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基于Auto-Planning技术直肠癌VMAT计划评估
目的 与当前手工试错方式设计的直肠癌 VMAT 计划(Manual-VMAT)相比,基于Auto-Planning技术的直肠癌VMAT计划(Auto-VMAT)能否在保证放疗计划质量同时,提高计划设计效率.方法 选取10例Ⅱ—Ⅲ期直肠癌经腹前切除(Dixon手术)术后患者,采用飞利浦 Pinnacle 9.10计划系统分别设计完成Manual-VMAT和Auto-VMAT计划.比较两种计划剂量分布和HI与CI,不同OAR的D mean或ROI剂量体积,记录和比较两种放疗计划设计总时间和人工参与时间.配对t检验差异.结果 两种治疗计划均能满足临床剂量要求,Auto-VMAT和Manual-VMAT的HI和CI分别为0.058、0.921和0.058、0.940(P=0.972、0.115),与Manual-VMAT计划相比,Auto-VMAT的膀胱V 40、D mean和D 50%分别降低25.6%、11.5%和8.9%(P=0.004、0.016、0.001),小肠V 40、D mean和D 50%分别降低12.1%、5.4%和6.8%(P=0.023、0.001、0.001),左右股骨头在V 30、D mean和D 50%上有所降低.Auto-VMAT和Manual-VMAT计划设计的总时间和人工参与时间分别为50.38、4.47和36.81、16.94 min(P=0.000、0.000).结论 与Manual-VMAT计划相比,Auto-VMAT计划大大降低计划设计中人工参与时间,提高了计划设计效率.
关键词： 直肠癌肿瘤/容积调强弧形疗法 自动计划 计划评估 -
基于核密度估计的自动计划研究
目的 研究利用患者解剖结构信息预测DVH并实施自动计划的方法,并应用于临床实践.方法 本研究采用了统计学中的核密度估计方法,利用治疗计划数据库中的相关信息可在计划设计之前根据患者解剖结构预测OAR的DVH.将DVH预测结果转化为计划设计时的目标函数,结合Pinnacle TPS的Auto-plan技术高效制定出临床上可接受的治疗计划.Auto-plan和手动计划、预测值与实际值比较行配对t检验.结果 直肠癌、乳腺癌和鼻咽癌各10例患者危及器官DVH的预测结果显示,重要临床剂量点预测值与实际值的平均值的偏差<5%(P>0.05).对10例乳腺癌患者运用Auto-plan进行计划的重新设计,结果显示心脏剂量降低明显,靶区覆盖率有所提高,与预测结果是一致的.结论 DVH预测方法可以实现患者DVH的准确预测,与Auto-plan技术结合可制定出临床可接受的治疗计划.
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基于RayStation计划系统的宫颈癌容积旋转调强自动计划设计
目的 研究在RayStation 4.7计划系统平台上实现基于预测模型和自动优化算法的宫颈癌容积旋转调强(VMAT)全自动计划设计.方法 选取40例宫颈癌VMAT专家计划进行分析,使用主成分回归分析方法建立危及器官的体积剂量直方图(DVH)预测模型,运用IronPython编程语言在RayStation4.7计划系统平台上实现基于预测模型的宫颈癌VMAT计划的自动创建和自动优化,并通过与手动计划的比较来评估自动计划的质量和效率.另外选取10例专家计划用于验证模型的准确性和自动计划的可行性.结果 10例宫颈癌VMAT计划测试结果显示预测模型能够很好地预测直肠、膀胱和小肠的剂量体积参数;自动计划与专家计划相当,而与原始手动计划相比,靶区的均匀性和适形性差异无统计学意义(P＞0.05),膀胱平均V40和V50下降4.3％和1.6％,(t=2.75、5.26,P＜ 0.05),直肠平均V30、V40和V50下降6.8％、5.8％和2.1％(t=2.26、3.55、5.19,P＜0.05),左右股骨头平均剂量分别下降380和322 cGy(t =5.55、7.25,P＜ 0.05),小肠平均剂量差异无统计学意义(P＞0.05).自动计划和手动计划平均用时分别为36和53 min.结论 RayStation计划系统平台上基于IronPython语言并结合预测模型的自动计划程序能够快速高效地完成高质量的宫颈癌VMAT计划.
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调强放射治疗自动计划技术的研究进展
逆向调强放疗(intensity-modulated radiation therapy,IMRT)技术在保证靶区接收足够照射剂量的同时极大地降低了正常组织的受照剂量.在IMRT治疗计划的设计过程中,需要进行多次尝试与优化才能在提高靶区覆盖率与减少正常组织受照剂量的矛盾中找到平衡点.这种常规的计划设计过程十分繁杂,而且很大程度上依赖于设计者自身的经验,缺乏统一的规范和评判标准.因此,如果可以在复杂的优化过程之前就利用某些方法(例如自动计划算法)预测出终的计划结果,将会提高计划的设计效率和质量.该研究将对放射治疗中自动计划技术的研究进展做一综述.
