非共面野在早期非小细胞肺癌立体定向放射治疗方面的剂量学优势

目的探讨非共面野调强放疗(IMRT)在早期非小细胞肺癌(NSCLC)立体定向放射治疗(SBRT)方面的剂量学特点和优势。方法选取10例早期NSCLC患者,分别制定9野共面IMRT计划和9野非共面IMRT计划,其中非共面计划包括5个共面野和4个非共面野。比较两个计划的全肺V2.5、V5、V20、V25、全肺平均照射剂量Dmean、健侧肺平均照射剂量Dmean,其他危及器官的比较包括:脊髓、心脏、食道、气管、胸壁的最大照射剂量和胸壁V30照射体积。同时比较两个计划的靶区适型性指数(CI)和均匀性指数(HI)。结果非共面野技术降低了全肺V20的照射体积(P=0.001),并降低了健侧肺的平均照射剂量Dmean(P=0.001),但在全肺V5的照射体积方面非共面野高于共面野(P=0.002)。非共面技术降低了脊髓、食道、气管、胸壁最大照射剂量和胸壁V30的照射体积(P=0.026,0.001,0.026,0.008,0.016),只有心脏的最大照射剂量非共面野高于共面野但差异无统计学意义(P=0.296)。靶区的适型性指数非共面野技术更好(P=0.036),均匀性指数两者差异无统计学意义(P=0.254)。结论在早期NSCLC立体定向放射治疗中,非共面野技术能有效降低肺组织和其他大部分危及器官的照射剂量并提高了靶区适型性指数,有降低相应并发症发生的可能性,相比于共面野有一定的剂量学优势。

呼吸门控技术在肝癌大分割放射治疗方面的剂量学优势

目的探讨呼吸门控(Gating)技术在原发性肝癌大分割放射治疗方面的剂量学优势。方法回顾性分析2017年8月—2018年11月10例原发性肝癌患者介入治疗后应用呼气末3个连续时相实现门控式大分割放疗的患者资料。10例患者行4DCT定位扫描,通过呼吸波形重建10组呼吸时相序列,将图像传输至MIM6.7.6工作站。在MIM工作站中分别生成全时相最大密度投影(MIP-10)、全时相平均密度投影(Mean-10)、呼气末3时相最大密度投影(MIP-3)、呼气末3时相平均密度投影(Mean-3),其中MIP用于靶区勾画,Mean用于剂量计算。放疗医师在MIM工作站上勾画IGTV-10、IGTV-3,并外放生成CTV-10、CTV-3、PTV-10、PTV-3,比较靶区体积差异。靶区勾画完毕后将图像从MIM工作站传输至Eclipse治疗计划系统,分别制定条件相同的全时相计划(Plan-10)和呼气末3个连续时相门控计划(Plan-3),处方剂量给予50 Gy/10 f/2 weeks。比较靶区的HI和CI,危及器官的比较包括肝脏平均照射剂量Dmean、肝脏受到小于15 Gy的照射体积、小肠Dmax、结肠Dmax、胃Dmax、肾脏平均照射剂量Dmean、心脏Dmax、脊髓Dmax。结果呼气末3时相勾画的靶区体积在IGTV、CTV、PTV方面均小于全时相勾画的靶区体积,差异有统计学意义(P<0.05)。在制定的两组7野共面大分割放疗计划方面,3时相门控计划明显降低了各危及器官的照射剂量,差异有统计学意义(P<0.05)。同时两组计划的均匀性指数(HI)和适型性指数(CI)差异无统计学意义(P>0.05)。结论呼吸末3个连续时相的门控式靶区勾画和计划设计方式较全时相的选择相比缩小了IGTV、CTV、PTV靶区的体积,并在计划剂量学方面有明显优势,降低了危及器官的照射剂量,在肝癌大分割放疗方面值得被推广运用。

人工智能云技术在乳腺癌患者心脏亚结构自动勾画中的应用

目的:评估人工智能云技术勾画平台(AI Contour)在乳腺癌患者心脏亚结构自动勾画中的准确性和可行性。方法:选取10例进行乳腺癌放射治疗患者的血管增强CT作为研究对象。在AI Contour上分别采用手动勾画、自动勾画和自动勾画后手动修改模式来完成10例患者的心脏亚结构勾画,包括左心房、右心房、左心室、右心室。比较Dice相似性系数(DSC)、Jaccard系数(JC)、Hausdorf距离(HD)、质心偏差(CMD)、包容性系数(IncI)、敏感性指数(SI)、勾画时间。结果:以手动勾画为金标准,自动勾画与手动勾画各心脏亚结构的DSC>0.8,JC>0.6,HD<9 mm,CMD<5 mm,IncI>0.8,SI>0.7。自动勾画后手动修改进一步提高了勾画精度,其中JC>0.8。自动勾画时间与手动勾画时间为(85.50±6.06)s vs(1160.30±74.31)s,差异具有统计学意义(P<0.05)。自动勾画后手动修改总时间与手动勾画时间为(558.70±33.40)s vs(1160.30±74.31)s,差异具有统计学意义(P<0.05)。结论:通过比较发现自动勾画技术能以较高的精度完成乳腺癌患者左心房、右心房、左心室、右心室的勾画,节省了大量时间,自动勾画后手动修改能进一步提高各心脏亚结构的勾画精度,同时云勾画平台具有远程协作的优势,值得推广运用。

