经和视交叉,两组计划之间没有差异。在对皮肤的保护方面(V_(22.5 Gy)),Zap-X比CK更好[(4.15±4.48)∶(4.37±4.50)cm^(3),P<0.05]。结论对于单发脑转移瘤的SRS治疗,Zap-X能够提供与CK相当的甚至更优的高质量计划,尤其是可以缩短治疗时间。随着Zap-X系统的不断完善和升级,Zap-X有可能成为治疗脑转移瘤的新SRS平台。

关键词：肿瘤转移,脑立体定向放射外科 Zap-X系统 CyberKnife系统剂量学比较

Zap-X系统与CyberKnife G4系统射束剂量学比较

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中华放射肿瘤学杂志 2023年第11期32卷 990-996页

作者：王金媛鞠忠建王成成曲宝林潘隆盛戴相昆中国人民解放军总医院第一医学中心放射治疗科北京100853 中国人民解放军总医院第一医学中心神经外科北京100853

目的比较Zap-X系统与CyberKnife G4系统射束的剂量学特性,为Zap-X系统的临床应用提供参考。方法采用PTW三维水箱、半导体电离室分别在水下最大剂量点、50 mm、100 mm、200 mm处测量Zap-X系统与CyberKnife系统的7种不同尺寸准直器(5、7.5... 详细信息

目的比较Zap-X系统与CyberKnife G4系统射束的剂量学特性,为Zap-X系统的临床应用提供参考。方法采用PTW三维水箱、半导体电离室分别在水下最大剂量点、50 mm、100 mm、200 mm处测量Zap-X系统与CyberKnife系统的7种不同尺寸准直器(5、7.5、10、12.5、15、20、25 mm)下的两条正交离轴比曲线和等中心处射野大小,应用PTW配套软件MEPHYSTO(version 5.1)分析各参数条件下的射野半影、平坦度、对称性及射野尺寸,采用Origin 2021软件统计数据并作图分析。结果相同的准直器,Zap-X系统的剂量坪区较CyberKnife G4系统的大,且Zap-X系统射野边缘剂量跌落较快。随着准直器的增大,Zap-X系统与CyberKnife系统的半影均呈变大的趋势,平坦度均呈变小的趋势,且Zap-X系统的半影和平坦度均明显小于CyberKnife系统。两个系统都具有较好的对称性(<1%),CyberKnife系统的各项对称性结果(<0.39%)整体优于Zap-X系统(<0.99%)。等中心处Zap-X系统的准直器尺寸精度优于CyberKnife系统。结论与CyberKnife G4系统相比,Zap-X系统具有较小的半影和更好的平坦度,且准直器尺寸精度高,适用于立体定向放射外科治疗。

关键词： Zap-X 射波刀离轴比半影平坦度

螺旋断层加速器MVCT影像质量分析及剂量重算的研究

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螺旋断层加速器MVCT影像质量分析及剂量重算的研究

作者：戴相昆清华大学

学位级别：硕士

影像引导放射治疗是肿瘤放射治疗的新技术,目前在国内已经得到了广泛的应用。获取患者治疗前的影像资料是实现影像引导下放射治疗的基本条件。螺旋断层加速器机载的MVCT是一种新型的影像引导设备,采用3.5MV扇形束获取CT图像。MVCT系统... 详细信息

影像引导放射治疗是肿瘤放射治疗的新技术,目前在国内已经得到了广泛的应用。获取患者治疗前的影像资料是实现影像引导下放射治疗的基本条件。螺旋断层加速器机载的MVCT是一种新型的影像引导设备,采用3.5MV扇形束获取CT图像。MVCT系统可用于患者照射前、照射中的位置验证,也可以用于监测整个疗程中肿瘤及周边正常器官形状位置等的变化。作为一种新型的影像引导设备,影像质量及成像剂量等是影像引导设备的重要技术指标,并对临床应用产生一定的影响,建立合理的QA程序对设备的稳定和安全运行非常重要。本研究利用CatPhan 600模体测量螺旋断层加速器MVCT的影像质量并对影响影像质量的因素进行分析,根据实际临床资料对MVCT图像进行剂量重算的可行性和准确性进行研究。结果表明MVCT影像CT值成线性分布,但是和参考CT值有一定的差别,均匀性为1.5%,空间分辨率为4Lp/cm,低对比度分辨率比诊断CT和锥形束CT差,几何准确性较好,图像无明显形变发生。MVCT成像剂量与治疗剂量相比较小,每次成像剂量约在1-3cGy左右。MVCT值与电子密度值呈较好的线性关系,MVCT图像可用于剂量计算,通过实际病例的剂量比对和剂量验证结果,我们发现MVCT图像的剂量重算结果准确可靠, kVCT剂量和MVCT重算剂量单次照射剂量的最大差值没有超过±0.09Gy,可以作为自适应放疗后续修改计划的准确依据。最后根据测试分析的结果建立了MVCT系统质量保证的内容和方法,参照设备验收程序（ATP）实际临床情况建立了每日,每周及每月的质量保证（QA）程序。 MVCT图像质量比常规CT差,但是可以满足临床影像引导的要求,是实现剂量引导放射治疗（DGRT）和自适应放疗的基础。MVCT系统获取患者治疗前图像后与计划CT配准来实现影像引导的放射治疗,同时每天采集的MVCT图像可以用来进行剂量重算,评估解剖结构对剂量的影响,为影像引导放疗、剂量引导放疗以及自适应放疗的开展提供技术基础。根据制定的各项质量保证程序对MVCT系统进行定期的检测,确保该系统在临床应用中的稳定与安全。