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基于第一分次目标函数的鼻咽癌后续多分次自动计划
目的:利用Perl语言编写Pinnacle计划系统脚本的嵌入式自动化程序,进行多分次鼻咽癌调强治疗计划快速自动设计,研究多分次自动计划设计的可行性及设计效率.方法:选取14例鼻咽癌患者,每例患者均在整个治疗过程中接受4次CT模拟图像(分别为CT1、CT2、CT3、CT4).在Pinnacle计划系统(9.2m版本)上基于首次CT模拟图像(CT1)手工设计出满足处方剂量和危及器官剂量限制要求的调强放疗计划,并将CT1上手工计划的目标函数设置参数用Perl语言写入Pinnacle计划系统脚本,应用于同一患者的后续3个分次间CT图像(CT2、CT3、CT4)的自动计划设计.同时,由工作经验分别为不足1年和大于5年的两位物理师基于CT2独立设计手工计划,标记为Ma和Mb组.自动计划与手工计划的设计时间进行配对t检验.另外,由一名工作经验为10年以上的临床放疗医师评估手工计划和自动计划的临床可行性.结果:在CT2、CT3和CT4上设计的自动计划时间与Ma、Mb组的手工计划时间分别为(3.358±0.490)、(2.837±0.340)、(2.754±0.270)、(43.169±8.980)、(39.088±13.210)min,可应用于临床的计划所占比例分别为78.6％、78.6％、71.4％、78.6％、78.6％,且自动计划比手动计划在时间上有明显减少(P<0.05).结论:利用Perl语言基于第一分次的目标函数编写的自动化程序,可以完成后续多分次鼻咽癌自动计划设计.运用自动计划能够节省计划人员大量的计划设计时间,保证计划的设计质量,并为鼻咽癌多分次快速放疗计划设计提供一种便捷方案.
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自动计划RapidPlan优化模块在鼻咽癌调强计划中的可行性应用
目的:通过比较常规调强计划与自动优化计划间的差异,探讨自动计划RapidPlan优化模块在鼻咽癌调强计划应用中的可行性.方法:选取60例经临床验证的优质鼻咽癌计划进行分析和特征提取,先建立一个特定的自动优化模型,然后用此模型对另外的15例鼻咽癌计划进行测试,比较这15例经模型测试优化后形成的自动计划与用常规调强优化的计划间的差异.采用SPSS 22.0版软件分别对两组计划的各主要参数行配对样本t检验分析.结果:自动优化产生的计划得到的剂量分布更佳;且自动优化比常规调强优化效率更高,自动计划的优化平均时间比常规调强计划缩短33.67％(P=0.001),优化次数也从平均3.5次降到2.2次(P=0.000);自动优化比常规调强优化的计划执行效率更高,MU值平均值减少376 MU,平均减少原来的14.8％(P=0.000).结论:基于解剖特性和先验知识的自动计划模块,即RapidPlan优化模块,通过建立优化模型,设置优化参数,产生的鼻咽癌调强计划,可以达到比常规调强计划更佳的靶区剂量分布结果,并且更好地降低正常组织的剂量,同时获得比常规调强计划更高的优化效率和计划执行效率,在鼻咽癌的调强计划优化中是切实可行的.
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自动计划在宫颈癌调强放疗中的应用研究
目的 通过对比宫颈癌调强中自动计划(AP)方式与手工计划(MP)在计划靶区(PTV)和危及器官(OAR)的剂量学差异,探讨宫颈癌自动计划方式的可行性.方法 选取接受术前调强放射治疗的10例宫颈癌患者,进行CT模拟定位、靶区和危及器官勾画,用Pinnacle3 9.10治疗计划系统(TPS)对每一组CT图像同时设计AP与MP.在PTV的95%体积达到处方剂量的前提下,比较两种调强计划的剂量体积直方图(DVH),分析靶区均匀性指数(HI)、适形度指数(CI)、OAR受照剂量以及计划时间.结果 AP与MP计划相比,在肿瘤区计划靶区(PGTV)的平均剂量Dmean稍有优势、在临床计划靶区(PCTV)的适形度上稍差,差异有统计学意义(P<0.05).两种计划所有OAR的剂量学参数比较,差异无统计学意义(P>0.05).在优化时间上AP明显优于MP,差异有统计学意义(P<0.05).结论 AP在保证了计划一致性的同时节省了优化时间,能够提高计划效率.
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鼻咽癌自动调强放疗计划设计的可行性
鼻咽癌调强放疗计划十分复杂,计划质量通常与治疗剂量师的经验密切相关.本研究纳入了10例不同分期的鼻咽癌患者,基于Pinnacle3 9.2治疗计划系统脚本,运用计算机程序设置计划的基本参数、目标参数等,终自动完成鼻咽癌调强放疗计划.然后,对自动和手动调强放疗计划进行统计学比较和临床评估.结果显示两种计划中大多数靶区和危及器官剂量学参数的差异无统计学意义.本文所述的鼻咽癌自动调强放疗计划能够满足临床放疗要求,显著减少计划时间,同时避免因为经验不足等人为因素对计划质量造成的影响.
