【摘 要】
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放疗中电离辐射在杀死肿瘤的同时也会不可避免的对正常组织造成损伤。在距离靶区较远区域,器官剂量相对较低,制定计划时常被忽略,但随着现代癌症治疗和筛查技术的发展,以及当今人口寿命的增长,低剂量引起晚期效应的现象逐渐增多,因此其重要性也是不可忽略的。本研究目的是搭建外照射光子放疗的全身器官剂量数据平台,实现全身器官剂量追踪和风险评估,并基于此平台定量分析低剂量水平器官剂量和风险,为临床提供参考。为达到以
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放疗中电离辐射在杀死肿瘤的同时也会不可避免的对正常组织造成损伤。在距离靶区较远区域,器官剂量相对较低,制定计划时常被忽略,但随着现代癌症治疗和筛查技术的发展,以及当今人口寿命的增长,低剂量引起晚期效应的现象逐渐增多,因此其重要性也是不可忽略的。本研究目的是搭建外照射光子放疗的全身器官剂量数据平台,实现全身器官剂量追踪和风险评估,并基于此平台定量分析低剂量水平器官剂量和风险,为临床提供参考。为达到以上目的完成了两部分内容:第一、搭建全身器官剂量数据平台。提取自动勾画软件DeepViewer中训练好的器官分割模型和蒙特卡罗软件ARCHER(Accelerated Radiation-transport Computations in Heterogeneous EnviRonments)中剂量计算引擎,结合基于 LKB(Lyman-Kutcher-Burman)模型的正常组织并发症概率(Normal Tissue Complication Probability,NTCP)和基于 BEIR Ⅶ 报告的终身归因风险(Lifetime Attributable Risk,LAR)计算方法,搭建了全身器官剂量数据平台,添加了器官剂量数据库建立功能,对数据实现较好的保存。基于食管癌全身CT数据描述了平台搭建过程,证明了其可行性,展示了所有模块效果以及平台运行形式。第二、基于此平台定量分析低剂量水平器官剂量和风险。1)在全身模型上勾画了鼻咽和宫颈两种肿瘤,计算了低剂量水平器官剂量和风险。结果表明随着与靶区距离的增加,器官剂量会下降1-2个数量级,在相同处方剂量和治疗方式下不同患者的低剂量水平器官的剂量有一定差异,但不存在量级上的区别。在以上两种情况下肺和肝脏均存在较高的NTCP。在相同剂量下,器官二次癌症概率随着年龄的增加减小;在肿瘤的高发年龄段,鼻咽癌治疗后器官二次癌症风险均小于基线发病率,但宫颈癌治疗后部分器官例如胃和胰腺等二次癌症风险大于基线发病率。2)对于在两套不完整CT上制定计划的特殊全脑全脊髓照射病例,基于补充的全身CT计算了缺失解剖信息部分的器官剂量和风险。结果表明基于脊髓CT制定计划时最大的剂量忽略,比基于头颈CT时高1个数量级。基于头颈CT忽略的胸腹部器官例如肺、食管和肝脏存在并发症风险,基于脊髓CT忽略的头部器官例如甲状腺和晶体存在并发症风险。此外以上两种情况忽略剂量均会引起超基线的二次癌症风险。本研究实现了全身器官剂量数据平台的搭建,为全身器官剂量和风险研究奠定了基础。通过对低剂量水平器官剂量和风险分析发现在某些临床背景下,低剂量会对患者造成风险,为提高放疗安全性需要考虑低剂量。
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