调强放疗计划设计基本步骤包括计划的前期准备、确定治疗等中心、定义剂量成形结构、给定处方剂量、设置照射野、设置优化参数、设置优化条件、逆向优化过程、评价治疗计划是否满意、满足临床要求后生成治疗计划报告。除此以外，还涉及多程计划设计和剂量合成，以及基于模板的计划设计。本文以Pinnacle治疗计划系统为例，详细说明鼻咽癌固定野调强技术和容积旋转调强技术的计划设计。

 

 

 

 

 

 

 

 

 

调强放疗计划设计基本步骤

 

计划前期准备

 

 

1、CT模拟定位床的处理

传输到计划系统的CT定位图像包括CT模拟定位床，因其与加速器治疗床具有不同的结构和密度，为减小对剂量计算的影响，计划设计时建议：

（1）计划系统可以模拟或添加加速器治疗床模型时，将CT模拟定位床替换为加速器治疗床，方法包括：①扫描加速器治疗床并配准融合到计划CT图像上，②勾画加速器治疗床及组件并相应修改其物理或电子密度；

（2）计划系统中无法模拟加速器床模型时，首先需去除CT模拟定位床对剂量计算的影响，然后①测量加速器治疗床对射线衰减的影响，或者②计划设计时应避免照射床结构或至少避免照射高密度床结构射野方向。图2是CT模拟定位床替换为加速器床和去除CT模拟定位床示意图。

图2  CT模拟定位床替换为加速器治疗床，去除CT模拟定位床示意图（13A：CT模拟定位床替换为加速器治疗床；13B：去除CT模拟定位床）

 

2、选取合适CT值-密度表

不同模拟定位设备和不同扫描部位情况下，测量物质或电子密度与CT值的对应关系，将其导入治疗计划系统，计划设计时根据模拟定位设备和扫描部位，选择合适的CT值-密度表，确定物质或电子密度与CT值之间的对应关系，用于剂量计算。以西门子模拟定位设备为例，图3是鼻咽癌计划设计时选取的物质密度与CT值的对应关系。

图3 物质密度与CT值对应关系图

 

3、金属伪影和体表标记点处理

（图4）金属伪影的处理：

（1）确定金属的物质密度，选择合适的CT值-密度表以覆盖CT值与物质密度的对应；

（2）勾画放射状金属伪影，将其密度设置为1 g/cm³。

体表标记点的处理：

实际治疗过程中，体表标记点处所用标记物质并不真实存在，因此需将其勾画出来，并将其密度设置为0g/cm³。

图4 金属伪影和体表标记点处理示意图

 

确定治疗等中心位置

 

首先，在CT定位图像上根据体表定位标记设定体位参考点，命名为Ref并设置为绿色；如果参考等中心在鼻咽癌靶区范围内，并且照射野在任何方向上可以完全覆盖靶区，则不需要额外定义治疗等中心，即确定参考等中心为治疗等中心，命名为Iso_Ref并设置为红色；如果参考等中心偏离鼻咽癌靶区，照射野无法完全覆盖靶区，则需要定义治疗等中心，一般选择鼻咽癌靶区的几何中心位置，命名为Iso并设置为红色，同时需要注意治疗等中心点避免位于颈部斜坡和气管插管处，并且为校正位置提供方便，若某方向校位距离小于0.5cm时，可考虑其方向不进行校位。图5是确定鼻咽癌治疗等中心位置示意图，由于参考等中心位置偏向靶区一侧，照射野无法完全覆盖靶区体积，定义了治疗等中心位置，治疗开始前需要对患者进行位置校正。

图5  确定治疗等中心位置示意图

定义剂量成形结构

 

剂量成形结构（dose shaping structures，DSS）主要包括：包围靶区的环状结构、靶区周边的正常组织、靶区凹陷部位的扇形区域、剂量热点和冷点等。表8详细描述了剂量成形结构的名称、勾画目的、勾画方法及示例，其中勾画方法中"（0.6-0.3）cm"表示靶区外放0.6cm的区域减去靶区外放0.3cm的区域得到的剂量约束环状结构，其余环状结构的勾画方法与其类似。

表8 剂量成形结构

 

给定处方剂量

 

根据治疗计划申请单给定处方剂量Prescription1，一般处方剂量应该至少包括95%体积的靶区。图6是根据申请单给定的鼻咽癌处方剂量的示例，包括单次剂量、归一化方法和照射次数。

