基于CBCT的前列腺癌自适应放疗的模型建立及相关方法研究

前列腺癌调强放疗提高剂量可提高局控率和总生存率，但也会导致周围危及器官（OAR，如直肠、膀胱）的损伤，这是目前放疗的瓶颈。治疗计划设计评估是基于定位CT图像，实际治疗时靶区和OAR的运动变化并没有考虑，这导致预期理想计划不能准确得以实施，靶区漏照和OAR超量问题令人担忧。图像引导放疗主要用于校正摆位误差，而自适应放疗（ART）则是根据治疗时反馈的信息来修正治疗计划。本项目前期回顾性分析了我院近两年体部肿瘤的摆位误差，提出参考KV CBCT图像在定位CT上勾画靶区和OAR，评价运动误差，并在原计划中计算它们真实剂量的设想，技术可行性已在前期研究中得到初步证实。在此基础上，本项目探索基于摆位误差和运动误差的个体化边界外放的ART；提出真实剂量计算模型和预测模型假设，结合临床实际病例数据对模型进行验证和修正，探索基于真实剂量预测的ART；再将两者结合，实现个体化边界外放和真实剂量预测的ART。

前列腺癌调强放疗（IMRT）治疗计划设计评估是基于定位CT图像，实际治疗分次间靶区和危及器官（OAR）的运动变化并没有考虑，这导致预期理想计划可能没有准确照射，靶区漏照和危及器官超量令人担忧。本项目提出基于锥形束CT（CBCT）图像勾画靶区和OAR，评价运动误差，计算它们真实剂量。在自行开发的放疗信息管理系统（RTIMS）中，设计并完善了图像引导放疗（IGRT）记录单及统计功能、剂量体积直方图（DVH）数据的读取功能及自适应放疗（ART）辅助软件。IGRT记录单包括特殊病种的分类，以便统计前列腺癌患者的IGRT摆位误差，计算计划靶区（PTV）总体的外放边界。参考前5次扫描的CBCT图像，勾画每次临床靶区（CTV）和OAR，分析摆位误差，可计算得到每个患者的个体化内靶区（ITV）和PTV，并在之后的CBCT图像中验证它们的合理性，必要时做ART修正。对治疗计划系统Varian Eclipse 8.6和11两个版本导出的DVH数据格式进行分析，规范基于CBCT的靶区和OAR的命名。使用PHP编程实现了对导出DVH数据中靶区和膀胱、直肠的剂量自动读取，并根据本项目建立的模型，开发了一套ART辅助软件，可自动计算和预测累积的真实剂量。ART临床研究显示，虽然CT定位前对膀胱和直肠进行了干预性处理，但扫描得到的CT图像显示膀胱直肠不理想时，应及时重新干预和CT定位，否则ART计算的真实剂量与计划剂量差异较大，容易造成靶区的欠量和OAR的超量。初步ART研究也表明，建立的模型尚需进一步修正。回顾性分析比较前列腺癌图像引导调强放疗（IG-IMRT）与传统IMRT，表明两者肿瘤的生化控制和正常组织的副反应均无显著性差异，所以有必要调整CBCT次数、外放边界、肿瘤剂量等，开展ART研究。目前ART研究已为靶区剂量提升和OAR保护提供了更加有效的依据。为了放疗计划设计、IGRT评价和ART研究的集体讨论，还搭建了一套基于Windows远程桌面功能的放疗病例讨论多媒体系统。本研究成果在国内放疗大会发言交流2次，在国际放疗大会投稿3篇（会议摘要收录在SCI期刊2篇、作口头报告1次、墙报展示2次），在中文核心期刊发表论文3篇，发表SCI论文1篇，部分研究结果尚待发表。项目负责人获局级新技术奖1项，获聘为高级工程师，获得北京老年医学研究所硕士研究生导师资格，实习带教硕士研究生1名、本科生8名。