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鼻咽癌调强放疗等效均匀剂量优化方法对腮腺的保护作用
目的 探索等效均匀剂量(EUD)优化方法在鼻咽癌调强放疗中对腮腺的保护作用.方法 从已接受调强放疗的鼻咽癌患者中,随机抽取12例.这些患者的治疗计划均是采用物理约束条件优化设计的.以这些计划为基础,将腮腺的物理约束条件改为EUD约束,而保持其他危及器官和靶区的约束条件不变,为每位患者设计一个新的计划,并比较新旧治疗计划.结果 在保证靶区和其他危及器官受照剂量不变情况下,EUD优化能够使腮腺的平均剂量和V30显著降低,经T检验,P值都＜0.05.结论 EUD优化能够降低腮腺的受照剂量,这对降低腮腺放疗并发症具有重要意义,也为靶区加量提供了空间.
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基于等效均匀剂量的目标函数在调强放疗计划优化中的应用
目的 介绍基于等效均匀剂量(EUD)的目标函数在调强放疗计划中的应用.方法 分别用基于EUD和基于剂量的目标函数优化6例肺癌病例治疗计划.选择遗传算法,种群规模101,迭代次数100,交叉概率0.8,变异概率0.008.对其中1例病例,在保持照射条件不变情况下,改变基于EUD目标函数中的参数,通过试验结果来分析参数对目标函数的影响.算法由C#语言编程实现,采用了基于三维光子笔射束的剂量计算模型.结果 与基于剂量的目标函数相比,采用基于EUD的目标函数,肿瘤区域剂量分布的适形效果更好、肿瘤剂量分布均匀且危险器官受照射剂量明显减少.结论 基于EUD的目标函数表达式简单,提供了广阔的解空间,具有良好微分性和凸性,可更好模拟生物效应.
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等效均匀剂量的数理基础及在调强放疗应用价值的研究
目的 对等效均匀剂量(EUD)的数理特征在调强放疗(IMRT)临床应用中的意义进行研究.方法 用数学方法和MATLAB数值分析软件对α值趋向+∞、-∞、0、1情况下EUD的特征进行分析.在随机选取的两组IMRT病例计划中,分别用基于DVH和EUD的优化方法对靶区和危及器官剂量进行逆向设计,对两者在计划剂量分布、优化效率、约束条件、复杂性等指标进行比较,同时利用数学分析结果考察基于EUD优化中α不同取值对计划结果的影响.结果 分析结果表明α取值与EUD表达有直接关系,两种分析结果一致.用EUD方法优化时,当靶区和危及器官α值分别设置在-∞α＜0、α=1、0＜α＜+∞(α≠1)时,该器官EUD分别表现为接近小剂量、平均剂量和大剂量.当α=0时,EUD收敛于吸收剂量的几何平均值,其临床意义和用途需要进一步分析研究.两组病例IMRT计划研究表明,在f用EUD优化过程中调整权重w和α值可使优化系统用较少次数迭代计算得到满意剂量分布,靶区和危及器官的EUD在不同α值下表达不同.结论 EUD数理特征的研究使EUD优化IMRT计划对不同组织设置α值提供了数理依据,α的赋值能较大影响靶区和危及器官中EUD的表达,对计划结果、优化重点、优化效率都有明显影响,具有一定的临床应用价值.
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四种放疗计划优化方法在肺癌大分割放疗中的剂量学研究
目的 探讨物理优化与生物优化方法在肺癌大分割放疗中的剂量学差异.方法 选择10例非小细胞肺癌放疗病例,分别对每个病例使用物理函数(DV组)、生物函数-物理函数相结合(DV+EUD组、EUD+DV组)及生物函数(EUD组)优化方法重新进行VMAT计划设计;其中4个组计划约束函数不同,但约束条件与计算参数保持相同.通过计算与统计各项剂量学参数来评估4种计划优化方法在肺癌大分割放疗中的剂量学差异.结果 在靶区方面,EUD组与EUD+DV组的等效均匀剂量值相近,但这两组EUD值比另外两组分别高出2.8％～3.6％和3.2％～3.7％;EUD组与EUD+DV组的肿瘤控制率平均值也高于DV组和DV+EUD组(P＜0.05).均匀性指数值也不同(P＜0.05),而适形指数值相近(P＞0.05).在危及器官方面,正常肺组织的EUD、V5、V1o、V20、V30以及心脏与脊髓的剂量参数差异均相近(P＞0.05),但靶区使用生物函数的两组其全肺平均剂量较另外两组的略低.结论 生物函数在提高靶区的EUD与肿瘤控制率以及保护肺组织方面都具有一定的优势,临床工作中可以此为参考选择生物函数优化方法.
