本文選題：肺癌　切入點：幾何不確定性　出處：《中國科學技術大學》2017年博士論文

【摘要】：放射治療已經(jīng)成為治療各分期肺癌的主要手段之一。如何減少危及器官受照劑量或對其受照劑量進行準確評估是當今肺癌放射治療中的重要研究內容。肺部腫瘤放療過程中依舊存在較多導致危及器官受照劑量增加或難以準確評估的問題,如外放臨床靶區(qū)產(chǎn)生的危及器官受照劑量增加問題、治療方案的優(yōu)化選擇問題以及中心型肺癌立體定向治療過程中腫瘤體積或身體解剖結構等變化問題。本文圍繞上述問題進行了深入研究,主要研究內容與創(chuàng)新之處包括:(1)研究闡釋了基于幾何不確定性的肺部危及器官劑量學特征。在分析圖像引導放射治療中隨機誤差和系統(tǒng)誤差特點的基礎上,對基于幾何不確定性的危及器官劑量學特征進行了深入研究。用臨床靶區(qū)幾何不確定性模型代替對臨床靶區(qū)外放,并將其作為目標函數(shù)放在優(yōu)化階段考慮。通過比較該方法同傳統(tǒng)外放方式劑量學的差異,結果表明該方法在肺癌放療中可有效減少危及器官輻射劑量且簡單快捷,具有一定應用潛力。同時,通過分析隨機和系統(tǒng)兩種誤差對腫瘤靶區(qū)與危及器官劑量的影響,結果表明容積旋轉調強計劃執(zhí)行過程中肺等危及器官劑量分布對兩類幾何不確定性均較敏感。(2)提出了肺瘤比的評價指標,給出了多種典型治療技術下肺瘤比同肺部劑量之間的冪函數(shù)關系。為解決因肺癌患者之間肺部體積、腫瘤體積及位置等個體差異較大造成的最佳治療方案選擇難題,提出了肺瘤比的概念,深入分析了多種典型治療技術下肺瘤比同肺部劑量之間的關系。通過評估比較發(fā)現(xiàn)在不同放療技術中肺瘤比同肺部平均劑量之間具有不同的冪函數(shù)關系。同時,通過自適應放療過程中的腫瘤體積變化同肺部平均劑量變化特征對二者之間的關系進行了測試驗證。結果表明,肺癌患者的肺瘤比大小對治療方案選擇具有參考意義。(3)研究發(fā)現(xiàn)中心型肺癌自適應SBRT治療中混合形變配準可以有效減小錐形束計算機斷層掃描圖像散射的影響。中心型肺癌在立體定向放射治療過程中常存在腫瘤體積或身體結構的變化,會造成危及器官受照劑量難以精確評估的問題。通過對基于錐形束計算機斷層掃描及混合形變配準的劑量跟蹤技術進行測試驗證,結果表明混合形變配準可以有效減小錐形束計算機斷層掃描圖像散射的影響,耦合混合形變配準與錐形束計算機斷層掃描的劑量追蹤技術可以對危及器官和靶區(qū)劑量進行精確評估,可以避免不必要的輻射損傷及靶區(qū)漏照射。
[Abstract]:Radiation therapy has become one of the main methods in the treatment of lung cancer at various stages. How to reduce the radiation dose to the organ or evaluate the radiation dose accurately is an important research content in the radiotherapy of lung cancer. In the course of radiotherapy, there are still many problems that lead to the increase of radiation dose or the difficulty of accurate assessment. In the case of an increase in the radiation dose to the organ endangered by the outputting of the clinical target area, The optimization of treatment scheme and the changes of tumor volume or anatomical structure during stereotactic treatment of central lung cancer are discussed in this paper. The main research contents and innovations include: (1) the study explains the dosimetric characteristics of lung organ hazards based on geometric uncertainty. On the basis of analyzing the characteristics of random error and systematic error in image-guided radiation therapy, In this paper, the dosimetric characteristics of hazardous organs based on geometric uncertainty are studied in depth. The clinical target geometric uncertainty model is used to replace the clinical target extrapolation. By comparing the difference between this method and the traditional radiation dosimetry, the results show that this method can effectively reduce the radiation dose of organ in lung cancer radiotherapy and is simple and fast. At the same time, by analyzing the effects of random and systematic errors on tumor target and organ dose, The results show that the dose distribution of lung and other dangerous organs is more sensitive to the two kinds of geometric uncertainties during the implementation of the volume rotation intensity modulation plan. The power function relationship between lung tumor ratio and lung dose is given in this paper. In order to solve the problem of choosing the best treatment scheme caused by the large difference of lung volume, tumor volume and location among lung cancer patients. The concept of lung tumor ratio is put forward. The relationship between the lung tumor ratio and the lung dose under various typical treatment techniques is analyzed in depth. It is found that there is a different power function relationship between the lung tumor ratio and the lung average dose in different radiotherapy techniques. The relationship between the changes of tumor volume and lung mean dose during adaptive radiotherapy was tested and verified. The lung tumor ratio of lung cancer patients has reference significance for the choice of treatment scheme. The study shows that the mixed deformation registration in the treatment of central lung cancer with adaptive SBRT can effectively reduce the effect of cone-beam computed tomography image scattering. During stereotactic radiotherapy, central lung cancer often has changes in tumor volume or body structure. It can lead to the difficulty of accurate assessment of the radiation dose to the organ at risk. A dose tracking technique based on conical beam computed tomography and mixed deformation registration is tested and verified. The results show that mixed deformation registration can effectively reduce the effect of conical beam computed tomography image scattering. The dose tracing technique coupled with mixed deformation registration and conical beam computed tomography can accurately evaluate the dose of the endangered organs and target areas and avoid unnecessary radiation damage and target leakage.
【學位授予單位】：中國科學技術大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：R734.2;R730.55

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