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肺癌是我国发病率和死亡率最高的恶性肿瘤,肺癌患者中有80%是非小细胞肺癌（non-small cell lung cancer,NSCLC）。NSCLC初期发展缓慢,难以察觉,患者接诊时大多已经发生转移,脑转移是常见的转移之一。脑转移瘤作为一种继发性恶性肿瘤,具有发病快,病程短,疗效差的特点。放射治疗是NSCLC及其脑转移瘤的主要治疗手段之一,保证放射治疗精确性和高效性的关键在于对肿瘤靶区和危及器官（organs at risk,OARs）的精准勾画和准确的剂量预测。在NSCLC患者的放射治疗过程中,肿瘤靶区在不断退缩,这种退缩在大体积的局部晚期NSCLC患者中尤为突出,通常需要在放疗一段时间之后重新模拟定位并据此修改放疗计划。由于一程放疗计划和修改后的二程放疗计划基于不同的CT图像制定,无法直接进行剂量累加,这为准确预测肿瘤靶区和OARs的剂量带来了难题。为此,我们基于刚性配准和形变配准技术进行了局部晚期NSCLC两程放疗计划的剂量累加的研究。研究入组了30例采用调强放射治疗（intensity-modulated radiotherapy,IMRT）的局部晚期NSCLC患者,基于初次定位4DCT的平均密度投影CT1-avg制定一程放疗计划Plan1,基于治疗20次后的二次定位4DCT的平均密度投影CT2-avg制定二程放疗计划Plan2,然后将Plan2的剂量分布与Plan1的剂量分布分别刚性配准累加和形变配准累加得到Plan刚性和Plan形变,比较初次和二次定位CT之间GTV(以吸气末时相图像CT50上的勾画为准)和OARs(以平均密度投影图像CTavg上的勾画为准)的体积变化,以及Plan1、Plan2、Plan刚性、Plan形变的剂量体积指标差异。结果发现CT2与CT1相比,GTV、心脏体积分别缩小44.2%、5.5%,患侧肺、对侧肺、全肺体积分别增大5.2%、6.2%、5.8%;对于IGTV（由10个时相的GTV融合而来）和PTV的D95%、D98%、V100%,Plan2较Plan1变化不显著,Plan刚性、Plan形变较Plan1均有所下降;对于脊髓、心脏、患侧肺、双肺剂量,Plan2、Plan刚性、Plan形变较Plan1均有显著降低,其中心脏V30和Dmean分别降低27.3%、16.5%、15.3%和15.2%、6.6%、5.6%,双肺V20和Dmean分别降低15.6%、4.5%、3.7%和15.7%、6.2%、5.1%;Plan形变的部分剂量指标(IGTV和PTV的D95%、D98%,心脏V40,患侧肺和全肺的V20、Dmean)高于Plan刚性;形变配准后的危及器官Dice相似指数（Dice similarity coefficient,DSC）明显高于刚性配准。研究结果表明,在局部晚期NSCLC患者的IMRT中,基于一程计划所得到的剂量指标可以很好的预测靶区剂量,但会高估OARs的剂量。而一程计划和二程计划的形变配准剂量累加和刚性配准剂量累加均可较好的预测OARs剂量,且形变配准剂量累加的预测效果更优。NSCLC伴脑转移患者往往需要进行脑部放射治疗,但常规CT模拟定位存在脑转移瘤边界显示不清的问题,这是脑转移瘤精确放疗的难题。而MRI图像具有更好的软组织分辨率,可用于精确勾画脑转移瘤边界和软组织器官,但是MRI图像缺少电子密度信息,无法直接用于放疗计划制定。为了解决这一问题,我们提出了三种为MRI图像赋予CT值的方法,并验证了这三种CT值赋值方法的剂量计算准确性。本研究在上部分进行了脑部放疗的21例NSCLC脑转移瘤患者的基础上进一步扩展入组了14例NSCLC脑转移瘤患者,共计35例脑转移瘤放疗患者。每位患者在放疗前同一天分别进行CT和MRI模拟定位,基于CT图像制定三维适形放射治疗（three dimensional conformal radiotherapy,3D-CRT）或IMRT计划为原计划Plan1。将CT图像和MRI图像刚性配准,在CT和MRI图像上勾画主要的组织和器官,计算各组织器官的群体化CT值。基于CT图像,采用3种CT值赋值法生成3组伪CT,分别为:全组织赋予140 HU;空腔、骨骼和软组织分别赋予700、700和20 HU;不同组织器官分别赋予群体化的CT值。Plan1在3组伪CT上重新计算剂量分布分别获得Plan2、Plan3、Plan4,然后比较这3组计划和Plan1的剂量学差异。结果发现骨骼、空腔平均CT值分别为（735.3±68.0）、（-723.9±27.0）HU,软组织的平均CT值基本分布在-70～70 HU。Plan2、Plan3、Plan4相比Plan1的剂量差异依次减小,在剂量指标比较中,眼晶状体最大剂量差异最大,分别可达5.0%以上、1.5～2.0%、1.0～1.5%,其余剂量指标差异的95%置信区间上限基本不超过2.0%、1.2%、0.8%;在像素点剂量比较中,局部靶区病例中差异>1%的区域主要分布在靠近射野的皮肤处,而全脑靶区病例中主要分布在骨骼与空腔、软组织交界处,以及靠近射野的皮肤处。此外,CT值赋值法在3D-CRT的剂量学差异大于IMRT,在全脑靶区病例大于局部靶区病例。研究结果表明,仅对骨骼、空腔和其他组织赋予CT值（或密度值）,就能将靶区和危及器官的大部分剂量学指标的计算差异基本控制在1.2%以内;如果对不同组织赋予群体化的CT值,则可进一步控制在0.8%以内,可以满足临床的要求。结论:在NSCLC患者的两程放疗中,可以使用一程计划的剂量指标预测靶区剂量,而对于OARs剂量,采用形变配准剂量累加后的剂量指标预测更为准确。在脑转移瘤放射治疗中,基于MRI图像制定放疗计划不仅可以更准确地勾画靶区和软组织器官,简化放疗流程,同时也具有足够的剂量计算准确性。随着MRI模拟定位和MRI图像引导放疗技术在越来越多的单位开展,基于MRI图像的放疗计划会具有越来越广阔的发展前景。