关键词： 等效均匀剂量 肺肿瘤/大分割放射疗法 剂量学 -
前列腺癌调强放疗计划等效均匀剂量法优化研究
目的 评价等效均匀剂量(EUD)优化法在前列腺癌调强放疗计划优化中的应用价值.方法 随机抽取10例已接受调强放疗的前列腺癌病例,其治疗计划均基于剂量—体积(DV)优化法得到.将直肠、膀胱、小肠的约束条件改为EUD约束,其他优化条件不变.比较新旧治疗计划的剂量学差异并行配对t检验.结果 EUD优化比DV优化对靶区的适形度好(1.00±0.04∶0.94±0.04,=3.80,P=0.04),对危及器官降低了直肠D53(24.4 ±2.7∶25.5±2.6,t=-3.82,P=0.004)、D30(34.1±4.3∶39.1 ±2.1,t=-3.80,P=0.004)、D1cm3 (51.4±1.0∶51.8±0.9,t=-2.42,P=0.039)和膀胱V10(92.2 ±6.2∶99.4±1.1,t=-4.28,P=0.002)、V20(70.7±5.7∶78.7±6.3,t=-3.10,P=0.013),以及小肠V10(62.2±30.2∶74.7±30.0,t=-4.18,P=0.002)、V20(34.3 ±26.3∶46.5 ±30.9,t=-5.46,P =0.000)、V30(17.1±17.0∶25.1±22.6,t=-3.52,P =0.007)、V40(10.6±11.5∶15.6±16.1,t=-2.64,P=0.030).结论 EUD优化对靶区适形度好,并能有效降低直肠、膀胱及小肠受照剂量.
关键词： 等效均匀剂量 放疗计划优化 前列腺肿瘤/调强放射疗法 -
等效均匀剂量优化方法对肿瘤调强放疗计划中危及器官保护的研究
目的 探讨等效均匀剂量(EUD)优化方法对肿瘤调强放疗计划中危及器官的保护作用.方法 从已接受调强放疗的患者中用整群随机数字表法抽取鼻咽鳞状细胞癌8例、食管鳞状细胞癌10例、直肠癌6例,用物理约束条件优化设计放疗计划,将危及器官的物理约束条件改为EUD约束,同时保持靶区约束条件不变,为每例患者设计一个新计划,并比较新(PLANEU组)、旧(PLANNo_EUD组)治疗计划.结果 PLANEUD组8例鼻咽癌患者危及器官都得到了更好的保护,与PLANNOEUD组比较差异均有统计学意义(t值分别为2.590、2.352、3.656、2.148、2.283、3.683、2.192、2.353、2.146、2.276、2.126,均P＜ 0.05);10例食管癌患者危及器官受量两组比较,差异无统计学意义(t值分别为0.408、0.427、0.902,均P＜ 0.05)；PLANEUD组6例直肠癌患者危及器官得到了更好的保护,与PLANNOEUD组比较差异均有统计学意义(t值分别为2.332、2.693、2.279、2.244,均P＜ 0.05).结论 在保证靶区剂量的同时,EUD优化方法能够降低危及器官的受照剂量,对减少正常组织放疗并发症具有重要意义,同时为靶区增量提供了空间.
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放疗中评估不同剂量分布治疗方案效果的方法比较
目的比较肿瘤控制概率(TCP)及等效均匀剂量(EUD)在评估不同剂量分布治疗方案时受生物学参数取值变化的影响程度.方法根据TCP和EUD的定义推出各自的计算公式.假设治疗后肿瘤内的剂量为正态分布,将肿瘤分为很多体积相等的小体元,用蒙特卡罗方法对这些小体元的剂量进行模拟,根据计算画出不同放射敏感性(α)及克隆源性细胞倍增时间(Tp)取值时的TCP或EUD与剂量取值标准差(Sd)之间的关系曲线进行分析.结果TCP与Sd的关系曲线受肿瘤生物学参数取值的影响较大,而EUD与Sd的关系曲线则基本不受影响.结论在对不同病人间剂量不均匀分布的治疗方案进行比较时,如果已经准确获得了肿瘤生物学参数的取值,则使用TCP方法较好,否则应使用EUD方法.
