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容积弧形调强放疗的技术分析

作　者: 冯丽娜
导　师: 王石
学　校: 清华大学
专　业: 生物医学工程
关键词: 容积弧形调强放疗弧形射野优化参数 VMAT技术分析
分类号: R815
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要

容积弧形调强放疗（VMAT）做为一种新的调强放疗技术，能够在360°的射野方向上调动各种动态因素来实现快速准确的放射治疗，因而受到囯内外放疗单位的欢迎。在VMAT计划设计中除靶区和危及器官需要给出的生物目标函数外，还要设置射野弧度范围、方向、能量（MV）、优化角度分组（o）、剂量计算网格（cm）、蒙卡统计方差（%）、平滑度、相邻控制点最小机器跳数（MU/Segment）及最小剂量率（MU/Sec）等参数。如果这些参数设置不合理，会大大的延长优化时间，甚至导致优化失败，影响临床工作效率。本研究逐一分析各个参数对VMAT计划的影响。按照研究变量将VMAT计划分组，在每一组中各个计划只有所要研究的参数变化，其它参数及生物目标函数均相同，比较分析该参数的变化对靶区及危及器官的剂量评估的影响和对计划的优化计算时间、计划执行时间及达到单次剂量所需的机器跳数（MU）的影响。研究参数的取值变化：能量（MV）取值为4、8和15；优化角度分组（o）取值为10、20、30和40；剂量计算网格（cm）&蒙卡统计方差（%）取值为0.4&3和0.5&4；平滑度取值为2、5和8；相邻控制点最小机器跳数（MU/Segment）取值为2、5、10、15和20；最小剂量率（MU/Second）取值为2、5、8；弧度范围以全弧和部分弧度射野两种方案对比研究；射野方向应用MatriXX电离室矩阵分析。研究结果：VMAT射野弧度范围和入射方向主要影响剂量分布，要根据靶区位置选择合理的射野弧度范围和方向。另外七个参数除相邻控制点最小机器跳数外，其余六个参数对靶区及危及器官的剂量评估影响均不明显（P>0.05）；这些参数对VMAT计划的影响主要体现在计划优化计算所需的时间、计划执行时间及达到单次剂量的机器跳（MU）上；对计划优化计算所需时间的影响尤为显著。通过逐一研究分析各个参数，在保证临床剂量的前提下，减少运算时间，提高工作效率，个参数的推荐值分别为：能量推荐值为8MV；平滑度Smooth推荐值为5；相邻控制点最小机器跳数取值为5MU/Segment；最小剂量率取值为5MU/Second；射野优化角度分组、剂量计算网格&蒙卡统计方差的推荐值与靶区大小和形状有关，靶区较大、形状复杂时的推荐值分别为20o，0.5cm&4%，靶区较小、形状简单时的推荐值分别为30o，0.4cm&3%。

全文目录

摘要  3-4
Abstract  4-9
第1章绪论  9-14
  1.1 引言  9
  1.2 VMAT 技术的研究概况  9-10
  1.3 VMAT 计划结果的评估内容  10-12
    1.3.1 计划设计及执行评价参数  10-11
    1.3.2 靶区剂量评价参数  11
    1.3.3 危及器官剂量评价参数  11-12
  1.4 研究目的、研究内容和研究方案  12-14
    1.4.1 研究目的  12
    1.4.2 研究内容  12
    1.4.3 研究方案简介  12-14
第2章设备与软件介绍  14-18
  2.1 Elekta Synergy 直线加速器  14-15
  2.2 Monaco 2.03 计划系统  15-17
  2.3 MatriXX 电离室矩阵系统  17-18
第3章临床病例的选择及射野参数分析方案  18-21
  3.1 临床病例选择  18
  3.2 放疗体位的确定及影像资料的获取  18
  3.3 靶区勾画与处方剂量  18-19
  3.4 射野参数分析方案  19-21
第4章 VMAT 计划射野参数分析  21-64
  4.1 本章引论  21-22
  4.2 射线能量对 VMAT 计划影响的研究  22-28
    4.2.1 射线能量简介及 VMAT 计划的设计  22-23
    4.2.2 计划结果评估  23-27
    4.2.3 射线能量对 VMAT 计划影响的分析与小结  27-28
  4.3 射野优化角度分组(Increment)对 VMAT 计划影响的研究  28-33
    4.3.1 射野优化角度分组(Increment)的设置及计划的设计  28-29
    4.3.2 计划结果评估  29-33
    4.3.3 优化角度分组对 VMAT 计划影响的分析与小结  33
  4.4 剂量计算网格 Grid spacing(cm)&蒙特卡洛统计方差 Monte Carlo Variance (%)对 VMAT 计划影响的研究  33-38
    4.4.1 剂量计算网格 Grid spacing(cm)&蒙特卡洛统计方差 Monte Carlo Variance (%)简介及计划设计  33-34
    4.4.2 计划结果评估  34-37
    4.4.3 剂量计算网格 Grid spacing(cm) &蒙特卡洛统计方差 Monte Carlo Variance (%)对 VMAT 计划影响的分析与小结  37-38
  4.5 平滑度 Smooth 对 VMAT 计划影响的研究  38-43
    4.5.1 平滑度 Smooth 的含义及计划设计  38-39
    4.5.2 计划结果评估  39-42
    4.5.3 平滑度 Smooth 对 VMAT 计划影响的分析与小结  42-43
  4.6 相邻控制点最小机器跳数(Min MU/Segment)对 VMAT 计划影响的研究  43-48
    4.6.1 相邻控制点最小机器跳数(Min MU/Segment)简介及 VMAT计划设计  43-44
    4.6.2 计划结果评估  44-47
    4.6.3 相邻控制点最小机器跳数(Min MU/Segment)对 VMAT 计划影响的研究分析小结  47-48
  4.7 最小剂量率(Min Dose)的设置对 VMAT 计划影响的研究  48-53
    4.7.1 最小剂量率(Min Dose)简介及计划设计方案  48-49
    4.7.2 计划结果评估  49-52
    4.7.3 最小剂量率(Min Dose)对 VMAT 计划影响的研究分析小结  52-53
  4.8 射野弧度范围(Arc)对 VMAT 计划影响的研究  53-56
    4.8.1 射野弧度范围(Arc)的引入  53
    4.8.2 射野弧度范围(Arc)选择对剂量影响的分析  53-55
    4.8.3 三弧 VMAT 计划与常规适形计划在纵膈肿瘤中的应用比较  55-56
    4.8.4 射野弧度范围(Arc)对 VMAT 计划影响的研究小结  56
  4.9 射野方向对对 VMAT 计划影响的分析  56-62
    4.9.1 加速器下测量点实际剂量采集  57-58
    4.9.2 治疗计划系统下测量点剂量计算值的获取  58-59
    4.9.3 测量数据处理  59
    4.9.4 结果  59-60
    4.9.5 射野方向的分析  60-62
  4.10 本章小结  62-64
第5章结论与展望  64-65
  5.1 研究总结  64
  5.2 需进一步开展的工作  64-65
参考文献  65-68
致谢  68-70
个人简历、在学期间发表的学术论文与研究成果  70

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