《CyberKnife劑量校準與驗證的系統研究》是依託清華大學，由吳朝霞擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：CyberKnife劑量校準與驗證的系統研究
- 依託單位：清華大學
- 項目負責人：吳朝霞
- 項目類別：面上項目
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
CyberKnife系統採用小射野對患者腫瘤實施立體定向放射治療，提供了更好的適形劑量分布和更大的劑量梯度，從而使靶區得到大劑量照射的同時很好地保護了周圍的正常組織器官。然而由於小射野下束流電子不平衡狀態的出現，以及探測器介質及體積的影響帶來了臨床劑量測量、計算及評估上的困難。本研究基於對CyberKnife系統進行精確的Monte Carlo模擬，研究各類探測器在非標準野及小野下的劑量回響並計算其修正因子，套用國際上最新推薦的劑量學體系，實施非標準參考野下的絕對劑量校準以及小野輸出因子的精確測量，將有效地推動國內和國際上非標準野及小野下新劑量體系的建立和發展。本研究進而採用模體實驗與蒙卡模擬相結合的方法，對CyberKnife系統患者治療計畫進行點劑量和平面劑量分布的驗證，研究組織非均勻性對劑量計算的影響，建立CyberKnife系統特定患者質量保證（PSQA）的技術方法和臨床規範。
結題摘要
CyberKnife系統採用小射野對患者腫瘤進行立體定向放射治療，考慮到小射野易形成射線束電子不平衡狀態，以及探測器介質及其體積的影響會帶來臨床劑量測量、計算及評估的困難。本研究通過實施CyberKnife系統精確地蒙特卡羅模擬，擬建立一套第三方系統模型，以探討實現臨床非標準參考條件下劑量校準和特定患者計畫的劑量驗證可能。 本研究利用BEAMnrc與DOSXYZnrc軟體平台，通過模擬實際CyberKnife治療機頭的物理結構，並與射線測量數據（PDDs、OARs、射野輸出因子等）的比對，以確定束流參數，從而實施非標準參考條件下劑量標定的研究。選取30例患者治療計畫（其中頭部、肺部及肝部腫瘤各10例），相同的射野參數條件下運用治療計畫系統（TPS）中射線追蹤算法、蒙特卡羅算法以及開發的BEAM蒙特卡羅模擬算法分別計算出其三維劑量分布，採用Gamma分析方法(3mm/3%)定量評估不同算法之間計算精度的差異性，進而探討建立基於蒙特卡羅算法模擬(第三方軟體)患者計畫的劑量驗證方法。通過確立束流的平均能量和強度分布半高寬值，蒙卡模擬束流模型與射線束測量數據（PDDs及OARs）比較，均在可接受的偏差範圍內（全局90%以上的點誤差在2%以內），從而建立了12個準直器（5-60mm）的較為理想蒙卡束流模型，並實現了非標準參考條件下劑量標定工作。對三種算法的劑量計算精度實施了定量評估，Gamma分析結果表明：BEAM蒙卡模擬與TPS蒙卡算法在30例患者治療計畫中均保持了較高的通過率（頭部84.882±9.666%, 肝部98.830±1.049%，肺部98.263±1.867%）；而BEAM蒙卡模擬與TPS射線追蹤算法在頭部、腹部腫瘤患者計畫中通過率較高（頭部95.933±3.120%，肝部99.836±0.334%），但在肺部腫瘤患者治療計畫中劑量體積直方圖上劑量偏差明顯，從而兩者Gamma通過率相差較大（51.263±38.964%）。因此，基於蒙特卡羅算法模擬（第三方軟體工具）實施CyberKnife系統患者計畫劑量驗證的方法是可行的。本課題研究建立的CyberKnife系統蒙特卡羅模擬算法將可作為第三方軟體的基準工具，在非標準射野劑量校準和患者計畫劑量驗證中發揮重要的作用。
