一种新的单弧IMAT技术的基础研究

IMRT是现代放疗发展的必然趋势，IMAT是最好的IMRT实施技术。但目前多弧IMAT实施效率低，单弧IMAT技术复杂、设备昂贵，系统软硬件及其质量保证尚需完善，对于复杂病例，目前单弧IMAT技术无法实现较优的计划质量。研究者基于本人研究发现、系统文献调研和对问题实质的深入分析，提出最优射野方向假说：1)IMAT实施效率主要取决于治疗弧数目；2)治疗弧数目取决于射野强度复杂程度；3)每个计划只有几个最优射野方向需要更大、更复杂强度照射。在IMAT计划和实施中考虑射野方向最优性和强度调整复杂性，探索一种新的能在现有常规加速器上实施的单弧IMAT技术，将固定机架角照射和弧形治疗结合起来，最优射野方向实施固定机架角照射，次优射野方向实施弧形治疗。开发一种新的IMAT优化算法，利用射野方向最优性和强度调整复杂性指导强度优化和分子野优化，以改善计划质量、提高优化效率和实施效率。

项目探索了一种新的能在常规加速器上实施的单弧IMAT技术，将固定机架角照射和弧形治疗结合起来，最优射野方向实施固定机架角照射，次优射野方向实施弧形治疗，以改善计划质量和实施效率。并通过临床病例技术测试验证了其计划质量、实施效率和实施准确性。. 结果表明新IMAT技术结合固定机架角调强放疗（IMRT, intensity-modulated radiation therapy)强度调整、计划质量和弧形治疗效率的优势，能够找到射野方向自由度和强度调整自由度的最佳权衡。与IMRT和旋转调强放疗（VMAT, volumetric-modulated arc therapy)相比，新IMAT技术（这里称为Hybrid-VMAT）改善了靶区剂量分布适形度和均匀性。与IMRT相比，Hybrid-VMAT降低了危及器官、正常组织接受中高剂量照射的体积，减少了机器跳数。与VMAT相比，Hybrid-VMAT降低了危及器官、正常组织接受低剂量照射的体积和平均剂量，这对于降低放射性肺炎，儿童、年轻、预期寿命较长患者的辐射诱导第二原发癌具有重要的临床意义。. Hybrid-VMAT是一种可行的放射治疗技术，已经应用于临床，改善了计划质量，提高了实施效率，可以在现有常规加速器上准确实施，降低了设备采购成本和患者治疗费用，使更多的患者能够受益于先进的放射治疗技术。课题研究结论预期会影响今后调强放射治疗实施技术的发展和临床应用。. 项目累计发表SCI收录论文2篇，中华系列核心期刊论文3篇。已接收核心期刊论文2篇。已经投稿SCI论文1篇，中华核心期刊论文2篇。参编英文专著1部，中文专著教材3部。国内外会议报告14次，培训班和研究生讲课6次。培养硕士研究生1名，年轻物理师4名。协助培养硕士研究生1名，博士研究生1名。获得北京大学第三医院技术创新二等奖1项、飞利浦科学论文二等奖1项。举办国际会议4次、国内培训班1次，国内外专家参观、访问、交流800余人次。参与项目相关技术、设备、项目评审100余项。CCTV网、新华网等10余家媒体项目相关报道10余次。