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中间剂量计算模式对食管癌容积旋转调强放射治疗计划的影响.pdf
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1、15医疗装备 2024 年 2 月第 37 卷第 4 期 Medical Equipment,February.2024,Vol.37,No.4中间剂量计算模式对食管癌容积旋转调强放射治疗计划的影响刘卫东,张燕慧,孙力军,叶书成,魏鹏(通信作者)济宁医学院附属医院(山东济宁272029)摘要目的探讨中间剂量计算(IDC)模式对食管癌容积旋转调强放射治疗(VMAT)计划的影响。方法选取 2021 年 12 月至 2022 年 8 月医院收治的 18 例食管癌患者,在 Eclipse15.6 治疗计划系统上重新设计 VMAT 计划,分为未应用 IDC 模式计划和应用IDC 模式计划,比较两种计划的
2、靶区和危及器官(OARs)的剂量学差异。结果两种计划靶区的 D98、D2、Dmean、适形度指数(CI)和均匀性指数(HI)等参数比较,差异有统计学意义(P0.05),但应用 IDC 模式计划的心脏 V30、V40、Dmean均低于未应用 IDC 模式计划,差异有统计学意义(P0.05)。结论应用 IDC 模式计划较未应用 IDC 模式计划具有更好的靶区适形度和均匀性,同时降低了 OARs 剂量,因此,应用 IDC 模式计划可以提高食管癌VMAT 计划的质量。关键词食管癌;容积旋转调强放射治疗;中间剂量计算;剂量学中图分类号R815.6 文献标识码B 文章编号1002-2376(2024)04
3、-0015-04DOI10.3969/j.issn.1002-2376.2024.04.005基金项目:济宁医学院附属医院“苗圃”科研计划项目(MP-MS-2019-019);白求恩.精医求精-晚期实体瘤科研项目(STLKY0022);济宁医学院附属医院“主诊医师团队专项临床研究计划”项目(ZZTD-MS-2023-13)收稿日期:2023-09-25论著Effect of Intermediate Dose Calculation Module on Volumetric Modulated Arc Therapy Planning for Esophageal CancerLiu Weid
4、ong,Zhang Yanhui,Sun Lijun,Ye Shu Cheng,Wei Peng(Corresponding Author).Affiliated Hospital of Jining Medical University,Jining Shandong 272029,China【Abstract】ObjectiveTo investigate the effect of the use of intermediate dose calculation(IDC)module on volumetric modulated arc therapy(VMAT)planning fo
5、r esophageal cancer.MethodsEighteen patients with esophageal cancer who received radiotherapy in hospital from December 2021 to August 2022 were selected retrospectively,and two group plans were designed for each patient in the Eclipse 15.6 treatment planning system:without and with IDC module,respe
6、ctively.The dosimetric difference in planning target volume(PTV)and organs at risk(OARs)between two groups were compared.ResultsThere were significant differences in D98,D2,Dmean,CI and GI of targets among plans optimized with without IDC module and with IDC module(P0.05).Plans with IDC module achie
7、ved less V30,V40 and Dmean of heart,the difference was statistically significant(P0.05).ConclusionsCompared with the plans without IDC module,the plans with IDC module demonstrates superior target conformity and homogeneity,and reduces the dose of OARs.Therefore,the use of IDC module in VMAT plans o
8、f esophagus cancer patients improves the plans quality.【Key words】Esophageal cancer;Intermediate dose calculation;Volumetric modulated arc therapy;Dosimetry16医疗装备 2024 年 2 月第 37 卷第 4 期 Medical Equipment,February.2024,Vol.37,No.4食管癌是临床最常见的恶性肿瘤1,放射治疗为治疗食管癌的常用方法2-3。容积旋转调强放射治疗(volumetric modulated arc t
