早期鼻咽癌15例自动IMRT计划与手动VMAT计划的剂量学比较
发布时间：2021-07-04 03:35
目的放射治疗已成为鼻咽癌最主要的治疗方法,选择何种放射治疗技术以及如何提高放射治疗计划的质量是现在研究的重点。本研究探讨早期鼻咽癌手动容积旋转调强放射治疗（manual volumetric modulated arc therapy,mVMAT）计划和自动调强放射治疗（automatic modulated radiation therapy,aIMRT）计划之间的剂量学差异,评估2种计划质量。方法选取2017-01-01—2018-12-31广州医科大学附属肿瘤医院收治的15例早期鼻咽癌患者。采用Pinnacle3计划系统对每位患者分别进行aIMRT计划和mVMAT计划的设计,统一给予计划肿瘤靶区（planning gross target volume,PGTV）处方剂量70Gy/32次,采用配对t检验和非参数秩和检验进行统计分析。分别对肿瘤靶区剂量分布、均匀性指数（homogeneity index,HI）、适形性指数（conformal index,CI）、危及器官的受照剂量、机器跳数和计划设计时间进行评估。结果 2种计划均能满足临床处方剂量要求。2种计划PGTV的HI（t=...
【文章来源】：中华肿瘤防治杂志. 2020,27(05)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
1例早期鼻咽癌癌患者2种计划剂量分布
本研究选取了15例早期鼻咽癌患者，通过对比手动VMAT计划与自动IMRT计划的剂量学差异发现，2种计划具有相似的肿瘤靶区HI值和CI值，即具有同等或相似的靶区剂量覆盖率及剂量分布均匀性。自动IMRT计划对危及器官的剂量限制略优于手动VMAT计划，如脊髓的平均受照剂量减少了约8.00%，脑干、视神经、视交叉等受照剂量均有所降低。本研究认为自动计划利用Auto-planning自动计划模块，基于渐进式自动优化算法，将以往的先验经验融入到计划优化中，由计划系统自动生成剂量成形结构，并根据目标限量条件反复优化目标函数，使其无限接近最优解。例如，基于Auto-planning技术的自动计划将创建许多特殊的辅助结构，辅助结构的建立实际上是细分空间，更多把空间分布的因素考虑进去，以确保靶区和危及器官的高质量剂量分布[12]。但是，如果在手动计划中手动创建此类特殊辅助结构，则很难甚至无法实现，尤其是取决于放疗物理师的知识储备和经验。自动计划有利于实现计划的最优化。此外，VMAT技术由于大量参数的引入，相比IMRT技术，VMAT计划优化难度大大增大，且工作量大，再加上计划的人工试错性优化，这无疑大大增加了计划设计时间。与手动VMAT计划相比，自动IMRT计划的平均计划设计时间减少了约68.06%。Krayenbuehl等[13]应用Pinnacle3计划系统的Auto-Planning技术研究了50例头颈部肿瘤患者，与Eclipse VMAT技术设计的治疗计划进行对比发现，PTV的剂量覆盖和剂量均匀性在自动计划中有显著改善或相似，危及器官的平均剂量和脊髓的最大剂量显著降低，且自动计划大大降低了有效工作时间。本研究结果与此结果相同。放射治疗手动计划质量主要取决于放疗物理师的知识储备和经验，以及在计划设计上所耗费的时间和精力，如何在靶区剂量和正常器官剂量间取得较好的平衡值，受放疗物理师主观能动性的影响。国内放疗物理师的计划设计水平参差不齐，所获取的鼻咽癌放疗计划质量也存在着显著差异性。自动计划通过使用Auto-planning技术极大地降低了对物理师工作经验的依赖性，避免人工试错性优化，提升计划设计效率，而且自动计划质量与手动计划质量相似或更优[14-16]。这使得自动计划可以减小不同放疗物理师的差距，保证高质量计划的一致性。另一方面，本研究认为这可能也是因为自动计划和手动计划在计划设计的思路上存在着一定的差异。自动计划在优化中不断增加和修改目标函数，使得运行中的目标函数成为不可控因素，最优解不断改变，最终找到计划靶区和危及器官达到最优解数值的平衡。手动计划，由于开始优化时要保证靶区剂量，对危及器官的限制相对宽松，更着重于危及器官在耐受范围内得到更优的计划靶区，而且由于耗时长，在有限的时间内放疗物理师不能保证将每个危及器官的剂量限制到最低。
【参考文献】：
期刊论文
[1]鼻咽癌IMRT自动计划与人工计划比较[J]. 辛欣,李厨荣,黎杰,王培. 中华放射肿瘤学杂志. 2018 (12)
[2]MdaccAutoPlan软件在鼻咽癌调强放疗计划设计的应用分析[J]. 程志垚,李定杰,吴慧,黄蓉,尹小芳,王枫. 中华放射医学与防护杂志. 2018 (04)
[3]鼻咽癌放疗中3种调强技术对摆位误差的敏感性[J]. 苏欢繁,全红,梁志文,张俊,明淑凤. 中国医学物理学杂志. 2017(11)
[4]鼻咽癌IMRT和VMAT计划对机器跳数和MLC误差剂量学敏感度对比研究[J]. 程燕铭,胡彩容,阴晓娟,郑明志,张秀春. 中华放射肿瘤学杂志. 2017 (10)
[5]早期鼻咽癌容积弧形调强放疗与固定野调强放疗剂量学比较[J]. 陆佳扬,张基永,黄宝添,张武哲. 中国老年学杂志. 2017(16)
[6]直肠癌术前固定野容积旋转调强放疗剂量学比较[J]. 刘路,王皓,杨瑞杰,王俊杰. 中华肿瘤防治杂志. 2017(13)