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等效均匀剂量优化法在宫颈癌调强放疗中的应用
目的 探讨宫颈癌调强放射治疗计划设计中等效均匀剂量优化法对危及器官保护方面的应用价值.方法 随机选取20例宫颈癌放疗患者作为研究对象.采用剂量-体积与等效均匀剂量两种优化方法设计调强放疗计划.剂量-体积组(DV组):危及器官(包括直肠、膀胱、股骨头、小肠)采用剂量或剂量-体积的物理目标函数进行优化;等效均匀剂量组(EUD组):危及器官改用等效均匀剂量目标函数进行优化.通过剂量参数比较两组优化方法的剂量学差异.结果 两组患者的计划靶区的剂量对比,差异无统计学意义(P>0.05);但EUD组危及器官的剂量较低,差异具有统计学意义(P<0.05).结论 等效均匀剂量优化法能较好地降低危及器官的受照剂量,对降低宫颈癌放疗并发症具有临床意义.
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调强放疗优化中目标函数的研究进展
简要综述了调强放疗中使用的基于剂量、剂量-体积、剂量-效应和等效均匀剂量的四种目标函数,并比较了各种目标函数的优缺点,重点介绍了基于等效均匀剂量的目标函数在调强放疗计划中的应用和发展.
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结合肺灌注影像参数的等效均匀剂量模型与放射性肺炎的相关性研究
背景与目的:目前,临床上用来预测放射性肺损伤的肺剂量体积参数准确度较低,且阈值不统一.该研究通过肺功能影像,探讨结合肺血流参数的等效均匀剂量(equivalent uniform dose,EUD)在预测放射性肺炎方面的价值.方法:将15例肺癌放疗患者肺灌注影像与定位CT影像形变融合,以肺灌注高计数为归一点,将肺依功能状态分为四级区域,取每级区域中的平均计数与高计数的比值作为肺灌注系数代入EUD模型中,获得肺部的功能等效均匀剂量(functional equivalent uniform dose,fEUD)模型.比较单肺及双肺的fEUD与不含肺功能指数的等效均匀剂量(general equivalent uniform dose,gEUD)、V5、V20在预测放射性肺炎方面的统计学差异,并进一步分析上述参数的统计学分布特征及彼此之间的相关性.放射性肺炎的判断标准采用不良事件常用术语评定标准(Common Terminology Criteria for Adverse Events,CTCAE)4.03版肺部症状3级以上,P<0.05为差异有统计学意义.结果:该研究的样本中,当V5、V20等指标显示与放射性肺炎无关时,高剂量侧肺的fEUD值呈现与放射性肺炎显著相关(P=0.007).单侧肺fEUD值与gEUD值呈显著线性关系(t=0.815,P=0.000).结论:单侧肺fEUD较传统剂量-体积指标更好地体现了肺功能不同区域间的放射生物学差异,可以作为放射性肺炎预测指标,建议阈值为21 Gy.
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基于危及器官分区约束的等效均匀剂量优化在直肠癌容积调强放疗中的应用
目的:评估基于危及器官分区约束的等效均匀剂量优化在直肠癌容积调强放疗中的剂量学和生物学优势.方法:随机选取临床批准的经过剂量-体积优化的直肠癌容积调强放疗计划10例(PHY计划).以PHY计划为基础,分别根据小肠,膀胱与靶区的位置关系,将危及器官进行分区并根据组织特性参数(a值)对剂量热点敏感性的不同,给予不同的a值进行等效均匀剂量优化(EUD计划).根据a值越大对剂量热点越敏感这一特点,靶区与危及器官重叠部分的剂量相对其它区域来说较高,热点出现概率较大,取较大的a值进行等效均匀剂量优化(a=10).重叠部分外扩9 mm且与小肠和膀胱相交区域的剂量热点出现概率相对重叠区域较低,a值取8和5;同理,其余小肠和膀胱区域由于远离高剂量的靶区,a值分别取6.7和2.3.后对EUD计划和PHY计划的剂量学以及生物学进行比较,并且通过SPSS 22软件对所得数据的差异性进行分析.结果:EUD计划的靶区情况与PHY计划基本一致.进行分区处理的EUD计划中危及器官的剂量参数和正常组织并发症概率均有不同程度降低,其数据差异均具有统计学意义(P<0.05).其中,小肠和膀胱的平均剂量分别下降4.5、6.8 Gy;正常组织并发症概率下降40.0％和6.6％.结论:基于危及器官分区约束的等效均匀剂量优化在直肠癌容积调强放疗中能够在保持靶区不受影响的情况下显著降低危及器官的受照剂量以及放疗并发症概率,对改善计划质量具有一定意义.
