立体体部放射治疗(SBRT)计划设计的剂量学模型研究

摘要

第一部分均匀体模立体体部放射治疗(SBRT)不同处方剂量曲线及放疗计划方法的剂量学研究 目的:通过均匀体模研究，模拟不同等剂量曲线包绕PTV、共面与非共面设野、3DCRT、IMRT、VMAT计划，比较在相同的处方剂量及危险器官(OAR)限制条件下上述不同放疗计划方法的剂量体积直方图(DVH)，寻找各种放疗计划方法之间最本质、最原始的区别，为临床应用SBRT治疗技术选择最佳放疗计划方案提供参考。 方法:Eclipse治疗计划系统虚拟构建一个直径30cm高30cm的柱状人体等效组织模型用于研究，CT值为0Hu，在其中心虚拟构建一个直径3cm球形肿瘤(Hu50)，模拟T1早期非小细胞肺癌患者。PTV(planning target volume)由GTV各个方向外扩1cm形成。周围虚拟勾画5个危及器官，分别代表串行器官，并行器官，不同距离3个临近器官。针对这个PTV，分别制定正向5、7、9野共面非共面3D-CRT计划，逆向5、7、9野共面、非共面调强计划，以及单弧的VMAT计划。应用1或2个Arc，分别以60％、70％、80％、90％等剂量曲线(Isocenter为100％)包绕PTV制定放疗计划。通过DVH，分别比较上述各个计划的靶区及OAR剂量分布，包括PTV90、PTV95、 GTV90、GTV95、CI、HI，OAR2:V20、V10、V5、平均受照剂量，OAR1、OAR3、OAR4最大及平均受照剂量。 结果:通过比较DVH发现，非共面计划比共面计划有更低的V10、V5，更高的PTV90、PTV95。VMAT与最优化的非共面计划相比，有相似的V20和靶区剂量分布，但是在治疗时间上有明显优势（2分钟8秒，12分钟40秒）。所有的计划都显示，采用较高处方剂量曲线时，靶区均匀度、适形指数好，危及器官受照剂量低。 结论:无论CRT、IMRT还是VMAT，不同等剂量曲线(90％，80％，70％，60％)包绕PTV规律是一致的，随采用剂量曲线百分数降低，PTV均匀指数越来越差，OAR受量增高，采用低剂量曲线优势是，靶区内较大的剂量梯度，可能带来肿瘤控制获益。 相同的等剂量曲线包绕PTV， CRT、IMRT、VMAT三种技术，对形状规则PTV三者无明显差别，VMAT在OAR受量及施照时间上略显优势，缺点是低剂量区域较其他两种技术增大。对不规则靶区，IMRT和VMAT技术较CRT更有优势。 建议，满足靶区适形指数要求前提下，尽量采用较大等剂量曲线作为处方剂量。对形状规则的PTV，采用三种技术均可，CRT计划制定方便、快速，IMRT、VMAT计划制定复杂、费时，VMAT计划虽然在OAR受量及施照时间略有优势，但低剂量区域增大需要注意。有条件应用非共面设野制定治疗计划对靶区剂量分布及危及器官保护上较共面设野计划更有优势。 第二部分肺部肿瘤立体体部放射治疗（SBRT）优化处方剂量曲线研究 目的:探讨肺部肿瘤大剂量立体体部放射治疗计划优化方法，以减小靶区周围危及器官受照剂量，寻找一个优化的PTV处方剂量曲线。 对象和方法:选择1例典型的早期周围型肺癌作为研究对象，分别勾画GTV、ITV、PTV及危及器官（肺、食管、脊髓、心脏等），制定6个IMRT放疗计划，PTV处方剂量曲线分别为50％，60％，70％，80％，90％，95％(等中心处相对剂量为100％)。PTV周围勾画危及器官用于评价计划，通过DVH比较不同处方剂量曲线计划在靶区剂量分布和危及器官保护方面的差别。 结果:采用较高处方剂量曲线的放疗计划，危及器官保护更好，受照剂量更低，除了低剂量肺照射体积（V5等）。采用较低处方剂量曲线的放疗计划，靶区均匀性及适形指数较差，危及器官受照剂量较高，但是靶区内高剂量梯度有可能对肿瘤局部控制有利。 结论:早期非小细胞肺癌应用SBRT技术治疗时，在满足靶区适形指数要求前提下，建议采用较高处方剂量曲线制定放疗计划，以更好的保护周围危及器官，但在危及器官剂量限制范围内，可以采用较低处方剂量曲线，以利用靶区内高剂量梯度，有可能提高肿瘤局部控制。

目录

声明

摘要

主要符号表

前言

第一部分 均匀体模立体体部放射治疗(SBRT)不同处方剂量曲线及放疗计划方法的剂量学研究

研究对象和方法

结果

讨论

小结

参考文献

第二部分 肺部肿瘤立体体部放射治疗(SBRT)优化处方剂量曲线研究

材料与方法

结果

讨论

结论

小结

参考文献

附表、附图

综述 SBRT治疗早期非小细胞肺癌概况与进展

致谢

攻读博士学位期间的学术成果

学位论文评阅及答辩情况表

Appending Paper Ⅰ Determining the optimal prescription dose level on the planning target volume in stereotactic body radiotherapy for lung tumors

Appending Paper Ⅱ conventional craniospinal irradiation with patient supine and source-skin distance (SSD) 100 cm for spinal field