本文選題：碳離子 + 放射治療　； 參考：《清華大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：精確放射治療是現(xiàn)代腫瘤放射治療學(xué)的發(fā)展趨勢(shì),也是減少治療并發(fā)癥以及副作用和提高腫瘤放療治愈率的先進(jìn)技術(shù)。其中劑量驗(yàn)證這一環(huán)節(jié)對(duì)放療計(jì)劃制定和治療實(shí)施的精確性以及提高治療增益比起著十分重要的作用。但是目前對(duì)靶區(qū)三維劑量分布的實(shí)時(shí)驗(yàn)證很難通過基于采集透射劑量分布的這一常用方法來實(shí)現(xiàn)。隨著PET-CT成像技術(shù)與質(zhì)子重離子放療技術(shù)的不斷發(fā)展結(jié)合,使得采用這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行粒子放療實(shí)時(shí)劑量驗(yàn)證成為可能。可以利用高能碳離子轟擊物質(zhì)組織后在劑量沉積位置會(huì)產(chǎn)生一定數(shù)量正電子并與物質(zhì)內(nèi)負(fù)電子湮滅釋放出伽馬光子的特性,采用碳離子放療計(jì)劃CT圖像與實(shí)際照射后采集的靶區(qū)位置PET-CT圖像進(jìn)行融合配準(zhǔn),在照射后靶區(qū)體積內(nèi)活性元素衰變時(shí)間相對(duì)固定的情況下以不同靶區(qū)體積和不同單次靶區(qū)照射劑量分別測(cè)量對(duì)應(yīng)PET-CT圖像中相應(yīng)位置靶區(qū)體積的SUV值,找出該體積相應(yīng)SUV值的范圍,為臨床治療中采用PET-CT圖像準(zhǔn)確驗(yàn)證評(píng)價(jià)治療計(jì)劃靶區(qū)劑量與實(shí)際照射靶區(qū)劑量的相關(guān)性和一致性提供參考和幫助。本研究選用仿真頭部體模為研究對(duì)象,經(jīng)模擬CT掃描生成計(jì)劃圖像后,在粒子治療計(jì)劃系統(tǒng)中勾畫體積分別為10cc、4cc以及1cc的三組規(guī)則立方體,以模擬顱內(nèi)脊索瘤患者臨床靶區(qū),采用粒子放療系統(tǒng)以固定90度單射野對(duì)三組虛擬靶區(qū)分別進(jìn)行高能碳離子照射,單次相對(duì)平均等效劑量分別給予2.5Gy、5Gy和8Gy,模擬常規(guī)分割和大分割劑量放射治療。照射后即時(shí)應(yīng)用正電子發(fā)射計(jì)算機(jī)斷層成像系統(tǒng)對(duì)模體進(jìn)行掃描,采用MIM醫(yī)學(xué)圖像處理軟件對(duì)治療計(jì)劃CT圖像與實(shí)際照射后的PET-CT圖像進(jìn)行剛性配準(zhǔn)融合,通過計(jì)劃CT圖像中虛擬靶區(qū)體積位置確定相應(yīng)PET-CT圖像中該范圍內(nèi)SUV最大、最小、中位以及平均值等一系列數(shù)據(jù),并分析不同靶區(qū)體積和不同照射劑量條件下各次PET-CT圖像中SUV數(shù)據(jù)組的規(guī)律和異同。結(jié)果顯示對(duì)于相同體積靶區(qū),相應(yīng)SUV值與照射劑量大小存在一定線性相關(guān)性;而對(duì)于不同體積靶區(qū),在照射劑量完全相同的情況下,對(duì)應(yīng)SUV值大小范圍均保持一致,無顯著性差異。所以針對(duì)模擬人體頭部顱內(nèi)靶區(qū)碳離子治療計(jì)劃,應(yīng)用照射后一定時(shí)間內(nèi)掃描得出的PET-CT圖像與計(jì)劃CT圖像進(jìn)行融合配準(zhǔn),通過分析靶區(qū)體積SUV值來評(píng)價(jià)驗(yàn)證靶區(qū)劑量沉積準(zhǔn)確性的這一方法是可行的。對(duì)于碳離子照射后不同衰變時(shí)間下靶區(qū)體積劑量大小與SUV值范圍的對(duì)應(yīng)關(guān)系,也可以進(jìn)一步采用類似方法進(jìn)行探索和研究。
[Abstract]:Accurate radiotherapy is the development trend of modern tumor radiotherapy. It is also an advanced technology to reduce the complications and side effects and improve the cure rate of tumor radiotherapy. It is important to verify the accuracy of radiotherapy planning and treatment implementation and to improve the therapeutic gain. But at present, the real-time verification of the 3D dose distribution in target area is difficult to be realized by this common method based on the acquisition transmission dose distribution. With the development of PET-CT imaging technology and proton heavy ion radiotherapy technology, it is possible to use this technology to verify the dose of particle radiotherapy in real time. It is possible to produce a certain number of positron at the position of dose deposition by bombarding the tissue with high energy carbon ions and release gamma photons by annihilation with negative electrons in the matter. The PET-CT images of the target area were fused with the CT images of the plan of carbon ion radiotherapy and the actual irradiated images, and the fusion registration was carried out. Under the condition that the decay time of active elements in the target volume is relatively fixed after irradiation, the SUV values of the target volume corresponding to the corresponding position in the PET-CT image are measured with different target volume and different single target irradiation dose. To find out the range of the corresponding SUV value of the volume, and to provide reference and help for the accurate verification and evaluation of the correlation and consistency between the planned target dose and the actual irradiation target dose in clinical treatment by using PET-CT images. In this study, the simulated head phantom was selected as the research object. After simulated CT scanning, three sets of regular cubes with volumes of 10 ccD 4cc and 1cc were drawn in the particle therapy planning system to simulate the clinical target area of the patients with intracranial chordoma. The three groups of virtual targets were irradiated with high energy carbon ion with a fixed 90 degree single field with particle radiotherapy system. The relative average equivalent dose was given to 2.5 Gy 5Gy and 8 Gy, respectively. The conventional fractionation and large fraction dose radiotherapy were simulated. Positron emission computed tomography system was used to scan the motifs immediately after irradiation, and MIM medical image processing software was used to perform rigid registration fusion between CT images of therapeutic plan and PET-CT images after actual irradiation. By planning the volume position of virtual target area in CT images, a series of data such as maximum, minimum, median and average value of SUV in the corresponding PET-CT images are determined. The regularity and difference of SUV data group in each PET-CT image under different target volume and different irradiation dose were analyzed. The results showed that there was a linear correlation between the corresponding SUV value and the irradiation dose for the same volume target region, but for the different volume target region, the range of the corresponding SUV value remained the same when the irradiation dose was the same. There was no significant difference. Therefore, aiming at the carbon ion therapy plan of simulated human head intracranial target area, the PET-CT image obtained by scanning within a certain time after irradiation is fused with the planned CT image. It is feasible to evaluate the accuracy of target dose deposition by analyzing the SUV value of target volume. The relationship between the volume dose of target area and the range of SUV value under different decay time after carbon ion irradiation can also be further explored and studied by similar methods.
【學(xué)位授予單位】：清華大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TP391.41;R730.55

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本文編號(hào)：1968945