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基于等效均匀剂量的目标函数对鼻咽癌调强放疗中颞叶的保护
目的:探讨等效均匀剂量(EUD)优化方法在鼻咽癌调强放疗中对颞叶的保护,并比较不同分期之间的差异.方法:随机抽取在贵州省肿瘤医院接受调强放疗的鼻咽癌患者40例,其中T1、T2、T3、T4期各10例.研究分为A、B两组,A组患者采用物理约束条件完成计划优化设计;B组在A组计划基础上将颞叶的物理约束条件改为EUD约束条件,重新设计新的计划.分析比较两组计划中靶区、颞叶以及其它危及器官之间的剂量学差异.结果:两组计划设计都能满足医生的临床治疗要求,B组相比A组在保证靶区剂量及危及器官限量的相同情况下,T1、T2患者颞叶的大剂量分别下降了5.1％、7.0％,而T3、T4患者两组相差不大,不具有统计学意义.T1、T2患者B组相比A组颞叶lcc体积剂量分别下降了9.0％、8.7％,T3、T4患者两组对颞叶的保护无差异.结论:EUD优化用于求解等效平均剂量,可实现平均剂量的整体平移.在保证靶区和其它危及器官照射剂量不变的情况下,EUD优化对早期患者(T1/T2)颞叶的保护比物理优化更加具有优势,对晚期患者(T3/T4)没有明显优势.故EUD优化对降低鼻咽癌早期患者颞叶放疗并发症的发生及保证患者生存质量具有重要意义.
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调强放疗中生物等效均匀剂量优化结果
目的:探讨生物等效均匀剂量优化算法在调强放疗中对正常组织的保护作用,为临床调强计划设计优化提供更好的经验.方法:随机抽取鼻咽癌、食管癌和直肠癌各20例患者作为研究对象,分别对患者设计两组治疗计划进行调强优化.l组对危及器官增设等效均匀剂量(Equivalent Uniform Dose,EUD)生物优化(Plan-EUD)条件限制,另一组进行常规物理参数优化(Plan-noEUD).采用统计学方法对两组计划正常组织剂量限制作用进行比较.结果:Plan-EUD组优化后腮腺平均剂量为2737 cGy,平均V30为39.5％,平均并发症概率(NTCP)为0.29,Plan-noEUD组优化后相应值分别为3087 cGy、46.2％、0.38.EUD优化平均剂量下降350 cGy,平均V30下降6.7％,NTCP下降0.09,EUD优化明显利于腮腺的保护 结论:生物等效均匀剂量优化算法在大幅提升病灶靶区边缘剂量,提高靶区的适形度和剂量均匀性的同时,可以显著降低正常组织受量,使正常组织得到更好保护.
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等效均匀剂量优化法在宫颈癌调强计划中的应用
目的:评估等效均匀剂量(EUD)在宫颈癌调强放疗计划优化中的作用.方法:在已接受调强放疗的宫颈癌患者中,随机抽取采用物理约束条件优化设计的8例患者计划.以这些计划为基础,将膀胱、直肠的物理约束条件改为EUD约束,保持其他优化条件不变,对治疗计划进行重新优化,并比较新旧治疗计划的剂量学差异.结果:在保证靶区剂量分布没有差别的情况下,基于EUD优化能够使膀胱、直肠的平均剂量显著降低,直肠的平均剂量下降了3.3 Gy,膀胱的平均剂量下降了3.8 Gy.直肠和膀胱的V10、V20、30、V40比D-V优化结果都有不同程度的下降,经配对t检验,V10、V20、V30以及Dmean差异均有统计学意义(P＜0.05).结论:采用EUD优化方法能够有效降低膀胱、直肠的受照剂量,这对于降低宫颈癌患者放射治疗并发症具有重要意义,同时也为进一步提高肿瘤靶区剂量、提高肿瘤局部控制率提供了可能.