关键词：螺旋断层加速器兆伏级扇形束CT 影像质量质量保证剂量重建

深度学习在子宫内膜癌术后临床靶区自动分割中的应用

同方学位论文库评论

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中国辐射卫生 2024年

作者：薛娴王凯玥梁大柱丁静静江萍孙全富程金生戴相昆付晓沙朱静洋周付根 1.中国疾病预防控制中心辐射防护与核安全医学所 2.北京大学第三医院放疗科 3.东北大学 4.中国人民解放军总医院放疗科 5.谢菲尔德哈勒姆大学 6.北京忠诚肿瘤医院肿瘤科 7.北京航空航天大学

目的评估三种深度学习（Deep learning，DL）算法在子宫内膜癌（Endometrial Carcinoma，EC）术后患者高剂量率近距离放射治疗（High-dose-rate Brachytherapy，HDR BT）中，自动分割临床靶区（Clinical Target Volumes ，CTV）的应用结果。方法数据集由 306 名子宫内膜癌术后患者的计算机断层扫描（computed tomography，CT）图像组成，按比例分为训练集（246例）、验证集（30例）和测试集（30例）。比较三种深度卷积神经网络模型：3D U-Net， 3D Res U-Net ，和 V-Net ，在CTV 分割上的性能。采用定量指标分别为戴斯相似性系数（Dice similarity coefficien，DSC）、豪斯多夫距离（Hausdorff distance，HD）、豪斯多夫距离第95 百分位数（95th percentile of Hausdorff distance，HD95%）和交并比（Intersection over Union，IoU）。结果在测试阶段中，3D U-Net、3D Res U-Net 和 V-Net 分割CTV得到的DSC 平均值分别为 0.90±0.07、0.95±0.06 和 0.95±0.06；HD平均值（mm）分别为2.51±1.70、0.96±1.01和0.98±0.95；HD95%平均值（mm）分别为1.33±1.02、0.65±0.91和 0.40±0.72，IoU 平均值分别为0.85±0.11、0.91±0.09 和0.92±0.09。其中，V-Net分割结果与高级临床医生勾画结果更接近，CTV 的分割时间<3.2 s，节省了临床医生的工作时间。结论实验结果表明，V-Net 在 CTV 分割方面表现最佳，定量指标和临床评估均优于其他模型。该方法与基准真实值高度一致，有效减少了医生间差异，并缩短了治疗时间。

关键词：深度学习模型子宫内膜癌术后高剂量率近距离放射治疗临床靶区自动分割

食管癌自动容积旋转调强放疗计划策略的优化选择

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解放军医学院学报 2022年第6期43卷 649-653页

作者：巩汉顺谷珊珊杨涛陈高翔韩亚楠戴相昆解放军总医院第一医学中心放疗科北京100853

背景食管癌放疗计划设计过程中需要考虑多个危及器官受量限制,自动计划可以有效降低人为主观因素对计划质量的影响。目的对基于自动计划技术的食管癌双弧与单弧自动容积旋转调强放疗计划(automated volumetric modulated arc therapy,A-... 详细信息

背景食管癌放疗计划设计过程中需要考虑多个危及器官受量限制,自动计划可以有效降低人为主观因素对计划质量的影响。目的对基于自动计划技术的食管癌双弧与单弧自动容积旋转调强放疗计划(automated volumetric modulated arc therapy,A-VMAT)的优化性能与临床应用价值进行综合评估,以实现自动计划设计策略的优选。方法选取2018年10月-2020年12月16例在我中心接受治疗食管癌患者,采用Pinnacle^(3)计划系统手动设计双弧容积旋转调强计划(double arc manual-VMAT,DA-M-VMAT),采集其剂量体积直方图参数作为自动计划的优化参数分别设计双弧A-VMAT计划(DA-AVMAT)和单弧A-VMAT计划(SA-A-VMAT),对各组计划靶区和危及器官的各项参数进行比较,以评估不同弧自动计划技术的优化性能。结果DA-M-VMAT计划和DA-A-VMAT计划中靶区的均匀性指数(homogeneity index,HI)参数结果均优于SA-A-VMAT计划,但仅靶区pGTV差异有统计学意义(P=0.010)。DA-A-VMAT计划的平均机器跳数高于DA-MVMAT计划,而SA-A-VMAT计划则低于DA-M-VMAT计划,但差异无统计学意义(P=0.278)。全肺:V_(5)和V_(10)等低剂量区体积参数A-VMAT计划均高于DA-M-VMAT计划;而V_(20)及以上的各参数则均呈现相反趋势,且SA-A-VMAT较DA-AVMAT计划具有更好的肺组织保护能力;差异均无统计学意义(P>0.05)。心脏:对于V_(20)及以上的各剂量体积参数呈现出与全肺一致的分析结果。结论对于食管癌患者,与DA-M-VMAT计划相比,DA-A-VMAT和SA-A-VMAT计划均能实现最佳的靶区剂量分布和较低的正常组织受量;而SA-A-VMAT计划则具有更高的临床执行效率,更适用于临床治疗。