早期非小细胞肺癌立体定向放射治疗应用呼吸门控技术的计量学研究

目的探讨呼吸门控技术在早期周围型非小细胞肺癌(non-small cell lung cancer,NSCLC)立体定向放射治疗(stereotactic body radiation therapy,SBRT)方面的剂量学优势。方法回顾分析2016年11月~2019年3月应用呼吸门控技术实现SBRT治疗的10例早期NSCLC患者资料。10例患者应用4DCT方式定位,利用患者呼吸波形重建10组CT图像,把10组CT传输到MIM6.9.4工作站。应用MIM工作站的呼吸运动分析功能产生全时相最大密度投影(MIP-10)、全时相平均密度投影(Mean-10)、呼吸末3时相最大密度投影(MIP-10)、呼吸末3时相平均密度投影(Mean-10),靶区勾画用MIP图像,计划设计用Mean图像。放疗医师在MIM工作站上勾画IGTV-10、IGTV-3,并外放生成CTV-10、CTV-3、PTV-10、PTV-3,比较靶区体积差异。靶区勾画完毕后将图像从MIM传输至瓦里安工作站,设计全时相计划(Plan-10)和呼气末3个连续时相呼吸门控计划(Plan-3)。比较患侧肺的V2.5、V5、V20、V25、患侧肺平均照射剂量D_(mean)、健侧肺D_(mean)、全肺D_(mean),并比较脊髓D_(max)、心脏D_(max)、食道D_(max)、气管D_(max)、胸壁D_(max)。结果呼吸门控技术减小了IGTV、CTV、PTV的靶区体积(P<0.05)。门控计划相比4DCT全时相计划降低了患侧肺V2.5、V5、V20、V25,降低了患侧肺D_(mean)、健侧肺D_(mean)、全肺D_(mean)(P<0.05),同时也降低了脊髓D_(max)、心脏D_(max)、食道D_(max)、气管D_(max)、胸壁D_(max),脊髓D_(max)差异无统计学意义(P>0.05),其余差异均有统计学意义(P<0.05)。结论对于早期周围型NSCLC患者,应用呼气末3个连续时相来实现靶区勾画和计划设计,相比于全时相既缩小了靶区体积又降低了危及器官的照射剂量,具有一定剂量学优势。

基于人工智能技术的左侧乳腺癌放疗患者危及器官自动勾画的几何和剂量学精度研究

目的评估人工智能技术在左侧乳腺癌患者危及器官自动勾画中的几何和剂量学精度,为自动勾画技术的临床应用提供参考。方法选取2021年4月~2022年6月于哈尔滨医科大学附属第一医院行左侧乳腺癌放射治疗患者13例的资料作为研究对象。应用人工智能勾画软件对危及器官(organ at risk,OAR)进行手动和自动勾画,其中OAR包括:左右肺、心脏、气管、食道和脊髓,比较两组勾画间的Dice相似系数(dice similarity coefficient,DSC)、Jaccard系数(Jaccard coefficient,JC)、Hausdorf距离(Hausdorff distance,HD)、质心距离(center of mass deviation,CMD)、包容性系数(inclusive index,IncI)、敏感性指数(sensitivity index,SI)和勾画时间。在剂量学精度方面,提取两组勾画方式的左肺V_(5)、V_(10)、V_(20)、V_(30)、D_(mean)、右肺D_(mean)、心脏V_(20)、V_(25)、V_(30)、V_(40)、D_(mean)、脊髓D_(max)、食道D_(max)和气管D_(max)剂量学数据,比较剂量学数据间的统计学差异情况。结果几何精度方面,所有OAR的DSC≥0.83,JC≥0.70,HD≤17.06 mm,CMD≤3.03 mm,IncI≥0.74,SI≥0.89。剂量学数据方面,手动勾画和自动勾画的主要剂量学指标,左肺V_(20)分别为(21.39±5.19)%和(21.24±4.93)%,心脏V_(25)分别为(9.57±4.36)%和(9.28±4.15)%,脊髓D_(max)分别为(19.98±12.59)Gy和(19.92±12.65)Gy,均满足临床对乳腺癌放疗OAR的保护要求,且两组勾画间的剂量学数据差异无统计学意义(P>0.05)。自动勾画和手动勾画的时间分别为(65.23±7.01)s vs.(1808.92±104.03)s(P<0.05)。结论自动勾画软件能以较高的几何和剂量学精度完成左侧乳腺癌放疗患者的OAR勾画工作,同时节省了大量勾画时间,提高了勾画效率。