Acuros XB、各向异性解析算法与蒙特卡罗算法在非均匀组织中剂量计算准确性对比研究

目的：对比Acuros XB算法（AXB）、各向异性解析算法（AAA）和蒙特卡罗（MC）算法在非均匀组织中剂量计算准确性。方法：在Eclipse计划系统上分别设置两种类型的非均匀模体（水-肺-水模体、水-骨-水模体）,并设定3个不同大小的0°照射野,源皮距=100 cm。采用AXB、AAA及MC算法进行剂量计算,提取射野中心轴百分深度剂量,以MC计算结果为基准,计算AXB和AAA两种算法与MC算法的相对偏差,提取非均匀组织及高梯度区（即4.5～15.5 cm）的数据做对比分析。结果：AXB算法3个射野相对偏差绝对值分别为4.186±1.451、0.834±0.300、0.726±0.165（水-肺-水模体）和1.694±0.374、1.325±0.328、0.343±0.244（水-骨-水模体）。AAA算法在两模体的对应值分别为6.679±4.694、4.151±1.789、4.353±2.546（肺）和3.270±0.826、5.971±1.587、2.406±0.574（骨）。采用配对样本t检验,P值均小于0.05。结论：在非均匀组织及其边界,AXB算法计算精度比AAA算法更为准确,基本接近MC算法。

算法差异在Compass调强计划验证中的作用

目的:用IBA Compass系统对Varian Eclipse计划系统各向异性解析算法(AAA)计算的肺癌和直肠癌计划进行验证,研究差异原因并进行分类分析。方法:分别选取肺癌和直肠癌术前放疗患者各10例,用Compass系统在加速器实测验证,将Eclipse AAA计算的TPS Dose、Compass卷积/超分割算法(CCC)再计算的Compute Dose以及Compass通过实测并基于CCC算法重建的Reconstructed Dose进行两两对比(AAA/CR、CC/CR、AAA/CC),比较分析计划最大点剂量的10%生成的区域的Gamma结果和剂量体积直方图(DVH)结果。结果:在3 mm/3%/Global标准下,直肠癌术前计划:AAA/CRγ通过率为(97.37±2.41)%,CC/CRγ通过率为(97.88±2.21)%,AAA/CCγ通过率为(99.69±0.15)%,AAA/CRγ通过率与CC/CRγ通过率的差异无统计学意义(P=0.598)。肺癌计划:AAA/CRγ通过率为(92.09±2.79)%,CC/CRγ通过率为(96.17±2.78)%,AAA/CCγ通过率为(98.96±1.06)%,AAA/CRγ通过率与CC/CRγ通过率的差异具有显著统计学意义(P=0.005)。结论:用Compass验证AAA算法计划,在肺癌病例中AAA与CCC算法的差异是影响计划通过率的主要原因,在直肠癌计划中AAA与CCC算法的差异影响相对较低,通过率更多受到MLC到位精度、机架旋转精度、剂量准确度等执行不确定性影响。

基于蒙特卡罗模拟的直肠癌术前容积调强放射治疗计划剂量验证

目的:通过蒙特卡罗模拟评价基于各向异性解析算法(AAA)直肠癌术前容积调强放射治疗计划(VMAT)的剂量计算精度。方法:选取20例基于AAA和Rapid Plan模型优化的直肠癌术前VMAT计划,通过对比蒙特卡罗模拟与治疗计划计算结果的平均剂量体积直方图、靶区适形度指数(CI)、靶区均匀性指数(HI)和Gamma 3D通过率等参数,评估基于AAA的VMAT治疗计划剂量计算的精度。结果:两种Gamma 3D评估策略通过率的均值与标准差分别为97.58%±0.47%(Max Dose方法)、92.46%±1.76%(Local Dose方法),且差异具有统计学意义(P<0.05);对PTV和PGTV的CI、Dmin和膀胱的D50%、Dmean等不符合正态分布的参数做相关样本非参数检验,除PGTV的CI和Dmin外,差异均具有统计学意义(P<0.05);其他服从正态分布的参数做配对样本T检验,差异均具有统计学意义(P<0.05)。结论:Rapidplan模型计划在低剂量区通过率较低,说明AAA射野边缘低剂量区计算偏差较大;靶区Dmin与AAA的精度较为相关,CI和HI相对于蒙特卡罗模拟结果有一定差异;AAA在股骨头和膀胱的D50%、Dmean相对蒙卡模型有不同程度的低估。