对于鼻咽癌T1-T2期病例，以单次剂量212cGy 为例，归一化到靶区PGTVnx的平均剂量，次数设置为33次。对于鼻咽癌T3-T4期病例，以单次剂量224 cGy为例，归一化到靶区PGTVnx的平均剂量，次数设置为33次。

图6 鼻咽癌计划设置处方剂量示意图

设置照射野

 

1、射野基本参数

固定野调强计划采用9野均分的方式布置射野（图7），起始角度为200°，相隔40°一个射野，即200°、240°、280°、320°、0°、40°、80°、120°、160°；能量选择6 MV；射野投照方式选择Step-and-Shoot MLC 或Sliding Window MLC形式。

容积旋转调强计划采用两个共轭全弧（图7），角度范围180.1°~180°，每隔4°一个控制点；能量选择6 MV；射野投照方式选择Dynamic Arc形式。

图7  固定野调强和容积旋转调强照射野示意图（左：固定野调强；右：容积旋转调强）

照射野排序一般约定：照射野之间通常采用顺时针方向排序，从180.1°开始至180°结束。

2、合钨门技术

设计固定野调强计划时，由于瓦里安加速器X 方向钨门宽度大于14cm时会自动分野，为提高效率，设计计划时考虑采用手动合钨门技术。合并原则是尽量使漏照的靶体积最小，方法是通过调整X1和X2方向钨门的位置以及小机头Collimator的角度，图8是合并钨门后的效果示意图。

瓦里安加速器自动分野与手动合钨门计划相比较，手动合并钨门方式可以节约优化时间和治疗时间，同时计划质量接近，建议临床采用手动合并部分射野钨门的方式设计鼻咽癌固定野调强计划。

图8 瓦里安加速器手动合并X方向钨门示意图

设置优化参数

 

固定野调强计划可以设置的优化参数包括最大子野数量、最小子野面积、最小子野跳数、最大迭代次数、卷积迭代次数和容差。表9总结了不同分期鼻咽癌固定野计划设计时的优化参数设置，其中Step-and-Shoot模式下子野数量设置可以用优化参数数量除以100~120进行估计。

容积旋转调强计划可以设置的优化参数包括叶片运动限值、最大投照时间、控制点间隔、最大迭代次数、卷积迭代次数和容差。表10总结了鼻咽癌容积旋转调强计划设计时的优化参数设置，其中叶片运动限值在不同品牌加速器间有区别。

表9 固定野调强计划优化参数设置

表10 容积旋转调强计划优化参数设置

设置优化条件

 

根据治疗计划申请单对靶区处方剂量和危及器官耐受剂量的限制要求，设置优化条件。优化条件的设定分为靶区、危及器官和剂量成形结构的剂量限制，靶区一般给予高权重，设置四个优化条件包括最大剂量（max dose）、最小剂量（min dose）、最小剂量体积直方图（min DVH）和 均匀剂 量（uniform dose）；危及器官一般给予中/低权重，设置优化条件时分为串行和并行器官组织分别给予，对于串行器官组织（如脑干、脊髓），优化条件包括最大剂量和最大等效均匀剂量（max EUD），对于并行器官组织（如腮腺），优化条件包括最大剂量体积直方图（max DVH）和最大等效均匀剂量；剂量成形结构一般给予中/低权重，设置优化条件包括最大剂量和最大等效均匀剂量。

表11是一个典型的T3-T4期鼻咽癌病例优化条件的参数设定示例，其中每一个优化条件包括感兴趣结构（region of interest，ROI）名称、优化条件种类Type、目标剂量Target、目标体积Volume、权重Weight和a值。此示例适用于固定野调强计划和容积旋转调强计划。

表11 典型鼻咽癌优化条件参数设定示例

逆向优化过程

 

所谓逆向过程，即根据靶区处方剂量和危及器官限量要求的临床目标来定义、求解最优化问题，临床实践中通过初始设置优化条件、不断地优化迭代调整优化条件得以最终实现临床目标。

固定野调强计划逆向优化过程主要确定不同照射野方向上由多叶准直器形成的子野数量、子野形状序列、子野强度和子野权重等。容积旋转调强计划逆向优化过程主要确定每个控制点的机架旋转速度、叶片运动速度、剂量率、控制点子野形状、控制点子野强度和权重等。

新课上新

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