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等效均匀剂量方法结合旋转容积调强技术在鼻咽癌放疗计划设计中的应用
目的 比较等效均匀剂量(EUD)优化与剂量-体积(DV)优化在旋转容积调强(VMAT)技术上对鼻咽癌放疗计划设计与剂量验证的差异性,选择更为优质的计划设计方式,为鼻咽癌临床治疗提供参考.方法 选择接受放疗的Ⅱ～Ⅲ期鼻咽癌患者35例,分别采用EUD优化+双弧VMAT计划设计和剂量-DV优化+双弧VMAT计划设计,对靶区及部分危及器官(OAR)行剂量比较,分析两种优化方式对肿瘤控制概率(TCP)贡献,同时分别对两类计划行剂量验证.结果 在保证95％的靶区体积达到95％的处方剂量的情况下,基于EUD优化的靶区均匀性指数为(0.87±0.02)％,DV优化结果为(0.96±0.03)％;基于EUD优化靶区适形性指数为(1.06±0.04)％,DV优化结果为(1.12±0.1)％,差异有统计学意义(P＜0.05).EUD与DV优化下OAR的剂量对比发现,晶体(左)为(382±46)cGy、(583±34)cGy,晶体(右)为(353±62)cGy、(540±41)cGy,视神经的D1分别为(2 396±168)cGy、(2 794±201)cGy,脑干和脊髓的Dmax分别为(4 824 ±235)cGy、(5 179±421)cGy,(4 136±297)cGy、(4 208±315)cGy.对于腮腺,其平均剂量分别为(2 835 ±211)cGy和(3 109±312)cGy.剂量验证结果,两种优化方式的γ 绝对剂量与相对剂量统计结果达到90％,仅EUD优化下DAT的绝对剂量为(89.6±2.17)％.结论 对于鼻咽癌放疗计划设计,EUD方法结合VMAT技术能够更好地提高靶区的适形度和均匀性,提高了肿瘤局部控制率.同时能够降低主要OAR的接受剂量,起到更好的保护作用.
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等效均匀剂量优化法在肺癌调强放疗计划设计中的应用
目的 探索肺癌调强放射治疗计划设计中等效均匀剂量优化法在关键器官保护方面的应用价值.方法 选取11例接受调强放射治疗的肺癌患者,分别根据两种优化方法设计放疗计划:剂量-体积优化的调强计划(DV-Plan):靶区及关键器官包括全肺、脊髓、食管和心脏均采用剂量或剂量-体积的物理目标函数进行优化和计算;等效均匀剂量优化的计划(EUD-Plan):靶区约束条件均不变,关键器官目标函数改为等效均匀剂量约束.分别通过剂量学和生物学参数评价和比较两种放疗计划.结果 两种治疗计划的靶区剂量分布及肿瘤控制概率差异无统计学意义,而EUD-Plan靶区适形度更优(0.68±0.08 vs 0.65±0.08,P<0.05),除食管V55及心脏V30外,其余所有关键器官剂量参数及正常组织并发症概率均有不同程度的降低(P<0.05),其中,肺平均剂量、脊髓大剂量、食管平均剂量分别降低1.44 Gy(P=0.000)、4.34 Gy(P=0.001)、3.51 Gy(P=0.000);正常组织并发症概率降低6%(P=0.002).结论 等效均匀剂量优化法能够降低关键器官特别是正常肺和脊髓的受照剂量,为进一步提高肺癌靶区剂量、提高肿瘤控制率和降低正常组织并发症提供可能.