9、herapy,VMAT)是一种现代放射治疗技术。VMAT 在加速器出束时通过机架、多叶准直器使剂量率获得较高的自由度,且出束时间短,目前被广泛应用于食管癌的治疗4-6。然而 VMAT 计划在优化过程中,最终剂量计算结果与优化过程中的最优剂量不同,因此瓦里安Eclipse 15.6 治疗计划系统新增加了中间剂量计算(intermediate dose calculation,IDC)模式,以解决此问题7。目前,国内关于 IDC 模式对放射治疗计划影响的研究报道较少。本研究旨在探讨 IDC 模式对食管癌 VMAT 计划的影响,现报道如下。1 资料与方法1.1 一般资料回顾性分析 2021 年 12
10、 月至 2022 年 8 月于我院接受放射治疗的 18 例食管癌患者的临床资料。患者病理类型均为鳞癌;男 16 例,女 2 例;年龄 5383 岁,平均(68.09.0)岁。本研究经医院医学伦理委员会审批通过(伦理审批号:2023-03-C016)。纳入标准:食管癌首次放疗患者;有完整的临床病历资料。排除标准:有其他部位转移病灶;有放疗禁忌证。1.2 仪器与方法仪器:CT 模拟机(飞利浦医疗公司,型号:Brilliance Big Bore)、医用电子直线加速器(瓦里安医疗系统公司,型号:Clinac iX)、Eclipse 15.6 治疗计划系统(瓦里安医疗系统公司,型号:Eclipse 1
11、5.6)。方法:采用定位热塑膜进行体位固定,患者双手交叉自然抱头,在平静呼吸状态下,使用 CT模拟机进行 CT 定位扫描。扫描范围为上界至颅底,下界至下肺静脉下缘,包含整个双肺。扫描条件电压值为 120 kV,电流时间积为 220 mAs,层厚为 5 mm。扫描后将 CT 定位图像传送至 Eclipse 15.6 治疗计划系统。1.3 靶区与危及器官勾画由肿瘤科主管医师参考国际辐射单位与测量委员会 62 号报告8,在 Eclipse 15.6 治疗计划系统进行大体肿瘤靶区(gross tumor volume,GTV)、临床靶区(clinical target volume,CTV)、计划靶区
12、(planning target volume,PTV)和危及器官(organs at risk,OARs)勾画。OARs 包括双肺、心脏、脊髓等。CTV 为 GTV 头脚方向外扩 30 mm、左右前后方向外扩 5 mm。PTV 为 CTV 头脚方向外扩 10 mm、左右前后方向外扩 5 mm。1.4 治疗计划设计应用 Eclipse 15.6 治疗计划系统进行计划设计,包括 PTV 处方剂量为 50.4 Gy/28 次,要求 50.4 Gy剂 量 包 绕 95%的 PTV 体 积。光 子 线 为 6 MV,计算网格为 2.5 mm,光子剂量计算算法(acuros external beam
13、algorithm,AXB)。Clinac iX 型 医 用电子直线加速器具有 60 对多叶准直器(中间 40 对叶片在等中心宽度为 5 mm,两边各 10 对叶片在等中心宽度为 10 mm);采用 VMAT 模式,机架旋转角度为 181 179、179 181;对应小机头角度为 15、345,治疗计划优化前采用 Avoidance Sectors 屏蔽出束模块,规避双弧水平左右两侧各809。计划分为未应用 IDC 模式计划和应用 IDC模式计划,其中未应用 IDC 模式计划组选择直接进行计划剂量计算,应用 IDC 模式计划组选择 IDC模式进行中间剂量计算,然后再计算最终剂量,2种计划的其他
14、优化参数保持一致。1.5 治疗计划评价参数包括 D98、D2、Dmean、适形度指数(conformity index,CI)和 均 匀 性 指 数(heterogeneity index,HI)。其中 Dx为包围 PTV 体积的 x%的最小剂量;Dmean为 PTV 的平均剂量;CI=VRI/TV,式中 VRI为 95%的处方剂量线所包围的靶区体积,TV 为 PTV体积,CI 值越接近 1,表明靶区适形度越好10;HI=(D2-D98)/D50,HI 值越接近 1,表明靶区均匀 性 越 好11。评 价 双 肺 的 V5、V10、V20、V30、Dmean,心脏的 V30、V40、Dmean及
15、脊髓 Dmax。其中Vm为 mGy 剂量照射 OARs 的相对体积,Dmean为平均剂量,Dmax 为最大剂量12。1.6 统计学处理采用 SPSS 22.0 统计软件进行数据分析。计量资料以 x-s 表示,符合正态分布的采用 t 检验;不符合正态分布的计量资料以中位数(四分位数间距)表示,采用 Wilcoxon 符号秩检验。P0.05 为差异有统计学意义。2 结果2.1 靶区剂量学参数比较图 1 示同一患者 2 种计划的剂量分布图。2 种计划靶区 D98、D2、Dmean、CI、HI 比较,差异有统计学意义(P0.05);未应用 IDC 模式计划的心脏 V30、V40、Dmean均高于应用
16、IDC 模式计划,差异有统计学意义(P0.05),见表 2。注:A 为未应用 IDC 模式计划,B 为应用 IDC 模式计划图 1治疗计划横断面剂量分布图表 118 例食管癌患者 2 种计划的靶区剂量学参数比较(x-s)参数未应用 IDC模式计划组(18 例)应用 IDC模式计划组(18 例)tP D98(Gy)49.040.3449.330.32-6.5230.05D2(Gy)56.170.7054.770.7018.8660.05Dmean(Gy)53.430.5452.810.4312.3790.05CI 1.320.10 1.300.09 4.7230.05HI 0.130.02 0.
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