[7]宫颈癌术后IMRT和VMAT放疗技术剂量学研究[J]. 邓海军,赵艳群,罗文娟,陶发利. 中华肿瘤防治杂志. 2017(10)
[8]不同系统摆位误差对鼻咽癌双弧VMAT及动态IMRT计划中剂量分布影响的比较[J]. 戴鹏,张平,赖名耀,罗龙辉,吴伟,蔡林波. 中国医学装备. 2017(04)
[9]摆位稳健性对IMRT与VMAT剂量学影响研究[J]. 张彪,贾鹏飞,汤乐民. 中华放射肿瘤学杂志. 2016 (07)
本文编号：3263948
【文章来源】：中华肿瘤防治杂志. 2020,27(05)北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
1例早期鼻咽癌癌患者2种计划剂量分布
本研究选取了15例早期鼻咽癌患者，通过对比手动VMAT计划与自动IMRT计划的剂量学差异发现，2种计划具有相似的肿瘤靶区HI值和CI值，即具有同等或相似的靶区剂量覆盖率及剂量分布均匀性。自动IMRT计划对危及器官的剂量限制略优于手动VMAT计划，如脊髓的平均受照剂量减少了约8.00%，脑干、视神经、视交叉等受照剂量均有所降低。本研究认为自动计划利用Auto-planning自动计划模块，基于渐进式自动优化算法，将以往的先验经验融入到计划优化中，由计划系统自动生成剂量成形结构，并根据目标限量条件反复优化目标函数，使其无限接近最优解。例如，基于Auto-planning技术的自动计划将创建许多特殊的辅助结构，辅助结构的建立实际上是细分空间，更多把空间分布的因素考虑进去，以确保靶区和危及器官的高质量剂量分布[12]。但是，如果在手动计划中手动创建此类特殊辅助结构，则很难甚至无法实现，尤其是取决于放疗物理师的知识储备和经验。自动计划有利于实现计划的最优化。此外，VMAT技术由于大量参数的引入，相比IMRT技术，VMAT计划优化难度大大增大，且工作量大，再加上计划的人工试错性优化，这无疑大大增加了计划设计时间。与手动VMAT计划相比，自动IMRT计划的平均计划设计时间减少了约68.06%。Krayenbuehl等[13]应用Pinnacle3计划系统的Auto-Planning技术研究了50例头颈部肿瘤患者，与Eclipse VMAT技术设计的治疗计划进行对比发现，PTV的剂量覆盖和剂量均匀性在自动计划中有显著改善或相似，危及器官的平均剂量和脊髓的最大剂量显著降低，且自动计划大大降低了有效工作时间。本研究结果与此结果相同。放射治疗手动计划质量主要取决于放疗物理师的知识储备和经验，以及在计划设计上所耗费的时间和精力，如何在靶区剂量和正常器官剂量间取得较好的平衡值，受放疗物理师主观能动性的影响。国内放疗物理师的计划设计水平参差不齐，所获取的鼻咽癌放疗计划质量也存在着显著差异性。自动计划通过使用Auto-planning技术极大地降低了对物理师工作经验的依赖性，避免人工试错性优化，提升计划设计效率，而且自动计划质量与手动计划质量相似或更优[14-16]。这使得自动计划可以减小不同放疗物理师的差距，保证高质量计划的一致性。另一方面，本研究认为这可能也是因为自动计划和手动计划在计划设计的思路上存在着一定的差异。自动计划在优化中不断增加和修改目标函数，使得运行中的目标函数成为不可控因素，最优解不断改变，最终找到计划靶区和危及器官达到最优解数值的平衡。手动计划，由于开始优化时要保证靶区剂量，对危及器官的限制相对宽松，更着重于危及器官在耐受范围内得到更优的计划靶区，而且由于耗时长，在有限的时间内放疗物理师不能保证将每个危及器官的剂量限制到最低。
【参考文献】：
期刊论文
[1]鼻咽癌IMRT自动计划与人工计划比较[J]. 辛欣,李厨荣,黎杰,王培. 中华放射肿瘤学杂志. 2018 (12)
[2]MdaccAutoPlan软件在鼻咽癌调强放疗计划设计的应用分析[J]. 程志垚,李定杰,吴慧,黄蓉,尹小芳,王枫. 中华放射医学与防护杂志. 2018 (04)
[3]鼻咽癌放疗中3种调强技术对摆位误差的敏感性[J]. 苏欢繁,全红,梁志文,张俊,明淑凤. 中国医学物理学杂志. 2017(11)
[4]鼻咽癌IMRT和VMAT计划对机器跳数和MLC误差剂量学敏感度对比研究[J]. 程燕铭,胡彩容,阴晓娟,郑明志,张秀春. 中华放射肿瘤学杂志. 2017 (10)
[5]早期鼻咽癌容积弧形调强放疗与固定野调强放疗剂量学比较[J]. 陆佳扬,张基永,黄宝添,张武哲. 中国老年学杂志. 2017(16)
[6]直肠癌术前固定野容积旋转调强放疗剂量学比较[J]. 刘路,王皓,杨瑞杰,王俊杰. 中华肿瘤防治杂志. 2017(13)
[7]宫颈癌术后IMRT和VMAT放疗技术剂量学研究[J]. 邓海军,赵艳群,罗文娟,陶发利. 中华肿瘤防治杂志. 2017(10)
[8]不同系统摆位误差对鼻咽癌双弧VMAT及动态IMRT计划中剂量分布影响的比较[J]. 戴鹏,张平,赖名耀,罗龙辉,吴伟,蔡林波. 中国医学装备. 2017(04)
[9]摆位稳健性对IMRT与VMAT剂量学影响研究[J]. 张彪,贾鹏飞,汤乐民. 中华放射肿瘤学杂志. 2016 (07)
本文编号：3263948
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