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等效均匀剂量在肺癌患者放疗中的应用
目的 分析肺癌患者作三维适形放疗的等效生物剂量,探讨其对肺癌患者放疗不良反应的影响.方法 将2013年6月至2014年6月我院收治的接受三维适形放疗的80例肺癌患者分为A、B两组,每组40例.两组均接受等效生物剂量放疗,A组剂量为65 ～ 75 Gy,平均72 Gy,B组剂量为86 ～ 100Gy,平均90 Gy,两组均在放疗结束后采用常规化疗方案治疗4个周期,随访1年,比较两组临床效果,统计两组早晚期放射性反应发生率.结果 A组完全缓解10例,部分缓解12例,放疔总有效率为55.0％,B组完全缓解29例,部分缓解7例,放疗总有效率为90.0％;两组放疗效果对比差异有统计学意义(P＜0.05).A组早晚期放射性反应发生率为42.5％,B组发生率为52.5％,两组发生率对比差异无统计学意义(P＞ 0.05).结论 将肺癌三维适形放疗等效生物剂量设定为90 Gy左右,可提高肿瘤控制率,同时不会增加放射性损伤发生率,安全性高,值得推广.
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等效均匀剂量优化法在肺癌调强放疗计划优化中的应用
目的:评估等效均匀剂量(EUD)优化法在肺癌调强放疗计划优化中的作用.方法:随机抽取10例治疗计划基于剂量-体积优化法得到,且已完成调强放射治疗的肺癌病例,将治疗计划中的危及器官全肺、心脏以及脊髓的约束条件改为EUD约束,保持其它优化条件不变,设计出新的治疗计划,比较新旧治疗计划的剂量学差异.结果:在靶区剂量分布没有差别甚至更好的情况下,基于EUD优化能够使全肺的V20和Dmean分别降低2.1%、1.0Gy,心脏的D33和Dmean分别降低2.2Gy、1.9Gy,脊髓的D1cc降低6Gy,经配对t检验,差异均有统计学意义(P＜0.05).结论:EUD优化能够有效降低全肺、心脏以及脊髓的受照剂量,这对于降低肺癌患者放射治疗并发症具有重大意义,同时也为进一步提高肿瘤靶区剂量,提高肿瘤局部控制率提供了可能.
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基于等效均匀剂量的优化方法在宫颈癌 调强放疗中的应用
目的:探讨宫颈癌调强放疗计划设计中基于等效均匀剂量的优化方法对危及器官的保护价值.方法:随机选取本院10例宫颈癌术后放疗患者作为研究对象,分别对每例患者采用剂量-体积与等效均匀剂量两种优化方式设计调强放疗计划.剂量-体积组(DV组)所有危及器官均采用剂量-体积的物理目标函数进行优化;等效均匀剂量组(EUD组)所有危及器官采用等效均匀剂量的目标函数进行优化.两组的靶区(PTV)优化条件不变.通过剂量学参数比较和评价两组优化方法的剂量学差异.结果:两组方法设计的IMRT计划的靶区剂量D95、Dmean、HI和CI对比,差异均无统计学意义(PD95=0.713,PDmean=0.235,PHI=0.961,PCI=0.161);EUD组与DV组相比较,小肠、直肠、膀胱、股骨头等危及器官相应的V45、V40、V30、Dmean、D2c等均有不同程度的降低,差异具有统计学意义(P<0.05).结论:等效均匀剂量优化法能更好的保护危及器官,对降低宫颈癌术后放疗患者的并发症有重要的临床意义.
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等效均匀剂量方法结合旋转容积调强技术在鼻咽癌放疗计划设计中的应用
目的 探讨VMAT技术在鼻咽癌放疗计划设计中的应用效果.方法 选取我院接受放疗的鼻咽癌患者200例,按照优化方式的不同分成EUD组和DV组,每组100例,EUD组采用等效均匀剂量(EUD)优化方法+双弧VMAT计划设计,DV组采用剂量-体积(DV)优化方法+双弧VMAT计划设计,比较两组截面剂量分布、靶区及部分危及器官(OAR)剂量.结果 EUD优化方式可使靶区内部剂量分布更均匀,减少靶区外部高剂量分布,且能够减少颈部高剂量体积;EUD组HI和CI明显低于DV组(P<0.05),OAR剂量明显低于DV组(P<0.05).结论 EUD+VMAT应用于鼻咽癌放疗计划设计中,可提高靶区的均匀性和适形度,提高肿瘤控制率,降低危及器官接受剂量.