关键词：食管癌容积旋转调强放疗自动计划放射剂量学危及器官剂量

基于TiGRT计划系统乳腺癌保乳术后放疗自动计划方法的研究

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中国医疗器械杂志 2022年第1期46卷 108-113页

作者：解传滨戴相昆申红峰陈高翔王海洋葛瑞刚巩汉顺杨涛徐寿平张高龙曲宝林中国人民解放军总医院第一医学中心放射治疗科北京市100853 北京航空航天大学物理学院北京市100191

研究一种基于TiGRT计划系统乳腺癌保乳术后放疗自动计划(automatic plan,AP)方法,并与手动计划(manual plan,MP)进行比较。通过分析10例患者剂量学参数及制定评分表评估发现,AP靶区剂量均优于MP,但除CI外其他均无统计学意义;AP患侧肺及... 详细信息

研究一种基于TiGRT计划系统乳腺癌保乳术后放疗自动计划(automatic plan,AP)方法,并与手动计划(manual plan,MP)进行比较。通过分析10例患者剂量学参数及制定评分表评估发现,AP靶区剂量均优于MP,但除CI外其他均无统计学意义;AP患侧肺及全肺V_(5)、V_(20)、V_(30)均低于MP,而心脏D_(mean)略高于MP,但差异均无统计学意义;AP机器跳数较MP增加了16.1%;AP评估得分较MP提高了6.1%。可见AP在实现程序化、自动化同时保证了计划质量,可应用于乳腺癌保乳术后放疗计划设计。

关键词：乳腺癌保乳术后放疗自动计划方法计划评估剂量学

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新型立体定向放射外科治疗设备—Zap-X

中国医学物理学杂志 2022年第1期39卷 76-80页

作者：王金媛戴相昆郑庆增鞠忠建潘隆盛曲宝林王成成徐寿平中国人民解放军总医院第一医学中心放射治疗科北京100853 北京老年医院肿瘤放疗科北京100095 中国人民解放军总医院第一医学中心神经外科北京100853

精确的剂量照射是立体定向放射外科治疗成功的关键。Zap-X系统是一款具有自屏蔽功能的辐射治疗设备,用于脑部及头颈部肿瘤的立体定向放射外科治疗。本研究针对Zap-X系统的相关技术特点进行简述,分别从机械结构、自屏蔽系统、机械运动系... 详细信息

精确的剂量照射是立体定向放射外科治疗成功的关键。Zap-X系统是一款具有自屏蔽功能的辐射治疗设备,用于脑部及头颈部肿瘤的立体定向放射外科治疗。本研究针对Zap-X系统的相关技术特点进行简述,分别从机械结构、自屏蔽系统、机械运动系统、辐射准直器系统、治疗计划系统、kV图像引导系统、MV影像验证系统等方面着重介绍了Zap-X系统的组成,阐述该系统的治疗过程,并总结对比其临床应用,最后对该系统的未来发展方向提出展望。其旋转式准直器的设计加上自身屏蔽防护的设计极大地降低了设备安装成本,可移动式MV探测器能实时监测治疗过程中的剂量准确性,采用直线加速器代替放射源,安全性、稳定性得到一定程度的提高。作为系统的初代产品,该设备还有诸多技术环节有待进一步改善。

关键词： Zap-X系统立体定向放射外科自屏蔽

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电子射野影像系统质量保证与控制方法的探讨

中华放射肿瘤学杂志 2007年第2期16卷 97-98页

作者：王运来徐寿平戴相昆中国人民解放军总医院放疗科北京100853

由于加速器源的大小、源到探测器的距离、探测器和放大器的灵敏度、加速器脉冲信号等因素影响电子射野影像系统（EPID）的影像质量，为了保证电子射野影像系统功能的正常发挥，临床应用时需要相应的质量保证与控制措施。鉴于目前国际上... 详细信息

由于加速器源的大小、源到探测器的距离、探测器和放大器的灵敏度、加速器脉冲信号等因素影响电子射野影像系统（EPID）的影像质量，为了保证电子射野影像系统功能的正常发挥，临床应用时需要相应的质量保证与控制措施。鉴于目前国际上无统一规程，国内也无相关报道，故探讨使用Las Vegas体模和MED-TECH Iso-align^TM等中心校准仪对iViewGT电子射野影像系统进行质量保证与控制的内容和方法。

关键词：电子射野影像系统质量保证影像质量脉冲信号临床应用加速器探测器灵敏度