肺癌治疗中应对质子调强放疗不确定性的临床技术研究

发布时间：2021-08-08 04:53

　　与传统的光子治疗相比较,质子束在穿越物质损失能量的过程中,能量的损失率会在其射程的末端形成一个峰,称为布拉格峰,峰值后面剂量迅速跌落为零。基于质子束这一物理优势,将质子束的布拉格峰展宽置于肿瘤的病灶处,则肿瘤会接收到最大剂量的照射,而正常组织受到较小剂量的照射。目前,笔形束扫描技术是展宽质子布拉格峰主流的方法,这一技术称为质子调强治疗（Intensity Modulated Proton therapy IMPT）。临床研究表明,IMPT在治疗早期非小细胞肺癌中具有确定的疗效,质子放疗可以更好地保护周围的正常组织。因而,肺癌的质子调强治疗具有明显的剂量学优势。虽然,IMPT具有明显的剂量学优势,要在临床中充分发挥它应有的优势,必须解决以下几个不确定性问题:（1）患者摆位不确定性;（2）CT值和质子阻止本领变换近似处理导致的射程不确定性;（3）肿瘤随呼吸运动导致的剂量投放的不确定性;（4）质子RBE效应的不确定性。这些不确定性问题,影响着质子调强计划方案的实施,处理不好会导致患者实际照射剂量与计划剂量有较大差异。针对这几个方面的问题,作者博士研究生期间,通过理论和临床实践紧密结合,展开研... 

【文章来源】：中国科学院大学(中国科学院上海应用物理研究所)上海市

【文章页数】：115 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第一章 引言
    1.1 肺癌概况及放射治疗
        1.1.1 肺癌概况
        1.1.2 肺癌的放射治疗
    1.2 肺癌质子调强治疗及国内外研究现状
        1.2.1 肺癌质子调强治疗挑战
        1.2.2 国内外研究现状
    1.3 论文研究目标和任务
    1.4 论文研究内容
第二章 应对摆位及射程不确定性技术
    2.1 鲁棒性优化技术应对射程不确定性技术
        2.1.1 引言
        2.1.2 材料与方法
            2.1.2.1 设备与患者选择
            2.1.2.2 束流模型
            2.1.2.3 计划设计
            2.1.2.4 计划评估
        2.1.3 结果
            2.1.3.1 计划质量
            2.1.3.2 计划鲁棒性
            2.1.3.3 剂量分布
        2.1.4 讨论
    2.2 提高鲁棒性计划的效率
        2.2.1 引言
        2.2.2 材料与方法
            2.2.2.1 患者及轮廓特征
            2.2.2.2 肺癌质子鲁棒性计划设计
            2.2.2.3 计划评估
            2.2.2.4 数据统计分析
        2.2.3 结果
            2.2.3.1 EUD值与肿瘤体积模型
            2.2.3.2 计划质量
            2.2.3.3 鲁棒性分析
        2.2.4 讨论
    2.3 小结
第三章 应对肿瘤随呼吸运动不确定性技术
    3.1 引言
    3.2 材料与方法
        3.2.1 患者选择
        3.2.2 肿瘤运动幅度评估
        3.2.3 计划设计
            3.2.3.1 鲁棒性计划
            3.2.3.2 基于4DCT的鲁棒性优化算法
            3.2.3.3 蒙特卡洛剂量算法
        3.2.4 相互影响效应定量评估
            3.2.4.1 静态剂量
            3.2.4.2 动态剂量
            3.2.4.3 相互影响效应定量评价
        3.2.5 等能量层重扫描技术
            3.2.5.1 评估五种等能量层重扫描对Interplay的影响
            3.2.5.2 最优能量层扫描Interplay与肿瘤运动幅度的关系
    3.3 结果
        3.3.1 靶区运动幅度评估
        3.3.2 相互影响效应对靶区剂量的影响
        3.3.3 等能量层重扫描技术对相互影响效应的缓解作用
            3.3.3.1 等能量层重扫描技术的动态剂量分布
            3.3.3.2 患者呼吸初始相位对动态剂量分布的鲁棒性评估
            3.3.3.3 等能量层重扫描技术对靶区相互影响效应的缓解
    3.4 讨论
    3.5 小结
第四章 应对RBE效应不确定性技术
    4.1 引言
    4.2 材料和方法
        4.2.1 患者材料
        4.2.2 计划设计
        4.2.3 计划评估
            4.2.3.1 质子RBE
            4.2.3.2 计划指标
            4.2.3.3 计划鲁棒性评估
        4.2.4 数据统计分析
        4.2.5 非均匀射野角度对指标的影响
    4.3 结果
        4.3.1 剂量分布
        4.3.2 靶区指标在两种RBE模型下随射野数目增加的变化趋势
        4.3.3 危及器官指标在两种RBE模型下随射野数目增加的变化趋势
            4.3.3.1 LET分布
            4.3.3.2 靶区及NUCL的LVH指标随随射野数目增加的变化趋势
            4.3.3.3 指标随非均匀射野数目变化趋势
            4.3.3.4 计划的鲁棒性
        4.3.4 讨论
        4.3.5 小结
第五章 总结与展望
    5.1 本文主要的工作总结和创新点
    5.2 展望
参考文献
附录A 缩写单词中英对照
附录B 本研究所用SBRT患者数据
发表论文与学术报告清单
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]质子治疗中点扫描照射技术的仿真模拟[J]. 贾亚军,李永江,张潇,马晓颖,吴超,吕明,蒲越虎.  核技术. 2016(09)



本文编号：3329266