肺部肿瘤SRS剂量分布研究

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近年来随着放射治疗技术的发展,立体定向放射治疗以较好的生物学优势成为早期肺部肿瘤的首选治疗手段。本次论文主要采用实际测量结合蒙特卡罗方法模拟计算,分析肺部肿瘤在立体定向放射外科(SRS)技术实施下由于呼吸运动带来的剂量计算问题。首先使用BEAMnrc建立加速器模型,使用Dosxyznrc建立均匀与非均匀模体,以相空间文件作为入射源进行体素能量沉淀计算。对比分析胸部不同组织在小野剂量计算中存在的误差,并针对呼吸运动引起的肺组织物理特性变化,探究在不同能量与不同射野中的剂量差异。最后使用ctcreate建立由于呼吸运动引起体积与密度变化的动态肺部模型,获得肺部肿瘤在SRS技术下的剂量分布规律,评估不同状态下组织实际接受剂量差异。并结合目前常见呼吸运动管理技术进行定向分析。论文取得主要成果:分析了在均匀模体与非均匀模体中小射野剂量配送特征,吸气末与呼气末相对于自由呼吸时肺组织剂量接收差异最大分别为-13.4%与2.84%,小体积肿瘤剂量接收无明显差异。总的表现趋势为密度越低RDDF值越小。根据4D-CT技术建立动态肺部模型获得肺部肿瘤在SRS技术下剂量分布规律,结果表明:在人体模型计算中,不同呼吸波段正常肺组织接受剂量差异较大,其中6 MV照射下正常肺组织A、B、C、D、E呼吸状态V5 Gy均在30%左右,V10 Gy分别为9.5%、11.5%、12.5%、12.7%和13.0%,V20Gy<5%。9 MV照射下正常肺组织A、B、C、D、E呼吸状态V5 Gy均在37%左右,V10 Gy分别为15.0%、18.0%、19.5%、20.1%、20.5%,V20 Gy<5%。15MV照射下正常肺组织A、B、C、D、E呼吸状态V5 Gy均在45%左右,V10 Gy分别为12.5%、15.6%、18.0%、21.3%、21.5%,V20 Gy<5%。靶区剂量无明显差异,亚洲人群在选择SRS进行治疗时建议选择9 MV,可达到较理想肺靶区剂量。本次研究结论对临床常见呼吸管理技术使用具有一定参考意义,在呼吸门控技术下可选择吸气末波段进行靶区勾画以提高治疗增益比。针对肺功能较好的患者选择深吸气屏气(DIBH)技术具有更佳的效果,一方面可降低肿瘤位移引起的剂量接收误差,另一方面可最大限度的降低正常肺组织所受剂量。在实际临床应用中选择SRS治疗时,低密度肺组织侧向电子不平衡现象更严重,需考虑计划系统(TPS)算法对肺组织受量的评估能力。最后应特别注意出现肺气肿的患者,由于肺组织密度极低,该类患者更易受到侧向电子不平衡的有害影响。
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